鄭永明，陳祿政，，曾劍武，，郭順坤，劉文博

（1.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；2.昆明高斯特科技有限公司，云南 昆明 650093）

平板高梯度磁選機(jī)分選黑鎢礦的試驗(yàn)研究

鄭永明1，陳祿政1，2，曾劍武1，2，郭順坤2，劉文博1

（1.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；2.昆明高斯特科技有限公司，云南 昆明 650093）

磁選是當(dāng)前分選黑鎢礦高效且經(jīng)濟(jì)的一種方法。文章介紹一種平板高梯度磁選機(jī)，其主要特征是磁場(chǎng)強(qiáng)度高，磁場(chǎng)梯度大，磁力作用強(qiáng)；應(yīng)用該磁選機(jī)，分選黑鎢礦和石英組成的混合礦（WO3品位7.52%），分析主要操作條件對(duì)分選指標(biāo)的影響，并進(jìn)行可行性分析。結(jié)果表明，操作條件最佳時(shí)，即漂洗水量8 L/min、皮帶轉(zhuǎn)速8 r/min、磁系長(zhǎng)度75 cm和磁系傾角8°時(shí)，得到黑鎢精礦的WO3品位為39.05%，WO3回收率為83.24%，故該種磁選機(jī)可以用于分選黑鎢礦。

平板高梯度磁選機(jī)；黑鎢礦；分選特性

0　引言

中國(guó)鎢礦資源豐富，占世界鎢資源儲(chǔ)量的61.3%。當(dāng)前，是世界上最大的鎢精礦生產(chǎn)國(guó)，主要分布在湖南、江西、云南、黑龍江等12個(gè)?。?-2］。鎢是一種熔點(diǎn)最高、比重較大、硬度僅次于金剛石的金屬，被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星等耐高溫關(guān)鍵部件的生產(chǎn)，同時(shí)應(yīng)用于燈絲、超硬模具、高速切削合金鋼和光學(xué)儀器的制造，是一種關(guān)系國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈和國(guó)防安全的重要戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源［3］。

黑鎢礦呈弱磁性，可以應(yīng)用磁選法分選回收［4-6］。隨著鎢礦被大量開(kāi)采，鎢資源“貧、細(xì)、雜”的問(wèn)題日益突出；因此，研發(fā)新型磁選機(jī)對(duì)開(kāi)發(fā)利用難處理鎢礦具有重要意義。目前，分選黑鎢礦的磁選設(shè)備主要是SLon脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)，生產(chǎn)上能夠獲得優(yōu)良的分選指標(biāo)［7］。本文介紹一種平板高梯度磁選機(jī)，進(jìn)行分選黑鎢礦的試驗(yàn)研究，以了解其分選黑鎢礦的特性，希望為黑鎢礦的分選提供一種新途徑。

1　設(shè)備構(gòu)造及工作原理

1.1設(shè)備構(gòu)造

采用一臺(tái)PBC-0210試驗(yàn)型平板高梯度磁選機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)研究。該機(jī)主要由板式磁系及傾角調(diào)節(jié)絲桿、皮帶及松緊調(diào)節(jié)絲桿、主動(dòng)和從動(dòng)滾輪、電機(jī)、產(chǎn)品槽等構(gòu)成（圖1）。采用優(yōu)質(zhì)耐磨材料制作皮帶，厚度僅1.5～2.0mm，緊貼于磁系上表面，有利于在皮帶表面產(chǎn)生很高的磁感應(yīng)強(qiáng)度。皮帶為一淺層U型結(jié)構(gòu)，供礦漿在皮帶表面自由向下流動(dòng)。采用高性能釹鐵硼永磁材料制作磁系，應(yīng)用“尖形磁極磁介質(zhì)”原理優(yōu)化設(shè)計(jì)獲得強(qiáng)磁場(chǎng)和高梯度。經(jīng)測(cè)定，設(shè)備的表面磁場(chǎng)強(qiáng)度約1.0 T。

圖1　平板高梯度磁選機(jī)結(jié)構(gòu)示意Fig.1　Schematicdiagram ofp latehigh gradientmagneticseparator

該機(jī)主要特點(diǎn)是采用永磁磁系，漏磁少，磁場(chǎng)強(qiáng)度和梯度高，磁力作用深度大；由于在強(qiáng)磁場(chǎng)中采用厚流膜分選，該設(shè)備還具有礦石處理量大、不堵塞等優(yōu)點(diǎn)。該機(jī)的主要操作參數(shù)包括漂洗水量、皮帶轉(zhuǎn)速、磁系傾角等。

