酒鋼濕式筒式磁選機(jī)設(shè)備優(yōu)化及生產(chǎn)實(shí)踐

楊珊，黃宗華，王紅，許波，鐘志剛，郭彬

酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份公司選礦廠 甘肅嘉峪關(guān) 735100

現(xiàn) 有的濕式筒式磁選機(jī)根據(jù)給入物料的運(yùn)動(dòng)方向和從選分區(qū)排出選別產(chǎn)品的方法，可分為順流型磁選機(jī)、逆流型磁選機(jī)、半逆流型磁選機(jī)。目前，常用的是半逆流型磁選機(jī)，其原理是：根據(jù)礦物不同的比磁化系數(shù)，利用磁力進(jìn)行礦物分選；當(dāng)?shù)V漿進(jìn)入分選區(qū)，強(qiáng)磁性礦石在磁場(chǎng)作用下，形成磁鏈或磁團(tuán)聚體被吸附在圓筒表面上，在磁翻作用下受到周期的松散力，同時(shí)受到離心力和流體剪切力的作用，把機(jī)械夾帶的非磁性顆粒和部分連生體分離，之后隨圓筒旋轉(zhuǎn)來(lái)到精礦排礦口，脫離磁系后，借助精礦沖洗水或卸礦刮板排入精礦箱；脈石和弱磁性礦物不能被磁力吸引，在槽體內(nèi)礦漿流的作用下，逆圓筒旋轉(zhuǎn)方向自流進(jìn)入尾礦排礦管排出[1]。

1 使用現(xiàn)狀

目前濕式筒式磁選機(jī)在使用時(shí)，底水多點(diǎn)給入方式不能完全沖散礦漿，強(qiáng)磁性粗顆粒礦石沉積，微細(xì)顆粒不能完全松散[2]，磁選機(jī)選礦效率低，具體表現(xiàn)在以下方面。

(1) 磁選機(jī)磁攪動(dòng)對(duì)強(qiáng)磁性礦石的中、細(xì)粒物料有效，對(duì)粗粒和微細(xì)粒物料效果不佳。

(2) 礦石沉在給礦槽體底部，不易被磁滾筒吸附，大量磁性礦物從尾礦排礦管流出；尤其赤鐵礦、鏡鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦等礦物的選礦精度差，選礦效率較低。

(3) 磁選機(jī)底水采用多點(diǎn)延伸給入式，便于調(diào)節(jié)給礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)，沖散磁選機(jī)槽體底部礦漿；但該方式不能完全沖散礦漿，依然有大量礦漿沉積，不利于提高磁選機(jī)選礦效率，有價(jià)金屬流失較大。

本研究是要設(shè)計(jì)一種新的磁選機(jī)底水總成設(shè)備，以解決現(xiàn)有底水裝置使用中的問(wèn)題。

2 磁選機(jī)底水總成的設(shè)計(jì)與特點(diǎn)

2.1 底水總成的設(shè)計(jì)

該底水裝置總成分兩組，布置在磁選機(jī)兩側(cè)，呈對(duì)稱分布，每組底水裝置中均包括閘閥、Y 形過(guò)濾器、膠管、水管、活動(dòng)法蘭和固定法蘭，數(shù)量均各一個(gè)。每組底水裝置中的閘閥、Y 形過(guò)濾器、膠管、水管依次連接，活動(dòng)法蘭和固定法蘭將水管固定在磁選機(jī)底箱內(nèi)部；兩側(cè)的水管相對(duì)設(shè)置并形成噴水線，以便于對(duì)位于水管下方的磁選機(jī)底箱內(nèi)部槽體進(jìn)行沖水。底水裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

圖1 磁選機(jī)底水總成裝置結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of bottom water feeding device of magnetic separator

為了方便說(shuō)明底水裝置總成中水的流向，以圖 1中的方位，將底水裝置以左側(cè)、右側(cè)進(jìn)行區(qū)分。左側(cè)的底水裝置從閘閥所在端連通在供水橫管上，供水橫管內(nèi)有水流通過(guò)，那么左側(cè)的底水裝置就形成從閘閥進(jìn)水，途徑 Y 形過(guò)濾器和膠管，最后形成從多沖水孔水管出水的左側(cè)沖水通路。同樣，右側(cè)的底水裝置也是從閘閥所在端連通在供水橫管上，途徑 Y 形過(guò)濾器和膠管，最后從多沖水孔水管出水，進(jìn)而形成右側(cè)沖水通路。

多沖水孔水管設(shè)置在磁選機(jī)底箱內(nèi)部，其結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。

圖2 多沖水孔水管結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of water pipe with multiple holes

