酒钢选矿厂高梯度磁选机聚磁介质优化研究与应用①

王彩虹， 李文博， 涂 威

（1.甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司，甘肃 嘉峪关735100； 2.东北大学，辽宁 沈阳110819）

镜铁山铁矿为典型复杂难选氧化铁矿石，矿石采出后通过铁路运输至酒钢选烧厂，经筛分分为块矿与粉矿。 粉矿采用强磁选工艺，回收率仅65%左右［1］。 导致粉矿回收率低的原因有二：一是磨矿分级时过粉碎导致部分铁矿物入选粒度低于强磁选机回收粒度下限，二是现有的强磁选机聚磁介质捕收微细粒级效果不够理想，粗选尾矿粗细分级后，细粒级作业回收率不到30%。

高梯度磁场的产生与聚磁介质的材质、形状、大小、排布方式、相对尺寸及充填率等参数有密切关系，合理选用聚磁介质，能提高分选效率和指标［2-3］。 酒钢选烧厂高梯度磁选机采用直径2 mm 的圆棒为聚磁介质，产生的磁场梯度比较有限，磁场力也相对较小，对微细粒弱磁性矿物的回收效果不理想。 研究表明，棱角突出、截面曲率较大的聚磁介质产生的磁场梯度高，对磁性颗粒的吸引力大，有利于提高铁精矿回收率［4-6］。 为此，以酒钢粉矿强磁选细粒级矿石为研究对象，在实验室进行了多种聚磁介质试验，筛选出适合酒钢矿石的菱形聚磁介质并完成工业试验，在精矿品位不下降的前提下，回收率提高3 个百分点以上的指标，经济效益显著。

1 矿石性质

酒钢选烧厂入选高梯度磁选机的原料化学多元素分析结果见表1，矿物组成见表2。

表1 原料化学多元素分析结果（质量分数）／%

表2 矿物组成（质量分数）／%

表1～2 结果表明，入选高梯度强磁选机矿石铁品位27%左右，铁矿物以赤、褐铁矿为主，激光粒度分析表明矿石平均比表面积为1 279 m2／kg，d10＝2.01 μm，d50＝8.45 μm，d90＝27.2 μm，说明-27.2 μm 粒级矿物占90%以上，可见这部分铁矿石矿物颗粒微小，回收难度大。 选别的主要任务是丢弃含硅、含铝的脉石矿物。

2 实验室聚磁介质优化研究

通过Solidworks 三维建模软件，采用有限元数值模拟技术对各种形状的聚磁介质进行单元模拟，筛选出适合细粒级回收的椭圆介质和菱形介质，安装于Φ100 周期式脉动高梯度磁选机上进行试验，介质填充率10%左右，试验结果见表3。 结果表明，试验条件下，菱形介质较圆棒及椭圆棒介质回收率提高4 ～6 个百分点，精矿品位提高1 个百分点，说明菱形介质在强化回收微细粒铁矿物方面有突出优势，当脉动冲次较高时，分选优势更为显著。 这是由于相同截面形状下，介质尺寸越小，表面吸附面积就越大，更有利于获得较高的磁场梯度。

表3 聚磁介质对Φ100 高梯度磁选机选别指标的影响

为进一步验证聚磁介质效果，在Φ500 高梯度强磁选机上进行圆棒介质与菱形介质的对比试验，介质填充率均为13%左右，采用一粗两扫流程，对比结果见表4。 结果表明，菱形棒较圆棒介质精矿铁品位提高了1.62 个百分点，铁回收率提高了3.93 个百分点。

表4 聚磁介质对Φ500 高梯度磁选机选别效果的影响

3 工业试验

3.1 指标对比

工业试验在酒钢选烧厂一选高梯度粗选作业段完成，选取2 台性能接近的Φ2 000 mm 高梯度磁选机，分别新装常规圆棒介质和菱形介质进行对比试验，为确保安装菱形介质的高梯度磁选机选别参数最佳，对转环转速、脉动冲次及磁场强度重新进行选定，结果见图1～3。 结果表明，转环转速升高，尾矿品位下降，回收率升高；加大脉动冲次，精矿品位略有上升，回收率呈先升高后下降的趋势；提高磁选机背景场强，回收率呈上升趋势。

图1 转环转速试验结果

图2 脉动冲次试验结果

图3 磁场强度试验结果

结合设备操作要求，确定安装菱形聚磁介质的高梯度磁选机执行额定激磁最高电流1 400 A，对应背景场强950 mT，转环转速3.2 r／min，脉动冲次260 次／min；安装Φ2 mm 圆棒介质的高梯度机参数执行原有工艺规程参数。 进行了为期3 个月的对比考查，考查期间每天取样2～4 批，每批样由3 个小样合成，小样取样间隔时间15 min，共计取样批次58 批，统计结果见表5。

表5 工业试验考查对比统计结果

表5 结果表明，采用菱形聚磁介质后，精矿品位基本无变化，精矿浓度升高1.7 个百分点，尾矿品位下降0.53 个百分点，尾矿浓度降低1.2 个百分点，回收率升高3.34 个百分点，说明菱形聚磁介质较圆棒介质回收效果好。

3.2 单盒吸附量对比

试验期间进行了4 次单盒聚磁介质吸附量测试，以佐证试验指标。 具体做法为：同一时间拆卸2＃机、3＃机卸矿前、后聚磁介质各1 盒，冲洗干净并收集冲洗下的矿浆，经澄清、过滤、烘干后称重，作为卸矿前吸附量及卸矿后的剩余量。 4 次测试结果平均值见表6。

表6 吸附量对比结果

表6 结果表明，菱形聚磁介质较圆棒聚磁介质吸附的矿量多，回收量也多，平均每盒较圆棒多吸附559.5 g、多回收418.2 g，再次证明菱形聚磁介质确实可以提高金属回收率。

3.3 精矿主要成分对比

不同介质磁选所得精矿化学成分分析结果见表7。结果表明，两种精矿成分差异极小，说明菱形聚磁介质在多回收铁矿物的同时，并不会影响精矿质量。

表7 精矿主要化学成分分析结果（质量分数）／%

4 结 语

与东北大学合作，优化酒钢选矿高梯度磁选机聚磁介质，将原有的Φ2 mm 圆棒介质改为菱形棒，实验室尾矿品位下降了1.5 个百分点，精矿铁品位提高了1.62 个百分点，铁回收率提高了3.93 个百分点。 工业试验尾矿品位下降了0.53 个百分点，精矿铁品位基本不变化，铁回收率提高了3.34 个百分点。 现场运行4个月表明菱形聚磁介质在堵塞、抗锈蚀及强度方面不存在问题，具备工业推广条件。 经济测算表明，在一选二选全部推广应用，每年创效1 000 万元以上，具备大范围推广条件。