1　干式磁选机

 

 

     干式磁选机具有构造简单、运行成本低、投资少和节能环保等优势。对于我国西部和北方资源丰富但严重缺水的寒冷地区,干式磁选工艺尤其适用;此外,露天铁矿应用干式磁选工艺,既可有效回收低品位磁铁矿,又可促进企业的可持续发展,为企业和社会创造效益。根据磁感应强度的不同,干式磁选机可分为干式弱磁场磁选机、干式中磁场磁选机、干式强磁场磁选机、干式高梯度磁选机。

 

 

     干式弱磁场磁选机按处理矿石粒度的不同又可分为2种:一种是细颗粒干式弱磁场磁选机,也叫干式圆筒磁选机,这类设备由于技术指标低、粉尘难以控制,正逐渐被湿式弱磁场磁选机取代,现在仅用于严寒和严重缺水地区。另一种是大块矿石干式磁选机,近年来发展较快,应用广泛;大块矿石干式永磁磁选机也叫磁滑轮,随着工业技术的发展,其处理矿石的粒度上限已从-75mm提高到350mm以上,用于预先抛尾作业,在选矿厂节能降耗方面占有重要地位。北京矿冶研究总院研制的CT系列干式永磁磁选机和马鞍山矿山研究院有限公司研究的CTDC系列干式永磁磁选机是2种比较有代表性的大块矿石干式磁选机,均主要用于块状矿石的干式预选,预先抛弃部分尾矿,以降低矿石入磨量,降低能耗,CT系列干式永磁磁选机给矿粒度范围可达100～300mm。

 

     干式中磁场磁选机可用于强磁选作业前预先除去强磁性矿物和铁杂质、磁选厂尾矿再回收和非金属矿的提纯,广泛应用于磁铁矿、磁黄铁矿、焙烧磁铁矿和假象赤铁矿等矿物的分选。我国干式中磁场磁选机已实现永磁化,例如CXF稀土永磁摇摆磁系筒式磁选机磁系采用高性能钕铁硼永磁材料制作而成,滚筒表面磁感应强度为300～800mT,摇摆磁系,通过不锈钢滚筒输送物料,具有磁体不易磨损、物料不堵塞等优点,其分选性能好,应用广泛,特别适用于含铁量高的非金属矿提纯。该系列磁选机用于河南某选厂棕刚玉的除铁提纯,使得含铁磁性矿物含量由20%降至0.045%,分选指标良好。

 

     干式强磁场磁选机主要用于粗粒矿物的选别,迄今已经有50多年的应用历史,可分为电磁磁系和永磁磁系2种。由北京矿冶研究总院研制的GCG型干式电磁感应辊强磁选机功耗低、选矿指标好,适用于细粒有色金属矿物除铁和非金属矿提纯等。GCG型干式电磁感应辊强磁选机应用于鸡西硅线石选厂,其功耗是同类设备的75%～80%,1次粗选分选指标比原对辊强磁选机4段分选指标更好。永磁辊式磁选机是随着稀土永磁材料的开发而发展起来的,比电磁感应辊式磁选机的磁力更高、质量和尺寸更小、技术成本更低。YCG系列粗粒永磁辊式强磁选机适用于粗粒抛尾和非金属矿提纯,梅山铁矿选矿厂在淘汰粗粒跳汰机的试验研究中发现,采用YCG-350mm×1000mm粗粒永磁辊式强磁选机比采用美国INPROSYS公司的300mm×1000mm双辊强磁选机更有优势,最终获得的精矿铁品位提高了2.90个百分点、回收率提高了2.85个百分点,且尾矿铁品位降至10%～20%,一年可多收8.5万t粗精矿,年增加经济效益1000万元以上。

 

     干式高梯度磁选机适用于非金属矿干式除铁,比较典型的是由赣州金环磁选设备有限公司研制的SLon-1000干式振动高梯度磁选机,与该公司的SLon系列湿式立环脉动高梯度磁选机相比,具有无需浓缩、脱水、干燥等工序就能直接获得产品,耗水量少,投资和管理成本低等优势。在实验室条件下采用SLon-1000干式振动高梯度磁选机对广东英德石英矿进行除铁试验,1次选别就获得石英精矿Fe2O3品位仅为0.04%的良好指标。干式振动高梯度磁选机的成功研制,对提高我国非金属矿选矿综合水平和综合经济效益具有积极意义,能满足我国大部分中、小型非金属矿山非金属除铁需求。

 

