李 靜，張錦瑞

(河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北唐山 063009)

我國的鐵礦資源日益趨向于貧、細(xì)、雜，而對赤鐵礦進(jìn)行選冶一直以來都是世界性的選礦難題，并且當(dāng)今的鐵礦石價(jià)格也是大幅度地上漲，這就急需尋找一種有效的途徑將這部分難選鐵礦資源進(jìn)行開發(fā)。針對我國現(xiàn)有赤鐵礦資源的特點(diǎn)，應(yīng)用傳統(tǒng)的選礦方法生產(chǎn)的鐵精礦很難達(dá)到冶煉的要求，這就要求技術(shù)人員在難選赤鐵礦資源的科技攻關(guān)和實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的綜合利用方面多做努力，其對于緩解我國冶金工業(yè)存在的鐵礦石供需矛盾有重大的經(jīng)濟(jì)意義和社會意義［1］。

磁浮選技術(shù)是一項(xiàng)集磁選與浮選于一身的選礦技術(shù)，是此處理技術(shù)的一個(gè)分支，它的獨(dú)特之處是在浮選中引入磁場，從而改變浮選的環(huán)境，對要處理礦物的浮選行為產(chǎn)生一定的影響，磁處理技術(shù)的研究熱開始于20世紀(jì)60年代，雖然起步很早，但一直沒有取得突破性的進(jìn)展，有關(guān)它的研究也是處于滯留階段。近些年隨著磁處理應(yīng)用領(lǐng)域的迅速擴(kuò)大，選礦專業(yè)人員也開始對磁處理技術(shù)在礦物加工領(lǐng)域加以關(guān)注。，隨著對鐵礦資源的開發(fā)，作為不可再生資源的鐵礦資源中的易選高品位鐵礦石逐年減少，難選鐵礦石數(shù)量逐年增加，如何開發(fā)利用這些難選鐵礦石成為當(dāng)今選冶的重要課題。目前從難選鐵礦石中回收有價(jià)成分都需要應(yīng)用復(fù)雜的工藝，這就需要選冶技術(shù)人員加大在處理難選鐵礦石方面的技術(shù)攻關(guān)，而集物理和化學(xué)作用于一身的磁處理技術(shù)，在選礦過程中一般不需要再添加藥劑，這就避免了有毒和二次污染等問題，并且磁處理技術(shù)具有操作簡單、流程少、占地少且投資小等特點(diǎn)。所以將磁處理技術(shù)與鐵礦選礦技術(shù)相結(jié)合來強(qiáng)化選礦效果是選礦領(lǐng)域的新的研究方向，并且將磁處理技術(shù)引入到礦物加工過程中，對這些技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，可以揚(yáng)長避短，發(fā)揮多學(xué)科、多技術(shù)的優(yōu)勢，從而將有助于我國礦產(chǎn)資源的綜合利用和有效回收［2］。

1 國內(nèi)外對磁浮選在鐵礦選礦中的研究現(xiàn)狀

1.1 國外磁浮選研究現(xiàn)狀

綜合之前磁處理技術(shù)在礦物加工方面的大量磁浮選實(shí)驗(yàn)研究可以得出的主要結(jié)論有:(1)磁處理應(yīng)用在浮選過程中將對礦物的浮選行為產(chǎn)生一定的影響;(2)磁處理技術(shù)對提高礦物的回收率方面效果明顯;(3)磁處理可以提高礦物的浮選速度，節(jié)省浮選時(shí)間;(4)不同的礦物磁處理效果會有所不同，最優(yōu)工藝參數(shù)也會不相同。

早期加拿大勞倫琴的T·耶爾辛，自行研制了一臺實(shí)驗(yàn)型的弱磁磁選裝置，在浮選槽內(nèi)部安裝上一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁系，使礦物在磁場條件下進(jìn)行浮選，他的實(shí)驗(yàn)是對磁鐵礦-石英混合礦的礦樣和一種典型的磁鐵礦石進(jìn)行了常規(guī)浮選、常規(guī)磁選和磁浮選的對比試驗(yàn)(該處的浮選采用的均是反浮選的過程)。試驗(yàn)結(jié)果表明，磁浮選工藝優(yōu)于常規(guī)的磁選和浮選工藝。他還提出對某些礦石磁浮選工藝見效的主要條件取決于欲分離的礦石中的礦物的磁性和可浮性，并且磁性礦物最好具有較低的浮選速度。

