鞍山式磁鐵礦干式預(yù)選試驗(yàn)

劉興全 孫景新 孟 娜 陳小艷

(1.鞍山鋼鐵集體有限公司大孤山球團(tuán)廠，遼寧 鞍山 114000；2.鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 鞍山 114000)

0 引言

鞍山地區(qū)某選廠一直采用階段磨礦-單一磁選-細(xì)篩再磨工藝流程處理品位在24%～28%的原礦，隨著開(kāi)采的進(jìn)行，原礦的品位逐漸降低，巖石的混入率和貧化率上升。另外，隨著一些新的選別工藝和設(shè)備發(fā)展應(yīng)用，使得原礦在破磨階段采用干式預(yù)選工藝，進(jìn)行拋廢處理的可行性大幅度提高。

為提高入磨品位，節(jié)約生產(chǎn)成本，某選廠利用CTX磁滾筒干式磁選機(jī)對(duì)品位TFe 27.36%，MFe 17.08%的原礦進(jìn)行干式預(yù)選試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)設(shè)備

1.1 試驗(yàn)設(shè)備工作原理

該試驗(yàn)采用CTX磁滾筒作為干選設(shè)備。該干選設(shè)備采用特殊的磁系設(shè)計(jì)，磁力線發(fā)生強(qiáng)烈排斥、擠壓和聚集，形成強(qiáng)磁場(chǎng)和弱磁場(chǎng)相互交替的區(qū)域，當(dāng)外筒體和磁系相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁性礦石顆粒通過(guò)時(shí)瞬時(shí)在交替區(qū)域發(fā)生快速的磁翻轉(zhuǎn)和磁攪動(dòng)，夾雜在磁性礦石顆粒之間的非(弱)磁性廢石顆粒受到磁攪動(dòng)，在磁場(chǎng)擠壓力、離心力和重力的聯(lián)合作用下會(huì)向外層移動(dòng)，而夾雜在非(弱)磁性廢石顆粒之間的磁性礦石顆粒由于受到強(qiáng)大的磁場(chǎng)力作用，會(huì)向內(nèi)層移動(dòng)，從而在磁場(chǎng)力、磁場(chǎng)擠壓力、重力和離心力的共同作用下實(shí)現(xiàn)磁性礦石顆粒與非(弱)磁性廢石顆粒的高效分選。

CTX磁滾筒分選原理如圖1所示，與常規(guī)CT磁滾筒相比較，CTX磁滾筒具有以下特點(diǎn)：采用獨(dú)特的磁系設(shè)計(jì)，漏磁少，磁性礦石顆?？梢园l(fā)生快速的磁翻轉(zhuǎn)和磁攪動(dòng)，產(chǎn)生磁性擠壓，能夠充分拋除磁性礦石顆粒之間夾雜的非(弱)磁性廢石顆粒(夾石和圍巖)，具有更好的分選和拋廢效果，細(xì)粒級(jí)磁性礦石顆粒和粗粒級(jí)磁性礦石顆粒均不會(huì)流失，干選精礦品位高，干選廢石產(chǎn)率高但品位低。

1—驅(qū)動(dòng)滾筒；2—膠帶；3—外筒體；4—內(nèi)筒體；5—360°磁系；6—磁性礦石；7—非磁性廢石

CTX磁滾筒因其分選礦石運(yùn)動(dòng)方向與360°磁系旋轉(zhuǎn)方向相反并形成200 r/min左右的相對(duì)轉(zhuǎn)速，從而形成了數(shù)十倍于CT型磁滾筒的磁翻轉(zhuǎn)，并且筒表磁場(chǎng)強(qiáng)度高、磁場(chǎng)力大，分選皮帶速度達(dá)到2.5 m/s以上、離心力大，在磁翻轉(zhuǎn)次數(shù)高、磁場(chǎng)力大、離心力大的分選條件下，顯著提高了含泥、含水、細(xì)顆粒礦石干式磁選預(yù)選的分選效率。

CTX磁滾筒采用斥磁極360°磁系結(jié)構(gòu)，外筒體材料采用耐磨性極佳的注塑尼龍，配合專(zhuān)用自旋轉(zhuǎn)感應(yīng)卸料清掃器，徹底解決了影響這類(lèi)干式磁選機(jī)使用壽命的致命缺陷。

