国内外铁矿石脱泥预选设备的发展状况.pdf
2 0 0 3年 8月 第 3 2卷第 4期 有色 矿 山 Non f e r r o u s M i n e s Au g. , 2 0 03 v0 1 . 3 2 No. 4 国内外铁矿石脱泥预选设备的发展状况 张 去 非 , 穆晓 东2 1 .山东 理工大学 资源与 环境工程学 院, 山东 淄博 2 5 5 0 4 9 ;2 . 山东理工 大学物理学 系 , 山东 淄博 2 5 5 0 4 9 【 关键词 】铁矿石 ; 脱泥设 备 ;发展状 况 [ 摘要 】铁矿石脱泥预选设备是在重力场、 介质阻力场、 磁力场等复合力场作用下利用入选铁矿石中各矿物 之间的物理性质的差异, 对 目的矿物进行脱泥预选的分选设备。本文简要介绍国内外常用的铁矿石脱泥设备的发 展状况。 [ 中图分类号 】 TI M6 3 [ 文献标识码】B [ 文章编号 】1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 3 0 4 . 0 0 2 4 0 4 Ad v a n c e o f d e s l i m i n g e qu i pm e nt u s e d i n i r o n o r e pr e - s e p a r a t i o n pr o c e s s a t ho m e a nd a br o a d Z HANG Qu . f e i , MU Xi a o - d o n g 2 1 . Re s o u r c e a n d E n v i r o n me n t a l E n g i n e e r i n g C o l l e g e ,S h a n d o n g Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , 6 0 2 5 5 0 4 9 , C h i n a; 2 . D e p a r t me n t o fP h y s i c s ,S h a n d o n g Un i v e r s i t y of T e c h n o l o g y ,Z i b o 2 5 5 0 4 9 ,C h i n a Ke y wo r d s i r o n o r e ;d e s l i mi n g e q u i p me n t ;p r o g r e s s Ab s t r a c t Th e d e s l i mi n g e q u i p me n t u s e d i n i r o n o r e p r e s e p a r a t i o n p r o c e s s i s u n d e r t h e c o mp o u n d f o r c e f i e l d o f g r a v i t y ,me d i u m r e s i s t a n c e a n d ma g n e t i c f o r c e t o c a r r y o u t p r e d e s l i mi n g s e p a r a t i o n p r o c e s s i n t e r ms o f o b j e c t i v e mi n e r a l b y me a n s o f t h e d i f f e r e n c e o f f e e d o r e i n p h y s i c a l p r o p e r t i e s .I t i s d e s c r i b e d i n t h e p a p e r t h a t t h e a d v a n c e o f d e s l i mi n g e q u i p me n t u s e d i n i r o n o r e p r e s e p a r a t i o n p r o c e s s a t h o me a n d a b r o a d. 