复合力场设备在选矿实践中的应用

马学毅 于 勇 邓宗岳 刘 贞

(北方重工集团有限公司矿山机械分公司)

复合力场设备在选矿实践中的应用

马学毅 于 勇 邓宗岳 刘 贞

(北方重工集团有限公司矿山机械分公司)

概述了磁选柱、磁力水力旋流器、磁浮选机等磁复合力场选矿设备的主要结构、分选原理及其现场应用效果。提出复合力场设备作为一种新型高效节能的选矿设备对原来不能利用的超贫、杂、细铁矿石可提高选别效果，复合力场的选别工艺设备替代单一力场的选别工艺设备将成为必然趋势，且具有广阔的应用前景。

复合力场 选矿设备 磁选柱 磁力水力旋流器 磁浮选机

磁选作为一种简单、环保、经济的选矿方式被广泛应用。但是，目前随着矿石的大量开采其可选性越来越差，贫、细、杂的矿产资源也逐渐受到人们的重视。面对难选资源时单一作用力的磁选设备选别效果越来越差，这就需要新型的磁复合力场选别设备。磁复合力场设备是利用矿物间多种性质上的差异，对矿浆施加磁力之外的外加力场，使目的矿物与非目的矿物颗粒所受的作用合力的大小和方向有较大的差异，进而造成他们在运动路线或运动速度上有大的差别，实现矿物分选的设备[1]。磁场与其他选别设备相结合的新型复合力场设备是传统磁选设备转型升级的方向，目前在实践中初步取得应用的主要有磁选柱、磁水力旋流器和磁浮选柱。

1 磁选柱

磁选柱是一种以磁力为主，重力为辅的磁重联合选矿机，其结构见图1。磁选柱综合利用了矿物磁性和密度差异进行选别作业，入选强磁性矿粒在磁选柱中经连续多次的磁聚合—分散—磁聚合及上升水流的作用，可与脉石有效分离。

磁选柱的脉动直流电在分选腔中形成循环往复、顺序下移的磁场力，矿浆在磁场力作用下，磁性矿粒反复交替进行团聚与分散，单体脉石和贫连生体被上升水流带动上升，由上部溢流槽溢出成为尾矿。磁选柱在分选空间产生特殊的磁场变换机制，对矿浆进行反复的“磁聚—分散—磁聚”作用，充分分离出常规磁选设备产品中夹杂的贫连生体及单体脉石。因此该设备可以精选低品位磁选精矿，生产出高品位铁精矿，甚至超纯铁精矿。

图1 磁选柱结构示意

磁选柱已在十多家矿山得到应用，精矿品位得到不同程度的提高。在本钢提铁降硅工程3 a的工业实践应用表明，磁选柱工艺可使精矿品位达69.50%以上，SiO2含量降至4.00%以下，达到了本钢提铁降硅的要求[2]。在鞍钢弓长岭选矿厂的应用实践中，运用磁选柱精选后，精矿品位由原来的59.4%提高到66%，平均提高5.6个百分点。吉林四方选矿厂运用磁选柱精选后，精矿品位由原来66%提高到68%，平均提高2.0个百分点。包钢矿业公司选矿厂应用磁选柱后，其精矿品位由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矿业领域中固体与液体分离的一种常用设备，为了改善对含有磁性颗粒矿浆的固液分离效果，人们开始研制一种利用磁力、重力和离心力进行分离的设备——磁力水力旋流器。

磁力水力旋流器通常有两种类型，第一种类型是把受磁场感应的颗粒吸引到旋流器的中心部位，然后通过溢流排出；第二种类型是在旋流器的外部配置了一组电磁铁[4]，使含有磁性的颗粒吸引到旋流器的侧壁，然后沿着外螺旋线向下运动，最后由沉砂口排出。

