馬學毅 于 勇 鄧宗岳 劉 貞

(北方重工集團有限公司礦山機械分公司)

復合力場設備在選礦實踐中的應用

馬學毅 于 勇 鄧宗岳 劉 貞

(北方重工集團有限公司礦山機械分公司)

概述了磁選柱、磁力水力旋流器、磁浮選機等磁復合力場選礦設備的主要結構、分選原理及其現(xiàn)場應用效果。提出復合力場設備作為一種新型高效節(jié)能的選礦設備對原來不能利用的超貧、雜、細鐵礦石可提高選別效果，復合力場的選別工藝設備替代單一力場的選別工藝設備將成為必然趨勢，且具有廣闊的應用前景。

復合力場 選礦設備 磁選柱 磁力水力旋流器 磁浮選機

磁選作為一種簡單、環(huán)保、經(jīng)濟的選礦方式被廣泛應用。但是，目前隨著礦石的大量開采其可選性越來越差，貧、細、雜的礦產(chǎn)資源也逐漸受到人們的重視。面對難選資源時單一作用力的磁選設備選別效果越來越差，這就需要新型的磁復合力場選別設備。磁復合力場設備是利用礦物間多種性質(zhì)上的差異，對礦漿施加磁力之外的外加力場，使目的礦物與非目的礦物顆粒所受的作用合力的大小和方向有較大的差異，進而造成他們在運動路線或運動速度上有大的差別，實現(xiàn)礦物分選的設備[1]。磁場與其他選別設備相結合的新型復合力場設備是傳統(tǒng)磁選設備轉(zhuǎn)型升級的方向，目前在實踐中初步取得應用的主要有磁選柱、磁水力旋流器和磁浮選柱。

1 磁選柱

磁選柱是一種以磁力為主，重力為輔的磁重聯(lián)合選礦機，其結構見圖1。磁選柱綜合利用了礦物磁性和密度差異進行選別作業(yè)，入選強磁性礦粒在磁選柱中經(jīng)連續(xù)多次的磁聚合—分散—磁聚合及上升水流的作用，可與脈石有效分離。

磁選柱的脈動直流電在分選腔中形成循環(huán)往復、順序下移的磁場力，礦漿在磁場力作用下，磁性礦粒反復交替進行團聚與分散，單體脈石和貧連生體被上升水流帶動上升，由上部溢流槽溢出成為尾礦。磁選柱在分選空間產(chǎn)生特殊的磁場變換機制，對礦漿進行反復的“磁聚—分散—磁聚”作用，充分分離出常規(guī)磁選設備產(chǎn)品中夾雜的貧連生體及單體脈石。因此該設備可以精選低品位磁選精礦，生產(chǎn)出高品位鐵精礦，甚至超純鐵精礦。

圖1 磁選柱結構示意

磁選柱已在十多家礦山得到應用，精礦品位得到不同程度的提高。在本鋼提鐵降硅工程3 a的工業(yè)實踐應用表明，磁選柱工藝可使精礦品位達69.50%以上，SiO2含量降至4.00%以下，達到了本鋼提鐵降硅的要求[2]。在鞍鋼弓長嶺選礦廠的應用實踐中，運用磁選柱精選后，精礦品位由原來的59.4%提高到66%，平均提高5.6個百分點。吉林四方選礦廠運用磁選柱精選后，精礦品位由原來66%提高到68%，平均提高2.0個百分點。包鋼礦業(yè)公司選礦廠應用磁選柱后，其精礦品位由63%～64%提高到65.5%以上[3]。

2 磁力水力旋流器

水力旋流器是化工和礦業(yè)領域中固體與液體分離的一種常用設備，為了改善對含有磁性顆粒礦漿的固液分離效果，人們開始研制一種利用磁力、重力和離心力進行分離的設備——磁力水力旋流器。

磁力水力旋流器通常有兩種類型，第一種類型是把受磁場感應的顆粒吸引到旋流器的中心部位，然后通過溢流排出；第二種類型是在旋流器的外部配置了一組電磁鐵[4]，使含有磁性的顆粒吸引到旋流器的側(cè)壁，然后沿著外螺旋線向下運動，最后由沉砂口排出。

