朱東方 張承臣 王 超 孫士新

(沈陽隆基電磁科技股份有限公司)

近幾年我國礦業(yè)發(fā)展速度趨于緩慢，逐漸進(jìn)入到一個(gè)瓶頸期。隨著鐵精礦價(jià)格市場的低迷，鐵礦山企業(yè)面臨著很大的生存壓力。為提高企業(yè)競爭力，礦山企業(yè)不斷尋求提高精礦品位和降本增效的手段。安徽某鐵礦山磁鐵礦選別難度大，擬通過應(yīng)用高效磁懸浮精選機(jī)改善選別指標(biāo)、提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 高效磁懸浮精選機(jī)

1.1 研發(fā)思路

目前國內(nèi)鐵礦資源稟賦越來越差，可選性越來越低，磁性礦物嵌布粒度越來越細(xì)，精礦中目的礦物連生體含量越來越高。常規(guī)磁選機(jī)和電磁精選設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)礦石性質(zhì)變化后磁性鐵的高效回收。為降低選礦成本、減小磨礦粒度，保持或提高鐵精礦產(chǎn)量與質(zhì)量，應(yīng)用高效磁懸浮精選機(jī)對磁鐵礦進(jìn)行選別[1-2]。

1.2 高效磁懸浮精選機(jī)特點(diǎn)

1.2.1 雙重分選

高效磁懸浮精選機(jī)進(jìn)行設(shè)備內(nèi)部采用兩組磁場對磁性礦進(jìn)行第1次選別，第2次分選是在設(shè)備選別區(qū)域?qū)θ氲V水量進(jìn)行分解，形成細(xì)水流作用于被選別礦物。將以往1個(gè)主給水管路在設(shè)備選別區(qū)域的上半?yún)^(qū)域分解成圓周分布的多向細(xì)管路，在細(xì)管路出水口形成針對本選別區(qū)域的作用水流，實(shí)現(xiàn)水力的平穩(wěn)分布，發(fā)揮每一個(gè)單體水流的作用力[3-5]。在區(qū)域中上部通過流體力學(xué)計(jì)算和仿真模擬工具模擬出流體運(yùn)動(dòng)軌跡的作用點(diǎn)，然后引入單體細(xì)水流體作用于該點(diǎn)，發(fā)揮單體水流作用力沖擊被選礦物，選別的重點(diǎn)在于從磁性礦物中釋放出連生體。被選礦物受到選別區(qū)域弱磁場作用力保持平衡狀態(tài)，當(dāng)受到水流沖擊力后，因磁性礦物與連生體比磁化系數(shù)相差較小，所受磁場力差別較小，在較大的單體細(xì)水流沖擊力作用下，連生體很容易從被選礦物中分離出來。作業(yè)關(guān)鍵點(diǎn)是精確控制弱磁場對磁性礦物的作用力，防止在分離連生體的同時(shí)被連帶出來，造成尾礦含量升高。

1.2.2 節(jié)水節(jié)能

相比傳統(tǒng)電磁精選機(jī)，高效磁懸浮精選機(jī)通過細(xì)分水流可節(jié)水40%以上，處理原礦耗水量僅2 m3/t，從而減少補(bǔ)充水量和水泵功率，降低選礦成本。

(1)高效磁懸浮精選機(jī)引入反向磁場技術(shù)，通過磁場作用力打散磁團(tuán)聚釋放其中的脈石和部分貧連生體。

(2)細(xì)水流體技術(shù)將大水量分選改為細(xì)水流體分選，單體水流作用于流體分選作用點(diǎn)上，各個(gè)擊破磁性礦物與貧連生體團(tuán)聚區(qū)域，充分發(fā)揮單體水流作用力，提高水力效率從而實(shí)現(xiàn)節(jié)水。

(3)入礦水提取技術(shù)。一般入礦礦漿濃度為40%左右，至少可以利用入礦礦漿中50%的水量參與選別。通過特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)讓礦漿水進(jìn)入到設(shè)備選別區(qū)域后與細(xì)水流一同參與選別，進(jìn)一步節(jié)水。

1.2.3 整機(jī)安裝

高效磁懸浮精選機(jī)主機(jī)采用整體式的設(shè)計(jì)和安裝結(jié)構(gòu)。整體生產(chǎn)裝配后，經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)即可整體發(fā)貨運(yùn)輸?shù)娇蛻羰褂矛F(xiàn)場進(jìn)行整體安裝。不僅可以大大縮短安裝周期，節(jié)約安裝輔助架體的材料，還能減少現(xiàn)場安裝人員，避免現(xiàn)場裝配后產(chǎn)生不必要的故障點(diǎn)。

1.3 電控系統(tǒng)

電控系統(tǒng)由變壓器箱和主控制柜兩部分組成。變壓器箱用于隔離現(xiàn)場電網(wǎng)與設(shè)備控制系統(tǒng)的直接連接，避免當(dāng)現(xiàn)場電網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)，設(shè)備控制系統(tǒng)受來自電網(wǎng)的大電流沖擊燒毀控制系統(tǒng)內(nèi)部元器件，另外還能降低設(shè)備勵(lì)磁部分的供電電壓，避免發(fā)生高壓觸電危險(xiǎn)。主控制柜采用西門子最新一代PLC(可編程控制器)對設(shè)備磁場、水量、排礦量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)和智能控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過程中參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化。同時(shí)利用HMI人機(jī)組態(tài)畫面與現(xiàn)場及遠(yuǎn)程監(jiān)控站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)人性化的參數(shù)寫入和監(jiān)視，匯總反饋各部分傳感器的數(shù)據(jù)和參數(shù)系統(tǒng)信號。

