劉 陽(yáng) 鞍山金裕豐選礦科技有限公司 經(jīng) 理 工 程 師
李連波 通鋼樺甸礦業(yè)公司 經(jīng) 理 高級(jí)工程師
劉秉裕 鞍山金裕豐選礦科技有限公司 董事長(zhǎng) 教 授
內(nèi)容提要： 本文介紹裕豐磁選柱結(jié)構(gòu)、分選原理、應(yīng)用效益類(lèi)型，工業(yè)應(yīng)用及其在精選低品位磁選精礦、分選極貧磁鐵礦石及從磁選尾礦中回收磁鐵礦精礦中的高效精選作用；系統(tǒng)介紹了采用常規(guī)磁選及裕豐磁選柱精選某礦業(yè)公司承德二礦細(xì)篩下產(chǎn)物、朝陽(yáng)某礦業(yè)公司三種極貧磁鐵礦原礦及朝鮮某磁鐵礦石磁選尾礦的選礦實(shí)驗(yàn)結(jié)果，突出反映了“裕豐磁選柱”高效分出礦泥、單體脈石和連生體，特別是高效分出貧連生體，獲得高品位磁鐵礦精礦的效果。
前 言
在世界范圍內(nèi)，我國(guó)特別突出，由于工業(yè)上對(duì)鋼鐵產(chǎn)品數(shù)量的日趨增加，對(duì)鐵礦石和鐵精礦的需求量越來(lái)越多，質(zhì)量要求也隨之提高。品位高，好選的磁鐵礦石越來(lái)越少，因而極大地刺激了對(duì)品位低、不好選的貧、細(xì)、雜鐵礦石資源的開(kāi)發(fā)利用及對(duì)二次資源，其中包括對(duì)已經(jīng)磁選的磁選尾礦等的再開(kāi)發(fā)利用。
本文對(duì)低品位難選磁鐵礦、精礦的再精選及貧磁鐵礦、極貧磁鐵礦礦石以及以往的磁選尾礦的再開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行試驗(yàn)研究。
貧、細(xì)、雜磁鐵礦石只采用一般的磨礦細(xì)度（-200目90%以下）、常規(guī)磁選雖然多段，也難以使鐵精礦品位達(dá)到64%以上，更不能達(dá)到65%至66%以上，往往含Sio2等雜質(zhì)高或過(guò)高，因而對(duì)水漲船高的煉鐵、煉鋼對(duì)鋼鐵原料的高質(zhì)量要求，選礦行業(yè)為了滿足對(duì)鐵精礦數(shù)量的巨大要求，并且為了生存和發(fā)展，必須對(duì)貧、細(xì)、雜鐵礦石進(jìn)行艱難的細(xì)磨，甚至微細(xì)磨精選，甚至精精選。
對(duì)貧、細(xì)、雜磁鐵礦石選礦，除了加強(qiáng)預(yù)選，采用性能優(yōu)良的磁力滾筒——磁滑輪外，還須在磁滑輪預(yù)選前，采用性能優(yōu)良的吸出式預(yù)選機(jī)等措施，盡可能多甩廢、少丟磁性物料外，對(duì)已經(jīng)預(yù)選的磁性物料進(jìn)行細(xì)磨甚至微細(xì)磨、采用性能好的筒式磁選機(jī)，脫泥效果好的磁重選礦機(jī)等常規(guī)的磁選外，采用“裕豐”磁選柱精選是必不可少的。
近二年來(lái)，磁選柱出現(xiàn)了一些仿制產(chǎn)品，由于其性能有些差別和不到位，給上仿制磁選柱的企業(yè)由于久調(diào)指標(biāo)不到位，帶來(lái)了一定的損失（有例證）。因而，建議欲上磁選柱精選的磁鐵礦選礦廠，在選用磁選柱時(shí)要慎重，應(yīng)辨別是否正牌“裕豐”磁選柱，杜絕上當(dāng)受騙。
本文介紹“裕豐”磁選柱結(jié)構(gòu)、分選原理及其對(duì)不同磁選物料，包括低品位磁選精礦、原礦、磁選尾礦，進(jìn)行常規(guī)磁選和“裕豐”磁選柱精選的工業(yè)應(yīng)用及選礦試驗(yàn)研究，“裕豐”磁選柱的精選效果均十分突出。
1、“裕豐”磁選柱的結(jié)構(gòu)、分選原理及其效益類(lèi)型
“裕豐”磁選柱是鞍山金裕豐選礦科技有限公司教授，劉秉裕董事長(zhǎng)兼總工程師上世紀(jì)九十年代研制開(kāi)發(fā)、推廣的磁鐵礦高效精選設(shè)備。進(jìn)入二十一世紀(jì)，2003年以來(lái)又進(jìn)行了三次重大改進(jìn)，進(jìn)行了更新?lián)Q代，現(xiàn)已研制生產(chǎn)出CXZ30、CXZ40、CXZ50、CXZ60、CXZ70等的2型及3型“裕豐”精選磁選柱及相應(yīng)規(guī)格的粗選磁選柱（高效脫除給料中的礦泥及粗、細(xì)粒脈石）及濃縮磁選柱，在國(guó)內(nèi)外200多家大、中、小磁鐵礦選礦廠工業(yè)應(yīng)用500余臺(tái)，取得了或提高精礦品位（提高2～6個(gè)百分點(diǎn)）；或提高處理量，增加精礦產(chǎn)量，即在維持原來(lái)精礦品位的情況下，通過(guò)適當(dāng)放粗磨礦粒度而提高處理量，增加精礦產(chǎn)量，提高幅度為15%～40%；或既適當(dāng)提高品位又適當(dāng)放粗磨礦粒度增加產(chǎn)量，一般提高品位1～2個(gè)百分點(diǎn)，提高產(chǎn)量10%～20%。
