王彩虹， 李文博， 涂 威

（1.甘肅酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份有限公司，甘肅 嘉峪關(guān)735100； 2.東北大學(xué)，遼寧 沈陽110819）

鏡鐵山鐵礦為典型復(fù)雜難選氧化鐵礦石，礦石采出后通過鐵路運(yùn)輸至酒鋼選燒廠，經(jīng)篩分分為塊礦與粉礦。 粉礦采用強(qiáng)磁選工藝，回收率僅65%左右［1］。 導(dǎo)致粉礦回收率低的原因有二：一是磨礦分級(jí)時(shí)過粉碎導(dǎo)致部分鐵礦物入選粒度低于強(qiáng)磁選機(jī)回收粒度下限，二是現(xiàn)有的強(qiáng)磁選機(jī)聚磁介質(zhì)捕收微細(xì)粒級(jí)效果不夠理想，粗選尾礦粗細(xì)分級(jí)后，細(xì)粒級(jí)作業(yè)回收率不到30%。

高梯度磁場(chǎng)的產(chǎn)生與聚磁介質(zhì)的材質(zhì)、形狀、大小、排布方式、相對(duì)尺寸及充填率等參數(shù)有密切關(guān)系，合理選用聚磁介質(zhì)，能提高分選效率和指標(biāo)［2-3］。 酒鋼選燒廠高梯度磁選機(jī)采用直徑2 mm 的圓棒為聚磁介質(zhì)，產(chǎn)生的磁場(chǎng)梯度比較有限，磁場(chǎng)力也相對(duì)較小，對(duì)微細(xì)粒弱磁性礦物的回收效果不理想。 研究表明，棱角突出、截面曲率較大的聚磁介質(zhì)產(chǎn)生的磁場(chǎng)梯度高，對(duì)磁性顆粒的吸引力大，有利于提高鐵精礦回收率［4-6］。 為此，以酒鋼粉礦強(qiáng)磁選細(xì)粒級(jí)礦石為研究對(duì)象，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了多種聚磁介質(zhì)試驗(yàn)，篩選出適合酒鋼礦石的菱形聚磁介質(zhì)并完成工業(yè)試驗(yàn)，在精礦品位不下降的前提下，回收率提高3 個(gè)百分點(diǎn)以上的指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

1 礦石性質(zhì)

酒鋼選燒廠入選高梯度磁選機(jī)的原料化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，礦物組成見表2。

表1 原料化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表2 礦物組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表1～2 結(jié)果表明，入選高梯度強(qiáng)磁選機(jī)礦石鐵品位27%左右，鐵礦物以赤、褐鐵礦為主，激光粒度分析表明礦石平均比表面積為1 279 m2／kg，d10＝2.01 μm，d50＝8.45 μm，d90＝27.2 μm，說明-27.2 μm 粒級(jí)礦物占90%以上，可見這部分鐵礦石礦物顆粒微小，回收難度大。 選別的主要任務(wù)是丟棄含硅、含鋁的脈石礦物。

2 實(shí)驗(yàn)室聚磁介質(zhì)優(yōu)化研究

通過Solidworks 三維建模軟件，采用有限元數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)各種形狀的聚磁介質(zhì)進(jìn)行單元模擬，篩選出適合細(xì)粒級(jí)回收的橢圓介質(zhì)和菱形介質(zhì)，安裝于Φ100 周期式脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，介質(zhì)填充率10%左右，試驗(yàn)結(jié)果見表3。 結(jié)果表明，試驗(yàn)條件下，菱形介質(zhì)較圓棒及橢圓棒介質(zhì)回收率提高4 ～6 個(gè)百分點(diǎn)，精礦品位提高1 個(gè)百分點(diǎn)，說明菱形介質(zhì)在強(qiáng)化回收微細(xì)粒鐵礦物方面有突出優(yōu)勢(shì)，當(dāng)脈動(dòng)沖次較高時(shí)，分選優(yōu)勢(shì)更為顯著。 這是由于相同截面形狀下，介質(zhì)尺寸越小，表面吸附面積就越大，更有利于獲得較高的磁場(chǎng)梯度。

表3 聚磁介質(zhì)對(duì)Φ100 高梯度磁選機(jī)選別指標(biāo)的影響

為進(jìn)一步驗(yàn)證聚磁介質(zhì)效果，在Φ500 高梯度強(qiáng)磁選機(jī)上進(jìn)行圓棒介質(zhì)與菱形介質(zhì)的對(duì)比試驗(yàn)，介質(zhì)填充率均為13%左右，采用一粗兩掃流程，對(duì)比結(jié)果見表4。 結(jié)果表明，菱形棒較圓棒介質(zhì)精礦鐵品位提高了1.62 個(gè)百分點(diǎn)，鐵回收率提高了3.93 個(gè)百分點(diǎn)。

