铁矿弱磁选设备的研究应用现状与发展方向

第4期2007年8月 矿产综合利用M ulti purpose Utili za ti on of M i n era l Resources No.4Aug.2007　综合评述　铁矿弱磁选设备的研究应用现状与发展方向陈炳炎,闫武(中国地质科学院矿产综合利用研究所,四川　成都　610041) 摘要:比较系统的介绍了筒式磁选机、磁重选矿机、磁力滚筒等弱磁选设备在国内外的研究应用现状,并提出弱磁选设备的研究发展方向。

关键词:铁矿;弱磁选设备;磁选中图分类号:T D457　文献标识码:A　文章编号:100026532(2007)04200322041　前 言磁选工艺是铁矿选矿厂的主要选矿工艺,弱磁选设备在铁矿选厂设备中占有重要的位置。

我国常用的弱磁选设备很多,目前以筒式磁选机为主,同时还应用了磁团聚重选机、磁选柱、磁滚筒、磁场筛选机等设备。

随着磁性材料和其他相关技术的进步,国内外在弱磁选设备的研制和应用等方面均取得了较大的进展。

2　弱磁选设备的研究应用现状近年来,弱磁选设备的研究主要围绕下面几个方面进行:(1)设备大型化,以提高处理能力;(2)利用多力场的分选效应,强化分选过程,提高分选精度;(3)采用新型磁性材料,应用辅助磁极,设计复合磁系;(4)节约能源,降低消耗等。

2.1　筒式磁选机筒式磁选机有电磁和永磁两种。

随着永磁材料的不断发展,特别是钕铁硼等稀土永磁材料的出现,使国内外磁选厂的筒式磁选机基本上实现了永磁化。

近几年来,国内外在永磁筒式磁选机大型化以及给矿方式、磁系设计、槽体结构等方面进行了大量的研究和试验工作,取得了一些成果。

美国Eriez磁力公司的大型筒式弱磁选机规格最大达Ф1220mm×3050mm,在多磁系的间隙中装有反斥磁铁,极性与相邻磁铁相同。

其圆筒外部也附加了一组磁极,极性与圆筒内相对应的磁极极性相反,从而能大大减少漏磁,提高磁场作用强度和深度,提高分选效率。

并且还利用交替磁极的磁摆动作用提高精矿品位。

芬兰科恩公司研制的弱磁场磁选机筒体可使磁场的吸附作用集中在距离筒体表面0～30mm处,筒体表面的磁感应强度为0.18～0.2T,而距离筒体表面50mm处场强下降到0.06～0.07T,形成较高的磁场梯度,使吸附能力提高了40%,不仅增加了处理能力,而且可达到较高的回收率。

另外,还通过增加磁极数,使磁性矿粒磁翻滚增强,磁性絮团松散,从而提高精矿品位。

德国KHD Humbolt W edag公司开发的永磁筒式磁选机主要用于选别细粒嵌布的强磁性矿物,可获得高品位的铁精矿。

其磁系结构有5～7个磁极,磁极的极性沿圆周角排列。

该机备有顺流型、逆流型和半逆流型槽体。

半逆流型由于矿浆从槽体下方给到圆筒的下面,可立即分离成磁性和非磁性颗粒,而被吸附的磁性精矿品位高,提高了分离精度。

俄罗斯生产的ЛБМ系列筒式弱磁选机,其传动机构装在筒内,安装方便,结构紧凑,占地面积小。

筒体周边磁系的磁极数达14个,并在主磁极间装有辅助磁极,以减少漏磁,提高精矿品位。

并且还利用扇形磁性板和弹簧牵拉装置,使外界强迫振动频率收稿日期:2006206214作者简介:陈炳炎(1965-),男,研究员,主要从事矿物工程研究和管理工作。

　第4期陈炳炎等:铁矿弱磁选设备的研究应用现状与发展方向与弹簧固有频率相同,形成谐振磁系,以强化分选过程,提高分选效率。

其最大型号为ЛБМ-150/400型,规格为Ф1500mm×4000mm,生产能力达400t/ h,是目前世界上最大规格的筒式磁选机。

日本东和选矿机株式会社生产的TY-6E-2型磁选机,由四个磁选圆筒串联起来使用,第一个圆筒用做粗选,第二个圆筒用做扫选,第三、第四个圆筒做精选,第四个磁选筒上还装有可改变磁通密度的装置。

