李 志

(中鋼石家莊設(shè)計(jì)院有限公司礦山分院)

LJC全自動(dòng)磁懸浮精選機(jī)在中鋼富全礦業(yè)提品增產(chǎn)改造工藝中的應(yīng)用

李 志

(中鋼石家莊設(shè)計(jì)院有限公司礦山分院)

介紹了增產(chǎn)提品精選設(shè)備全自動(dòng)磁懸浮精選機(jī)的功能、技術(shù)特點(diǎn)和工作方式，以及在中鋼集團(tuán)富全礦業(yè)增產(chǎn)改造工藝中發(fā)揮的重要作用，并最終得出新型磁力重選設(shè)備全自動(dòng)磁懸浮精選機(jī)是增加單位時(shí)間產(chǎn)量的最佳選擇，既保證了精礦品位，又提升了產(chǎn)量，其性能遠(yuǎn)優(yōu)于其他同類產(chǎn)品。

全自動(dòng)磁懸浮精選機(jī) 自動(dòng)化 精礦品位 產(chǎn)量

我國鐵礦資源具有廣、散、小、貧、差的特點(diǎn)，資源儲(chǔ)量分布集中在遼寧、河北、四川、山西、內(nèi)蒙古和山東等地，也是目前原礦產(chǎn)量較大的地區(qū)，鐵礦品種多為磁鐵礦，但多數(shù)礦床的原礦品位低，礦物顆粒細(xì)，有害成分含量高，且相當(dāng)部分為混合型(磁鐵礦+赤鐵礦+菱鐵礦等)鐵礦石，礦石難選冶，現(xiàn)有的普通筒式磁選機(jī)已不能夠進(jìn)一步提升精礦品位，尤其是當(dāng)精礦中含有大量連生體的時(shí)候，精礦品位要想進(jìn)一步的提升就要甩掉這一部分的連生體。

LJC全自動(dòng)磁懸浮精選機(jī)是沈陽隆基電磁科技股份有限公司(以下簡稱隆基)在總結(jié)了傳統(tǒng)磁重選設(shè)備脫水槽、磁選柱、淘洗機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上最新研制開發(fā)的第四代磁重連選設(shè)備，具有處理量大、品位提升幅度大、自動(dòng)化程度高、可靠性高、節(jié)能節(jié)水等優(yōu)點(diǎn)。

1 全自動(dòng)磁懸浮精選機(jī)

1.1 功能介紹

(1)提鐵降雜。磁懸浮精選機(jī)用于磁鐵礦的粗精選作業(yè)和精選作業(yè)，品位提高幅度達(dá)2～5個(gè)百分點(diǎn)，可有效降低硅、硫、磷等雜質(zhì)含量。

(2)提產(chǎn)降本。磁懸浮精選機(jī)選別過程中能夠從物料中分選出中、貧連生體，提前從粗磨精礦中提取合格最終精礦，因而可適當(dāng)放粗磨礦粒度而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，節(jié)能降耗，降低成本。如最終精礦中-0.074 mm粒級(jí)含量減少8～15個(gè)百分點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)多磨原礦，多產(chǎn)精礦的目的，其增產(chǎn)幅度可達(dá)10～20個(gè)百分點(diǎn)；當(dāng)采用磁懸浮精選機(jī)精選不合格精礦時(shí)，若精選機(jī)選出的精礦品位不僅達(dá)到要求并有富余時(shí)，則既可提升精礦品位又可適當(dāng)放粗磨礦粒度實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。

(3)精礦濃縮。磁懸浮精選機(jī)的底流精礦排礦濃度可達(dá)50%～65%，可為精礦過濾作業(yè)提供最佳的入礦濃度。

1.2 工作原理簡介

磁懸浮精選機(jī)主要由給礦槽、溢流槽、輸料管、給水管、排礦閥等組成。礦漿從上部給礦組件給入，在中心筒中上部進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域。其中，磁性礦物在循環(huán)主磁場(chǎng)的作用下以磁鏈的形式懸浮下行；脈石等非磁性礦物由于不受磁場(chǎng)力的影響，會(huì)保持原有的重力。此時(shí)，給入與礦物沉降方向相反的上升水，非磁性礦物受到的沉降力小于水的沖力，因此會(huì)上升并從設(shè)備的上部溢流出來；而磁性礦物受到的沉降力大于受到的水的沖擊力，因此會(huì)下沉并從設(shè)備的下部出口排放出來，每當(dāng)一個(gè)循環(huán)主磁場(chǎng)周期過后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)比主磁場(chǎng)大2～3倍的負(fù)磁場(chǎng)，反向打散磁鏈，使懸浮的磁鏈進(jìn)一步打散，減少夾雜，由于有反向磁場(chǎng)的作用，不單純的依靠切向給水打散磁鏈，所以能夠在很大程度上減少水耗。磁懸浮精選機(jī)結(jié)構(gòu)見圖1。