脱泥设 备 主要 包括 浓 密机、 水力旋 流器 、 分 级 斗、 磁力脱水槽 、 锥形磁选槽 、 磁团聚重选机等, 处理 弱磁性或强磁性铁矿石的预先脱泥作业一般 采用分 级斗、 磁力脱水槽 、 锥形磁选槽 、 磁 团聚重选 机等设 备, 本文简要介绍分级斗 、 磁力脱水槽 、 锥形磁选槽 、 磁 团聚重选机 的发展状况 。 1 分级斗的发展状况 分级斗是 一种最 简单的 圆锥分级 机[ 1 ] , 如 图 1 所示。矿浆从上 部中心的给矿筒 中连 续给入, 充满 锥体, 并从上部周边溢出, 锥体中存在上升和水平液 流。沉降速度大 于上升液流速度 的矿粒, 以沉砂形 式沉下后从沉砂管 中排出 ; 沉降速度小的矿粒, 被上 升液流带上, 从上面周边溢 出至溢流槽中, 汇集后 由 [ 收稿 日期】2 0 0 3 0 5 2 6 【 作者简介 】张 去 非 1 9 6 4一 , 男 , 辽 宁 省 岫岩 县 人 , 工 学硕士 。 副教授 , 山东理 工大 学 资源 与 环境工 程 学 院从 事教 学与科研 工作 。 溢流管排 出。为防止沉砂管堵 塞, 底部 装有压力水 管。在我 国分级斗应用 比较 广泛。 它主要用于重选 厂中, 在分选和分级 之前, 对 给料进行脱 泥和浓缩, 同时还起缓冲作用供给下一个工序浓度和矿量 比较 稳定的沉砂。二三段 中小型 磨矿机前, 也常用分级 斗对给料进行浓缩和脱泥。分级斗的锥 角一般 \ \ f . 给 矿 八 l l / 扔 曲x / 图 1 分 级斗 示意图 1 一 给矿筒 ; 2 一 环形溢流槽 ; 3 一 圆锥 体 ; 4 一压力水管 灌 目 I l j 疆蛐 维普资讯 第 4期 张去非等 国 内外铁矿石脱泥预选设备 的发展状况 为 5 5 。 --6 0 。 , 过大时, 则沉下 的矿粒不 能沿边滑 下 ; 过小时, 则分级斗的高度剧增 , 安装配置不便。选矿 厂内应用的分级斗, 直径不超过 3 m, 直径再大 的分 级斗一般需要安装在厂外。分级斗给矿的最大粒度 为 2 --3 mm, 溢流粒度一般为 0. 0 7 4 ram。 2 磁力脱水槽的发展状况 磁力脱水槽是一种磁力和重力联合作用的选别 设备, 广泛应用 于磁选 工艺 中, 用来脱去 细粒脉 石, 也可用于过滤前 的浓缩。 目前应用 的磁力脱水槽, 从磁源上可分为永磁和 电磁两种形式 ; 根据排矿方 式可分为 自由排矿和强制 排矿两种 ; 按照磁系 的安 装位置可分为普通磁团沉降和选择性磁团沉降两种 类型[ 。 我 国选矿 厂应用 的磁力脱水槽大部分是 5 0年 代的设计形式 , 属 于 自由排矿普通磁团沉降式, 永磁 和 电磁两种都有 。由于磁力脱水槽在选矿工艺 中一 直被认 为是辅助设备。 所以多年来对其研 究不深入, 而磁力脱水 槽工 作的好坏 直接 影响选 矿 厂生产 指 标。传统永磁磁力脱水槽示意 图如图 2 。传统永磁 磁力脱水槽在生产 中存在的问题如下 。 