1.2 工業(yè)試驗(yàn)設(shè)備參數(shù)

采用CTX0812機(jī)組進(jìn)行半工業(yè)試驗(yàn)，如圖2所示，筒表磁感應(yīng)強(qiáng)度0.4T。CTX0812半工業(yè)試驗(yàn)機(jī)組給礦量100～200 t/h。

1-電動(dòng)滾筒；2-膠帶；3-CTX磁滾筒；4-分礦板；5-機(jī)架；6-給礦斗

本試驗(yàn)所選原礦粒度在0～12 mm之間，品位為T(mén)Fe 27.36%，MFe 17.08%。

2 試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)條件

影響CTX磁滾筒的主要工藝條件為給礦粒度、給礦含水量、處理礦量、分選皮帶速度、磁系轉(zhuǎn)速、分礦板位置。其中，分選皮帶速度對(duì)于CTX磁滾筒干選指標(biāo)影響最大。

針對(duì)所處理的細(xì)碎礦石，需要測(cè)定給礦含水量、給礦量、分選皮帶速度、磁系轉(zhuǎn)速、分礦板位置對(duì)CTX磁滾筒干選指標(biāo)的影響。

將985 kg、-12 mm細(xì)碎礦石樣品混勻，取樣測(cè)定水分含量；將原礦分成兩份試驗(yàn)樣品：一份為624 kg供條件試驗(yàn)使用，余下的作為綜合條件試驗(yàn)。

2.2 干選試驗(yàn)

將624kg條件試驗(yàn)礦樣混勻，加水調(diào)整為給礦含水率為2%，裝入如圖2所示的CTX磁滾筒半工業(yè)試驗(yàn)機(jī)組的給礦斗，一次性分選完畢，分別稱(chēng)重干選精礦和干選廢石，計(jì)算產(chǎn)率；分別混勻干選精礦和干選廢石，分別點(diǎn)取5 kg樣品，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室顎式破碎機(jī)細(xì)碎至-6 mm，混勻縮分出400 g樣品用振動(dòng)制樣機(jī)研磨至全部通過(guò)200目，混勻縮分出化學(xué)分析樣品(化驗(yàn)TFe，4g左右樣品)和磁選管法分析樣品(檢測(cè)MFe，干選廢石100 g，干選精礦20 g)，余樣留存?zhèn)溆谩?/p>

2.2.1 原礦粒度分析

原礦取化驗(yàn)樣，進(jìn)行品位和粒度分析。化驗(yàn)結(jié)果：原礦中TFe 27.63%，MFe 17.54%。原礦粒度分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 原礦粒度分析結(jié)果

由表1結(jié)果可見(jiàn)，2～12 mm之間粒級(jí)產(chǎn)率較高，但品位在27.02%～28.41%之間波動(dòng)，而-0.15 mm品位(TFe和MFe)雖然較高，但粒級(jí)產(chǎn)率較小。

2.2.2 皮帶速度試驗(yàn)

調(diào)整CTX磁滾筒給礦量150 t/h左右，磁系轉(zhuǎn)速100 r/min，分礦板位置220 mm(CTX磁滾筒軸線垂直面向干選廢石拋落方向、距分礦板垂直擋板的水平距離)，通過(guò)變頻器調(diào)整電動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整分選皮帶速度2.8～3.5 m/s進(jìn)行試驗(yàn)考察(因?yàn)榻o礦斗底口大小不變，分選皮帶速度增大，給礦量也增大)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

第一次試驗(yàn)時(shí)為624 kg原礦，第二次試驗(yàn)時(shí)是將第一次試驗(yàn)的干選精礦和干選廢石在取樣5 kg后按照干選精礦產(chǎn)率和干選廢石產(chǎn)率配成原礦，第三次試驗(yàn)及以下試驗(yàn)同上述方法配制原礦樣品。

由表2試驗(yàn)結(jié)果可知，該細(xì)碎礦石在皮帶速度2.8～3.5 m/s范圍內(nèi)，拋廢產(chǎn)率10%～15%，品位TFe16.5%～17.4%，MFe3.50%～4.20%。拋廢產(chǎn)率不高，干選廢石品位(TFe和MFe)都很高。

