国内弱磁场精选磁选设备的研究与发展.pdf

7 4 有色金属 选矿部分 2 0 1 7 年增刊 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．z 1 ．0 1 5 国内弱磁场精选磁选设备的研究与发展 胡永会1 ，2 1 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 ；2 ．北矿机电科技有限责任公司，北京1 0 0 1 6 0 摘要弱磁场磁选作为一种高效且经济的技术手段，长期且广泛应用于强磁性矿物选矿工艺流程。基于国内铁资源禀 赋特点发起的“提铁降杂”选矿思想有力推动了相关工艺与设备升级，传统成熟的磁选技术得到持续优化与设备大型化，新兴 的磁选或复合力场技术也得到大力发展并陆续工业化，本文对近几十年国内弱磁场精选磁选设备的研究与发展进行了介绍。 关键词弱磁场磁选机；精选；铁资源；提铁降杂；设备升级；复合力场 中图分类号T D 4 5 7文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 S 0 - 0 0 7 4 - 0 7 R e s e a r c ha n dD e v e l o p m e n to fD o m e s t i cL o w - i n t e n s i t yC l e a n i n g M a g n e t i cS e p a r a t i o nE q u i p m e n t H UY o n g h u i 7 2 ，．B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a ； 2 ．B G R l M MM a c h i n e r y A u t o m a t i o nT e c h n o l o g yC o ．，L t d ．，B e i j i n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a A b s t r a c t A sa ne f f i c i e n ta n de c o n o m i c a lt e c h n i q u e ，l o w i n t e n s i t ym a g n e t i cs e p a r a t i o nh a sb e e nw i d e l yu s e d i ns t r o n g l ym a g n e t i cm i n e r a ld r e s s i n gf l o wf o rav e r yl o n gt i m e ．T h em i n e r a lp r o c e s s i n gc o n c e p to fi r o ni n c r e a s e i m p u r i t yr e d u c t i o nh a sv i g o r o u s l yp r o p e H e dr e l a t e dt e c h n i q u ea n de q u i p m e n tu p g r a d eb a s e do nd o m e s t i ci r o nr e s o u r c e n a t u r a lt a l e n t ．