1.2工作原理

設(shè)備工作時(shí)，依次開(kāi)啟皮帶、漂洗水和磁性產(chǎn)品沖洗水，皮帶作逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)。礦漿給入給料箱，從底部孔均勻流出至皮帶上，與皮帶逆向呈厚流膜狀向下流動(dòng)。礦漿向下流動(dòng)過(guò)程中，磁性顆粒在磁力作用下吸附于皮帶表面，隨皮帶往上運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)至漂洗槽下方時(shí)，漂洗水流將夾雜的非磁性顆粒清洗出來(lái)；然后，在皮帶轉(zhuǎn)彎向下運(yùn)動(dòng)區(qū)域，被沖洗水卸落至磁性產(chǎn)品槽中。非磁性顆粒隨礦漿往下流動(dòng)，成為非磁性產(chǎn)品。

2　試樣與討論

2.1試樣性質(zhì)與試驗(yàn)方法

試驗(yàn)所用試樣為人工配制的黑鎢礦與石英的混合物料。試樣WO3品位為7.52%，細(xì)度-0.074mm 占58%。

試驗(yàn)時(shí)，每次取樣500 g，調(diào)整操作參數(shù)，分析對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響。試驗(yàn)中，漂洗水量選擇7 L/min、8 L/min、9 L/min和10 L/min，皮帶轉(zhuǎn)速選擇6 r/min、8 r/min、10 r/min和12 r/min，磁系長(zhǎng)度選擇65 cm、75 cm、81 cm和85 cm，磁系傾角選擇6°、7°、8°和9°。分選條件優(yōu)化確定后，進(jìn)行最佳條件試驗(yàn)。

2.2漂洗水量的影響

磁系傾角、皮帶轉(zhuǎn)速和磁系長(zhǎng)度分別選擇8°、8 r/min和75 cm，漂洗水量對(duì)分選指標(biāo)的影響如圖2。

可見(jiàn)，隨漂洗水量增加，精礦品位緩慢上升，回收率緩慢下降；當(dāng)漂洗水量達(dá)到8 L/min后，精礦品位增加和回收率下降的幅度明顯加快。

圖2　漂洗水量對(duì)選礦指標(biāo)的影響Fig.2　Effectof rinsingwater flow rateon separation performance

磁系傾角、皮帶轉(zhuǎn)速和磁系長(zhǎng)度固定時(shí)，漂洗水量決定礦漿流膜內(nèi)礦粒受流體阻力的大小。漂洗水量增加，礦漿流速加快，礦粒受流體阻力增加，有利于提高平板高梯度磁選過(guò)程的選擇性，釋放更多夾雜的脈石礦粒，從而提高精礦品位；但同時(shí)會(huì)使一些細(xì)粒黑鎢礦流失，導(dǎo)致精礦回收率下降，如圖2所示。綜合考慮精礦品位和回收率指標(biāo)，漂洗水流量選擇8 L/min合適。

2.3皮帶轉(zhuǎn)速的影響

漂洗水量、磁系傾角和磁系長(zhǎng)度分別選擇8L/min、8°和75 cm，皮帶轉(zhuǎn)速對(duì)分選指標(biāo)的影響如圖3?？梢?jiàn)，隨皮帶轉(zhuǎn)速增加，精礦品位快速下降，達(dá)到8 r/min后下降趨于緩慢；隨皮帶轉(zhuǎn)速增加，黑鎢礦回收率上升到最大值后下降。

圖3　皮帶轉(zhuǎn)速對(duì)選礦指標(biāo)的影響Fig.3　Effectof belt rotation speed on separation performance

皮帶轉(zhuǎn)速增加，礦粒在皮帶上的分選時(shí)間縮短，漂洗水漂洗作用也不充分，機(jī)械夾雜嚴(yán)重，致使精礦品位下降，回收率上升；但當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到一定程度時(shí)，被磁力捕獲的礦粒與流體的相對(duì)速度增大，礦粒受流體阻力明顯加大，更多磁性礦物進(jìn)入尾礦中，導(dǎo)致回收率下降，如圖3。綜合考慮，適宜的皮帶轉(zhuǎn)速為8 r/min。

2.4磁系長(zhǎng)度的影響

漂洗水流量、磁系傾角和皮帶轉(zhuǎn)速分別選擇8 L/min、8°和8 r/min，磁系長(zhǎng)度對(duì)分選指標(biāo)的影響如圖4?？梢?jiàn)，隨著磁系長(zhǎng)度的增長(zhǎng)，精礦中黑鎢礦的品位下降，達(dá)到81 cm時(shí)，趨于平緩；隨著磁系長(zhǎng)度增長(zhǎng)，黑鎢礦回收率升高，磁系長(zhǎng)度增加到75 cm時(shí)，趨于平緩。試驗(yàn)中，磁系長(zhǎng)度通過(guò)調(diào)節(jié)給礦箱和漂洗水槽與磁系的相對(duì)位置實(shí)現(xiàn)。