l 2 3 排 矿 12 1 图 2 传统 永磁磁 力脱水槽 示意 图 l 一溢 流槽 ; 2 一拢矿 筒 ; 3 一磁 系; 4 -- 槽体 ; 5 -- 排矿箱 1 随着选矿工艺流程不断改进, 给入磁力脱水 槽的浓度和粒度发 生了变化 , 而磁力脱 水槽 自身 的 结构难 以适应这种变化, 经常出现翻花现象 , 生产指 标不稳定 , 波动大。 2 传统永磁磁力脱水槽的溢流槽底是平底 , 当 遇到含泥较高的矿物进入脱 水槽时, 大 量的泥沙进 入溢流槽后 不能顺 利排 出而沉 淀在溢流 槽 内, 槽体 内的泥沙不停地 向溢流槽 内流 , 而溢流 槽 内沉淀 的 泥沙又排不出, 从而使溢流槽 内的泥沙越积越 多, 溢 流槽 内的泥沙积满后 开始 向外 溢流, 这就造 成有用 金属 的流失和不必要的环境污染。 3 传统永磁 磁力脱水槽 的排 矿箱与槽体下 部 的管道连接 , 由于连接管道 的倾斜度不够 , 造成生产 中排矿箱与连接管 道堵塞, 矿浆无法排 出。排 矿箱 与连接管道堵塞后 , 上部给矿管继续给矿, 势必造成 大量有用金属随尾矿排走。 由于排矿箱和连接管道 容易堵塞, 堵塞后 因拆卸维修造 成选矿厂停 产等不 利影响。 近年来 , 由于底部塔形磁 系的磁力脱水槽在选 矿厂生产中经常堵塞 而影响选矿 厂生产, 沈 阳选 矿 机械研究所在为本溪钢铁公司歪头 山铁矿的磁力脱 水槽设计 中将老式永磁磁力脱水槽排放矿浆杆从外 面移到脱水槽中部 , 将给水管 由下部移至上部, 从中 间管给水 , 在排放矿浆杆下部增设一返水盘 , 这样设 计不会使矿浆带 泥直接 流走, 还 可以保护 下部胶塞 不被矿浆直接冲刷造成较快磨损。由于排放矿浆杆 从外面移到 了中间, 将下部一段倾斜管取消, 解决 了 下部易堵塞 问题。 同时, 在脱水槽下部又增加了一个 事故排放 口, 改进后 的 C S一3 0永磁 磁力脱 水槽示 意图如图 3 。C S一3 0永 磁 磁力脱水槽 在本溪 钢铁 公司歪头山铁矿选矿 厂安装使用 , 性能 良好 。使用 以来 , 没有发现下部堵塞现象 J 。 排 矿 12 1 图 3 改进后的永磁磁力脱水槽示意图 1 一溢流 槽 ; 2 一选矿筒 ; 3 一槽体 ; 4 一 磁系 ; 5 一返水 盘 鞍钢大孤 山选 矿厂从 1 9 8 3年就 开始对磁 力脱 水槽进行大幅度的改造 , 改造后取名为 Z C C锥形磁 选槽H J 。该槽 由双锥 槽体、 倒 锥形拢矿 圈、 磁系、 上 升水管 、 排矿 口和 阀门等组成 。该 机的分选原理 与 磁力脱水槽大致相似 , 不同之 处是磁力脱水槽 的磁 场上强下弱, 上部面积大, 以减少上 升水流速度, 降 低尾矿品位 ; 而 Z C C锥形磁选槽在分选 区采用较均 匀的弱磁场分选粗粒脉 石和贫连 生体, 上部缩 小面 积, 加速溢流速度, 以达到提高精矿品位的 目的。 由 于该机 的磁系、 磁场分布和槽 体与磁力脱水 槽的差 别, 所以在分选区矿粒的重 力和上升水干 涉清洗作 维普资讯 2 6 有色矿 山 2 0 0 3年’ 第 3 2卷 用加强, 这样更有 利于脱 除大 颗粒脉石和粗 粒连生 体, 以达到提高精 矿品位 的 目的。Z C C锥形 磁选槽 的单机试验是在工业 条件下进行 的, 试验 物料是一 次磁选机的精 矿。试验 结果表 明 该机 能提 高精矿 品位 5 %~6 %, 但 尾矿品位为 2 3 %~2 6 %。对尾矿 和精矿筛析后发现, 精矿 一2 0 0目~ 3 6 0目级别 中 的低品位连生体 只占给矿 中同级别的 2 0 %; 而尾矿 中 一2 5 0目~ 3 0 0目、 一2 0 0目~ 2 5 0目级别 占 给矿中同级别的 3 0 %以上 , 这 样就使锥形磁选槽底 流细级别 一2 0 0目以下 的累计 品位 由 5 5 %提高到 6 5 %, 给后续选别作业带来 了有利条件。 