T h et r a d i t i o n a lm a t u r em a g n e t i cs e p a r a t i o nt e c h n i c a lg o tac o n t i n u o u so p t i m i z a t i o na n de q u i p m e n t l a r g e s c a l i z a t i o n ，m e a n w h i l et h ee m e r g i n gm a g n e t i cs e p a r a t i o n o rc o m p o u n d i n gf o r c ef i e l ds e p a r a t i n gm e t h o d sa l s o r e c e i v e dat h r i v i n gd e v e l o p m e n ta n dp r o g r e s s i v ei n d u s t r i a l i z a t i o n ．G e n e r a l l y ，t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to f d o m e s t i cl o w i n t e n s i t yc l e a n i n gm a g n e t i cs e p a r a t o r si nr e c e n td e c a d e sw e r ei n t r o d u c e di nt h i sp a p e r ． K e yw o r d s l o w i n t e n s i t ym a g n e t i cs e p a r a t o r ；c l e a n i n g ；i r o nr e s o u r c e ；i r o ni n c r e a s e i m p u r i t yr e d u c t i o n e q u i p m e n tu p g r a d e ；c o m p o u n d i n gf o r c ef i e l d 我国是铁矿产资源大国，但“贫、杂、细、散”难选 矿占据绝大部分，贫矿占总储量的9 7 ．5 ％，入炉富矿 仅占2 ．5 ％，9 0 ％以上矿石都要经过选矿⋯。2 1 世 纪初，余永富院士指出提高高炉入炉品位、降低S i O 含量对提高炼铁效益的巨大影响，明确提出“提铁降 硅 杂 ”的选矿思想，以解决其对炼铁的不良影 响旧J 。此后在全国铁矿选矿领域开展了广泛研究并 陆续技术改造，国内铁矿石的选矿技术及铁精矿质 量取得了重大突破，国产铁精矿质量达到并超过了 进口铁矿石质量，广大矿企经济效益得到大幅度提 高，而且各种原来废弃的低品位复杂难选矿也得以 最大化利用。在此期间，传统的弱磁场磁选设备得 到针对性改进以适用于精选作业，同时也涌现出多 种类型的新型铁精矿提精专用型弱磁场磁选设备， 并陆续在国内外大中型铁矿山得到广泛应用。 1 常规磨选筒式磁选机 对于易选别的强磁性铁矿，在磨选工艺段通常 采用效率高、指标稳定、成本低廉且运转可靠的常规 永磁筒式磁选机作为粗精选或精选设备。自2 0 世 纪6 0 年代国内首台永磁筒式磁选机于北京矿冶研 究总院成功下线，近几十年除了在磁系结构上不断 完善外，该设备主要是向大型、超大型化及专用化方 向发展。2 0 0 6 年，借助于国家“十一五”科技攻关项 目“大型高效磁选设备的研制”课题支撑，北京矿冶 研究总院率先研制成功具有当时国际领先水平的 C T B l 2 4 5 超大型永磁筒式磁选机，同时也掀起了设 备大型化浪潮㈡。。该超大型磁选机于2 0 0 6 年底完 基金项目S k 京市科技计划项目 Z 1 6 1 1 0 0 0 0 1 2 1 6 0 0 1 收稿日期2 0 1 7 - 0 7 1 4 作者简介胡永会 1 9 8 5 ． ，男，江苏徐州人，硕士，工程师，从事选矿用磁选设备的研发与推广。 万方数据 2 0 1 7 年增刊胡永会国内弱磁场精选磁选设备的研究与发展 7 5 成样机制造，在磁系结构与均匀布矿系统方面有较 大创新，2 0 0 7 年在四川凉山矿业完成工业试验及生 产考查后，便迅速在会理县马鞍坪矿山公司等地得 到推广应用。 