1． 1 裕豐磁選柱的結(jié)構(gòu)
裕豐磁選柱結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
裕豐磁選柱由勵(lì)磁系統(tǒng)、給礦斗及給礦管，尾礦溢流槽，上、下分選筒、底錐、給水管、上下給水管及閥門(mén)和勵(lì)磁電控柜構(gòu)成，分為手控型和智能控制型兩種。
1．2 裕豐磁選柱分選原理
裕豐磁選柱是一種電磁式低弱磁場(chǎng)磁重選礦機(jī)，在結(jié)構(gòu)上它采用內(nèi)外不銹鋼筒體，電磁線圈勵(lì)磁，由帶自控的智能化的勵(lì)磁電控柜供電，在磁選柱的選分腔內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)往復(fù)的下移磁場(chǎng)，下移磁場(chǎng)力上下浮動(dòng)地往下拉動(dòng)磁性礦粒，使磁性礦粒經(jīng)歷多次強(qiáng)烈地磁聚合和多次充分分散，同時(shí)由磁選柱的下部引入高速旋轉(zhuǎn)上升水流往上帶出常規(guī)磁選分不出的連生體及礦泥和單體脈石，使鐵品位大幅度提高，由低品位精礦產(chǎn)品產(chǎn)出高品位精礦。
磁選柱的尾礦是以連生體為主，單體脈石和礦泥為輔的中礦。該中礦通常須經(jīng)濃縮磁選機(jī)脫水濃縮，濃縮后的磁選中礦直接返到二次或三次球磨機(jī)再磨后再選，構(gòu)成閉路。磁選柱在用于粗精選時(shí)，不直接甩棄合格尾礦，而是再磨后由磁選機(jī)甩棄合格尾礦。
磁選柱品位提高幅度一般為2～6個(gè)百分點(diǎn)。在給礦品位較低時(shí)，品位提高幅度可達(dá)10個(gè)甚14~15個(gè)百分點(diǎn)。
1．3裕豐磁選柱的效益類(lèi)型
目前磁選柱已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外200多家大、中、小型選礦廠得到工業(yè)應(yīng)用，獲得了良好的技術(shù)指標(biāo)和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。效益的增加有三種類(lèi)型：1、質(zhì)量效益型；2、增產(chǎn)效益型；3、混合效益型
⑴提質(zhì)效益類(lèi)型：若磁鐵礦選礦廠所處理的磁鐵礦石結(jié)晶粒度不是很粗，在通常的磨礦粒度下，精礦品位只能達(dá)到58%～64%之間，但品位太低而難以銷(xiāo)售或買(mǎi)價(jià)太低，而需進(jìn)一步提高；或雖然品位已達(dá)65%～67%，精礦中含Sio2等雜質(zhì)含量較高，需將品位提高或把雜質(zhì)降低（提高品位的過(guò)程就是降雜的過(guò)程）。剛好裕豐磁選柱是一種高效提質(zhì)降雜的選礦設(shè)備。該類(lèi)型是在精礦產(chǎn)量不減產(chǎn)的情況下，靠提高品位或降雜而提高效益的類(lèi)型。
⑵增產(chǎn)效益類(lèi)型：若已運(yùn)行的磁鐵礦選礦廠，為了達(dá)到要求的精礦品位（65~68%），所須的最終磨礦粒度較細(xì)（當(dāng)-200目含量在80%以上，甚至-325目在75%以上時(shí)），當(dāng)采用裕豐磁選柱品位還可以往上拔2~4個(gè)百分點(diǎn)以上時(shí)，這意味著給磨礦粒度放粗提供了2～4個(gè)百分點(diǎn)品位的空間，允許最終磨礦粒度作適當(dāng)放粗，如-200目或-325目含量放粗5～15個(gè)百分點(diǎn)，從而可以適當(dāng)增加原礦處理量（通常可以增加20%～40%）。該類(lèi)型是在保證原來(lái)精礦品位情況下，通過(guò)增加原礦處理量，也就增加了精礦產(chǎn)量，降低精礦成本的辦法提高效益。