在這類設(shè)備中，由于圓形勵(lì)磁源的物理規(guī)律，在選別筒中沿徑向磁場(chǎng)衰減很快，距離越遠(yuǎn)“團(tuán)聚—分散—團(tuán)聚”效果越差，柱中心的磁場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)非常低并形成空洞現(xiàn)象，幾乎沒有磁選作用，并且選別筒越大，該現(xiàn)象越嚴(yán)重，這也是目前該類設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)大型化、工業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，而全自動(dòng)磁懸浮精選機(jī)采用特殊的磁場(chǎng)設(shè)計(jì)理念，以及巧妙的機(jī)械結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的大型化，提高了單機(jī)的處理量。

圖1 磁懸浮精選機(jī)結(jié)構(gòu)示意

全自動(dòng)磁懸浮精選機(jī)采用PLC智能編程系統(tǒng)對(duì)設(shè)備中的磁場(chǎng)分布進(jìn)行智能實(shí)時(shí)控制來達(dá)到效果最佳的磁場(chǎng)分布及變化情況，并通過設(shè)備上的多個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)選礦效果以及溢流跑尾情況，系統(tǒng)信號(hào)傳遞情況見圖2。

圖2 系統(tǒng)信號(hào)傳遞過程

PLC智能系統(tǒng)通過對(duì)采集的傳感器反饋信號(hào)進(jìn)行分析并做出判斷，對(duì)磁場(chǎng)、給水電動(dòng)閥、排礦閥進(jìn)行相應(yīng)的全方位調(diào)節(jié)，然后再根據(jù)傳感器反饋的信號(hào)進(jìn)行分析，之后發(fā)出動(dòng)作信號(hào)，最終當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)到的信號(hào)達(dá)到人為設(shè)定的選礦效果后，動(dòng)作停止，并繼續(xù)對(duì)選礦情況進(jìn)行監(jiān)控；若給水和給礦量發(fā)生波動(dòng)導(dǎo)致選礦效果不佳時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)情況自動(dòng)對(duì)設(shè)備中磁場(chǎng)以及閥位進(jìn)行調(diào)控，除變化情況超出設(shè)計(jì)范圍外，一般無需人為再次進(jìn)行調(diào)節(jié)，即可自行判斷調(diào)節(jié)，使選礦設(shè)備可自動(dòng)即時(shí)針對(duì)礦物情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，且該設(shè)備也能適應(yīng)細(xì)粒級(jí)物料的精選。

2 中鋼集團(tuán)富全礦業(yè)存在的問題及工藝改造方案

2.1 企業(yè)概況及存在的問題

中鋼集團(tuán)山東富全礦業(yè)有限公司以地下鐵礦石采選為主業(yè)，屬中鋼集團(tuán)下屬二級(jí)單位，公司距濟(jì)寧市區(qū)38 km，距汶上縣8 km。選礦廠的磨選系統(tǒng)處理能力為135萬t/a，精礦品位為65.5%、粒度為 -0.045 mm 95%，磁性鐵選礦回收率在96%以上。目前，選廠存在階段性精礦品位不達(dá)標(biāo)，單位時(shí)間產(chǎn)量過低，產(chǎn)率較低，磨礦時(shí)間較長，球耗較大的問題。