表4 聚磁介質(zhì)對(duì)Φ500 高梯度磁選機(jī)選別效果的影響

3 工業(yè)試驗(yàn)

3.1 指標(biāo)對(duì)比

工業(yè)試驗(yàn)在酒鋼選燒廠一選高梯度粗選作業(yè)段完成，選取2 臺(tái)性能接近的Φ2 000 mm 高梯度磁選機(jī)，分別新裝常規(guī)圓棒介質(zhì)和菱形介質(zhì)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，為確保安裝菱形介質(zhì)的高梯度磁選機(jī)選別參數(shù)最佳，對(duì)轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速、脈動(dòng)沖次及磁場(chǎng)強(qiáng)度重新進(jìn)行選定，結(jié)果見圖1～3。 結(jié)果表明，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速升高，尾礦品位下降，回收率升高；加大脈動(dòng)沖次，精礦品位略有上升，回收率呈先升高后下降的趨勢(shì)；提高磁選機(jī)背景場(chǎng)強(qiáng)，回收率呈上升趨勢(shì)。

圖1 轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速試驗(yàn)結(jié)果

圖2 脈動(dòng)沖次試驗(yàn)結(jié)果

圖3 磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

結(jié)合設(shè)備操作要求，確定安裝菱形聚磁介質(zhì)的高梯度磁選機(jī)執(zhí)行額定激磁最高電流1 400 A，對(duì)應(yīng)背景場(chǎng)強(qiáng)950 mT，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速3.2 r／min，脈動(dòng)沖次260 次／min；安裝Φ2 mm 圓棒介質(zhì)的高梯度機(jī)參數(shù)執(zhí)行原有工藝規(guī)程參數(shù)。 進(jìn)行了為期3 個(gè)月的對(duì)比考查，考查期間每天取樣2～4 批，每批樣由3 個(gè)小樣合成，小樣取樣間隔時(shí)間15 min，共計(jì)取樣批次58 批，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表5。

表5 工業(yè)試驗(yàn)考查對(duì)比統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表5 結(jié)果表明，采用菱形聚磁介質(zhì)后，精礦品位基本無變化，精礦濃度升高1.7 個(gè)百分點(diǎn)，尾礦品位下降0.53 個(gè)百分點(diǎn)，尾礦濃度降低1.2 個(gè)百分點(diǎn)，回收率升高3.34 個(gè)百分點(diǎn)，說明菱形聚磁介質(zhì)較圓棒介質(zhì)回收效果好。

3.2 單盒吸附量對(duì)比

試驗(yàn)期間進(jìn)行了4 次單盒聚磁介質(zhì)吸附量測(cè)試，以佐證試驗(yàn)指標(biāo)。 具體做法為：同一時(shí)間拆卸2＃機(jī)、3＃機(jī)卸礦前、后聚磁介質(zhì)各1 盒，沖洗干凈并收集沖洗下的礦漿，經(jīng)澄清、過濾、烘干后稱重，作為卸礦前吸附量及卸礦后的剩余量。 4 次測(cè)試結(jié)果平均值見表6。

表6 吸附量對(duì)比結(jié)果

表6 結(jié)果表明，菱形聚磁介質(zhì)較圓棒聚磁介質(zhì)吸附的礦量多，回收量也多，平均每盒較圓棒多吸附559.5 g、多回收418.2 g，再次證明菱形聚磁介質(zhì)確實(shí)可以提高金屬回收率。

3.3 精礦主要成分對(duì)比

不同介質(zhì)磁選所得精礦化學(xué)成分分析結(jié)果見表7。結(jié)果表明，兩種精礦成分差異極小，說明菱形聚磁介質(zhì)在多回收鐵礦物的同時(shí)，并不會(huì)影響精礦質(zhì)量。

表7 精礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

4 結(jié) 語

與東北大學(xué)合作，優(yōu)化酒鋼選礦高梯度磁選機(jī)聚磁介質(zhì)，將原有的Φ2 mm 圓棒介質(zhì)改為菱形棒，實(shí)驗(yàn)室尾礦品位下降了1.5 個(gè)百分點(diǎn)，精礦鐵品位提高了1.62 個(gè)百分點(diǎn)，鐵回收率提高了3.93 個(gè)百分點(diǎn)。 工業(yè)試驗(yàn)尾礦品位下降了0.53 個(gè)百分點(diǎn)，精礦鐵品位基本不變化，鐵回收率提高了3.34 個(gè)百分點(diǎn)。 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行4個(gè)月表明菱形聚磁介質(zhì)在堵塞、抗銹蝕及強(qiáng)度方面不存在問題，具備工業(yè)推廣條件。 經(jīng)濟(jì)測(cè)算表明，在一選二選全部推廣應(yīng)用，每年創(chuàng)效1 000 萬元以上，具備大范圍推廣條件。