前蘇聯(lián)研制的МГП-2型磁力旋流器有2個磁化器(結構見圖2)，一個裝在給礦管上，一個裝在溢流管下端。礦漿由給礦管給入時，鐵磁性顆料被磁化成磁團，磁團在離心力和重力的作用下被拋向器壁，經(jīng)沉砂口排出，部分弱磁性的磁團由于剩磁不足，在離心力作用下破壞，細粒磁性礦粒在溢流管處進入第二個磁系的磁場中，再次形成磁團，并經(jīng)沉砂口排出。進入溢流的僅為非磁性和弱磁性顆粒，從而使磁性顆粒與非磁性顆粒分開。

圖2 МГП-2型磁力水力旋流器

我國廣州有色金屬研究院湯玉和、劉敏娉與克里沃伊羅格技術大學的П.П.尤羅夫在尤羅夫型磁力旋流器的基礎上進行了改進，在內(nèi)磁系和溢流管口中間增設反流圓盤，緩沖礦漿的流速，防止溢流管前的礦流把磁鏈和磁團帶走。這種磁力水力旋流器在烏克蘭克里沃伊羅格中部采選聯(lián)合體選礦廠處理焙燒磁鐵礦1段磁選前的礦漿，可使最終精礦品位提高2.0～2.5個百分點。

3 磁浮選機

磁浮選技術集磁選與浮選于一身，它是在浮選中引入磁場來改變浮選的環(huán)境。磁處理會對礦物浮選產(chǎn)生一定的影響，提高礦物回收率，且可提高浮選速度，節(jié)省浮選時間。磁浮選機的原理是利用與泡沫產(chǎn)品運動方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場力作用將泡沫中夾雜的磁性礦粒重新返回浮選區(qū)，提高磁性礦粒與非磁性礦粒的分選效果。磁浮選機對加拿大Sherman鐵礦進行試驗，并得到較好的效果。1次磁浮選機的精礦品位可達69.10%，回收率為84.84%，按照磁性鐵計算回收率為96.39%。利用常規(guī)磁選和浮選以及磁浮聯(lián)合流程也可達到該分選指標，但分選次數(shù)較多，1次磁選和1次浮選外加2次掃選總共4次分選常規(guī)磁浮聯(lián)合流程的綜合分選效果最好，與磁浮選指標接近[5]。磁浮選機的結構示意見圖3。

圖3 磁浮選機結構

4 復合力場設備的發(fā)展趨勢

我國的鐵礦資源日益趨向于貧、細、雜，而對赤鐵礦進行選冶一直以來都是世界性的選礦難題，并且隨著當今鐵礦石價格的大幅度上漲，急需尋找一種有效的途徑將這部分難選鐵礦資源進行開發(fā)。同時，為了響應國家節(jié)能降耗的號召，必須加大對貧、細、雜礦石資源的利用，提高資源的利用率。復合力場設備作為一種新型高效節(jié)能的選礦設備能夠解決單一力場選別設備回收率低、精礦品位上不去等問題，具有很強的開發(fā)價值及良好的發(fā)展前景。

5 結 語

目前，環(huán)境保護和能源節(jié)約已成為全球關注的問題，使得高效、節(jié)能、環(huán)保的新型選礦工藝及設備廣受歡迎。利用礦物的磁性差異的作業(yè)是一種污染很少或接近零污染的工藝，充分利用礦物的這一性質(zhì)發(fā)展設備具有重要意義。實踐表明，復合力場選別設備能有效的提高選別效果。復合力場的選別工藝設備代替單一力場的選別工藝將成為必然趨勢，所以應加強復合力場設備的研究和推廣。

[1] 雷晴宇，王建業(yè)，于岸洲，等.磁鐵礦低弱磁場精選新設備及應用現(xiàn)狀[J].礦產(chǎn)保護與利用，2006(3): 37-41.

[2] 周凌嘉，趙通林，陳中航，等.磁選柱在本溪鋼鐵集團選礦廠的應用[J].金屬礦山，2008(7): 100-102.

[3] 陳廣振.磁選柱及其應用[J].金屬礦山，2002(9):30-31.

[4] 湯玉和，劉敏娉，ПП尤羅夫.新型磁力水力旋流器及其復合力場的研究[J].廣東有色金屬學報，1998，8(2): 79-81.

[5] 李 靜，張錦瑞.磁浮選技術在鐵礦選礦中的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].河北聯(lián)合大學學報，2013，35 (2):1-3.

2015-07-15)

馬學毅(1986—)，男，工程師，110141 遼寧省沈陽市經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)開發(fā)大路16號。