李珺玮，朱　涛，卢　宽

(河北钢铁集团滦县司家营铁矿有限公司，河北 唐山 063700)



在氧化铁矿选别流程中激磁电流对SLon中强磁机选别效果的影响

李珺玮，朱涛，卢宽

(河北钢铁集团滦县司家营铁矿有限公司，河北 唐山 063700)

摘要：司家营铁矿氧化矿流程中，SLon强磁和中磁机主要用于抛尾，其选别效果好坏直接影响最终回收率和下步选别过程。论文通过调整中磁机及强磁机激磁电流，分析不同电流条件下磁场强度及选别效果，确定了中磁机及强磁机最佳工作电流区间分别为600～800A和400～600A，此时，精矿品位和回收率均接近最高值。同时对精矿指标随磁选机电流变化的机理进行了分析，发现随中、强磁机激磁电流逐步增强，对微细粒级磁性矿物颗粒捕捉增强，在最佳工作电流区间附近精矿品位反而会上升并达到极大值。最佳电流区间的确定对稳定生产指标、节能降耗具有重要的意义。

关键词：SLon中磁机；SLon强磁机；激磁电流；节能降耗；回收率

氧化铁矿为我国重要的铁矿资源。司家营铁矿为代表的“鞍山式”赤铁矿是其中重要的一类。这类矿石的选别过程常用到磁选。而SLon中强磁机是其磁选过程中重要的选别设备。因此针对SLon中强磁机的电流参数优化设置进行相关试验研究，以指导生产实践，研究具有实际意义。

1原矿性质及选矿流程

河北钢铁集团滦县司家营铁矿有限公司位于河北唐山滦县地区。其所属矿床属“鞍山式”沉积变质铁矿床，矿石的矿物成分比较简单，主要为磁铁矿、假象赤铁矿，其次为赤铁矿。脉石矿物主要为石英，其次为阳起石、透闪石及少量角闪石和辉石等。其选矿流程按原矿性质分为氧化矿流程和原生矿流程。

SLon中强磁机主要应用于氧化矿流程。

氧化矿流程原矿组成见表1。铁物相组成见表2。

针对氧化铁矿选别流程原矿性质，选矿流程采用“阶段磨矿、粗细分级、重选-强磁-阴离子反浮选”工艺。原矿经两段连续磨矿后给入粗细分级旋流器(二旋)，粗粒级重选，尾矿再经中磁机抛尾并将中磁精矿合并重选中矿给入阶段磨矿(三磨)后返回粗细分级旋流器(二旋)；粗细分级中的细粒级经强磁机抛尾后，强磁精矿入浮选；浮选后尾矿抛尾，精矿与重选精矿作为氧化矿流程最终精矿。流程见图1。

表1　原矿多元素分析结果

表2　铁物相分析结果

图1　氧化铁矿工艺流程图

2中、强磁机在流程中的作用

司家营铁矿氧化矿流程分为4个系列，每个系列配置三台SLon-1750中磁机，两台SLon-1750强磁机和一台SLon-2000强磁机。

在氧化矿流程中，中、强磁机主要用于抛尾，其选别效果直接关系着中磁尾矿、强磁尾矿品位的高低，影响最终回收率。同时中磁精矿经过再磨后给入粗细分级旋流器(二旋)返回流程循环；强磁精矿作为浮选作业的给矿。因此中强磁机的选别效果也通过对后续作业的影响，间接影响着最终精矿。

根据矿石性质的变化，与中强磁机相关的可供调节参数有给矿浓度、激磁电流强度、给矿粒度(磨矿细度)等，但最简便易行、直接有效的还是调整激磁电流强度。因此，需要对不同激磁电流下的分选效果进行比较，找出其变化规律并确定最适宜的电流强度区间。

3激磁电流对分选效果的影响

查阅相关文献，对激磁电流与分选效果的关系，虽有所研究，但对电流选取的跨度通常较大，且较少有针对氧化铁矿的相关研究[1]，因此针对司家营选厂氧化矿选别系统设计试验探讨不同激磁电流对中、强磁机分选效果的影响。