     现阶段针对干式磁选设备的研究不重视磁性材料其他性能参数对磁场特性的影响,实际生产中分选工艺还较为粗放,无法实现精细化分选,金属损失率居高不下,应将所需要分离物料的特性与磁场特性结合起来,提高设备适应性。微细粒干选设备将是未来一个重要的发展方向,是干式磁选设备高效、节能的关键。

 

 

2　永磁筒式磁选机

 

 

     永磁筒式磁选机已广泛运用于黑色及有色金属选矿厂,在我国应用迄今已达50多年,是现代磁选厂的重要设备之一。该设备采用磁性较高的稀土钕铁硼磁块和铁氧体磁块组成复合磁系,具有磁场强度高、磁场作用深度大、不易退磁等特性,因此设备处理能力大、对生产波动的适应性强,选别效果好。根据槽体结构型式不同,可分为顺流型、逆流型和半逆流型3种,现在常用的槽体以半逆流型为最多。

 

     近年来,国内永磁筒式磁选设备发展很快,在设备规模上向大型化发展,在结构形式上向多样化发展,在产品规格上向系列化发展,在控制方式上很多已采用了程序控制、模块电路和自动监控等,并已走进了高科技领域。在设备规模上,在本钢南芬选矿厂试用鞍山市光明工业泵制造有限公司研制开发的M-CCTB1545永磁筒式磁选机,使精矿作业回收率提高了0.28个百分点。梅山矿业公司选矿厂采用ZCS-1545顺流型永磁筒式磁选机替代原磁选机,改造后处理能力大幅度提高,为选矿厂产能提升提供了有利条件。

 

     由于矿石性质复杂,磁性矿物的比磁化系数分布很宽,对永磁筒式磁选机的磁场要求越来越高,永磁筒式磁选机从多级磁系发展到现阶段的新型复合磁系。中磁场强磁选机发展较为迅速,筒内采用高效能钕铁硼永磁材料,磁路和磁系结构设计合理,可最大限度地提高工作区的磁场强度和磁场力以获得较良的磁选效果。梅山铁矿选矿厂采用马鞍山矿山研究院生产的3台1050mm×2400mm全稀土永磁筒式磁选机,取代3台700mm×900mm细粒跳汰机处理2～0.5mm粒级矿石,尾矿铁品位降低了5个百分点,大大提高了金属回收率,减少了用水量,降低了能耗。

 

 

3　磁聚机

 

 

     磁聚机即磁团聚重力选矿机,是集磁力选矿、重力选矿于一体的设备,与传统永磁筒式磁选机相比具有更高的选别精度,在由垂直于矿浆流向的几层磁场组成的工作区内,待分选物料经过磁团聚—分散—再团聚—再分散的历程,使得磁性矿物与非磁性矿物、富连生体及贫连生体分离,从而获得高品位的磁精矿。随着工业技术的发展,磁聚机已经历了从非变径到变径型再到电磁聚机的几次变革,其操作更加自动化和智能化、获得的选矿指标也越来越好、应用领域越来越广泛。

 

变径型磁团聚重选分选机由首钢矿业研究所研制,主要用于磁铁矿的选别,给矿粒度为-0.25mm,也适用于中矿的选别和精选作业。峨口铁矿选矿厂使用变径型磁聚机代替磁力脱水槽,使得精矿铁品位稳定在64.5%以上,选别指标理想,且使用变径型磁聚机耗水量更少。

 

     非变径型和变径型磁聚机存在分选粒度偏细、偏窄等缺陷,其磁环由永磁铁构成使得磁场强度不可调节,对矿石性质变化的适应性和自动控制性能差,脉石和贫连生体夹杂严重,设备体积庞大、耗水量大且操作调整复杂。为提高工艺技术指标,在这2种磁聚机的基础上发明了复合闪烁磁场精选机,即电磁聚机,以电磁场代替环形永磁场,通过电磁线圈来调节磁场的大小。在首钢水厂选矿厂同一作业、相同条件下,使用电磁聚机比使用普通磁聚机时获得的精矿铁品位提高了2.20个百分点,经济效益提高2.86%,且耗电量、维修费用更低,每年可节省开支246.76万元,应用前景远大。

 

 

4　磁选柱

 

 

 

     磁选柱是20世纪末研发的一种磁力和重力相结合的脉动低磁场的磁重选设备,也是一种极有发展前途的新型高效磁选设备。磁选柱通过在磁选空间产生特殊的磁场变化机制,使得分选物料经过反复多次的磁团聚—分散—磁团聚,从而达到分选物料的目的。物料采用自下而上的冲洗水进行淘洗,使得磁团聚中夹杂的连生体和脉石矿物充分分离出来,解决了常规磁选设备的磁性和非磁性夹杂问题,从而获得高品位的铁精矿。

