国内磁选设备的研究现状及发展趋势

1.2　干式弱磁选机

干式弱磁选机的主要用途是除去铁屑和强磁性杂质,或富集强磁性有用组分。悬挂的磁铁、磁滑轮、板状磁铁或格条状磁铁一般用于除去铁屑和强磁性杂质,而磁鼓主要用于富集强磁性有用组分。目前我国矿山常用干式弱磁选机对强磁性矿物进行预选。在粗碎、中碎、细碎和进入磨矿前采用块矿干式弱磁选能将混入矿石中的废石抛出80%以上,增加了磨矿处理能力,提高了入磨矿石品位,降低了能耗。如鞍钢弓长岭矿业公司2000年9月分别在一选、二选车间选用安徽天源科技股份有限公司(以下简称天源公司)生产的CTDG- 1214N、CTDG -1220N型永磁大块矿石干式磁选机。其中CTDG-1220N型干式磁选机是目前国内处理能力最大、结构最新的干式磁选机,单机最大处理能力为1 500t/h,最大入选矿块直径350mm。该项技术应用于生产后,实现年增产铁精矿27.26万t,年新增效益5 702.87万元。

1.3　湿式弱磁选机

1.3.1　筒式磁选机

筒式磁选机有电磁和永磁两种。随着永磁材料的不断发展,特别是钕铁硼等稀土永磁材料的出现,使国内外磁选厂的筒式磁选机基本上实现了永磁化。近几年来,国内外在永磁筒式磁选机大型化以及给矿方式、磁计、槽体结构等方面进行了大量的研究和试验工作,取得了一些成果。北京矿冶研究总院研制的BKJ、BKW系列筒式磁选机,其最大规格  1 050mm× 3 000mm,筒体表面磁场强度120～ 400kA/m,其磁系和分选槽体设计独特,给矿处设有反向冲洗水装置,加上磁力可调,形成了重力、水力、惯性力和磁力的多力场分选过程。磁性矿物与溢流反向运动,一部分脉石随同溢流从后部溢流堰排出槽体外进人尾矿,实现了初次精尾分离。磁精矿受到反向冲洗水的冲击,破坏了磁团聚,使脉石从磁性矿物中逸出,随溢流排出,实现了人选矿物第二次分离。混于脉石中的细粒级单体铁精矿和富连生体,在排出过程中继续受到磁力的作用,沉降到槽体底部送往扫选段回收。以上过程提高了精矿品位和选矿效率。目前,BKJ、BKW系列筒式磁选机在首钢、武钢、鲁中矿山公司等选矿厂得到应用,明显提高了这些厂的经济技术指标和装备水平。马鞍山矿山研究院研制的  1050型永磁磁选机,采用铁氧体磁块和少量钕铁硼组成复合磁系,磁感应强度高,磁场作用深度大,钕铁硼磁体用于尾矿扫选区,使筒体表面磁感应强度从精矿卸矿端的200mT向尾矿排放口逐渐增强,到尾矿扫选区达到280mT,但距离筒体表面50mm处平均磁感应强度仍在100mT以上。该设备还可根据生产需要调整磁系位置、工作间隙和精矿排矿间隙。以上特点增大了设备处理能力,改善了选别指标。该院研制的XCTP-   1 200mm × 3 200mm大处理量湿式筒式磁选机,其单机处理量可达160t/h以上。在给矿铁品位29. 34%的条件下,可获得精矿铁品位47.38%,产率56.97%,铁回收率91.99%,尾矿铁品位5.46%的选矿指标。该院研究开发的YCMC

型永磁脉动磁选机,采用大包角磁系增强了磁性矿物在筒表面的磁翻滚,并设置了磁场脉动装置,采用了非均匀磁系,配置了深槽式半逆流槽体,在精矿排出端加漂洗水,从而大幅度提高了精矿品位。包头新材料应用研究所研制的BX永磁磁选机,由于磁极极数多(8极或10极),磁系包角大,磁路长,磁性矿粒翻滚次数多,磁场强度高,尾矿溢流口高,因此有利于提高精矿品位和金属回收率。大山选厂采用BX磁选机后,最终精矿品位由66. 08%提高到67.50%,每年可创效益2 000万元。在包钢选矿厂试验表明,BX磁选机提高品位2.07个百分点。马鞍山市天工科技有限公司近年来开发的T-的新型高效率磁选设备。基于最新的“双高”设计理念,修正了传统筒式磁选机设计制造上的缺陷,采用合理的磁系结构以及制造技术,配合采用高性能材料,在磁系设计制造中突破了传统磁选机磁系磁路分布结构,形成了磁场渐变、平滑、磁扰动因素高的磁场表现,并设计出与之匹配的多功能槽体,在合理的流程中,可以突破传统磁选观念,同时获得高品位和高回收率。T-GCT高效永磁筒式磁选机具有磁包角大、选别带长,磁系按功能分区,磁场均匀渐变,磁场力强,带精矿漂洗水装置等特点。自从该磁选机研制成功以来,已在首钢矿业公司水厂铁矿、大石河铁矿、后英集团鞍山活龙矿业公司使用,取得了重大的经济价值和社会效益。沈阳选矿机械研究所2009年研制成功了GHC- 1545型大型高效永磁筒式磁选机,该磁选机的磁感应强度350mT,设计处理量在800～ 1 000m 3/h。使用该设备后,精矿的回收率可以得到有效提高。在本钢南芬选矿厂进行的工业试验中,使用了GHC- 1545型永磁筒式磁选机,尾矿品位比原有指标平低1.5个百分点,回收率达95%左右,比原有指标平均高出2.5个百分点,降低了选矿成本,提高了生产效率。GHC- 1545型大型高效永磁筒式磁选机是目前国内乃至国际上规格最大、单机处理量最大的筒式磁选设备,符合矿物加工设备大型化的趋势,是磁选设备研制方面的一个重大突破。