2 l 世纪初的前十年，国内外都正在加紧建设或 计划建设大型、超大型选矿厂，仅在国内就有多座处 理能力在4 0 0 ～10 0 0 万t ／a 的大型铁矿山或多金属 矿山建成，中l2 0 0m m 系列磁选机因应用广泛、技术 成熟仍作为大型铁矿山建设的首选。2 0 0 6 年开工建 设的原矿处理量高达84 0 0 万t ／a 西澳大利亚S i n o 铁矿项目、2 0 1 0 年首钢秘鲁铁矿股份有限公司新区 10 0 0 万t ／a 精矿扩建项目、2 0 1 1 年哈萨克斯坦索科 罗夫一萨尔拜采选生产联合体股份公司年产17 0 0 万t ／a 铁精矿技改一期工程等共计选用了数百台套 国内多12 0 0m m 系列磁选机H 。。 2 0 1 0 年之后，伴随超大规模铁矿山建设，又研制 出直径多l5 0 0m m 、筒长50 0 0m m 的超大型磁选 机，设备规格已位于国际领先水平。2 0 1 1 年，在国家 8 6 3 计划课题“复合力场、多相流态矿物分选技术和 装备”课题的持续支持下，北京矿冶研究总院研制成 功D L C l 5 4 5 超大型永磁筒式磁选机，并在大冶有色 铜绿山完成工业试验及生产考查，台时干矿、矿浆处 理量分别达到1 6 0t 与8 0 0m3 【5 I 。同期，北方重工集 团沈阳矿山机械分公司研制出G H C l 5 4 5 永磁筒式 磁选机并在鞍钢弓长岭选厂完成工业试验，与 M Q Y 5 0 6 7 溢流型球磨机一对一匹配∞o ；马鞍山矿山 研究院也研制出少15 0 0m m 40 0 0m m 规格永磁筒 式磁选机并在太钢尖山矿业公司投入使用‘73 。近两 年，国内多家科研院所及设备生产企业陆续推出 多15 0 0m m 50 0 0m m 规格永磁筒式磁选机，这也 是目前工业应用中较为成熟的最大型磁选机，已在 多个大中型选厂得到广泛应用。2 0 1 6 年首钢秘鲁铁 矿股份有限公司新区10 0 0 万t ／a 精矿扩建项目中， 数十台套国产C T S ／B 1 5 4 5 超大型永磁筒式磁选机计 划投产，也成为首例批量采用超大型永磁筒式磁选 机的海外铁矿山项目。 2 精选专用筒式磁选机 国内常规永磁筒式磁选机发展到2 0 世纪8 0 年 代，其磁系通常为4 6 个开放式磁极组组成，某些 情况下为提高磁场作用深度及筒表磁场强度，通常 在磁极组的间隙处嵌入楔形磁块，在精矿的输送及 排卸过程中增加了过大的圆周切向滞留力，在很大 程度上影响了设备的选别精度1 ，对于某些难选矿 物的精选作业适用性较差，故陆续开发出一系列铁 精矿最终精选的专用型筒式磁选机。 2 ．1 多磁极筒式磁选机 2 0 世纪9 0 年代至2 1 世纪初，吉林冶金机电设 备制造厂、北京矿冶研究总院、马鞍山矿山研究院等 单位提出通过改变磁极数及其匹配的间距来调节磁 场的均匀性以获得全新的磁场分布，更加有利于物 料的分选，并陆续分别推出一种小极面、多磁极、大 包角永磁筒式磁选机，磁极数通常为8 1 2 个，磁包 角超过1 4 5 0 。以北京矿冶研究总院研制的B K B l 0 2 4 规格设备为例，磁极数设计为1 0 个，磁极面为 1 0 0m ／n 、磁极间隙4 4m m ，磁包角约为1 5 5 0 ，该磁系 尤其是在分选磁性物比较集中的距磁极表面3 0 ～5 0 m m 区域的磁场更加均匀，其切向磁场强度的变化率 仅为1 5 ％左右，是传统磁系的2 2 ％一3 7 ％L 9J 。2 1 世 纪初，多磁极磁选机在鞍本地区得到广泛应用，2 0 0 8 年西澳大利亚S i n o 铁矿项目也采用了数十台套 B K B l 2 3 0 型多磁极磁选机。 