復(fù)合力場(chǎng)設(shè)備在選礦實(shí)踐中的應(yīng)用

馬學(xué)毅 于 勇 鄧宗岳 劉 貞

(北方重工集團(tuán)有限公司礦山機(jī)械分公司)

復(fù)合力場(chǎng)設(shè)備在選礦實(shí)踐中的應(yīng)用

馬學(xué)毅 于 勇 鄧宗岳 劉 貞

(北方重工集團(tuán)有限公司礦山機(jī)械分公司)

概述了磁選柱、磁力水力旋流器、磁浮選機(jī)等磁復(fù)合力場(chǎng)選礦設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)、分選原理及其現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果。提出復(fù)合力場(chǎng)設(shè)備作為一種新型高效節(jié)能的選礦設(shè)備對(duì)原來(lái)不能利用的超貧、雜、細(xì)鐵礦石可提高選別效果，復(fù)合力場(chǎng)的選別工藝設(shè)備替代單一力場(chǎng)的選別工藝設(shè)備將成為必然趨勢(shì)，且具有廣闊的應(yīng)用前景。

復(fù)合力場(chǎng) 選礦設(shè)備 磁選柱 磁力水力旋流器 磁浮選機(jī)

磁選作為一種簡(jiǎn)單、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的選礦方式被廣泛應(yīng)用。但是，目前隨著礦石的大量開(kāi)采其可選性越來(lái)越差，貧、細(xì)、雜的礦產(chǎn)資源也逐漸受到人們的重視。面對(duì)難選資源時(shí)單一作用力的磁選設(shè)備選別效果越來(lái)越差，這就需要新型的磁復(fù)合力場(chǎng)選別設(shè)備。磁復(fù)合力場(chǎng)設(shè)備是利用礦物間多種性質(zhì)上的差異，對(duì)礦漿施加磁力之外的外加力場(chǎng)，使目的礦物與非目的礦物顆粒所受的作用合力的大小和方向有較大的差異，進(jìn)而造成他們?cè)谶\(yùn)動(dòng)路線或運(yùn)動(dòng)速度上有大的差別，實(shí)現(xiàn)礦物分選的設(shè)備[1]。磁場(chǎng)與其他選別設(shè)備相結(jié)合的新型復(fù)合力場(chǎng)設(shè)備是傳統(tǒng)磁選設(shè)備轉(zhuǎn)型升級(jí)的方向，目前在實(shí)踐中初步取得應(yīng)用的主要有磁選柱、磁水力旋流器和磁浮選柱。

1 磁選柱

磁選柱是一種以磁力為主，重力為輔的磁重聯(lián)合選礦機(jī)，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。磁選柱綜合利用了礦物磁性和密度差異進(jìn)行選別作業(yè)，入選強(qiáng)磁性礦粒在磁選柱中經(jīng)連續(xù)多次的磁聚合—分散—磁聚合及上升水流的作用，可與脈石有效分離。

磁選柱的脈動(dòng)直流電在分選腔中形成循環(huán)往復(fù)、順序下移的磁場(chǎng)力，礦漿在磁場(chǎng)力作用下，磁性礦粒反復(fù)交替進(jìn)行團(tuán)聚與分散，單體脈石和貧連生體被上升水流帶動(dòng)上升，由上部溢流槽溢出成為尾礦。磁選柱在分選空間產(chǎn)生特殊的磁場(chǎng)變換機(jī)制，對(duì)礦漿進(jìn)行反復(fù)的“磁聚—分散—磁聚”作用，充分分離出常規(guī)磁選設(shè)備產(chǎn)品中夾雜的貧連生體及單體脈石。因此該設(shè)備可以精選低品位磁選精礦，生產(chǎn)出高品位鐵精礦，甚至超純鐵精礦。

圖1 磁選柱結(jié)構(gòu)示意

磁選柱已在十多家礦山得到應(yīng)用，精礦品位得到不同程度的提高。在本鋼提鐵降硅工程3 a的工業(yè)實(shí)踐應(yīng)用表明，磁選柱工藝可使精礦品位達(dá)69.50%以上，SiO2含量降至4.00%以下，達(dá)到了本鋼提鐵降硅的要求[2]。在鞍鋼弓長(zhǎng)嶺選礦廠的應(yīng)用實(shí)踐中，運(yùn)用磁選柱精選后，精礦品位由原來(lái)的59.4%提高到66%，平均提高5.6個(gè)百分點(diǎn)。吉林四方選礦廠運(yùn)用磁選柱精選后，精礦品位由原來(lái)66%提高到68%，平均提高2.0個(gè)百分點(diǎn)。包鋼礦業(yè)公司選礦廠應(yīng)用磁選柱后，其精礦品位由63%～64%提高到65.5%以上[3]。

2 磁力水力旋流器

水力旋流器是化工和礦業(yè)領(lǐng)域中固體與液體分離的一種常用設(shè)備，為了改善對(duì)含有磁性顆粒礦漿的固液分離效果，人們開(kāi)始研制一種利用磁力、重力和離心力進(jìn)行分離的設(shè)備——磁力水力旋流器。

磁力水力旋流器通常有兩種類型，第一種類型是把受磁場(chǎng)感應(yīng)的顆粒吸引到旋流器的中心部位，然后通過(guò)溢流排出；第二種類型是在旋流器的外部配置了一組電磁鐵[4]，使含有磁性的顆粒吸引到旋流器的側(cè)壁，然后沿著外螺旋線向下運(yùn)動(dòng)，最后由沉砂口排出。