 

     LMC立式脉冲磁选柱由广州有色金属研究院研制,是一种新型弱磁场电磁式磁重选设备,用于强磁性矿物的精选作业,能有效减少磁铁矿形成的磁团聚中脉石和连生体矿物的夹杂,获得高品质铁精矿。在提纯超级铁精矿时,与普通弱磁筒式磁选机相比,具有操作方便、工艺简单和分选指标好等优点。

 

     鞍山钢铁学院研制的磁选柱在处理齐大山焙烧—磁选精矿时表现出明显的优势,工业试验获得了精矿铁品位64.52%、回收率96.88%的指标,比采用弱磁筒式磁选机时获得的精矿铁品位高0.31个百分点、回收率高1.26个百分点,企业年增效益171.75万元。使用磁选柱选矿指标优、设备能耗低,运转可靠,效益显著提高。

 

     天津市安丰成创矿山机械设备有限公司生产的磁选柱在马坑铁矿选矿厂应用后,将原阶段磨矿—阶段选别—细筛自循环工艺改为阶段磨矿—阶段选别—磁选柱精选工艺,简化了工艺流程,生产的精矿铁品位从63.00%提高到64.00%以上,磁性铁回收率稳定在98.00%左右,二段磨矿细度由原来的93%降低至90%,生产成本也有所下降。

 

     磁选柱由于能有效减少磁团聚中脉石矿物和连生体的夹杂,获得高品质铁精矿,在磁铁矿精矿降硅方面作用显著,发展前景可观。但“顺流而上”的排尾方式,使得磁选柱存在给矿粒度必须小于0.2mm、不适于粗选作业、对微细粒磁铁矿选别效果差、耗水量大、处理量小等缺陷,严重制约着磁选柱在工业上的应用。为了克服磁选柱的这些缺点,陈广振等研发了一种新型设备—磁选环柱。与磁选柱不同的是,磁选环柱在其粗选区和分选筒中分别设置了电磁铁环轭磁系和内筒。粗选区磁铁环轭磁系的设置,可将磁选环柱的给矿粒度范围提高到-0.7mm,适合精选作业也适合粗选作业;分选筒中内筒的设计,使得磁选环柱的排尾方式改为“顺流而下”,这既减少了磁选环柱的耗水量,又增加了处理量。在处理南芬含铁47.99%的磁粗精矿矿样时,采用磁选环柱可获得铁品位为66.27%的优质磁精矿;从处理吉林板石选矿厂矿样试验指标来看,磁选环柱还适用于粗选作业。

 

     磁选柱经过近几年的发展,设备趋于成熟,但其耗水量大、自动控制系统不稳定、设备价格高等问题有待解决。

 

 

5　磁场筛选机

 

     磁场筛选机是通过筛分分级使磁团聚的连生体和脉石矿物分离的。在磁场筛选机的专用筛子中,磁性较强的单体矿物以磁团聚的形式形成大于入筛物料几十倍的磁链,沿筛面进入精矿;而磁性较弱的连生体和无磁性脉石矿物则呈分散状态,因粒度小而易透过筛孔进入中矿。相较于磁聚机和磁选柱,磁场筛选机具有分选粒度范围宽、分选精度高、用水量小等优势,广泛用于不同类型、不同粒度的磁铁矿、焙烧磁铁矿、钒钛磁铁矿等强磁矿物的精选作业,对已单体解离的磁铁矿优先回收而连生体再磨再选,这样不仅能提高精矿质量,还能放宽粗磨细度,减少过磨,简化流程,节能降耗,可用于代替原二段、三段磁选精选和磁力脱水槽作业。

 

     在福建某铁矿精选提质的工业试验中,采用1台CSX-Ⅰ型磁场筛选机处理三段磁选精选精矿的细筛筛下产品,其铁精矿品位和作业回收率分别为65.31%、87.05%,比选厂同期铁精矿品位提高了1.31个百分点。大冶铁矿引进一台CSX-Ⅱ型磁场筛选机代替原二段、三段磁选精选,一段磁选精矿直接进入磁场筛选机,获得精矿铁品位达66.0%,比选厂同期三段磁选精选精矿品位提高了1.2～1.9个百分点,磁场筛选机作业回收率达92.0%～94.0%,且采用磁场筛选机工艺,需进一步再磨的中矿量大幅降低。磁场筛选机除在精选作业上取得成功应用外,还在粗筛作业和中矿再磨再选的应用中取得不错成绩,例如攀枝花米易铁矿采用磁场筛选机用于初筛作业,在放粗筛孔、减少循环量的同时还使得原流程的入选铁品位提高了4个百分点;河北滦平铁矿直接采用磁场筛选机处理中矿,铁精矿产率提高了5个百分点。