2.2 工藝改造方案

針對(duì)選廠存在的問題，準(zhǔn)備采用全自動(dòng)磁懸浮精選機(jī)，以提高選礦廠磨選系統(tǒng)處理能力，使選礦廠原礦生產(chǎn)產(chǎn)量達(dá)到150萬t/a并降低噸耗成本。根據(jù)選礦廠現(xiàn)場(chǎng)布置情況，磁懸浮精選機(jī)計(jì)劃安裝在3段磁選機(jī)以南靠近3段磁選機(jī)平臺(tái)處。在磁懸浮精選機(jī)下部新裝精礦泵池，安裝2臺(tái)渣漿泵(1用1備)輸送精礦。將2段磁選機(jī)精礦通過現(xiàn)有的精礦泵泵送至磁懸浮精選機(jī)作為磁懸浮精選機(jī)給礦，磁懸浮精選機(jī)精礦通過新裝磁懸浮精選機(jī)精礦泵送至分礦箱給入過濾機(jī)脫水過濾。磁懸浮精選機(jī)尾礦產(chǎn)品通過磁選機(jī)掃選后掃選精礦返回3段球磨機(jī)再磨，掃選尾水分到1段、2段泵池作為流程補(bǔ)加水。

2.3 實(shí)現(xiàn)效果

采用全自動(dòng)磁懸浮精選機(jī)，進(jìn)行工藝改造后，在保證精礦品位、選礦回收率不變的前提下，選礦廠磨選系統(tǒng)要提高處理能力10個(gè)百分點(diǎn)以上，同時(shí)保證綜合尾礦濃度不降低。

3 全自動(dòng)磁懸浮精選機(jī)應(yīng)用效果及分析

3.1 具體實(shí)現(xiàn)方案

山東中鋼集團(tuán)富全礦業(yè)為提高磨選系統(tǒng)臺(tái)時(shí)處理量，降低生產(chǎn)成本，選礦車間于2015年1月在3段磁選機(jī)后安裝LJC-6000磁懸浮精選機(jī)2臺(tái)，將3段磁選精礦給入LJC-6000磁懸浮精選機(jī)，LJC-6000磁懸浮精選機(jī)精礦為最終精礦經(jīng)過濃縮磁選后過濾，尾礦進(jìn)入4段磁選機(jī)進(jìn)行掃選，掃選精礦進(jìn)入3段球磨再磨，尾礦自流進(jìn)入1段、2段泵池。LJC-6000磁懸浮精選機(jī)正常運(yùn)行后，分別對(duì)LJC-6000磁懸浮精選機(jī)的原礦、精礦、尾礦及磨選總尾礦進(jìn)行取樣分析，并對(duì)使用和未使用LJC-6000磁懸浮精選機(jī)2種工藝期間的選別數(shù)據(jù)和磨選處理礦量兩項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比。磨選車間改造后工藝流程見圖3。

3.2 工藝指標(biāo)考查

LJC-6000磁懸浮精選機(jī)運(yùn)行后，車間對(duì)礦樣進(jìn)行了取樣分析，并對(duì)試驗(yàn)期間的磨選處理量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)對(duì)比。第一階段選別數(shù)據(jù)見表1。

由表1可知，同時(shí)考慮化驗(yàn)室因秤不準(zhǔn)造成的化驗(yàn)誤差，LJC-6000磁懸浮精選機(jī)可提高精礦品位0.99～2.50個(gè)百分點(diǎn)。因第一階段試驗(yàn)期間，磁選機(jī)尾礦管道流量限制，LJC-6000磁懸浮精選機(jī)給水閥門只開到15%以下，每臺(tái)用水約50 m3/h，LJC-6000磁懸浮精選機(jī)未達(dá)到最佳效果。LJC-6000磁懸浮精選機(jī)試驗(yàn)期間，綜合尾礦品位沒有明顯增加，化驗(yàn)室取樣化驗(yàn)生產(chǎn)綜合尾礦磁性鐵品位約0.4%～0.8%。生產(chǎn)總用水量未明顯增加，尾礦濃度未明顯變化。

圖3 磨選車間改造后工藝流程

3.3 磨選系統(tǒng)處理量考查

LJC-6000磁懸浮精選機(jī)試驗(yàn)期間，第一階段磨選系統(tǒng)處理能力統(tǒng)計(jì)對(duì)比結(jié)果見表2。

由表2可知，使用LJC-6000磁懸浮精選機(jī)后，磨選處理能力可提高至207.56 t/h，與原流程4—9月份磨選綜合臺(tái)時(shí)185.78 t/h相比，臺(tái)時(shí)提高了11.72個(gè)百分點(diǎn)。

根據(jù)第一階段的試驗(yàn)情況，隆基磁懸浮精選機(jī)技術(shù)人員對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，車間對(duì)磁懸浮精選機(jī)給礦箱分礦箱和尾礦管路進(jìn)行了改造，相比第一階段技術(shù)指標(biāo)和提產(chǎn)能力第二階段有了進(jìn)一步提高，第二階段技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)見表3。

