铁精矿磁悬浮精选试验研究

阎赞，刘明宝，周春生

（商洛学院化学工程与现代材料学院/陕西省尾矿资源综合利用重点实验室，陕西商洛 726000）

铁精矿磁悬浮精选试验研究

阎赞，刘明宝，周春生

（商洛学院化学工程与现代材料学院/陕西省尾矿资源综合利用重点实验室，陕西商洛 726000）

针对不同性质铁精矿，在底流流速试验及溢流口流速试验基础上，分别进行了粒度筛析试验、Ф50磁悬浮精选试验和Ф200磁悬浮精选试验。结果表明，Ф50磁悬浮精选机的分选效果明显优于Ф200磁悬浮精选机的分选效果，且Ф50磁悬浮精选机选别细粒级物料的效果要明显优于选别粗粒级物料，可提高细粒级物料的精矿TFe品位2.47个百分点，而粗粒级物料的精矿TFe品位仅提高了1.49个百分点。

磁悬浮精选机；细粒级；粗粒级；磁选

全自动磁悬浮精选机是磁选柱、无极变频精选机、淘洗磁选机之后的最新一代磁重分选设备，其选别区域增加反向磁场，增强打散磁性矿物能力，大幅度提升精矿品位的同时，产生的尾矿品位更低［1-2］。可用于处理磨矿细度为-0.074 mm含量大于60%，比磁化系数大于3000×10-6cm·g-1的强磁性矿物的提纯，或在保证原矿品位和精矿品位前提下放粗磨矿粒度，提高生产效率，精矿品位可提高2～9个百分点［3-4］。全自动磁悬浮精选机的工作原理是将从上部给矿槽给入的矿浆在设备选别筒中分散，分散过程中与选别筒内切向上行选别水相遇，矿浆进一步被冲散。脉石矿物和贫连生体由于不受磁场的影响，受到与沉降方向相反的上升水作用，被冲洗水带到设备上部溢流槽内排出。磁性矿物和强磁性连生体在自动变化的下行运动磁场和瞬间脉冲的反相脉动磁场作用下被充分打散，形成千丝万缕的磁链，即“悬浮”状态，呈波浪状悬浮下行，混杂在磁链中的连生体在波浪状磁力线和上升水流的作用下脱离磁链，连同脉石一起溢流出选别筒外，断开的磁链重新组合后沿磁力线方向继续下行，从而获得高品位铁精矿。脉石矿物和贫连生体在下行过程中受到反复磁场的反复作用，矿物选别更加彻底［5-7］。在矿样磁选过程中，物料的细度会严重影响选别效果。当物料粒度较粗时，由于单体解离不充分而导致精矿品位偏低；当物料粒度较细时，不仅由于过磨影响选别效果，而且增加磨矿能耗［8-9］。因此，为了获得更高品位的铁精矿，在底流流速试验及溢流口流速试验基础上，针对不同性质铁精矿，采用不同规格全自动磁悬浮精选机进行铁精矿精选试验研究，从而选择适宜的试验条件，以期得到高品质铁精矿，满足钢铁行业需求。试验结果对此类铁精矿的精选具有一定的借鉴意义。

1　试验物料及设备

试验所用矿样取自河北承德，1#矿样呈青灰色，2#矿样呈黑色，对其分别进行混匀、缩分处理，制样后进行分析化验，化学分析结果见表1，试验所用仪器设备见表2。1#矿样粒度约为-0.050 mm含量96%，2#矿样粒度为-0.074 mm含量68%。

每份试样的最小重量（q）按照式（1）计算［10］。

式中，q为试验样所必须的最小重量，kg；d为试样中最大颗粒的粒度，mm；K是与矿样性质有关的系数。

本试验原矿的最大粒度为1 mm，K值宜取 0.1，故每份试样应取0.1 kg即可满足要求。

表1　原矿化学分析结果

可见，1#矿样的TFe品位为50.71%，mFe含量为36.34%，磁性铁占有率为71.66%。2#矿样的TFe品位为62.72%，mFe含量为58.38%，磁性铁占有率为93.10%，高于1#矿样的磁性铁占有率。