1.3.2　磁重选矿机

中国地质科学院矿产综合利用研究所与首都钢铁公司矿山公司共同研制了磁团聚重选机,通过在分选筒内安装多层不同磁场的永磁多极磁系,引人上升水,利用不同矿物颗粒磁性和密度等性质的差异,综合磁力、剪力和重力等多种作用力进行分选,使颗粒形成“分散—团聚—分散”的反复状态,从而使磁絮团不断得以净化,净化后的絮团克服上升水流的浮力而下沉形成高品位精矿。与传统永磁筒式磁选机相比,磁团聚重选机具有较高的磁性选择性和选别精度。在首钢水厂铁矿的应用表明,它能有效解决单体有用矿物与贫连生体的分离问题。

在保持相同磨矿细度时提高铁精矿品位2.0个百分点;在保持相同铁精矿品位时,可适当放粗磨矿粒度,从而提高磨机处理能力。目前,磁团聚重选机已实现从  600mm至  2 500mm共8种规格型号产品的系列化生产,已在国内30多家大中小磁选厂得到成功的应用。

首钢矿业公司还在普通型磁聚机的基础上先后开发出了变径型磁聚机和复合闪烁磁场精选机,使团聚—分散交替作用的选别原理得到进一步发挥,提高了分选精度。太钢峨口铁矿选矿厂采用变径型磁聚机处理嵌布粒度极细的北区矿石,铁精矿品位从63.88%提高至66.01%。首钢水厂选矿厂采用复合闪烁磁场精选机代替普通的磁聚机,铁精矿品位提高2个百分点,并且还可放粗选别粒度。

磁选柱是一种磁力和重力相结合的脉动低磁场磁重选矿设备,是近年在磁性矿物提纯方面较有前途的设备。它通过控制装置给磁系通以直流电,在分选筒内产生自下而上反复交替的磁场,对分选物料反复进行磁团聚—分散—磁团聚,同时施加自下而上的冲洗水对物料进行淘洗。磁铁矿形成的磁团在磁场和重力的作用下运动到底部的精矿排出管排出。物料可以在分选筒内多次被精选,可有效地剔除磁团聚中夹杂的单体脉石和连生体,从而获得高品位铁精矿。磁选柱精选磁铁矿低品位精矿,可以使其精矿品位由50%～ 63%提高到65%～ 68%。目前磁选柱已在国内几十家大、中、小型磁选厂得到应用,取得了较好的效果。它为磁铁矿选矿厂提铁降硅工程和选矿技术进步作出了贡献,创造了较大的经济效益。近年来,开发研制了新型磁选设备———磁选环柱。实验室试验结果表明,该设备结构合理、原理独特、可以作为粗选设备抛弃合格尾矿,也可以作为精选设备获得高品位磁铁矿精矿。与磁选柱相比较,给矿粒度范围可拓宽到0.7～ 0mm,耗水量降低40%左右,经济技术指标良好。贫连生体和单体脉石可被充分分选出来,因此所得的精矿品位较高,同时磁团聚对细粒磁铁矿有捕捉作用,故对磁铁矿的回收率也较高。东北大学研制的DFJX型脉冲振动磁场磁选柱,是一种复合力场选别设备,利用充电和放电过程产生较高的磁场,并采用控制电路使充电和放电过程强制中断,产生一定频率的振动磁场。该设备的最大特点是磁场为复合磁场———既有恒定磁场也有脉动磁场,复合磁场在保证大幅提高铁精矿品位的同时可直接抛尾,克服普通磁选柱精选时尾矿品位高、需浓缩返回流程重新处理的缺点。

中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所采用磁场筛分分选理论开发了磁场筛选机,与传统磁选机最大的区别是不靠磁场直接吸引,而是在相当于磁选机数十分之一的弱的均匀磁场中,利用单体铁矿物与连生体矿物的磁性差异,使单体磁铁矿物实现有效团聚后,增大与连生体的尺寸差、密度差,再形成链状磁聚体,沿筛面滚下进人精矿箱中;而单体脉石和连生体由于磁性弱,以分散状态存在,极易透过筛孔而进人中矿箱中排出。因此磁场筛选机比磁选机更能有效分离脉石和连生体,使铁精矿品位进一步提高,同时它对给矿粒度适应范围宽,只要是已解离的磁铁矿单体就能回收为精矿,只需对影响品位的连生体再磨再选即可。磁场筛选机在国内多家