2 0 世纪9 0 年代初，德国K H D 洪堡韦达格公司 采用钕铁硼磁块首次研制出一种P E R M O S 开梯度中 场强筒式磁选机，磁系周向由5 0 余个小型主磁极组 成，无辅助磁极，且各个磁极充磁方向依次逐渐过 渡，最终形成周向过渡非常平滑的磁场分布状态，切 向干扰力大幅降低0 I 。2 1 世纪初，包头新材料应用 设计研究所联合鞍钢集团矿业公司研制出B X 系列 多磁极筒式磁选机，其磁系结构吸收了美国 “H a l b a c h 阵列”概念，采用一种新型多极、径向、环状 “B X 阵列”永磁体排列方式，最终得到与P E R M O S 磁选机相似的磁场分布，筒表磁场强度高达1 ．2T ， 接近或达到电磁强磁机的磁场水平1 | 。B X 永磁筒 式磁选机按磁系、槽体结构及选别指标的不同又分 为保证高品位的磁系包角1 5 0 。、半逆流型B X 精选 机和保证高收率的磁系包角2 5 0 。、顺流型B X 粗选 机。自2 0 0 2 年B X l 0 2 4 型磁选机在鞍钢大孤山完成 工业试验被证明是一种高效磁选机之后，系列设备 迅速在鞍本地区推广应用。 2 0 1 4 年，山东华特磁电科技股份有限公司经过 改进B K 、B X 型永磁筒式磁选机，研制出精矿铁品位 提升幅度大、指标稳定可靠的J C T N 型提精降渣筒式 磁选机。设备采用2 4 0 。一2 7 0 0 大包角、多磁极和磁 脉动结构结合多级漂洗水、顶部冲洗水装置以及新 型的槽体形式，可以在一定程度上解决常规磁选机 因磁团聚包裹杂质而导致精矿品位难以提升的难 题，保证在回收率不降低的情况下比常规磁选机获 万方数据 7 6 有色金属 选矿部分 2 0 1 7 年增刊 得更高的精矿品位。但生产实践中，由于设备需采 用多道漂洗装置持续冲洗精矿产品，不仅耗水量巨 大，而且对水质要求高，通常选厂采用尾矿库的循环 回水需经过滤才可使用。2 0 1 4 年下半年，J C T N l 2 3 0 磁选机在山东淄博华联矿业完成工业试验，最终现 场采用J C T N l 2 4 0 磁选机与磁选柱完成设备改造，以 全磁选工艺流程取代了原来磁选一反浮选工艺流 程，工艺流程得到大幅简化2 | 。之后该新型磁选机 在山东、河北等地得到较多关注并陆续推动多个项 目改造。2 0 1 6 年，J C T N l 2 3 0 提精降渣筒式磁选机在 攀钢集团矿业有限公司选矿厂进行工业试验，在精 矿品位相当的情况下可实现一台替代原三段精选， 简化了工艺流程3 I 。 2 ．2 旋转磁场精选机 增加磁性颗粒团聚体的团聚一打散频次，增加 脉石与贫连生体的逸出机率是铁矿物提精的有效途 径，旋转磁场的概念应运而生。磁性颗粒在高速旋 转的动态磁场中其翻转次数数十倍于常规磁选机， 在筒表形成层状“磁旋风”，翻转过程能够将形成的 磁链磁团以及物理性团块打散，夹杂其中的脉石在 高频次的团聚一打散过程中从磁团中脱离出来4 | 。 2 0 世纪7 0 年代初苏联、西德等都开始研究湿式 旋转磁场磁选机，苏联在第聂伯尔采选公司还进行 了半工业试验，8 0 年代初波瓦罗斯克实验工厂根据 国立选矿机械设计院设计图纸研制的B B M - 9 0 ／2 5 0 型磁选机在米哈依洛夫采选公司完成了工业试验， 可确保精选作业铁精矿品位提高0 ．6 ～1 个百分 点5 | 。同期，北京矿冶研究总院也于国内率先开展 旋转磁场相关理论研究工作，并分别于1 9 7 3 年、 1 9 7 5 年研制出R C T B 6 0 3 半工业型与R C T B 7 1 8 工业 型磁选机，并首次在首钢矿业大石河选厂完成工业 试验。至8 0 年代末期，R C T B 型精选机又陆续针对 南芬选厂精矿提精工程、齐大山选厂焙烧磁选精选 工程及大孤山选厂取代脱水槽精选工程等完成工业 试验，最终精矿品位总能提高1 ～2 个百分点6 | 。 