因为中、强磁机的给矿性质与设备特性存在较大差异，因此将两者分别讨论。

3.1中磁机激磁电流对选别效果的影响

中磁机电流强度与磁场强度关系见图2。

图2中磁机性能曲线中背景场强与激磁电流等参数的具体对应关系见表3。

从图2中可以看出，中磁机磁场强度与激磁电流基本成正比例关系。因此，激磁电流的变化将主要通过场强的变化影响选别效果。

表3　中磁机场强测定数据

对不同激磁电流(磁场强度)下的分选效果进行对比。考虑到不同时间原矿品位、物相组成、粒度组成等性质间的差异较大，试验共进行两次，首次试验得到以下表4数据。另选时间重复试验一次，得到数据，见表5。

综合两次试验结果可见：两次试验各自的中磁机给矿品位变化不大，大致在13.49%～15.32%之间波动。但随着激磁电流增加，精矿品位、尾矿品位变化趋势明显。尾矿品位随电流增加，整体呈下降趋势，并在800A(444mT)、900A(495mT)时出现拐点，下降趋势趋于平缓。而精矿品位随电流增加，整体变化趋势相对较平缓。虽然整体也呈现下降，但在600A(337mT)～800A(444mT)时下降出现停滞，甚至在现场环境波动、实验误差等其他因素影响下出现了微小波峰。结合尾矿品位和精矿品位的变化，随电流增强回收率整体呈上升趋势。

图2　中磁机电流强度与场强关系

激磁电流/A给矿品位/%精矿品位/%尾矿品位/%回收率/%40014.3317.7112.4444.3250015.3218.8010.7569.6760014.9217.7110.7571.1270014.6917.8710.1571.5480014.2317.919.9567.6790014.3317.278.8678.39100013.9317.379.0573.14

表5　第二次中磁机试验结果

3.2中磁最佳电流区间的选取

中磁机在选别流程中主要用于抛尾。一方面要尽量提高回收率，减少有价成分的流失；另一方面又要做到能抛早抛，避免过多脉石矿物返回流程，拉低后续作业的入选品位。因此确定最佳中磁电流区间就要保证在较高回收率的前提下尽量避免过低的精矿品位。综合两次试验结果，选取600A(337mT)～800A(444mT)作为最佳区间，能够较好兼顾各方面要求。因此在实际生产中根据原矿性质的变化，在此区间内确定中磁机激磁电流强度较为适宜。

3.3强磁机激磁电流对选别效果的影响

图3为强磁机电流强度与磁场强度对照图，两者同样也基本呈正比例关系。

图3　强磁机电流强度与场强关系

图3强磁机性能曲线中背景场强与激磁电流等参数的具体对应关系见表6。

同样方法通过两次试验得到强磁机激磁电流与选别效果的关系，首次试验得到表7数据。在不同时间重复试验一次，得到表8数据。

两次强磁机试验的给矿品位相差较大。第一次试验在13.75%～14.89%间波动，第二次试验在16.72%～17.31%间波动，但两次试验各自的给矿品位在试验中变化都不大，变化曲线都很平稳。虽然两次给矿品位相差较大，但精尾矿品位及回收率变化趋势基本相似。尾矿品位随着激磁电流增强，逐渐降低。而精矿品位在较低电流区域，随电流增长逐步上升，在400A(381mT)～600A(562mT)时出现拐点。随后随电流增长品位显著下降。

表6　强磁机场强测定数据

表7　首次强磁机试验结果

表8　第二次强磁机试验结果

3.4强磁最佳电流区间的选取

同样本着回收率尽可能高，而精矿品位不要太低的原则，选取400A(381mT)～600A(562mT)作为强磁最佳电流区间，并根据实际生产情况具体选定适宜电流。虽然700A(643mT)电流下精矿与500A(471mT)电流下接近，且回收率更高，但其精矿中夹杂的脉石矿物相对难以经后续浮选脱除。因此仅选定400A(381mT)～600A(562mT)作为强磁最佳电流区间。