前苏联研制的МГП-2型磁力旋流器有2个磁化器(结构见图2)，一个装在给矿管上，一个装在溢流管下端。矿浆由给矿管给入时，铁磁性颗料被磁化成磁团，磁团在离心力和重力的作用下被抛向器壁，经沉砂口排出，部分弱磁性的磁团由于剩磁不足，在离心力作用下破坏，细粒磁性矿粒在溢流管处进入第二个磁系的磁场中，再次形成磁团，并经沉砂口排出。进入溢流的仅为非磁性和弱磁性颗粒，从而使磁性颗粒与非磁性颗粒分开。

图2 МГП-2型磁力水力旋流器

我国广州有色金属研究院汤玉和、刘敏娉与克里沃伊罗格技术大学的П.П.尤罗夫在尤罗夫型磁力旋流器的基础上进行了改进，在内磁系和溢流管口中间增设反流圆盘，缓冲矿浆的流速，防止溢流管前的矿流把磁链和磁团带走。这种磁力水力旋流器在乌克兰克里沃伊罗格中部采选联合体选矿厂处理焙烧磁铁矿1段磁选前的矿浆，可使最终精矿品位提高2.0～2.5个百分点。

3 磁浮选机

磁浮选技术集磁选与浮选于一身，它是在浮选中引入磁场来改变浮选的环境。磁处理会对矿物浮选产生一定的影响，提高矿物回收率，且可提高浮选速度，节省浮选时间。磁浮选机的原理是利用与泡沫产品运动方向相反的旋转磁场力作用将泡沫中夹杂的磁性矿粒重新返回浮选区，提高磁性矿粒与非磁性矿粒的分选效果。磁浮选机对加拿大Sherman铁矿进行试验，并得到较好的效果。1次磁浮选机的精矿品位可达69.10%，回收率为84.84%，按照磁性铁计算回收率为96.39%。利用常规磁选和浮选以及磁浮联合流程也可达到该分选指标，但分选次数较多，1次磁选和1次浮选外加2次扫选总共4次分选常规磁浮联合流程的综合分选效果最好，与磁浮选指标接近[5]。磁浮选机的结构示意见图3。

图3 磁浮选机结构

4 复合力场设备的发展趋势

我国的铁矿资源日益趋向于贫、细、杂，而对赤铁矿进行选冶一直以来都是世界性的选矿难题，并且随着当今铁矿石价格的大幅度上涨，急需寻找一种有效的途径将这部分难选铁矿资源进行开发。同时，为了响应国家节能降耗的号召，必须加大对贫、细、杂矿石资源的利用，提高资源的利用率。复合力场设备作为一种新型高效节能的选矿设备能够解决单一力场选别设备回收率低、精矿品位上不去等问题，具有很强的开发价值及良好的发展前景。

5 结 语

目前，环境保护和能源节约已成为全球关注的问题，使得高效、节能、环保的新型选矿工艺及设备广受欢迎。利用矿物的磁性差异的作业是一种污染很少或接近零污染的工艺，充分利用矿物的这一性质发展设备具有重要意义。实践表明，复合力场选别设备能有效的提高选别效果。复合力场的选别工艺设备代替单一力场的选别工艺将成为必然趋势，所以应加强复合力场设备的研究和推广。

[1] 雷晴宇，王建业，于岸洲，等.磁铁矿低弱磁场精选新设备及应用现状[J].矿产保护与利用，2006(3): 37-41.

[2] 周凌嘉，赵通林，陈中航，等.磁选柱在本溪钢铁集团选矿厂的应用[J].金属矿山，2008(7): 100-102.

[3] 陈广振.磁选柱及其应用[J].金属矿山，2002(9):30-31.

[4] 汤玉和，刘敏娉，ПП尤罗夫.新型磁力水力旋流器及其复合力场的研究[J].广东有色金属学报，1998，8(2): 79-81.

[5] 李 静，张锦瑞.磁浮选技术在铁矿选矿中的研究现状与发展趋势[J].河北联合大学学报，2013，35 (2):1-3.

2015-07-15)

马学毅(1986—)，男，工程师，110141 辽宁省沈阳市经济技术开发区开发大路16号。