表2 皮帶速度干選試驗(yàn)結(jié)果

2.2.3 分礦板位置試驗(yàn)

皮帶速度試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，干選精礦和干選廢石分離比較清晰，干選廢石卸礦點(diǎn)與干選精礦卸礦點(diǎn)間拋落的礦石量很少，亦即在上述皮帶速度條件下，分礦板位置對(duì)于干選指標(biāo)影響不大。

2.2.4 磁系轉(zhuǎn)速試驗(yàn)

調(diào)整CTX磁滾筒給礦量150 t/h左右，分選皮帶速度3.2 m/s，分礦板位置220 mm，通過(guò)變頻器調(diào)整磁系轉(zhuǎn)速進(jìn)行試驗(yàn)考察，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

由表3可知，該細(xì)碎礦石在皮帶速度3.2 m/s的試驗(yàn)條件下，磁系轉(zhuǎn)速對(duì)于干選指標(biāo)影響不大。由于干選廢石產(chǎn)率僅提高0.65個(gè)百分點(diǎn)和減少0.26個(gè)百分點(diǎn)，因此未對(duì)試驗(yàn)樣品進(jìn)行化學(xué)分析。

表3 磁系轉(zhuǎn)速干選試驗(yàn)結(jié)果

2.3 綜合條件試驗(yàn)

鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司要求給礦含水2%。在考察了皮帶速度(包含了給礦量)、磁系轉(zhuǎn)速、分礦板位置后，考慮盡可能提高干選拋廢產(chǎn)率并降低干選廢石MFe品位，選擇皮帶速度2.8 m/s，并調(diào)整磁系轉(zhuǎn)速130 r/min，分礦板位置350 mm，使用縮分出備用的360.6 kg原礦進(jìn)行了綜合條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

由表4試驗(yàn)結(jié)果可知，該細(xì)碎礦石在綜合試驗(yàn)條件下，干選廢石產(chǎn)率為11.20%，干選廢石品位TFe16.90%，MFe1.74%，干選精礦品位比原礦品位TFe提高1.32個(gè)百分點(diǎn)、MFe提高1.94個(gè)百分點(diǎn)。

表4 綜合條件干選試驗(yàn)結(jié)果表 質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

采用1 400 Gs磁選管法測(cè)定MFe的磁選試驗(yàn)結(jié)果表明，干選廢石的磁選管磁選精礦品位比較低，說(shuō)明其中的磁鐵礦嵌布粒度比較細(xì)，回收利用價(jià)值較低。

2.4 試驗(yàn)產(chǎn)品粒度分析

對(duì)綜合條件試驗(yàn)產(chǎn)品進(jìn)行了粒度分析，結(jié)果見(jiàn)表5和表6。由粒度分析結(jié)果可知，該細(xì)碎礦石在綜合試驗(yàn)條件下，干選廢精礦與原礦粒度組成基本一致，干選廢石粗粒級(jí)較原礦粗粒級(jí)略多；干選精礦粗粒級(jí)提升品位略高；干選廢石-0.25 mm品位(TFe25.74%、MFe3.09%)較高，但產(chǎn)率只有0.78%(作業(yè)產(chǎn)率6.96%)，金屬損失率只有0.14%(作業(yè)金屬損失率12.54%)，對(duì)于干選精礦金屬損失率影響很??；粒級(jí)產(chǎn)率、粒級(jí)金屬分布率與粒級(jí)回收率呈正相關(guān)關(guān)系。