Z C C锥形 磁选槽在生 产中存在的 问题 ①Z C C 锥形磁选槽虽然 有利于提高脱泥 精矿的 品位, 排 出 大粒脉石和粗粒连 生体, 但是溢流 品位太高 2 3 %~ 2 6 % , 所以, 溢流产品为中矿, 必须进行扫选。②该 机作为脱泥设备, 由于溢流不能作为最终尾矿排放, 必须采用磁力脱 水槽或磁选 机进 行扫选, 因而在一 定程度上使流程变得复杂。 3 磁重选 矿机 的发展 状况 前苏联研制 的磁 团聚重 选机[ 5 】 构造如 图 4所 示 。它是一个带锥底的分选 圆筒 , 圆筒 的下半部外 方缠绕一组可产生 5 ~1 6 k A/ m 磁场强度的环形线 圈。矿浆从导 向管给入给料圆筒。 由于矿浆 中矿物 颗粒可能形成若 干无选择性凝 聚体, 这些 凝聚体必 须予以打碎。所以矿浆进入给 料筒下部, 先经过搅 拌器搅拌分散, 然后在环形 线 圈的磁场 中按有无磁 性重新聚集 。有磁性的颗粒 , 受磁场影响, 自然聚合 流 图 4 前苏联的磁团聚■选机示意图 1 一 圆筒 ; 2 一 环形磁 铁 ; 3 一 给料 筒 ; 4 一 浆式 搅 拌器 ; 5 , 6 一排 料 装置 ; 7 一分选盘 ; 8 一高 浓度 的磁 性颗 粒 悬浮 层 ; 9 , 1 O 一 切 向喷 水的环形清洗 器 ; 1 1 一 切向导管 成磁性团粒 , 向圆筒 中央集中, 并接受从分选盘 附近 的上升水流清洗, 从 圆筒的四周环形空间向下沉降, 最后从 圆筒底部磁团聚颗粒排料装置排 出。非磁性 颗粒被上升水流扬起, 经过高浓 度的磁性颗粒 悬浮 层上升, 从非团聚颗粒 排料装置排 出。上 升水流来 自圆筒锥底部切 向喷水 的环水清洗器 。 前苏联研制的磁团聚重选机存在 的不足之处是 矿浆必须经过浆式搅拌器搅拌, 消耗功力 。 8 0年代 , 鞍钢矿 山公 司研究 所试制 了一台简易 的磁重选矿机, 处理 大孤 山三 选车间一次脱水 槽排 矿 , 其 铁 品 位 为 5 7 . 2 9 % 时, 获 得 精 矿 铁 品位 为 6 4 . 7 1 %, 作业 回收率 为 6 3 . 3 6 %的 良好指标。在此 基础上, 又 先后试 制 了几种 不 同规格 的试验 装置 。 试验室试验和工业试 生产结果表 明 磁重选 矿机结 构简单, 选别效果优于 磁选 机和磁力脱 水槽。该 机 可以单独用作精 选, 也可 以与细 筛联 合作为 中间选 别设备 , 是一种处理 细粒级铁 矿石有竞争能力 的选 矿设备[ 引。 鞍钢矿山公司研 究所试验用磁重选矿机 的简体 直径 8 0 0 mm, 高 3 2 0 0 mm, 磁系为 圆环形结构 。 有效 容积 1 . 6 m3 。该 设备 由 5组 磁 系、 1 5层磁块 组 成。 其结构简图如 图 5所示 。 图 s C Z一3型磁I选矿机示意圈 1 一给矿管; 2 一溢流管; 3 --简体; 4 --部分磁系; 5 一给水管; 6 一 排 矿管 地质矿产部郑 州矿产综合利用研 究所经过试验 研制出系列化的磁 团聚重力选矿机【 , 如图 6所示, 该机主要有两大特点 。 1 没有机械搅拌设备, 节省能源。采用筒体下 部切向给水的方法 , 利用悬 浮液与器壁摩擦 所产生 的剪切作用来代 替搅拌, 以对 自然形成 的非选择性 聚团进行分散。 