 

     磁场筛选机经过多年的生产应用,仍存在设备占地面积大、处理量小等问题。未来应更加注重设备结构上的研究,缩小设备外形尺寸,提高设备处理能力。

 

 

6　立环脉动高梯度磁选机

 

 

     高梯度磁选设备早在20世纪60年代就已经兴起,通过聚磁介质产生的高磁场梯度获得较大磁力,以达到分选回收弱磁性、粒度较细的顺磁性矿物的目的,是选别微细粒磁性物料的主要设备。

 

     高梯度磁选设备按分选环配置方式可分为斜环式、平环式和立环式3种。斜环式还处于实验室研究阶段,平环式和立环式都已在工业应用。由于平环式高梯度磁选机的给矿和排矿方向一致,使得磁介质极易堵塞,而立环式高梯度磁选机虽然还存在磁介质机械夹杂的问题,但已在平环式的基础上有所改进,在一定程度上克服了这一缺陷,因而立环脉动高梯度磁选机是高梯度磁选机的主要发展方向。

 

     赣州金环磁选设备有限公司研制的SLon型立环脉动高梯度磁选机具有设备可靠性高、处理量大、选矿效率高、电耗低且生产成本低等优点,在工业上已成功应用于氧化铁矿、锰矿、钛铁矿等弱磁性矿物的选别及石英、高岭土等非金属矿物的提纯除铁等。在处理包钢氧化铁矿时,采用SLon磁选机比采用平环磁选机所获得的精矿铁品位提高了4.05个百分点、铁回收率提高了16.72个百分点。赣州金环磁选设备有限公司近几年又研制了多种新型SLon立环脉动高梯度磁选机,如SLon-2250、SLon-2000-1.3T和SLon-2500-1.8T等均已在工艺应用中取得成功。这些设备的优点是背景磁感应强度高、富集比大、尾矿品位低、选矿成本低、选矿效率高、应用广泛、设备性能高、便于安装和检修。

 

     广州有色金属研究院研制的SSS双频双立环高梯度磁选机采用双立环式旋转,并配有双频脉冲装置,具有富集比大、磁介质不易堵塞、能满足不同矿石和不同产品的要求、能同时兼顾精矿品位和回收率,设备运转可靠、选矿指标稳定等优点。SSS-Ⅰ型湿式双频双立环高梯度磁选机已成功应用于栾川某镜铁矿选厂,工业生产可获得精矿铁品位为53.41%、回收率为89.91%的指标。SSS-Ⅰ3000立环脉动高梯度磁选机是在原有的SSS-Ⅰ型磁选机基础上的改进型,其设备机械性能更稳定,选矿指标更好,并已远销美国。

 

     山东华特磁电科技股份有限公司研发的强制油冷立环高梯度磁选机是国内首创的无需冷却水而采用变压器油冷却的设备,其特点是节能、环保、强制油冷、有脉动作用且设备稳定性高。该设备适用于-1.2mm粒级的氧化铁矿、锰矿、黑钨矿等弱磁性矿物的选别,也适用石英、高岭土等非金属矿的提纯。首钢三赢公司引进LHCC2500Z型强制油冷立环高梯度磁选机,用于从钒钛磁铁矿尾矿中回收二氧化钛的预选,工业应用中一、二段强磁选TiO2精矿品位分别达11.28%、18.41%,远高于试验指标,大大简化了后续处理工艺,降低了选矿成本,其经济效益显著。

 

 

     迄今为止,高梯度磁选机发展历史已有50余年,仍存在能耗高、结构复杂和设备价格高等缺点,但其处理能力大、分选效率和选别指标高,在细粒级弱磁性矿物处理中的作用将越来越大,应用领域也将越来越广泛。

 

 

7　结　语

 

 

     近年来,磁选设备的发展围绕着大型化、专用化、节能化和分选精度化,研制出了许多新型高效节能的磁选设备,并已成功取得工业应用,但仍不能完全满足我国磁选工艺的发展。未来磁选设备仍要以节能、低耗、高效、简化流程等为发展方向,可从提高分选精度、增大处理能力、采用新型磁性材料、扩大应用领域等方面入手,研制出更多类型的多功能高效磁选设备,淘汰现有低效高耗的磁选设备,简化矿山的选矿工艺流程,为降低矿山生产成本,提高产品质量提供技术支持。