1 9 9 2 年鞍钢齐大山选厂精料工程技改项目采用了 1 6 台套R C T B 7 1 8 型精选机，设备台时处理量仅1 5t 左右。 近年，随着攀西地区红格矿区开采深度增加，原 矿中橄辉岩逐渐增多，造成铁精矿嵌布粒度变细，采 用原有生产流程生产出的铁精矿夹杂现象较为严 重，而进行大的工艺流程变革周期长而且投资巨大。 北京矿冶研究总院针对原有流程选铁工艺段的精选 段，提出无需改变原有流程，而仅需采用新型旋转精 选机对最终精矿再选的提精方案。采用新型 S X C T 0 5 0 3 湿式高频谐波磁场磁选机针对红格、攀枝 花地区铁精矿产品的实验室探索试验结果表明，对 于红格地区铁精矿品位可提高I ．5 ～2 ．2 个百分点， 而对于攀枝花地区铁精矿品位也可提高1 个百分点 以上。2 0 1 6 年四川龙蟒矿冶公司采用S X C T l 2 3 0 工 业型湿式高频谐波磁场磁选机，安装在选厂精选段 常规筒式磁选机之后进一步提精，新型磁选机尾矿 返回二段球磨再磨再选。生产实践表明，该新型精 选磁选机非常适用于攀西地区铁精矿提质降杂，一 方面精矿品位可提高1 ．3 ～2 个百分点，由不合格产 品变为合格产品；另一方面钛铁矿在尾矿中富集，返 回原流程再磨再选提高了全流程钛的回收率。 旋转磁场磁选机也适用于建材、冶金渣、非金属 矿等物料的提精降杂作业，尤其对于一0 ．1 m m 粉状 物料的干式分选，可有效克服细粉颗粒间的相互粘 附和分子间作用力，在一定程度上实现微细粒的干 式分选。2 0 1 6 年鞍钢冶金粉材有限公司采用北京矿 冶研究总院研制的X C T G 0 8 1 6 型冶金粉材专用谐波 磁场干选机，用于分离出铁合金粉材中的钢渣、炉渣 等杂质，给矿粒度一1m m ，处理量2 5L ／ h 台 以 上，精矿中杂质含量小于5 0g ／t 。 3 复合力场精选磁选机 强磁性矿物离开磁场时存在剩磁，在磁选过程 中磁性颗粒之间会发生磁团聚并在外磁场作用下强 烈聚集形成磁团。选别强磁性矿物用的永磁筒式磁 选机采用非均匀恒定磁场且磁场强度较高，在选别 过程中存在较强的“磁团聚”现象，从而产生较强的 “磁性夹杂”和“非磁性夹杂”。磁团内包裹着品位 低的单体脉石及脉石连生体，从而降低了精矿品位， 这是弱磁选设备自身难以克服的。 2 0 世纪8 0 年代之前，为提高磁铁矿精矿质量， 国内外广泛采用的方法有细磨细筛精选工艺、弱磁 精矿的阳离子反浮精选工艺、多段磨矿多段精选工 艺和选择性絮凝脱泥工艺㈠。其中细磨细筛精选、 多段磨选和选择性絮凝脱泥等工艺的实质都是通过 多段磨选全面降低精选粒度，提高磁铁矿单体解离 度的方法来提高精矿质量，细磨不仅会给整个工艺 流程带来一系列的技术难题，而且当时粗精矿细磨 在技术上也较为困难，经济性也不佳。阳离子反浮 精选工艺最致命的问题是生产费用高昂，加上废水 污染等难题，大大阻碍了它在生产上的推广应用。 为解决弱磁场磁选在铁精矿提质降杂工艺应用 万方数据 2 0 1 7 年增刊胡永会国内弱磁场精选磁选设备的研究与发展7 7 中暴露的系列问题，数十年国内外开始研究附加力 场对分选过程的影响作用，并陆续研制出多种复合 力场磁选机，它是一种结合磁场力、重力、浮力等多 个力场实现分选功能的系列新型磁选设备的总称。 3 ．1 磁团聚重力选矿机 2 0 世纪8 0 年代初，原地矿部峨嵋矿产综合利用 研究所和郑州矿产综合利用研究所利用磁载体重选 法的磁团聚重选工艺，与首钢矿业研究所合作研制 出第一代磁团聚重力选矿机 简称磁聚机 ，1 9 8 4 年 在郑州综合利用研究所完成半工业试验，1 9 8 5 年 中l8 0 0m m 与①25 0 0m m 规格磁聚机在首钢矿业 大石河、水厂两个选厂共计2 2 个选矿系列推广应 用0 1 8 ] 。