2 用 2~3层永磁块构成 2 ~1 2 k A/ m 的低磁 维普资讯 第 4期 张去非等 国内外铁矿 石脱泥预选设备的发展状况 2 7 精 矿 图 6 l 5 O O磁团聚重选机示意图 1 一提升 杆 ; 2 一提 升 手 把 ; 3 一 上 支架 ; 4 一给 料 箱 ; 5 一给 矿 管 ; 6 一溢流槽 ; 7 一 内磁 系; 8 一 外磁 系 ; 9 一 十字托 架 ; 1 O 一进 水 管 ; l 1 一水仓 ; 1 2 一精矿阀 场, 并分 为内磁系和外磁 系两部分, 以便造成径 向均 匀场强, 同时在垂直方 向的磁系是断续的, 使矿粒在 沉降过 程中处 于团聚~松散一团聚 的交变状 态中, 以利于排除夹杂在 团聚 中的非 磁性 颗粒, 提高精矿 品位和分选效率 。 磁重选矿机包括筒体 、 格子形或 圆环形磁 系、 给 矿 、 给水及排矿等部件。简体用钢板 、 铝板或有机玻 璃制成, 磁系导板用不导磁材料, 磁块 为钡铁氧体和 锶铁氧体 , 场强 为 1 6 ~8 0 k A/ m。磁重选矿 机结构 简单, 没有传动装置, 不需动力。 将浓度为 2 0 %--4 0 %的细粒级 磁铁 矿矿浆, 由 导管给入筒体中部, 再 经多孔矿浆分 配器把矿浆分 散到二三层磁系之间。在该处磁性与非磁性粒子在 磁力、 重力和上升水流 作用下, 将按不 同轨迹运 动。 非磁性 、 弱磁性和连生 体粒子被上 升水流带到筒 体 顶部, 由溢流管排出。上升水流根据试验要求 , 通过 给水阀门调节。磁性粒子被磁化后, 絮凝团聚 , 在重 力作用下沉到筒底 由排矿管排 出。 磁重选矿机的分选与磁 力脱水槽不同之处有 ①交替利用磁力和重力 ; ②磁极不是集 中在一处 , 而 是分布在整个分选箱空间内; ③分选 区磁场梯度大, 在分选箱 内有磁场极强和极 弱区, 而脱水槽磁 场梯 度小, 磁场较均匀。 磁重选矿机的分选过程 为 矿浆给入筒体后, 磁 性颗粒多次与磁极 表面接触 , 并 在下降过程 中多次 产生磁聚 团, 又多次被分散 ; 非磁性 部分 在磁性颗粒 排挤下 , 被挤到磁场 强度接近零 的通道。从底 部给 入的上 升水起到反复清洗磁性颗粒并把非磁性 部分 带到筒顶, 再 由溢 流管排 出的作用。 由于铁矿石在 整个选别过程中, 有充足的分选 时间, 磁性颗粒多次 被捕提 , 反复清洗, 所以, 可获得优 质铁精矿。 首都钢铁公 司某选矿厂将圆筒式磁团聚重选机 置于二段磨矿作业后, 用细筛取代水力旋流器 , 筛孔 扩大至 0 . 5 ram。磁 团聚分选 的磁性产 品经 0 . 3 mm 细筛筛分后, 筛 下产品为精矿 。由于磁团聚分选能 及时分出非磁性和连生体颗粒, 降低二段磨矿细度, 提高实际分选粒度上限 , 实现有效粗磨粗选, 因而能 大幅度提 高选矿 厂生产 能力。 当给矿 品位 6 1 . 7 % F e , 精矿 品位达 6 7 . 5 %F e , 取得 良好经济效益 【 8 J 。 唐山钢铁公司棒磨 山铁矿 1 9 9 3年使用 2 5 0 0 mm 磁团聚重选机, 结果表 明 磁聚机能剔除粗精矿 中的贫连 生体, 使精矿品位 由原来的 6 7 %左 右提 高 到 6 8 %以上。棒 磨山铁矿 采用一二 两个 系列 细筛 一 磁团聚重选工艺流程 , 经过几 个月的 生产 实践证 明, 新流程运行平稳, 对提高最终精矿品位起 了重要 的作用。1 9 9 3年 7月精矿 品位达到 6 8 %, 7 ~1 O月 平均铁精矿品位达到 6 8 . 2 5 %。棒 磨山铁 矿采用细 筛一磁团聚重选工艺, 实践证明是成功的, 铁精矿品 位达到了6 8 %的设计要求, 取得了较好的经济效益【9 】 。 磁 团聚重选机在生产中出现的问题[ 1 o 】 ①磁 团 聚重选机选别效果受矿量、 上升水量波动影响 , 需要 及时调整排矿 量。 