大量的專業(yè)人員對鐵礦物在磁場中的浮選進(jìn)行了研究，貝洛什(Belosh E N)［3］研究了磁浮選對鐵礦物的影響，他分別將天然純赤鐵礦、磁鐵礦和假象赤鐵礦的礦漿處于不同的場強(qiáng)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明:磁場處理礦漿提高了鐵氧化礦的可浮性。

奇金(Chikim Yum)［4］對鈦鐵礦和磁鐵礦的混合物進(jìn)行了磁浮選研究，他將鈦鐵礦和磁鐵礦的混合礦物在進(jìn)行浮選之前進(jìn)行了磁預(yù)處理，結(jié)果表明磁處理對鈦鐵礦和磁鐵礦的混合礦的浮選行為產(chǎn)生了影響，使浮選效果顯著。為了進(jìn)一步驗(yàn)證磁處理技術(shù)對白鎢礦的浮選行為影響，他將礦物表面的電動電位、藥劑在礦物表面的吸附量作為研究參量，研究結(jié)果表明，磁場促進(jìn)了捕收劑在礦物表面的吸附，提高了浮選速率，減化了流程結(jié)構(gòu)。

1.2 國內(nèi)磁浮選研究現(xiàn)狀

陳甲斌等［5］進(jìn)行了磁浮選的實(shí)驗(yàn)研究，他在浮選中施加不同的磁場強(qiáng)度，結(jié)果表明一定的磁場條件下可以增加礦漿的表面張力，并且對于礦物潤濕性能的增加量而言，可浮選性差的礦物潤濕性能的增加要小于可浮性能好的礦物潤濕性能的增加。

鄧光軍［6］對黃鐵礦和黃銅礦在磁浮選條件下的可浮性進(jìn)行了研究，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)磁浮選中磁場可以使抑制劑在黃鐵礦礦物表明的吸附量增加，使黃鐵礦礦物表面黃藥的吸附量減少;(2)磁浮選中的磁場可以增加黃銅礦與黃鐵礦可浮性的差異、溶液的表面張力以及礦物的潤濕性。

羅仙平等［7］通過研究黃鐵礦和黃銅礦在外加磁場的條件下進(jìn)行的磁浮選，發(fā)現(xiàn)磁場對礦物的浮選行為的影響具有選擇性，在增加磁場時(shí)，黃鐵礦的上浮率下降，而黃銅礦的上浮率提高。

邊炳鑫等［8］研究了磁處理對浮選礦漿性質(zhì)的影響，得出了如下結(jié)論。(1)磁處理對浮選礦漿含氧量、pH值、表面Zeta電位和潤濕性的變化有一定的影響;水和礦物顆粒的性質(zhì)(磁性)會對浮選礦漿磁化效應(yīng)產(chǎn)生影響。(2)磁化處理浮選礦漿提高了煤的可浮性，加大了煤與煤矸石、黃鐵礦之間潤濕性的差異。(3)磁化處理能削弱輕柴油對煤矸石和黃鐵礦的捕收作用，提高了輕柴油的選擇性，有利于強(qiáng)化煤泥浮選脫硫降灰的效果。

河北聯(lián)合大學(xué)礦物加工實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用磁浮選技術(shù)處理司家營難選鐵礦石，原礦多元素分析及鐵物相分析結(jié)果見表1和表2。

表1 原礦多元素分析結(jié)果

表2 原礦鐵物相分析結(jié)果

針對原礦的性質(zhì)對該礦采用階段磨礦-粗細(xì)分級-重選-弱磁選-強(qiáng)磁選-磁浮選的工藝流程，工藝流程圖如下:

通過與原有流程:階段磨礦-粗細(xì)分級-重選-弱磁選-強(qiáng)磁選-反浮選試驗(yàn)流程相比，采用磁浮選減少了反浮選中的一段精選和三段掃選流程，鐵精礦的品位提高了兩個(gè)百分點(diǎn)，回收率提高了5個(gè)百分點(diǎn)，大大減少了尾礦中磁鐵礦的含量。