该磁选机可使砂铁矿的精矿品位达到57%～61%,磁铁矿的精矿品位达60%～69%。

北京矿冶研究总院研制的BKJ、BK W系列筒式磁选机,其最大规格为Ф1050mm×3000mm,筒体表面磁场强度120～400k A/m,其磁系和分选槽体设计独特,给矿处设有反向冲洗水装置,加上磁力可调,形成了重力、水力、惯性力和磁力的多力场分选过程。

磁性矿物与溢流反向运动,一部分脉石随同溢流从后部溢流堰排出槽体外进入尾矿,实现了初次精尾分离。

磁精矿受到反向冲洗水的冲击,破坏了磁团聚,使脉石从磁性矿物中逸出,随溢流排出,实现了入选矿物第二次分离。

混于脉石中的细粒级单体铁精矿和富连生体,在排出过程中继续受到磁力的作用,沉降到槽体底部送往扫选段回收。

以上过程提高了精矿品位和选矿效率。

目前BKJ、BK W 系列筒式磁选机在首钢、武钢、鲁中矿山公司等选矿厂得到应用,明显提高了这些厂的经济技术指标和装备水平。

马鞍山矿山研究院研制的Ф1050型永磁磁选机,采用铁氧体磁块和少量钕铁硼组成复合磁系,磁感应强度高,磁场作用深度大,钕铁硼磁体用于尾矿扫选区,使筒体表面磁感应强度从精矿卸矿端的200mT向尾矿排放口逐渐增强,到尾矿扫选区达到280mT,但距离筒体表面50mm处平均磁感应强度仍在100mT以上。

该设备还可根据生产需要调整磁系位置、工作间隙和精矿排矿间隙。

以上特点增大了设备处理能力,改善了选别指标。

该院研制的XCTP1200mm×3200mm大处理量湿式筒式磁选机,其单机处理量可达160t/h以上。

在给矿铁品位29. 34%的条件下,可获得精矿铁品位47.38%、产率56.97%、铁回收率91.99%,尾矿铁品位5.46%的选矿指标。

该院近期开发的YC MC型永磁脉动磁选机,采用大包角磁系增强了磁性矿物在筒表面的磁翻滚,并设置了磁场脉动装置,采用了非均匀磁系,配置了深槽式半逆流槽体,在精矿排出端加漂洗水,从而大幅度提高了精矿品位。

包头新材料应用研究所研制的BX永磁磁选机,由于磁极极数多(8极或10极),磁系包角大,磁路长,磁性矿粒翻滚次数多,磁场强度高,尾矿溢流口高,因此有利于提高精矿品位和金属回收率。

大山选厂采用BX磁选机后,最终精矿品位由66.08%提高到67.5%,每年可创效益2000万元。

在包钢选矿厂实验表明,BX磁选机提高品位2.07%。

目前,已有200多台BX磁选机,在磁铁矿选厂得到应用。

2.2　磁重选矿机俄罗斯研究开发的磁重选矿机,其分选原理为:磁场强度为4～16k A/m的电磁场加在处于规定的流体力学状态中的悬浮体下部,并形成明显上限的富集移动层,在铁磁颗粒层中所形成的磁铁颗粒集合体很容易被水流的流体动力所破坏,此时非磁性颗粒及连生体被上升水流搬运至悬浮体上部,并以溢流形式排出,从而达到分选的目的。

该方法的特点是:如果悬浮体给料的铁磁颗粒所组成的铁磁颗粒区能不断更新,选矿作业便可在整个悬浮体内进行,由于磁性颗粒被外部电磁场加重,脉石矿物被上升水流迅速提高,这就可保证粗粒级非磁性颗粒及连生体排入溢流。

磁重选矿机内部可带叶轮,也可不带叶轮,并安装有保证铁磁颗粒层的规定水平和密度的自动调节系统,以此调节从选矿机排出精矿的数量。

在俄罗斯列别金、科斯托穆克沙、奥列涅戈尔及其他采选公司生产中该机都有应用,它可将铁精矿品位提高到69.50%以上。

中国地质科学院矿产综合利用研究所与首都钢铁公司矿山公司共同研制了磁团聚重选机,通过在分选筒内安装多层不同磁场的永磁多极磁系,引入上升水,利用不同矿物颗粒磁性和密度等性质的差异,综合磁力、剪切力和重力等多种作用力进行分选,使颗粒形成“分散-团聚-分散”的反复状态,从而使磁絮团不断得以净化。