铁矿的试验和应用中都得到了较好的效果,精矿品位可普遍提高2～ 5个百分点。

2　强磁选设备

干式强磁选机在工业上应用已经有50多年,主要用于对粗颗粒矿物的分选。随着稀土永磁材料的开发,制造出磁力比强磁场电磁磁选机还要高的永磁辊式磁选机。虽然磁感应强度不易调节,但可以通过合理地选择永磁材料和优化辊的几何外形,设计出能处理不同粒度和不同比磁化系数物料的辊式磁选机。永磁辊式磁选机的质量和尺寸比电磁感应辊式磁选机要小,且没有空气间隙,可以处理大颗粒,使永磁辊式磁选机在技术和经济方面获得巨大成效。一可以应用不同等级和尺寸的磁铁,从而降低费用;二能应用电磁铁建模软件,优化磁铁设计。对于弱磁性铁矿石干式预选,近年来用干式强磁场磁选机代替重选设备,使预选指标得到了明显改善,

如上海梅山铁矿选矿厂对20～ 2mm粒级物料采用天源公司研制的YCG-   350mm × 1 000mm粗粒永磁辊式强磁选机代替粗粒跳汰机,使尾矿品位由25%降低到10%～ 12%,粗精矿作业产率在70%以上,年经济效益在1 000万元以上。

广义分选空间湿式永磁强磁选机为了补偿磁场的不足,给矿方式采用上部给料。将永磁圆筒磁选机的分选箱密封后装满水,当物料给到正在水中运转的圆筒上时,由于磁场的作用和水的浮力,使物料分散,弱磁性矿物在磁力作用下顺着圆筒的旋转向精矿斗一边偏移,而非磁性矿物不受磁力的影响而沿圆筒直接向下沉降,进人非磁性物排矿料斗,从而实现分选。通过调整分矿板,可使物料获得最佳分

选指标。 6～ 0mm矿石经广义分选空间湿式永磁强磁选机1次粗选、1次扫选、1次精选分选试验后,获得铁精矿品位55.89%,回收率83 32%的指标。广义分选空间湿式永磁强磁选机是于2002年由长沙矿冶研究院曹志良教授研制成功,它填补了- 6mm弱磁性矿物没有湿式选别设备这一空白。该项技术获2006年冶金行业科技进步一等奖。

江西赣州立环磁电设备高技术有限责任公司开发研制的新型高效SLon立环脉动高梯度强磁选机,该产品已获得国家发明奖、国家发明专利及实用新型专利。该磁选机的特点是转环立式旋转,反向冲洗磁性矿物,配置脉动松散矿粒群。具有效率高,磁介质长期不堵塞,对给矿粒度、浓度和品位波动适应性强,工作可靠,操作维护方便等优点。至今,该磁选机系列产品的背景磁感应强度可达到1.0～ 1.2T,处理量涵盖0.1～ 150t/h。已在我国弱磁性矿石选矿中得到广泛应用,成为我国新一代高梯度强磁选设备。广州有色金属研究院近年开发的水平磁系高梯度磁选机解决了垂直磁系高梯度磁选机磁极头长期浸泡在矿浆中易腐蚀的问题,并采用了水气卸矿技术,加快了冲洗速度,减少了精矿冲洗水的用量,获得了较好的选别指标。

3　超声波复合电力场磁选机

中国地质科学院矿产综合利用研究所还研究了一种新型超声波复合电力场磁选机,将超声波引入磁选机中。利用超声波分散力与重力、水流冲击力等作用联合可打破形成的磁团聚或使磁团聚变得疏松,减少精矿中脉石夹杂、强制排除脉石,提高精矿品位。其中的超声波分散系统能在分选区内充分破碎磁团,较好地分离出脉石和一些贫连生体,从而获得高质量的铁精矿。该设备结构简单,选矿效率和精度高,对入选物料有较大的适应性。超声波复合力场磁选机与常规筒式磁选机相比,具有超声波发生装置、选别带长、磁选强度低、特殊的给矿水装置等等特点,能有效地提高选别精度。在处理钒钛磁铁矿时,超声波复合电力场磁选机在同等条件下,比普通磁选机提高精矿品位1～ 2个百分点。

4　结　论

近年来,磁选设备的研制发展迅速,先后开发了一些新型高效磁选设备,并得到成功应用,但是仍不能完全满足磁选工艺发展的要求。应进一步开展研究,研制出多种类型的高效多功能的磁选设备。在今后一段时间内,磁选设备的发展趋势仍然是大型化、专用化和节能化;利用综合力场分选技术和磁系设计理论来研制新型磁选设备;加强磁选相关技术和理论的研究,并应用于新型磁选设备的研制