綜合以上磁浮選的實(shí)例，說明磁浮選技術(shù)在鐵礦選礦中有著廣泛的應(yīng)用，其特點(diǎn)主要是:(1)磁浮選中的磁場能夠加快藥劑與目的礦物的作用速度，加快選別速度，提高選別效率;(2)可以增強(qiáng)礦物表面性質(zhì)的差異性，加大了礦物的選別效應(yīng)的差異性，有利于提高目的礦物的品位和回收率;(3)可以簡化流程，減少占地，減少投資;(4)可以減少或不使用化學(xué)藥劑，消除了二次污染。

司家營鐵礦的選礦工藝流程圖

2 磁-浮選裝置的特點(diǎn)

對于磁浮選裝置，許多學(xué)者提出并探討了在一臺設(shè)備里形成磁浮力場同時(shí)完成磁浮選過程的方法。如俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院茲韋金采伊АГ等人研制的脈沖梯度磁場裝置、加拿大Heinrich Gerhard W發(fā)明了一種離心磁浮選裝置、加拿大勞倫琴大學(xué)(Laurentian University)Yalcin T教授研制的磁浮選裝置，河北聯(lián)合大學(xué)礦物加工實(shí)驗(yàn)室研制的磁浮選機(jī)等，在這些試驗(yàn)裝置里對磁鐵礦的精選進(jìn)行了大量的試驗(yàn)與研究，都取得了良好的結(jié)果。若能克服大型化設(shè)計(jì)中的一些困難，使得這些新技術(shù)新設(shè)備得以工業(yè)化應(yīng)用，可使現(xiàn)有的鐵精礦選廠的選礦流程大大簡化，使能耗和成本大大降低。

由于磁浮選技術(shù)具有高效、節(jié)能耗、應(yīng)用方便、投資少等特點(diǎn)。由此可以預(yù)言，對磁浮選設(shè)備的深入研究將為簡化難選鐵礦石的生產(chǎn)流程、簡化浮選藥劑配方、降低藥劑用量，提高復(fù)雜硫化礦浮選過程和分離過程的選擇性提供新的有效方法，并將逐步成為21世紀(jì)難選礦磁-浮選技術(shù)的競爭目標(biāo)。

雖然磁浮選設(shè)備具有操作簡單、環(huán)保、低消耗能源等突出優(yōu)點(diǎn)，但是目前作為一項(xiàng)應(yīng)用型的新設(shè)備我國這方面的研究還很少，有待選礦專業(yè)人士進(jìn)一步探索研究。

3 磁浮選技術(shù)在鐵礦選礦中的發(fā)展趨勢

磁浮選技術(shù)作為一種新型的選礦工藝，與多學(xué)科技術(shù)共同揚(yáng)長避短，發(fā)揮其優(yōu)勢，在經(jīng)濟(jì)全球化的今天，在降耗，節(jié)能，提高產(chǎn)品的市場競爭力等方面，磁浮選技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。加強(qiáng)在該領(lǐng)域的深入研究，將為提高復(fù)雜難選鐵礦物在浮選過程和分離過程的選擇性提供新的有效的方法，并將逐步成為礦石分離技術(shù)的有效技術(shù)。

［1］沈慧庭，黃曉燕.鐵礦選礦技術(shù)進(jìn)展評述(2000—2004年)［R］.2005中國鋼鐵年會論文集(2)地勘·采選.

［2］邱廷省，崔立鳳，方夕輝.磁處理技術(shù)在礦物加工中的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.金屬礦山2008(12):1-3.

［3］Belosh E N.Floatability of iron oxides from a pulp subjected to magnetic field［J］.Gorn Zh.1965(5):63-65.

［4］Chikin Yum.Effect of pulp pretreatment in a magnetic field on the separation of minerals by flotation［J］.TsvetMeta.l 1968，19(9):145-149.

［5］陳甲斌.我國鐵礦資源形勢及其安全供應(yīng)戰(zhàn)略構(gòu)架設(shè)想［J］.地質(zhì)找礦論叢，2004，19(1):5-7.

［6］鄧光軍.國家礦產(chǎn)資源安全理論與評價(jià)體系研究［D］.北京:中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，2006.

［7］羅仙平，邱廷省，方夕輝，嚴(yán)群.磁處理技術(shù)的理論及其在礦冶中的應(yīng)用［J］.南方冶金學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，22(2)85-89.

［8］邊炳鑫，陳清如，韋魯濱.浮選礦漿的磁化處理效應(yīng)和機(jī)理研究［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2004，29(1):97-100.