净化后的絮团克服上升水流的浮力而下沉形成高品位精矿。

与传统永磁筒式磁选机相比,磁团聚重选机具有较高的磁性选择性和选别精度。

在首钢水厂铁矿的应用表明,它能有效解决单体有用矿物与贫连生体的分离问题。

在保持相同磨矿粒度时提高铁精矿品位2.0%;在保持相同铁精矿品位时可适当放粗磨矿粒度,从而提高磨机处理能力。

目前,磁团聚重选机已实现从・33・矿产综合利用2007年Ф600mm至Ф2500mm共8种规格型号产品的系列化生产,已在国内30多家大中小磁选厂得到成功的应用。

首钢矿业公司还在普通型磁聚机的基础上先后开发出了变径型磁聚机和电磁聚机,使团聚-分散交替作用的选别原理得到进一步发挥,提高了分选精度。

太刚峨口铁矿选矿厂采用变径型磁聚机处理嵌布粒度极细的北区矿石,铁精矿品位从63.88%提高至66.01%。

首钢水厂选矿厂采用电磁聚机代替普通的磁聚机,铁精矿品位提高两个百分点,并且还可放粗选别粒度。

鞍山钢铁学院研制的磁选柱,通过控制装置给磁系通以直流电,在分选筒内产生自下而上反复交替的磁场,对分选物料反复进行磁团聚-分散-磁团聚,同时施加自下而上的冲洗水对物料进行淘洗。

磁铁矿形成的磁团在磁场和重力的作用下运动到底部的精矿排出管排出。

物料可以在分选筒内多次被精选,贫连生体和单体脉石可被充分分选出来,因此所得的精矿品位较高,同时磁团聚对细粒磁铁矿有捕捉作用,故对磁铁矿的回收率也较高。

磁选柱精选磁铁矿低品位精矿,可以使其精矿品位由50%～63%提高到65%～68%。

目前磁选柱已在国内10余家大、中、小型磁选厂得到应用,取得了较好的效果。

东北大学还研究了一种脉冲磁选柱,其分选过程中,磁性颗粒形成的磁团可在磁场作用下不断地抖动,并在磁场和重力的联合作用下迅速地向下移动,在部分分选空间里磁团聚处于一种强烈的“一张一弛”并旋转的紊动状态。

当分选空间内物料的浓度达到一定程度后分选过程则加速。

采用脉冲磁选柱,对某矿尾矿再磨再选的精矿进行实验室试验,原矿品位为44%,精矿品位可达62.5%,回收率可达91%;对某选矿厂的细筛给矿进行不同条件的分选试验,品位均可提高5%以上,精矿产率都可达到70%以上。

中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所采用磁场筛分分选理论开发了磁场筛选机,与传统磁选机最大的区别是不靠磁场直接吸引,而是在相当于磁选机数十分之一的弱的均匀磁场中,利用单体铁矿物与连生体矿物的磁性差异,使单体磁铁矿物实现有效团聚后,增大与连生体的尺寸差、密度差,再利用安装在磁场中的专用筛子,其筛孔比给矿中最大的颗粒尺寸大许多倍,这样磁铁矿在筛上形成链状磁聚体,沿筛面滚下进入精矿箱中;而单体脉石和连生体由于磁性弱,以分散状态存在,极易透过筛孔而进入中矿箱中排出。

因此磁场筛选机比磁选机更能有效分离脉石和连生体,使铁精矿品位进一步提高,同时它对给矿粒度适应范围宽,只要是已解离的磁铁矿单体就能回收为精矿,只需对影响品位的连生体再磨再选即可。

磁场筛选机在国内多家铁矿的试验和应用中都得到了较好的效果,精矿品位可普遍提高2%～5%。

2.3　磁力滚筒美国埃利兹公司研制的磁力滚筒采用永磁-电磁复合磁系,滚筒直径1800mm,筒长2000mm,筒体表面磁感应强度250～260mT,处理能力500～600t/ h,入选粒度上限350mm。