磁聚机利用不同颗粒的磁性和密度等多种 性质的差异，综合磁聚力、剪切力和重力等多种力的 作用进行分选，能有效阻止细粒磁性矿物进入溢流， 大大减少等降机率并增加床的稳定性，且用轴向变 化来实现自身的“净化”。磁聚机内由永磁磁系构成 一个磁场强度分布比较均匀的弱磁场，各点磁场强 度恒定，磁场力只起磁团聚作用，松散只能在无磁系 的区域形成，分选主要取决于重力和上升矿浆流的 浮举力大小的对比。1 9 9 2 年首钢矿业研究所完成由 非变径到变径每个工作参数的优化研究与试验工 作，并研制出第二代变径型磁团聚重力选矿机，太钢 集团峨口铁矿选矿厂通过使用磁团聚重选新工艺， 在原“3 2 1 ”流程中用变径型磁聚机代替磁力脱水槽 作业也获得良好的选矿指标。1 91 。生产实践证明，在 保持精矿品位不变的前提下，利用磁聚机的新工艺 可以放粗磨矿细度，能有效提高球磨机的生产能力， 改变了传统生产工艺中的要提高产品质量就必须细 磨和增加选矿设备的老做法。磁聚机在工业生产中 的最大规格为中25 0 0m m ，已形成q 6 0 0m m 至多2 5 0 0m m 规格的系列产品。 2 1 世纪初，随着矿石可选性降低和嵌布粒度变 细，磁聚机在生产中暴露出一系列问题，磁性矿物在 矿浆中仅靠较弱的恒定磁场力和重力形成的“团 聚一分散一团聚”现象不明显，适用性差，也无法满 足自动控制需求。2 0 0 3 年首钢集团矿业公司在永磁 磁聚机及电磁磁聚机研究基础上研制出第三代复合 闪烁磁场精选机 电磁聚机 ，利用比较成熟的单片 机线性控制技术与P I D 技术进行配合，制作出能够 独立运行、自动凋整，并且随矿石性质变化自动产生 线性磁场的分选设备旧0 。。磁系结构上以电磁场代 替原来使用的磁聚机中的环形永磁铁并在紧挨沉砂 漏斗的上部安装一永磁铁环，以减少上升水流的波 动对精矿沉降的影响并加速沉降过程，解决了永磁 磁聚机不能将粗粒连生体和脉石脱掉及易跑黑等 难题。 3 ．2 磁选柱 为充分解决常规磁选设备磁性与非磁性夹杂问 题，2 0 世纪9 0 年代初原鞍山钢铁学院 现为辽宁科 技大学 研制出新型电磁式磁重选矿机磁选柱， 并采用实验室型q b 3 0m m 磁选柱对朝阳河沙磁铁矿 与石英混合物及鞍本地区多个选矿厂的低品位磁铁 矿精矿和磁选过程中矿完成实验室精选试验口川。 1 9 9 3 年研制出的q D 2 0 0m m 磁选柱工业样机在辽阳 安平乡磁铁矿选矿厂完成半工业试验，1 9 9 4 年又研 制出国内首台工业型a b 4 5 0m m 磁选柱并在该厂投 产应用。9 0 年代末，鞍钢矿业齐大山选厂焙烧磁选 精矿工程采用一台q b 2 0 0m m 磁选柱代替现场筒式 磁选机完成半工业试验并取得优异指标皿2 1 。目前， 磁选柱作为有效的精选磁选设备得到广泛应用。 该机是一种磁力和重力相结合的脉动低磁场磁 重选矿设备，以磁力为主重力为辅。由于励磁线圈 借助顺序通断电励磁，在分选柱内形成时有时无、顺 序下移的周期变化磁场力，对矿浆进行反复多次的 磁聚合一分散一磁聚合作用，上升水流速度大，从而 能高效分出连生体，获得高品位的磁铁矿精矿，但存 在耗水量较大，设备高度较高的问题。2 1 世纪初，东 北大学也研制出D F J X 型脉冲振动磁场磁选柱，设备 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、2 3 I 。 因磁选柱处理量与设备本体尺寸相比偏小，且 对处理的矿浆波动非常敏感，故第一台磁选柱工业 应用之后迅速向大型化和自动化方向发展，大型磁 选柱在线圈激磁方式和布置设计有较大技术突破， 通过在内部设计补偿线圈能够在大的空间实现磁场 合理分布ⅢJ 。直径q S l0 0 0 、中1 2 0 0 、咖l4 0 0 、 4 16 0 0 、q b l8 0 0m m 等规格大型磁选柱已经投入工 业应用，近两年直径达中20 0 0m m 以上的磁选柱也 陆续进行工业应用考核并投人生产，处理能力达 5 0L ／ h 台 以上，研发出的智能控制系统可确保 其适应较强的给矿波动，分选指标稳定。 