表2　试验所用仪器设备

2　试验方法

选择2#原矿，保持给矿浓度、溢流口流速不变，改变底流流速，进行底流流速试验；保持给矿浓度、底流流速不变，改变溢流口流速，进行溢流口流速试验。

对原矿分别进行粒级筛分试验后，分别取不同细度的物料，在一定底流流速、溢流口流速和给矿浓度条件下，进行Ф50磁悬浮精选试验和Ф200磁悬浮精选试验，分别对比同一理化性质物料的不同规格磁悬浮精选试验和不同细度物料的相同规格磁悬浮精选试验，探讨不同理化性质及不同规格磁悬浮精选机对于分选效果的影响。

3　试验结果及讨论

3.1底流流速试验

在给矿浓度8.0%，给矿TFe品位62.72%，溢流口流速8.0 L·min-1条件下，改变底流流速，测定精矿品位，确定最佳的底流流速。结果见图1。

图1　不同底流流速条件下精矿TFe品位变化

可见，随着底流流速的增加，精矿TFe品位呈现先增加后降低随后又逐步增加的趋势。底流流速在 0.7 L·min-1时，精矿品位最高，为65.47%；底流流速在0.9 L·min-1时，精矿品位最低，为64.12%。因此，考虑选择最佳底流流速为0.7 L·min-1。

3.2溢流口流速试验

在给矿浓度8.0%，给矿TFe品位62.72%，底流流速0.7 L·min-1条件下，改变溢流口流速，测定精矿品位，确定最佳的溢流口流速。结果见图2。

由图2可知，当溢流口流速为7.0 L·min-1时，精矿TFe品位最低，为63.70%；当溢流口流速为11.0 L·min-1时，精矿TFe品位最高，为64.85%。随着溢流口流速的增大，精矿TFe品位逐步增加，有跑尾现象，并且溢流流速过高时，给水量不稳定。故综合考虑，选择溢流口流速为10.0 L·min-1进行后续试验。在此条件下，精矿TFe品位为64.43%。

图2　不同溢流口流速条件下精矿TFe品位变化

3.3粒度筛分试验

取1#矿样、2#矿样，分别进行粒度筛析试验，筛析结果及金属分布率见表3。

表3　矿样粒度筛析结果

由表3可知，1#矿样粒度主要集中在-0.031mm，产率为67.2%；各粒级TFe品位相差不大，其中，-0.031 mm粒级TFe品位最高，为51.39%；-0.038 mm粒级铁分布率高达75.55%。对于2#矿样来说，其粒度分布较1#矿样均匀，-0.038 mm含量最高，为32.9%；-0.150 mm+0.074 mm粒级和-0.074 mm+0.050 mm含量相差不大，分别为26.6%、22.7%；TFe品位随着粒度的不断变细而逐渐升高，-0.038 mm粒级TFe品位为64.79%；-0.074 mm粒级铁分布率为69.59%，从粒度分布与品位及回收率的关系来看，TFe主要分布在-0.150 mm粒级。由于1#矿样-0.050 mm粒级含量为96.35%，2#矿样-0.150 mm粒级含量为95.35%，因此，1#矿样粒度较2#矿样更细。

3.4磁悬浮精选试验

在给矿浓度8.0%，底流流速0.7 L·min-1，溢流口流速10.0 L·min-1条件下，对1#矿样和2#矿样分别进行Ф50磁悬浮精选试验和Ф200磁悬浮精选试验，试验结果见表4。

由表4可知，理化性质一致的矿样，通过一段磁悬浮精选试验，Ф50磁悬浮精选机可提高1#精矿TFe品位2.47个百分点，回收率高达89.77%，尾矿TFe品位为29.04%；Ф200磁悬浮精选机仅可提高1#精矿TFe品位0.84个百分点，同时尾矿TFe品位高达49.79%，回收率高达46.86%。因此，对于1#矿样来说，Ф50磁悬浮精选机的分选效果要明显优于Ф200磁悬浮精选机的分选效果，不仅可以降低尾矿TFe品位，同时可以获得较高的精矿TFe回收率。