該多孔水管的一端與活動(dòng)法蘭固定連接，活動(dòng)法蘭套在水管的端部并與水管焊接；另一端為封堵端，水流從水管上的沖水孔噴出。沖水孔為細(xì)長(zhǎng)孔狀結(jié)構(gòu)，在水管上首尾間隔直線排列；同時(shí)，沖水孔的沖水方向可通過(guò)活動(dòng)法蘭進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)調(diào)整沖水孔在磁選機(jī)底箱分選區(qū)的沖水方向，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)礦漿最佳的沖散效果，以提高磁選機(jī)分選效率。

2.2 底水總成的原理特點(diǎn)

該底水裝置應(yīng)用在半逆流型磁選機(jī)上，其分選原理如圖 3 所示。底水裝置分兩組對(duì)稱設(shè)置在磁選機(jī)底箱兩側(cè)，并且通過(guò)兩組獨(dú)立的底水裝置對(duì)磁選機(jī)底箱內(nèi)礦漿進(jìn)行沖散。礦漿進(jìn)入磁選機(jī)分選槽體后，受到來(lái)自沖水孔水流的沖洗作用，在槽體內(nèi)不停地翻滾，進(jìn)而變得松散。礦漿中，強(qiáng)磁性礦物吸附在磁性滾筒表面被帶出槽體；粗顆粒磁性礦物和中磁性礦物不斷上升，涌向磁性滾筒表面，促使其被滾筒吸附；一些未被吸附的微細(xì)顆粒磁性礦物會(huì)多次涌向磁滾筒，只有少量弱磁性礦物及脈石進(jìn)入尾礦，被排出。同時(shí)，持續(xù)翻滾的上升水流對(duì)吸附在滾筒表面的磁性礦物進(jìn)行淘洗[3]，以提高精礦品位。

圖3 半逆流型磁選機(jī)分選原理Fig.3 Separation principle of semi-countercurrent magnetic separator

3 礦石性質(zhì)

3.1 焙燒礦化學(xué)成分及礦物組成

酒鋼入選原礦主要來(lái)自鏡鐵山樺樹溝礦和黑溝礦兩個(gè)礦區(qū)。原礦經(jīng)過(guò)篩分后，15 mm 以上塊礦采用焙燒—弱磁—反浮選工藝[4]。焙燒礦作為弱磁系統(tǒng)的原料，主要化學(xué)元素分析結(jié)果如表 1 所列。對(duì)該礦物進(jìn)行顯微鏡下礦物組成分析，其主要礦物組成如表 2 所列。

表1 焙燒礦主要化學(xué)元素分析結(jié)果Tab.1 Analysis results of main chemical elements in roasted ore %

表2 焙焙燒礦主要礦物組成Tab.2 Constitution of main minerals of roasted ore %

由表 1 可以看出，原礦中 FeO 含量較高，為22.15%，反映出原礦的磁化率偏低；硅含量較高，達(dá)24.89%。根據(jù)表 2 可知，焙燒礦主要含鐵礦物為磁鐵礦，主要脈石礦物有碧玉、千枚巖類礦物等。

3.2 焙燒礦物相分析

焙燒礦主要是 +15 mm 原礦通過(guò)酒鋼 100 m3鞍山式豎爐，采用高爐、焦?fàn)t混合煤氣，經(jīng)過(guò)加熱、還原、冷卻的方式，將磁性較弱的 Fe2O3、菱鐵礦、鏡鐵礦轉(zhuǎn)化為強(qiáng)磁性 Fe3O4產(chǎn)物[5]。焙燒礦的物相結(jié)構(gòu)如圖 4 所示，其主要特點(diǎn)如下。

圖4 焙燒礦物相結(jié)構(gòu) (反光100Χ)Fig.4 Phase structure of roasted ore (reflected light 100 X)

(1) 粒度較細(xì)小的針狀、鱗片狀鏡鐵礦大多數(shù)已經(jīng)還原成磁鐵礦，只在中心部分有少數(shù)鏡鐵礦轉(zhuǎn)化不完全，有鏡鐵礦的殘晶存在；

(2) 少數(shù)致密的赤鐵礦顆粒只有在邊緣部分發(fā)生還原反應(yīng)，形成磁鐵礦鑲邊結(jié)構(gòu)；

(3) 極少數(shù)針狀鏡鐵礦嵌布在粒度較大的碧玉當(dāng)中，完全沒有發(fā)生還原反應(yīng)，還保留有鏡鐵礦的特性。

4 工業(yè)試驗(yàn)

4.1 底水裝置總成對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為評(píng)價(jià)新設(shè)計(jì)的底水裝置總成對(duì)磁選機(jī)的選別效果，以及二次球磨機(jī)的磨礦粒度對(duì)工業(yè)試驗(yàn)的影響，將新底水裝置安裝至一段磁選作業(yè) 813 號(hào)磁選機(jī)位置，在不拆除原磁選機(jī)底水裝置的前題下，與新底水裝置總成進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。將多次試驗(yàn)取樣結(jié)果進(jìn)行平均，如表 3 所列。