前蘇聯(lián)研制的МГП-2型磁力旋流器有2個(gè)磁化器(結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2)，一個(gè)裝在給礦管上，一個(gè)裝在溢流管下端。礦漿由給礦管給入時(shí)，鐵磁性顆料被磁化成磁團(tuán)，磁團(tuán)在離心力和重力的作用下被拋向器壁，經(jīng)沉砂口排出，部分弱磁性的磁團(tuán)由于剩磁不足，在離心力作用下破壞，細(xì)粒磁性礦粒在溢流管處進(jìn)入第二個(gè)磁系的磁場(chǎng)中，再次形成磁團(tuán)，并經(jīng)沉砂口排出。進(jìn)入溢流的僅為非磁性和弱磁性顆粒，從而使磁性顆粒與非磁性顆粒分開(kāi)。

圖2 МГП-2型磁力水力旋流器

我國(guó)廣州有色金屬研究院湯玉和、劉敏娉與克里沃伊羅格技術(shù)大學(xué)的П.П.尤羅夫在尤羅夫型磁力旋流器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，在內(nèi)磁系和溢流管口中間增設(shè)反流圓盤，緩沖礦漿的流速，防止溢流管前的礦流把磁鏈和磁團(tuán)帶走。這種磁力水力旋流器在烏克蘭克里沃伊羅格中部采選聯(lián)合體選礦廠處理焙燒磁鐵礦1段磁選前的礦漿，可使最終精礦品位提高2.0～2.5個(gè)百分點(diǎn)。

3 磁浮選機(jī)

磁浮選技術(shù)集磁選與浮選于一身，它是在浮選中引入磁場(chǎng)來(lái)改變浮選的環(huán)境。磁處理會(huì)對(duì)礦物浮選產(chǎn)生一定的影響，提高礦物回收率，且可提高浮選速度，節(jié)省浮選時(shí)間。磁浮選機(jī)的原理是利用與泡沫產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)力作用將泡沫中夾雜的磁性礦粒重新返回浮選區(qū)，提高磁性礦粒與非磁性礦粒的分選效果。磁浮選機(jī)對(duì)加拿大Sherman鐵礦進(jìn)行試驗(yàn)，并得到較好的效果。1次磁浮選機(jī)的精礦品位可達(dá)69.10%，回收率為84.84%，按照磁性鐵計(jì)算回收率為96.39%。利用常規(guī)磁選和浮選以及磁浮聯(lián)合流程也可達(dá)到該分選指標(biāo)，但分選次數(shù)較多，1次磁選和1次浮選外加2次掃選總共4次分選常規(guī)磁浮聯(lián)合流程的綜合分選效果最好，與磁浮選指標(biāo)接近[5]。磁浮選機(jī)的結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖3。

圖3 磁浮選機(jī)結(jié)構(gòu)

4 復(fù)合力場(chǎng)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)的鐵礦資源日益趨向于貧、細(xì)、雜，而對(duì)赤鐵礦進(jìn)行選冶一直以來(lái)都是世界性的選礦難題，并且隨著當(dāng)今鐵礦石價(jià)格的大幅度上漲，急需尋找一種有效的途徑將這部分難選鐵礦資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)。同時(shí)，為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能降耗的號(hào)召，必須加大對(duì)貧、細(xì)、雜礦石資源的利用，提高資源的利用率。復(fù)合力場(chǎng)設(shè)備作為一種新型高效節(jié)能的選礦設(shè)備能夠解決單一力場(chǎng)選別設(shè)備回收率低、精礦品位上不去等問(wèn)題，具有很強(qiáng)的開(kāi)發(fā)價(jià)值及良好的發(fā)展前景。

5 結(jié) 語(yǔ)

目前，環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約已成為全球關(guān)注的問(wèn)題，使得高效、節(jié)能、環(huán)保的新型選礦工藝及設(shè)備廣受歡迎。利用礦物的磁性差異的作業(yè)是一種污染很少或接近零污染的工藝，充分利用礦物的這一性質(zhì)發(fā)展設(shè)備具有重要意義。實(shí)踐表明，復(fù)合力場(chǎng)選別設(shè)備能有效的提高選別效果。復(fù)合力場(chǎng)的選別工藝設(shè)備代替單一力場(chǎng)的選別工藝將成為必然趨勢(shì)，所以應(yīng)加強(qiáng)復(fù)合力場(chǎng)設(shè)備的研究和推廣。

[1] 雷晴宇，王建業(yè)，于岸洲，等.磁鐵礦低弱磁場(chǎng)精選新設(shè)備及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2006(3): 37-41.

[2] 周凌嘉，趙通林，陳中航，等.磁選柱在本溪鋼鐵集團(tuán)選礦廠的應(yīng)用[J].金屬礦山，2008(7): 100-102.

[3] 陳廣振.磁選柱及其應(yīng)用[J].金屬礦山，2002(9):30-31.

[4] 湯玉和，劉敏娉，ПП尤羅夫.新型磁力水力旋流器及其復(fù)合力場(chǎng)的研究[J].廣東有色金屬學(xué)報(bào)，1998，8(2): 79-81.

[5] 李 靜，張錦瑞.磁浮選技術(shù)在鐵礦選礦中的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].河北聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，35 (2):1-3.

2015-07-15)

馬學(xué)毅(1986—)，男，工程師，110141 遼寧省沈陽(yáng)市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)開(kāi)發(fā)大路16號(hào)。