表4　矿样磁悬浮精选试验结果

Ф50磁悬浮精选机可提高2#精矿TFe品位1.49个百分点，回收率为86.14%，尾矿TFe品位为53.46%；而Ф200磁悬浮精选机可提高2#精矿TFe品位0.67个百分点，同时尾矿TFe品位高达61.99%，回收率高达48.08%。因此，采用Ф50磁悬浮精选机处理2#矿样可以获得更好的分选指标，提高精矿TFe品位的同时，又提高了精矿TFe回收率。这是由于在相同的磁场强度条件下，物料在Ф50磁悬浮精选机中受到的上升水流的冲击力小于物料在Ф200磁悬浮精选机中受到的上升水流的冲击力。

磁悬浮精选机的分选原理是利用有用矿物（磁性矿物）与脉石矿物在交替磁场中体现出来的磁重力和上升水流间力的大小进行分选的。Ф50磁悬浮精选机的处理量远小于Ф200磁悬浮精选机的处理量，且给料沉降速度快，使得Ф50磁悬浮精选机的给矿条件易于控制，且易于调节。另外，由于Ф50磁悬浮精选机所需的水压较Ф200磁悬浮精选机小，因此，在给矿浓度一致的条件下，单位面积矿浆所需上升水流的冲击力小，在给矿水压较低的环境下，仍可以正常进行分选。因此，Ф50磁悬浮精选机的分选效果优于Ф200磁悬浮精选机的分选效果。

对比1#矿样和2#矿样的Ф50磁悬浮精选试验结果可知，1#精矿TFe回收率比2#精矿TFe回收率高3.63个百分点；1#尾矿TFe品位为10.23%，2#尾矿TFe品位为10.23%，1#尾矿TFe品位降低幅度更明显。因此，Ф50磁悬浮精选机对于细粒级物料的选别效果要明显优于对粗粒级物料的选别效果。这是由于细粒级物料的单体解离度较高，有用矿物和脉石矿物的夹杂较少，在磁团聚被打散的瞬间，有用矿物和脉石矿物可实现有效分离。

4　结论

1）1#矿样的TFe品位为50.71%，磁性铁占有率为71.66%，-0.050 mm粒级含量为96.35%。2#矿样的TFe品位为62.72%，磁性铁占有率为93.10%，-0.150 mm粒级含量为95.35%，1#矿样粒度较2#矿样更细。

2）Ф50磁悬浮精选机的分选效果明显优于Ф200磁悬浮精选机的分选效果，1#矿样的Ф50磁悬浮精选试验可提高精矿TFe品位2.47个百分点，Ф200磁悬浮精选试验仅可提高精矿TFe品位0.84个百分点；2#矿样的Ф50磁悬浮精选试验可提高精矿TFe品位1.49个百分点，Ф200磁悬浮精选试验仅可提高精矿TFe品位0.67个百分点。

3）Ф50磁悬浮精选机选别细粒级物料的效果要明显优于选别粗粒级物料，这是由于细粒级物料单体解离度较高，有用矿物和脉石矿物的夹杂少，在磁团聚被打散的瞬间，有用矿物和脉石矿物仍能有效的分离。

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［10］魏德州.固体物料分选学［M］.北京：冶金工业出版社，2009：45.

（责任编辑：张国春）

An Experimental Study on Magnetic Levitation Selection of Iron Concentration

YAN Zan，LIU Ming-bao，ZHOU Chun-sheng
（College of Chemical Engineering and Modern Materials/Shaanxi Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Tailings Resources，Shangluo University，Shangluo 726000，Shaanxi）

Ф50 magnetic selection tests，and Ф200 magnetic selection tests have been carried out on the basis of the optimal flow velocity test and the best overflow velocity test aiming at different properties of iron concentration.The research shows that the effect of Ф50 magnetic cleaner separation is better than Ф200 magnetic cleaner separation，and the Ф50 magnetic cleaner separation of the fine grained material is superior to the effect of the classification of coarse grained material.The TFe grade of fine grained material concentration is raised by 2.47 percentage points，and the TFe grade of coarse grained material concentration is raised by only 1.49 percentage points.

magnetic levitation separator；fine fraction；coarse fraction；magnetic separation

TD951

A

1674-0033（2016）04-0032-04

10.13440/j.slxy.1674-0033.2016.04.009

2016-03-15

陕西省尾矿资源综合利用重点实验室开放基金项目（2014SKY-WK011）

阎赞，女，陕西户县人，硕士，助教