漂洗水量、磁系傾角和皮帶轉(zhuǎn)速固定時(shí)，磁系長(zhǎng)度決定礦漿流膜內(nèi)礦粒分選的時(shí)間和距離。隨著磁系長(zhǎng)度的增長(zhǎng)，礦粒分選時(shí)間和距離增加，此時(shí)磁性顆粒被捕獲的概率增加，使回收率增加；同時(shí)，連生體礦物被捕獲的概率也增大，導(dǎo)致其品位降低。綜合考慮品位和回收率，磁系長(zhǎng)度達(dá)到75 cm后，鎢精礦回收率趨于穩(wěn)定的最大值。

圖4　磁系長(zhǎng)度對(duì)選礦指標(biāo)的影響Fig.4　Effectofmagnet length on separation performance

2.5磁系傾角的影響

漂洗水流量、磁系長(zhǎng)度和皮帶轉(zhuǎn)速分別固定為8 L/min、75 cm和8 r/min，磁系傾角對(duì)分選指標(biāo)的影響如圖5?？梢?jiàn)，隨磁系傾角增大，精礦品位快速上升到最高后趨于穩(wěn)定；回收率先緩慢下降，到磁系傾角為8°時(shí)，下降速度明顯加快。

圖5　磁系傾角對(duì)選礦指標(biāo)的影響Fig.5　Effectofmagnet inclination on separation indexes

磁系傾角影響皮帶表面上礦粒受重力在皮帶運(yùn)動(dòng)和垂直方向的分力。隨磁系傾角增加，重力沿皮帶運(yùn)動(dòng)方向的分力增大，而與皮帶垂直方向的分力減小，有利于提高分選過(guò)程的選擇性，使精礦品位上升；但是，磁系傾角增加，會(huì)增大被捕獲磁性顆粒受到的流體阻力，導(dǎo)致磁性礦粒流入非磁性產(chǎn)品中，使精礦回收率下降。綜合考慮精礦品位和回收率，確定最佳磁系傾角為8°。

2.6最佳條件試驗(yàn)

由前面條件試驗(yàn)可知，確定漂洗水量為8L/min，皮帶轉(zhuǎn)速為8 r/min，磁系長(zhǎng)度為75 cm及磁系傾角為8°進(jìn)行黑鎢礦分選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　最佳條件試驗(yàn)結(jié)果　%Tab.1　Separation resultsunder optimum conditions

試驗(yàn)結(jié)果表明，該礦石通過(guò)平板高梯度磁選機(jī)在最佳條件下的一次粗選中，精礦WO3品位可達(dá)到39.05%，回收率為83.24%，分選效果良好。

3　結(jié)論

（1）平板高梯度磁選機(jī)的漂洗水量、皮帶轉(zhuǎn)速、磁系長(zhǎng)度和磁系傾角對(duì)黑鎢礦分選指標(biāo)具有重要影響。對(duì)WO3品位為7.52%的原礦，當(dāng)漂洗水量、皮帶轉(zhuǎn)速、磁系長(zhǎng)度和磁系傾角分別為8 L/min、8 r/min、75 cm和8°時(shí)，一次粗選得到精礦WO3品位為39.05%，回收率為83.24%，分選指標(biāo)良好。

（2）平板高梯度磁選機(jī)采用永磁磁系，具有磁場(chǎng)強(qiáng)度高，梯度大，分選效果好等優(yōu)點(diǎn)，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低和操作維護(hù)方便，可以應(yīng)用于分選黑鎢礦。參考文獻(xiàn)：

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W olfram ite Separation Experiments by App lying a Plate High Gradient M agnetic Separator

ZHENGYongming，CHENLuzheng1，2，ZENGJianwu1，2，GUOShunkun2，LIUWenbo1

（1.Faculty of Land Resource Engineering，Kunming University of Scienceand Technology，Kunming 650093，Yunnan，China；2.KunmingGauss-Tesla Technology Ltd.，Kunming 650093，Yunnan，China）

Magnetic separation isan effective and economicmethod for the concentration ofwolframite.A plate high gradientmagnetic separator，which boasts advantages of high magnetic force，powerful gradient field and strong magnetic force，isused to process thewolframite-quartzmixed ore（WO3grade is7.52%）.The effectsof themajor variables on the separation performance are analyzed.The tests determined the optimal operation variables，including rinsingwaterof8 L/min，a belt rotation speed of8 r/min，magnet length of75 cm andmagnet inclination of 8°.Wolframite concentrate with WO3grade 39.05%is obtained（the recovery rate is 83.24%）.It is therefore concluded that thishigh gradientmagnetic separatormay beused to concentratewolframite.

plate high gradientmagnetic separator；wolframite；separation characteristics

TD457；TD924.1

A

10.3969/j.issn.1009－0622.2016.04.008

2015-12-11

云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2016FA051）；云南昆明市五華區(qū)科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（201506）

鄭永明（1990-），男，云南保山人，碩士研究生，研究方向：高梯度磁選理論與技術(shù)。

陳祿政（1978-），男，江西贛州人，博士，教授，主要從事高梯度磁選理論與技術(shù)的研究。