十余年的“提铁降硅 杂 ”工艺与设备升级过 程中，磁选柱等复合力场精选设备的推广应用使铁 精矿品位得到进一步提升，铁精矿中的S i O 含量普 遍降到4 ％以下，但生产中也暴露出耗水量大、耗电 万方数据 7 8 有色金属 选矿部分 2 0 1 7 年增刊 量大、占地面积大、设备磨损快、作业率低等一系列 问题㈣。 3 ．3 磁浮选柱 磁浮选的构想源于磁铁矿的浮选试验，是2 0 世 纪8 0 年代末新发展起来的一种选矿方法，浮选和磁 选相结合同时利用这两种分选方法，但仅适用于能 依靠磁性及表面性质差异分离的矿石怛6 I 。 2 0 世纪8 0 年代，细筛再磨工艺使嵌布粒度比较 细的磁铁矿精矿品位有了较大提高。虽然反浮选工 艺对铁精矿提高品位、降低杂质具有显著的效果，但 流程长、工艺复杂、投资大、运行管理成本高。因此， 许多学者提出并探讨了在一台设备里形成磁浮力场 同时完成磁浮选过程的方法，如俄罗斯科学院西伯 利亚分院研制出脉冲梯度磁场装置，加拿大劳伦森 大学开发出的弱磁磁浮选装置，等等口“。 选矿实践中磁选机与浮选机已多有应用，但磁 选机与浮选机是两种独立的分选原理不同的设备， 由磁选机和浮选机组成的磁一浮联合流程比较复 杂，而且基建设备投资大，生产成本高。磁浮选柱将 磁选和浮选结合起来，在同一台设备里形成磁力场 和浮力场，利用有用矿物的磁性和脉石矿物的可浮 性，使它们实现高效分离，从而获得高质量的铁精 矿。磁浮选柱是一种新型的选矿设备，适用于强磁 性矿物与可浮性较好的脉石矿物之间的分离。针对 磁铁矿采用磁浮选柱精选的大量试验研究表明，在 同一矿样的条件下，与反浮选流程相比，采用磁浮选 柱精选回收率提高1 ．5 ％，精矿品位提高1 ％以上， 能耗可降低6 0 ％以上，明显优于传统的磁选和浮选 两段分选的流程‘28 。磁浮选法最有特色的优点是 能够显著减少所需的分选段数，因此可大大简化选 矿厂流程，而且就铁矿石而言，该工艺能生产用于铁 直接还原或用于制造陶瓷磁铁的优质精矿。 2 l 世纪初，北京矿冶研究总院也研究设计出一 种磁浮综合力场试验装置，并针对鞍钢弓长岭选厂、 首钢水厂铁矿及包钢铁精矿进行了试验研究，取得 了良好的分选指标。磁铁矿在磁浮力场中的分选效 果明显好于单一的浮选和磁选，脉冲电磁磁场不仅 有效地解决了磁团聚引起的非磁性夹杂问题，提高 了精矿的品位，而且磁场对磁性矿物起到了很好的 抑制作用，降低了尾矿中磁性矿物的含量，提高了磁 性矿物的回收率，实现了磁性矿物与非磁性矿物的 高效分离口9 i 。2 0 1 3 年底，依托北京矿冶研究总院组 建的“北京市高效节能矿冶技术装备工程技术研究 中心”成功研制出国内外首台工业型C F l 2 0 0 少l2 0 0m m 80 0 0m m 型磁浮选柱，并在河钢矿 业庙沟铁矿完成工业试验，磁浮选柱给矿为现场磁 选柱的精矿，目的是脱去铁精矿的细粒杂质以提高 精矿品位，同时要求避免磁性矿物过多流失以保证 较高的回收率。工业试验结果表明，铁精矿品位由 原6 5 ％左右稳定提高到6 8 ％以上，与单一反浮选相 比，中矿品位可降低1 3 ％，作业回收率提高4 ％，可 有效解决微细粒难选铁矿物分选的难题‘30 。。 2 0 1 1 年，依托中国矿业大学、东北大学、沈阳化 工大学等科技力量成立的沈阳华大科技有限公司也 致力于磁浮选柱技术研究，并结合中国矿业大学的 旋流一静态微泡浮选柱技术与东北大学电磁精选磁 选柱技术研发出一种带有微泡发生器的磁浮分选装 置，并提出一种磁性矿物柱式分选系统一“。2 0 1 1 年 昆明理工大学开发出一种磁力浮选柱，但主要用于 非磁性硫化矿与磁性硫化矿矿物的分离问题。32 I 。 