4机理分析

SLon磁选机的工作原理为：激磁线圈通以直流电，在分选区产生感应磁场，位于分选区的磁介质表面产生非均匀磁场即高梯度磁场；转环作顺时针旋转，将磁介质不断送入和运出分选区；矿浆从给矿斗给入，沿上铁轭缝隙流经转环。矿浆中的磁性颗粒吸附在磁介质表面上，被转环带至顶部无磁场区，被冲洗水冲入精矿斗；非磁性颗粒在重力、脉动流体力的作用下穿过磁介质堆，沿下铁轭缝隙流入尾矿斗排走。该机的转环采用立式旋转方式，对于每一组磁介质而言，冲洗磁性精矿的方向与给矿方向相反，粗颗粒不必穿过磁介质堆便可冲洗出来。该机的脉动机构驱动矿浆产生脉动，可使分选区内矿粒群保持松散状态，使磁性矿粒更容易被磁介质捕获，使非磁性矿粒尽快穿过磁介质堆进入到尾矿中去。显然，反冲精矿和矿浆脉动可防止磁介质堵塞；脉动分选可提高磁性精矿的质量。这些措施保证了该机具有较大的富集比、较高的分选效率和较强的适应能力[2]。

通过上述表述，可以看出：矿物颗粒被回收的的关键是当其在矿浆的反复刷洗作用下通过磁介质时，被磁场捕捉并吸附在磁介质上。因此，当激磁电流升高时，磁场对磁性矿物颗粒的捕捉能力增强，使其流失的可能性降低，尾矿品位逐渐降低。同时在磁场中，介质表面场强较高，磁性矿物颗粒与介质只要发生碰撞就被吸附，因此大颗粒磁性矿物在较低电流强度时，就能被回收。而细粒级磁性矿物颗粒通过介质间空隙时，只能等场强增强到一定程度后才能被吸引至介质表面，加以回收。所以给矿更细的强磁机精矿在激磁电流增加后，更多的回收了细粒级磁性矿物，使得精矿品位反而上升。而随着电流的进一步增强，磁性矿物颗粒对非磁性矿物颗粒的包裹夹杂严重，品位逐渐出现了下降。而因为在流程中经粗细分级后中磁给矿粒度相对较粗，中磁精矿虽然也出现了在低电流区间精矿品位不随电流增长而下降的现象，但现象不如给矿粒度较细的强磁机效果明显。

进一步从受力角度分析不同粒径的矿物颗粒在磁场中选别过程。

矿物颗粒在磁场中大致受到三种力的共同作用。磁力Fm、重力Fg、流体的拖曳力Fd。

当梯度匹配时，磁力计算见式(1)。

(1)

式中：Fm为颗粒所受磁力；μ0为真空磁导率；k为物质体积磁化系数；b为颗粒半径；H0为背景场强。

可见，当梯度匹配时，磁力与颗粒半径b的平方成正比。

重力计算见式(2)。

(2)

式中：Fg为球形颗粒在流体介质中所受的重力；ρp为球形颗粒的密度；ρf为流体介质的密度；b为颗粒半径；g为重力加速度。

可见，密度ρp的球形颗粒在流体介质中所受的重力与颗粒半径b的立方成正比。

流体拖曳力计算见式(3)。

(3)

可见，颗粒所受的流体拖曳力与颗粒半径b的一次方成正比。

因此，在相同条件下，颗粒越粗重力影响最大，颗粒越细流体拖曳力影响越大。

对于SLon中强磁机，其介质棒交错排列，间隙较小，较粗颗粒在介质棒中运动时更容易与介质棒相碰撞并吸附而结束在磁场中的运动。

而对于细粒级矿物颗粒，其受流体拖曳力影响更大。当磁场强度较低时，只有磁化率较高的颗粒被吸附；当场强逐渐增加后，部分连生体矿物颗粒在流体拖曳力不变的情况下受到的磁力增加，被介质吸附；当场强继续增加后，部分极细粒级的高磁性率矿物颗粒受到的磁力逐渐增强，足以抵抗原本就较高的流体拖曳力而被回收。