表3 新底水裝置與原底水裝置對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Results of comparison test for new bottom water feeding device and original one %

由表 3 可知：在給礦品位差異較小的情況下，與原底水裝置相比，新底水裝置的精礦品位提高了 3.4個(gè)百分點(diǎn)，尾礦品位升高了 1.1 個(gè)百分點(diǎn)，精礦產(chǎn)率降低了 7.1 個(gè)百分點(diǎn)，回收率降低了 3.04 個(gè)百分點(diǎn)。

4.2 對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果分析

4.2.1 粒度篩析對(duì)比試驗(yàn)

為進(jìn)一步分析采用兩種底水形式的磁選機(jī)選別指標(biāo)的優(yōu)劣，在813 號(hào)磁選機(jī)上先后安裝兩種不同底水裝置，分別對(duì)選別后的精、尾礦按照配比進(jìn)行粒度篩析試驗(yàn)。篩析結(jié)果分別如表 4、5 所列。

由表 4 可知：與原底水裝置相比，新底水裝置磁選機(jī)的精礦品位提高主要體現(xiàn)在 -0.125 mm 以下各粒級(jí)，粒度越細(xì)，品位提高幅度越大。這說(shuō)明機(jī)械夾雜主要發(fā)生在細(xì)粒級(jí)，而原底水裝置的精礦中，細(xì)粒級(jí)存在明顯的機(jī)械夾雜現(xiàn)象，從原礦物質(zhì)組成來(lái)看，這部分機(jī)械夾雜主要是千枚巖類礦物。

表4 精礦粒度篩析結(jié)果Tab.4 Particle size sieving results of concentrate

由表 5 可知：兩種合計(jì)尾礦品位相近，但是新底水裝置的綜合尾礦品位中，各粒級(jí)品位較為均勻。這說(shuō)明新底水裝置磁選機(jī)選別充分，機(jī)械夾雜少，選別精度高。

表5 尾礦粒度篩析結(jié)果Tab.5 Particle size sieving results of tailings

4.2.2 選礦效率對(duì)比試驗(yàn)

為了對(duì)比兩種底水裝置磁選機(jī)選別過(guò)程優(yōu)劣，計(jì)算了兩種底水裝置下磁選機(jī)的選礦效率[6]。

選礦效率

式中：ε為精礦回收率，%；γ為精礦產(chǎn)率，%；α為原礦品位，%；β0為純礦物的理論品位，取β0=72.4%。

經(jīng)計(jì)算，新底水裝置的選礦效率為 33.75%，原底水裝置的選礦效率為 28.56%。可見，在一段磁選作業(yè)時(shí)，新底水裝置磁選機(jī)選礦效率比原底水裝置磁選機(jī)高了 5.19 個(gè)百分點(diǎn)。

5 問(wèn)題及建議

(1) 在磁選機(jī)上應(yīng)用新底水裝置，可以較好地對(duì)粗顆粒礦物或微細(xì)顆粒礦物進(jìn)行分選；但該裝置對(duì)水質(zhì)有較高的要求，從運(yùn)行情況來(lái)看，濁環(huán)水易頻繁堵塞裝置出水孔。建議：采用新型底水裝置時(shí)，應(yīng)優(yōu)化磁選機(jī)底水水質(zhì)，增加濾水器清理頻次，確保裝置良好的運(yùn)行狀態(tài)。

(2) 新底水裝置可以將磁選機(jī)分選區(qū)礦漿在很大程度上實(shí)現(xiàn)翻滾及松散狀態(tài)，同時(shí)對(duì)吸附在滾筒面的磁性礦物有淘洗作用；但是該裝置出水孔的水量及在底箱內(nèi)的出水方向，對(duì)選別效果有較大影響，需要在操作上進(jìn)行精細(xì)化調(diào)整，以確定最佳運(yùn)行參數(shù)。

6 結(jié)論

(1) 新底水裝置總成的應(yīng)用，基本解決了濕式磁選機(jī)選礦效率低、金屬流失大的問(wèn)題。在工業(yè)試驗(yàn)中，新底水裝置磁選機(jī)的精礦品位提高了 3.4 個(gè)百分點(diǎn)，拋尾產(chǎn)率提高了 4.1 個(gè)百分點(diǎn)，選礦效率提高了5.19 個(gè)百分點(diǎn)。

(2) 新底水裝置總成有利于磁選機(jī)選別精度以及選礦效率的提高，但在使用中應(yīng)注重水質(zhì)優(yōu)化和參數(shù)調(diào)整。對(duì)于選廠類似濕式筒式磁選機(jī)的優(yōu)化改造來(lái)說(shuō)，新底水裝置總成的推廣實(shí)施，具有現(xiàn)實(shí)意義。