斜面干选机的设计及试验研究

秦煜民

(河北联合大学化工学院，河北 唐山 063009)

钢铁工业是国民经济的基础产业，地位重要，而铁矿石作为钢铁生产最基本的原料，需求量随着钢铁工业的发展而飞速增长。国内矿石量不能满足需求，钢铁行业对进口铁矿石的依存度已超过60%。近年进口铁矿石量价齐升，量从2000年的0.7亿t增长到2011年的6.86亿t；价格从2000年的26.6美元/t增长到2011年的163.8美元/t。为了打破国外价格垄断，必须提高国内铁矿石产量。

我国虽然铁矿资源总体储量比较多，但却丰而不富，其特点是贫、细、杂，散，97%的铁矿储量为贫矿，97.5%需要选别加工，生产成本高。随着铁矿石价格的飙升，原来生产成本更高，没有开发价值的低品位磁铁矿，全铁(TFe)品位在10%～20%，现在成为能够开采并且可盈利的铁矿石。由于此类磁铁矿品位低，矿体夹杂废石，而且在开采过程中混入大量围岩和表外矿，贫化严重，因此，预选甩尾成为降低成本重要环节。

斜面干选机是针对低品位磁铁矿预选开发的一种磁、重联合作用预选设备，应用该设备对低品位磁铁矿预选中抛出废石，可以有效提高入磨品位，降低生产成本，效果优于传统磁滑轮。

1 传统磁滑轮原理及存在问题

磁性矿石在磁滑轮上受到磁力、离心力、摩擦力、重力的作用，磁性矿石被带到磁滑轮的下部，脱离磁场产生精矿。非磁性矿石受离心力和重力，在滑轮表面上被甩出(图1)。

磁滑轮的结构特点决定了其分选的局限性，在给矿皮带上形成高低不均匀堆状矿团，造成料层薄厚不均，给料厚度与磁场有效作用深度间形成矛盾(开放磁系磁场衰减快)，易造成料层上的磁性矿物损失。

图1 磁性矿粒受力分析

堆状矿团下层磁性矿石容易被吸住，磁性矿石之间的废石，无分选条件；粒度小和粉矿多的矿石，被吸形成多层网状矿层。低层选出的废石量少，分选效果不好。

由于磁系为固定永磁结构,磁场强度和结构难于进行适应性调整。磁滑轮技术参数不能适应矿石性质的变化。

对严重贫化低品位磁铁矿预选，磁滑轮抛尾率低，且尾矿中磁性铁含量较高。

由于传统磁滑轮固有的缺陷，为了低品位磁铁矿提高入磨矿石品位，充分利用矿产资源，我们设计了斜面干选机，专门针对低品位磁铁矿预选，进行了探索研究。

2 斜面干选机分选原理

为达到干选设备结构尽量紧凑、简单、可靠的目的，拟只充分利用磁铁矿与脉石存在磁性差异，主要靠磁力和重力的作用进行分选。磁铁矿和脉石在倾斜表面上运动，控制在分选面上形成薄料层。在低、高磁场选区，磁性强、弱的磁性矿粒分别被吸住，脉石在重力作用下加速滚落。

2.1 斜面干选机的磁场特征

上下两个分选区的磁场，采用永磁平面磁系，上弱下强，磁场可以根据矿石性质及生产要求进行调整。磁场分布为折叠波浪式(在分选路径上)，其示意图见图2。

图2 磁场分布示意

2.2 斜面干选机结构

斜面干选机主要由上下两个分选区构成，上部1为低磁场选区磁系，下部2为较高磁场选区磁系，均采用永磁磁系，特殊间隔排列。磁系上为分选带3，采用多角度不锈钢槽。给矿器4位于低磁场选区上部，控制均匀层给矿。排矿杆位5位于干选机中部，上下两个分选区之间定期排出矿石。斜面干选机结构示意图见图3。

1低磁场选区磁系;2较高磁场选区磁系;3分选带;4给矿器;5排矿杆

2.3 斜面干选机分选过程

如图1所示：破碎后的低品位磁铁矿经给矿器4(保证均匀布矿)落到分选带3不锈钢槽上，进入上部低磁场选区后，在平面结构磁系形成的向侧下方磁力，在重力及磁力的联合作用下，磁性强的磁性矿物被吸附到分选带的表面上；余下矿石进入下部较高磁场选区，磁性较弱的磁性矿物被吸附到分选带的表面上；脉石矿物经过分选带进入尾矿箱中；上下精矿由排矿杆排出。

斜面干选机分选过程有下列特点：采用专门给矿器保证均匀布矿；上下低高组合磁场，平面磁系分选区长、面积大，保证磁性铁回收；在分选过程中，通过调整上、下，低、高组合磁场磁系，可控制抛出的尾矿量及平面结构磁系选出的精矿量。

3 试验研究

现场取承德某矿破碎后的低品位钒钛磁铁矿，矿石粒度为-15mm，进行斜面干选机的选别试验。

矿石的矿物组成较为复杂，铁矿物主要为磁铁矿，有少量的赤铁矿和钛铁矿、褐铁矿；钛的矿物主要为榍石，另外有少量的钛铁矿和假金红石。脉石矿物主要为闪石、绿泥石、辉石和长石，少量的石英、绿帘石、萤石、云母、方解石及微量的白云石、钙铁榴石、阳起石等。

矿石主要元素分析结果见表1,铁物相分析结果见表2。

表1 原矿多元素分析结果/%

表2 原矿铁物相分析结果/%

低品位钒钛磁铁矿矿石量大，选矿比高，生产成本高。干选机设计要求一方面生产品位较高的粗精矿，直接进入磨选流程，另一方面大量甩尾，尽量减少入磨量。试验主要确定上下选区磁场强度。

下部分选区主要保证磁性铁回收。下部磁感应强度由100mT升高到230mT，尾矿中全铁品位由8.29%降低为7.24%。最后确定对该矿适合的下部磁感应强度值为190mT。经过检测尾矿中mFe为0.63%，保证尾矿中磁性铁低于1%。

表3 上部磁感应强度试验结果

试验中斜面干选机分选的设备条件为：上部低磁场选区斜面角度为70°，下部较高磁场选区斜面角度为40°。

试验结果表明，斜面干选机可以分选矿石粒度为-15mm的低品位钒钛磁铁矿。对比传统磁滑轮干选精矿品位高，甩尾量大，干选机的中矿可以再处理，有较好的适用性。

4 结论

斜面干选机作用一种新型高效预选设备，结构简单，充分利用磁选、重选的联合作用分选低品位磁铁矿，可有效提高铁精矿品位。预先抛尾效果较明显，干磁选新设备，能甩出19%以上的废石量，提高入磨矿石品位，是低品位磁铁矿厂提产增效的途径之一。

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