为了验证这一思路，对不同电流强度下的强磁精矿各粒级的品位进行分析见表9。

表9　不同电流强度下强磁精矿各粒级组成品位

同时计算不同电流强度下各粒级品位分布律见表10。

表10　不同电流强度下强磁精矿各粒级品位分布律

从表9可以看出，当激磁电流强度递增时，+0.074mm粒级和-0.074mm+0.043mm粒级品位变化不大，但-0.043mm粒级随电流增强品位出现了先增加后下降的现象，在400A(381mT)条件下出现拐点。说明对于这一粒级电流小于400A(381mT)时逐步增强有利于捕捉矿物颗粒，但随后随电流增强对细粒级脉石矿物或贫连生体矿物包裹增强，导致精矿品位下降。

从表10中也可以看出-0.043mm粒级矿物颗粒的品位分布律随激磁电流增加出现了先下降后上升的现象。验证了之前的分析。

5在最佳电流区间确定中强磁电流的意义

激磁电流强度是中、强磁机运转中最为重要的设定参数之一，也是调整最为灵活的一个参数。根据给矿性质的变化灵活调整电流设定不但有利于节能降耗，还直接影响后续选别作业的效果。首先，过低的电流设置容易造成尾矿的流失，降低回收率。其次过高的电流意味着较高的能耗，也影响着激磁线圈的发热。过高的电流产生更多的热量，需要更多的冷却水，同时对相关零部件的寿命也有一定影响。此外当电流强度高于适宜区间时，回收率虽然可以大幅提高，但精矿夹杂严重，严重影响后续选别作业。

因此确定最佳的电流设定区间对稳定生产指标、节能降耗具有积极意义。

参考文献

[1]陈江安，饶宇欢.Slon磁选机分选攀钢铁矿的工业试验[J].南方金属，2003(6)：14-16.

[2]熊大和.SLon立环脉动高梯度磁选机分选红矿的研究与应用[J].金属矿山，2005(8)：24-72.

收稿日期：2016-04-01

作者简介：李珺玮(1987-)，男，助理选矿工程师，武汉理工大学矿物加工工程专业本科学历，河北钢铁集团滦县司家营铁矿有限公司选矿一厂技术员。 E-mail：black-phantom@163.com。

中图分类号：TD951

文献标识码：A

文章编号：1004-4051(2016)07-0109-05

The influence of magnetizing current separation effect on SLon mid and high magnetic sparator in oxidized iron ore processing flowsheet

LI Jun-wei，ZHU Tao，LU Kuan

(Hebei Iron and Steel Luan County Sijiaying Iron Ore Co.，Ltd.，Tangshan 063700，China)

Abstract:SLon high intensity and medium intensity magnetic separators are mainly used to tailings discarding in the oxidized ore processing flow of Si Jiaying iron mine.The separation efficiency of magnetic separators influence the recovery of final concentrate and following separation flow directly.In this paper，magnetizing current intensity was changed to investigate the separation efficiency and magnetic field intensity.The tests results indicated that the recommended current intensity range of high intensity and medium intensity magnetic separators was 400～600A and 600～800A，respectively.At this time，the grade and recovery of concentrate was close to highest value.The mechanism of concentrate indexes which along with the changes of magnetizing current intensity was analyzed.The recovery of fine magnetic mineral particles increased with the increase of magnetizing current intensity，meanwhile，the grade of concentrate increased to the highest value when the magnetizing current intensity was closed to the recommended range.The optimization of recommended current intensity range was significant to the steady production and energy-saving and cost-reducing of Sijiaying iron mine.

Key words：SLon mid intensity magnetic separator；SLon high intensity magnetic separator；field current；energy-saving and cost-reducing；recovery rate