由于 目前 自动 控制技术 不过关 , 常出现因调整不及时而从溢流“ 跑黑” 或无溢流的现 象, 给生产操作与控制带 来不便。②上 升水设 施不 完善, 异 物堵 塞 水路 , 供 不 上水 的 现象 时有 发 生。 ③磁团聚重选机脱 除的贫细连 生体, 应该 单独处理 细磨 。而 目前现场 由于条件所 限, 设计 时没有考虑 到贫细连生体单独细磨, 所以, 脱除的贫细连生体 的 再磨问题需要解决 。 4结 语 目前 由于对铁精矿质量要求的提高及我国铁矿 资源 的特点, 微细粒弱 磁性 铁矿石复合 力场脱泥设 备及工艺的研 究仍需加 强。随着 我国贫矿 多, 富矿 少 , 矿物嵌布粒度 细等 铁矿资源状况 的 日益严 峻以 及选矿 自动化程 度的 日益完善 , 适合 于铁矿石脱 泥 设备及工艺的研究工作必将越来越引起国内外选矿 界的关 注和重视。 下转 第 3 1页 维普资讯 第 4期 贾仰武等 钼精矿结球机理及对策研究 3 1 提高一段磨矿质量, 降低后续 磨矿作业 的压力和避 免过磨现象 的加剧。 3 . 2 提高旋流器分级效率 二段磨矿 、 三段 磨矿和四段 磨矿采用溢流型球 磨机和旋流器分级组合 , 磨矿产品细度见表 3 。 表 3 二、 三段磨矿和四段磨矿产品粒级分布 % 从表 3中和表 1中的数据来看, 随着产物 旋流 器溢流、 精矿 品位 的提 高, 一6 0 0目粒级 的含 量呈 下降趋 势。这表 明 一6 0 0目粒 级 的钼 矿物 可 浮性 差 , 一部分被浮选, 一部分被 浮选 泡沫夹杂, 另一部 分在矿浆中夹杂流失, 低 品级钼精矿和高 品级钼精 矿中 一6 0 0目粒级差别也可 以证实这一 点。 因此提 高再磨作业对 一4 0 0目粒级的分级效率 , 避免 一4 0 0 目颗料因再磨而泥化, 是 改善精矿粒级 组成的主要 途径 。 3 . 3 调整药剂制度 中选 厂多年 来形成 了在精 选段 补加大剂 量煤 油 。 用 以消泡和控 制矿浆粘度 。通过改 善再磨产品 粒级组成, 可以降低矿浆的粘稠度, 从而大量降低精 选部分的煤油用量。 减小煤油对钼精矿的影响。 3 . 4 降低精矿水分 降低精 矿滤饼水分至 1 5 %以下, 可 以降低物料 的成球性和生球强度, 滤饼在输送过程中的成层、 聚 结、 磨剥转移等行 为将得到控制, 精矿进入干燥 阶段 后。 粉碎行为和磨剥行为进行的更彻底, 钼精矿结球 将明显减少。 3 . 5 改进设备 钼精矿滤饼在螺旋输送机中的运输距离和运动 时间越长, 所形成 的生球 体积越大, 生球 强度越高 , 因此, 缩短螺旋输送 机的传送距离 , 是 降低精 矿结球 的有力措施。 4 建议 1 继续开 展低品级钼精 矿过 滤研究。低品级 钼精矿一直存在过滤 困难, 滤饼水分大等问题, 为解 决该问题 。 采取在低 品级钼精矿 中添加絮凝剂的办 法 , 虽然一定程度上解决 了过滤问题 , 但致使滤饼水 分更大。因此 。 应继续开展低 品级钼精矿过滤研究, 寻求更合理的方法解决 问题。 2 采用新型设备 降低 滤饼水分。限于 圆筒式 外滤机 自身性能。 现有钼精矿 的滤 饼水分很难达到 1 5 %以下。建议对过滤设备进行调研 , 采用更适合 细磨物料过滤 的新型设备, 以降低滤饼水分。 上接 第 2 7页 [ 参考文献 ] [ 1 ] 选矿手册 编辑委员会. 选矿手册[ M] . 北京 冶金工 业 出版社 。 3 53 6 . 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