2 0 1 2 年长沙矿冶研究院针对微细粒级强磁性矿物常 规磁选方法脉石易夹杂问题及弱磁性矿物浮选提精 需求，也研发出一种利用脉冲弱磁场、重力场及矿浆 体系下浮游力场共同作用下的微细粒高效分选设 备。33 I 。目前，磁选浮柱技术已表明对于某些铁矿精 选较为适用，但对于另多类型的矿物仍需要开展工 艺流程及工业设备的适用性探索试验。 3 ．4 磁场筛选机 传统的细筛再磨工艺能有效提高磁铁矿精矿品 位，但磁铁矿或多或少粗细嵌布不均匀，用粒度控制 品位会造成粗粒磁铁矿单体过磨、微细粒连生体过 筛影响精矿质量的问题。同时磁团聚重选机、磁选 柱等复合力场磁选机都是将弱磁场中产生的磁聚体 与分散脉石依靠重力分级分选，水耗偏大。为此，2 0 世纪9 0 年代中期国内大型科研单位开始研究磁铁 矿高效选矿新技术磁场筛选法，并研制出借助 磁场媒介特性进行磁一重联合分选的磁场筛选机。 传统筒式磁选机依靠磁力吸出磁性颗粒完成分选过 程，磁场筛选机分选原理与其显著不同，是在低数十 倍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，使磁铁矿单体矿物有效团聚增大与连 生体的尺寸差、密度差，再经安装在磁场中的专用筛 筛孔比最大给矿颗粒尺寸大数倍 ，磁铁矿在筛网 上形成链状磁聚体并沿筛面进人精矿箱，而磁性弱 的脉石和连生体矿粒以分散状态存在极易透过筛孔 进人中矿排出再磨再选口⋯。 磁场筛选机研制初期以中国地质科学院郑州矿 产综合利用研究所的C S X 型、本溪钢铁公司钢铁研 万方数据 2 0 1 7 年增刊胡永会国内弱磁场精选磁选设备的研究与发展 7 9 究所的C S 型及北京矿冶研究总院的C G S 型为主， 目前C S X 型已持续改进出第二、三代产品∞5 。”。。 2 0 0 4 年上半年，武钢大冶铁矿采用1 台C S X I I 型磁 场筛选机取代二、三次磁选作业完成工业试验考察， 2 0 0 7 年采用1 0 台磁筛机完成技改。生产指标表明， 给矿品位5 9 ．0 ％一6 3 ．0 ％时，精矿品位平均提高了 3 个百分点，提质效果相当明显一8 I 。2 0 0 5 年河北庙 沟铁矿也将8 台磁筛机作为核心设备改造原有三段 磨矿、三次筛分、九次选别细筛一磁选工艺流程，改 造后采用三段磨矿、二段细筛、二段磁筛、中矿分流 处理的工艺新流程，精矿品位提高到6 5 ．5 ％以上，精 矿产量提高了2 ．8 ％。3 9 。。磁场筛选机同样适用于处 理攀西地区钒钛磁铁矿，四川德胜攀枝花青杠坪矿 业公司选厂一段磨矿磁粗选采用磁筛工艺，在年产 铁精矿产量不降低的前提下可使精矿品位由5 4 ．5 ％ 提高至5 6 ．5 ％以上，预计每年新增产值数千万 元㈨。 磁场筛选机具有适用粒度范围广、水耗小、分选 精度高、能耗低等显著优点，但同时也存在台时效率 低、占地面积大、筛网易磨损、振动结构稳定性偏低 等缺点，且综合选别指标较磁选柱等仍有差距，新建 或匹配改造流程的适用性稍低，故自2 l 世纪初工业 化以来仅推广数十台套。 4 结论 磁选的基础理论在最近的一百年内取得了巨大 进展，对于磁选过程的精细化探索研究与导向设计 提供了坚实的理论基础，永磁磁性材料的蓬勃发展 也极大地促进了新型磁路的设计与优化，且随着材 料科学化发展及加工工艺的持续完善，设备结构复 杂化与大型化也得到长足进步，理论、设计与加工同 步发展造就了2 l 世纪初铁矿山建设的黄金十年。 尤其在践行“提铁降硅 杂 ”选矿思想下，弱磁场精 选磁选设备吸引到了前所未有的重视与研究热情， 不仅传统成熟的磁选技术得到持续优化改进与设备 大型化以匹配迅速崛起的大型、特大型铁矿山建设 需求，而且近年新兴的磁选或复合力场技术也得到 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