1.4 技術(shù)參數(shù)

1.4.1 工作參數(shù)

LJC-10000型高效磁懸浮精選機(jī)是目前行業(yè)處理量最大的磁懸浮精選機(jī)，單機(jī)最大干礦處理量可達(dá)到75 t/h，最小干礦處理量40 t/h，耗水量150～200 m3/h，運(yùn)行功率3 kW，入礦濃度30%～40%，精礦排礦濃度控制在50%～65%，產(chǎn)率和回收率均在90%以上，設(shè)備高8.7 m，最小安裝面積3.4 m× 3.4 m。

1.4.2 性能指標(biāo)

通過高效磁懸浮精選機(jī)回收磁性鐵，鐵精礦提升幅度明顯，一般可提高2～8個(gè)百分點(diǎn)。給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化后，耗水量顯著減小，按干礦量計(jì)算可節(jié)水2 m3/t，磨機(jī)工作效率提高20%，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。鐵精礦品位的提高可以提高鐵精礦產(chǎn)品銷售價(jià)格，從而改善企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益并降低煉鐵能耗和降低二氧化碳與有害物質(zhì)的排放量。

2 應(yīng)用實(shí)踐

2.1 礦石性質(zhì)

2015年，安徽某鐵礦選礦廠因入選原礦性質(zhì)變化大，部分礦石嵌布粒度極細(xì)，選別效果差，鐵精礦品位僅60.00%～62.50%，達(dá)不到品位64.00%的設(shè)計(jì)要求，需引進(jìn)高效精選設(shè)備提高品位。原鐵精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，磁選4工藝流程見圖1。

2.2 改造方案

表1 原鐵精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

圖1 磁選4工藝流程

2017年7月，將系列1的2臺(tái)磁選4精礦引入新渣漿泵池，輸送到1臺(tái)LJC-10 000高效磁懸浮精選機(jī)進(jìn)行精選，精礦自流到主精礦泵池，尾礦自流到尾礦溜槽直接排尾。高效磁懸浮精選機(jī)布置在主廠房與三段磨礦廠房之間的空地上，設(shè)計(jì)每臺(tái)入礦量40 t/h，波動(dòng)系數(shù)1.15，礦漿濃度35%。實(shí)際入礦量40～50 t/h，耗水量約100 m3/h。工業(yè)試驗(yàn)流程見圖2。

圖2 高效磁懸浮精選機(jī)工業(yè)試驗(yàn)流程

2.3 改造效果

調(diào)試完成后，在2017年7月到9月對高效磁懸浮精選機(jī)給礦(磁選4精礦)、鐵精礦和高效磁懸浮精選機(jī)尾礦進(jìn)行取樣分析和鐵精礦化學(xué)多元素分析，結(jié)果分別見表2、表3。

表2表明，高效磁懸浮精選機(jī)應(yīng)用后，相比原磁選4精礦，鐵精礦品位平均提高了3.15個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到64.24%。尾礦鐵品位10.56%，其中磁性鐵含量4.11%，損失在尾礦中的鐵較少。實(shí)際運(yùn)行時(shí)，單臺(tái)高效磁懸浮精選機(jī)平均用水量100 m3/h，耗電量 3 kW。鐵精礦濃度穩(wěn)定在55.00%左右，尾礦漿濃度為3%～5%。在原礦性質(zhì)變化較大的前提下，總尾礦指標(biāo)沒有發(fā)生異常變化，部分指標(biāo)甚至優(yōu)于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)指標(biāo)。總尾礦由尾礦回收流程進(jìn)行處理，回水匯集到濃縮池中，凈化后返回選廠循環(huán)使用。

表2 不同時(shí)間取樣分析結(jié)果

表3 鐵精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果%

表3表明，高效磁懸浮精選機(jī)再選后，不但鐵精礦品位得到一定提升，而且有效降低了其中的有害雜質(zhì)含量，SiO2含量由8.68%降低到6.23%，有利于后續(xù)鋼鐵冶煉生產(chǎn)。

3 結(jié) 論

高效磁懸浮精選機(jī)具有雙重分選、節(jié)水節(jié)能、整體發(fā)貨與安裝的優(yōu)勢，采用電控系統(tǒng)精確控制選別區(qū)域磁場強(qiáng)度、主管路水量和單體細(xì)水流及排礦量，自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)礦石中磁性鐵的單機(jī)大處理量精選，進(jìn)一步降低尾礦鐵含量。

安徽某鐵礦山選礦廠應(yīng)用高效磁懸浮精選機(jī)對磁選4精礦進(jìn)行精選，在原礦性質(zhì)變化較大的條件下，最終鐵精礦品位穩(wěn)定在64.00%以上，尾礦鐵品位保持在10.00%左右，其中磁性鐵含量降低到4.11%，在貧連生體夾雜嚴(yán)重的情況下實(shí)現(xiàn)了磁鐵礦的精確分離，達(dá)到了選廠設(shè)計(jì)指標(biāo)，有助于煉鐵的環(huán)保生產(chǎn)。說明磁選設(shè)備大型化能進(jìn)一步提高選別指標(biāo)，且運(yùn)行平穩(wěn)可靠，現(xiàn)場管理方便，設(shè)備維護(hù)量小，能耗低，應(yīng)用前景廣闊。