表1 第一階段選別數(shù)據(jù)

表2 第一階段磨選系統(tǒng)處理能力考查分析

由表3可知，LJC-6000磁懸浮精選機(jī)可提高精礦品位2.2～2.7個(gè)百分點(diǎn)；LJC-6000磁懸浮精選機(jī)試驗(yàn)期間，綜合尾礦品位沒有明顯增加，化驗(yàn)室取樣化驗(yàn)生產(chǎn)綜合尾礦磁性鐵品位約0.4%～0.8%；LJC-6000磁懸浮精選機(jī)用水約每臺(tái)100 m3/h，生產(chǎn)總用水量未明顯增加，尾礦濃度為11.6%～13.0%，且沒有明顯變化。

LJC-6000磁懸浮精選機(jī)第二階段試驗(yàn)期間，對(duì)磨選系統(tǒng)處理能力統(tǒng)計(jì)對(duì)比，第二階段磨選系統(tǒng)處理能力考查分析結(jié)果見表4。

表3 第二階段技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)

表4 第二階段磨選系統(tǒng)處理能力考查分析結(jié)果

由表4可知，使用LJC-6000磁懸浮精選機(jī)后，磨選處理能力可提高至217.88 t/h，與原流程4—9月份磨選綜合臺(tái)時(shí)185.78 t/h相比，臺(tái)時(shí)提高了17.28個(gè)百分點(diǎn)。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

全自動(dòng)磁懸浮精選機(jī)對(duì)礦物采用“雙重打散+二次磁力重選”的選礦過程，可使精礦品位提高，且效果更好更穩(wěn)定。

全自動(dòng)磁懸浮精選機(jī)單臺(tái)電耗為8 kWh，單臺(tái)水耗為100 m3/h，按照全年生產(chǎn)300 d計(jì)算，電費(fèi)0.8元/kWh，水費(fèi)0.3元/m3，不包括設(shè)備采購價(jià)格。運(yùn)行成本年計(jì)電費(fèi)9.2萬元，水費(fèi)43.2萬元，(其中不包括設(shè)備用水又循環(huán)返回到系統(tǒng)中，水費(fèi)取最大值)總計(jì)成本為52.4萬元；對(duì)于該選廠年處理32.84萬t鐵精粉，在保證原65%精礦品位的情況下，球磨機(jī)處理能力提高了17.28個(gè)百分點(diǎn)，即精礦產(chǎn)量年提升了5.67萬t，按照山東地區(qū)65%精礦品位價(jià)格600元/t計(jì)算，年增值3 402萬元，綜上凈利潤3 375.792萬，為企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié) 語

(1)中鋼集團(tuán)山東富全礦業(yè)經(jīng)工藝改造有效提高了精礦品位，提高了設(shè)備臺(tái)時(shí)處理能力，降低了3段旋流器溢流粒度，降低了磨礦壓力。可將精選階段的脈石連生體與完全解離礦石高效分離，從而提高精礦品位。尾礦主要為解離不充分的連生體，返回1段、2段再磨再選。

(2)與前幾代同類產(chǎn)品在工藝中比較時(shí)都有一定的產(chǎn)量和精礦品位的提高，但磁懸浮精選機(jī)的耗水量會(huì)降低30個(gè)百分點(diǎn)、耗電量降低1 kWh以上、尾礦濃度有所提高、尾礦品位進(jìn)一步降低，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高幅度達(dá)10個(gè)百分點(diǎn)以上，精礦指標(biāo)的穩(wěn)定程度較高。從另一個(gè)角度說全自動(dòng)磁懸浮精選機(jī)不是單純提高精礦品位的產(chǎn)品，利用磁懸浮精選機(jī)的脈石連生體與完全解離礦石高效分離的能力可改造選廠流程提高選廠臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。

(3)精選機(jī)尾礦返回1段、2段泵池，尾礦返回流程對(duì)處理能力有多大影響，待磨選運(yùn)行時(shí)間較長時(shí)，需繼續(xù)進(jìn)行觀察試驗(yàn)。目前，未發(fā)現(xiàn)各處工藝指標(biāo)異常情況。

2015-07-29)

李 志(1968—)，女，工程師，050021 河北省石家莊裕華區(qū)槐安路108號(hào)。