表5 綜合試驗(yàn)產(chǎn)品粒度分析結(jié)果——金屬分布率

表6 綜合試驗(yàn)產(chǎn)品粒度分析結(jié)果——粒級(jí)回收率

3 工業(yè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

鑒于鞍山某選廠生產(chǎn)工藝流程未設(shè)計(jì)干式磁選預(yù)選工藝，生產(chǎn)廠房增加干式磁選預(yù)選改造空間受限，推薦采用在線干選技術(shù)(如圖3所示)，即在最終破碎產(chǎn)品皮帶輸送粉礦倉(cāng)的運(yùn)輸皮帶上搭建干式磁選預(yù)選平臺(tái)，采用強(qiáng)磁輥將運(yùn)輸皮帶上的細(xì)碎礦石吸起并轉(zhuǎn)運(yùn)至第一條干式磁選預(yù)選的皮帶上(未吸起礦石為廢石)，進(jìn)行第一次干式磁選預(yù)選，此時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶速度比較快(>5 m/s),干式磁選預(yù)選廢石品位比較高，需要對(duì)第一次干式磁選預(yù)選廢石進(jìn)行掃選，即將第一次干式磁選預(yù)選廢石直接卸落到第二條干式磁選預(yù)選的皮帶上，進(jìn)行第二次干式磁選預(yù)選(此時(shí)分選皮帶速度2～3 m/s)，可拋除最終干選廢石，兩次干式磁選預(yù)選精礦直接卸落到原運(yùn)輸皮帶上運(yùn)往粉礦倉(cāng)(如圖4所示)，將未吸起的廢石和最終干選廢石合并集中在干式磁選預(yù)選平臺(tái)下方的廢石倉(cāng)中，再由轉(zhuǎn)運(yùn)皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)至廠區(qū)邊界的廢石中轉(zhuǎn)倉(cāng)，外銷(xiāo)或由礦石運(yùn)輸車(chē)輛運(yùn)往排土場(chǎng)堆存。

圖3 CTX磁滾筒在線干選機(jī)組

(1)轉(zhuǎn)運(yùn)礦石 (2)掃選

為了驗(yàn)證在線干選技術(shù)的可靠性，可采用圖5所示的線下干選技術(shù)工業(yè)試驗(yàn)機(jī)組實(shí)現(xiàn)離線的工業(yè)試驗(yàn)：采取約40t工業(yè)試驗(yàn)礦石樣品，在圖5所示干選技術(shù)的基礎(chǔ)上，將干選廢石和干選精礦混合配成原礦樣并返回試驗(yàn)機(jī)組的給礦倉(cāng)，實(shí)現(xiàn)礦石干選的循環(huán)往復(fù)，在調(diào)整工藝條件并將試驗(yàn)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定后，分別在各個(gè)產(chǎn)品產(chǎn)出點(diǎn)截取試驗(yàn)樣品，經(jīng)制樣化驗(yàn)各個(gè)產(chǎn)品品位(TFe和MFe)，即可計(jì)算出該工藝條件下的所有試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)；按照各個(gè)產(chǎn)品的產(chǎn)率采出試驗(yàn)樣品，將多采的試驗(yàn)樣品按照產(chǎn)率配成原礦石返回試驗(yàn)機(jī)組的給礦倉(cāng)，重復(fù)以上試驗(yàn)步驟，即可完成工業(yè)試驗(yàn)考察，為工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)改造提供翔實(shí)可靠的技術(shù)依據(jù)。

圖5 CTX磁滾筒線下在線干選工業(yè)試驗(yàn)機(jī)組

4 結(jié)語(yǔ)

試驗(yàn)原礦品位TFe 27.36%，MFe 17.08%；試驗(yàn)設(shè)備為工業(yè)生產(chǎn)型CTX 0812機(jī)組，筒表磁感應(yīng)強(qiáng)度0.4 T；在給礦含水率2%、皮帶速度2.8 m/s、磁系轉(zhuǎn)速130 r/min、分礦板位置350 mm的綜合試驗(yàn)條件下，取得了干選精礦品位較原礦品位TFe提高1.32個(gè)百分點(diǎn)、MFe提高1.94個(gè)百分點(diǎn)，干選廢石產(chǎn)率11.20%，干選廢石品位TFe 16.90%、MFe 1.74%的干選半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果。

干選精礦和干選廢石粒度分析結(jié)果表明，干選精礦與原礦粒度組成基本一致，干選廢石粗粒級(jí)較原礦粗粒級(jí)略多；干選精礦粗粒級(jí)提升品位略高；干選廢石-0.25 mm品位(TFe 25.74%、MFe 3.09%)較高，但產(chǎn)率只有0.78%(作業(yè)產(chǎn)率6.96%)、金屬損失率只有0.14%(作業(yè)金屬損失率12.54%)，對(duì)于干選精礦金屬損失率影響很??；粒級(jí)產(chǎn)率、粒級(jí)金屬分布率與粒級(jí)回收率呈正相關(guān)關(guān)系。