⑶混合效益類(lèi)型：若已運(yùn)行的磁鐵礦選礦廠，在現(xiàn)行的磨礦粒度下，所生產(chǎn)的精礦品位只差1～2個(gè)百分點(diǎn)，而上磁選柱精選后，品位提高幅度在3～4個(gè)百分點(diǎn)以上時(shí)，則上磁選柱精選后，除了滿足提高品位1～2個(gè)百分點(diǎn)外，還余富1～3個(gè)百分點(diǎn)的品位提高幅度，可以用來(lái)將磨礦粒度作適當(dāng)放粗，從而增加原礦處理量，增加精礦產(chǎn)量。該類(lèi)型靠既提高品位又增加產(chǎn)量來(lái)提高效益。
1． 4 部分磁鐵礦選礦廠應(yīng)用裕豐磁選柱情況
1． 5 裕豐磁選柱在磁選廠應(yīng)用提質(zhì)、增產(chǎn)實(shí)例
采用磁選柱精選的磁鐵礦選礦廠或以提質(zhì)為主要目標(biāo)，或以增產(chǎn)為主要目標(biāo)，或者既提質(zhì)又增產(chǎn)，三者都可以大大提高選礦廠的經(jīng)濟(jì)效益。單一提質(zhì)，單一增產(chǎn)，既提質(zhì)又增產(chǎn)的選礦廠都有，而以既提質(zhì)又增產(chǎn)的選礦廠較多。
⑴上表中不少選廠是提質(zhì)或既提質(zhì)又增產(chǎn)的例子，這里不作綴述。
⑵ 既提質(zhì)又增產(chǎn)的例子
① 吉林通化四方山選礦廠
該廠原來(lái)日產(chǎn)品位65%～66%鐵精礦400多噸，1999年采用兩臺(tái)CXZ60磁選柱精選磁選最終精礦，維持原來(lái)精礦產(chǎn)量，其他不變，將精礦品位提高到67%～68%。2002年根據(jù)市場(chǎng)需要，又生產(chǎn)品位65%～66%的精礦，目標(biāo)放在增產(chǎn)上，他們將細(xì)篩篩角作了適當(dāng)放緩，結(jié)果日產(chǎn)品位65%～66%的精礦由400多噸提高到500多噸。2004年為了進(jìn)一步增產(chǎn)，他們又上了兩臺(tái)CXZ60磁選柱，采用兩段磁選柱連選，通過(guò)適當(dāng)放粗細(xì)篩篩孔，增加了原礦處理量和精礦產(chǎn)量，精礦產(chǎn)量由500多噸增加到600多噸。
② 遼寧燈塔振發(fā)選礦廠
該廠是兩段磨礦，一段采用ф1.83×3.5M,二段采用ф1.5×4.5M球磨機(jī)，兩個(gè)系列，每個(gè)系列采用一臺(tái)CXZ60磁選柱精選。磁選柱給礦品位62%～63%，細(xì)篩篩角由57~58度放緩為50度左右。經(jīng)調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)10天后給我們報(bào)結(jié)果，精礦品位≥66%，同時(shí)還有較大幅度增產(chǎn)，每個(gè)系統(tǒng)每個(gè)小班（8小時(shí)）原來(lái)產(chǎn)50多噸精礦，上磁選柱后，精礦產(chǎn)量增加20噸，增產(chǎn)幅度40%。
③ 弓礦鞍塔選礦廠
弓礦鞍塔選礦廠在工藝流程的最后一段上了三臺(tái)CXZ70新3型磁選柱。不僅使選廠的精礦品位穩(wěn)定在65.5%～66%以上，而且由于磁選柱的尾礦品位僅為15%～16%，還埋伏著1~3個(gè)百分點(diǎn)的品位提高能力或者相當(dāng)?shù)脑霎a(chǎn)能力，估計(jì)在20%以上。
2 某礦業(yè)公司承德二礦細(xì)篩下產(chǎn)物裕豐磁選柱精選小型試驗(yàn)研究
2．1 細(xì)篩下產(chǎn)物的篩析和磁選
該礦選礦廠處理的礦石是低釩鈦磁鐵礦石，常規(guī)兩段磨礦，細(xì)篩下產(chǎn)物的鐵品位僅為53.46%，細(xì)篩下產(chǎn)物的篩析結(jié)果見(jiàn)表2 。
表3磁選結(jié)果為：入選品位53.56%，磁精品位59.71%，磁尾品位3.98%，說(shuō)明前述分析是正確的，即細(xì)篩下產(chǎn)物中，礦泥較多、還含一些單體脈石。細(xì)粒級(jí)含礦泥多而中粗粒級(jí)含連生體和單體脈石多。這是因?yàn)橥彩酱胚x機(jī)磁場(chǎng)力較大，磁團(tuán)聚強(qiáng)大，分散又不夠造成的。解決磁選分選深度不夠，一是加大吹散水，二是可能磁選機(jī)能力不足，加大磁選機(jī)的規(guī)格，也可以在細(xì)篩下再加一段磁選來(lái)解決。
對(duì)表3中的磁選精礦進(jìn)行篩析，篩析結(jié)果見(jiàn)表4。
表4與表2篩析結(jié)果比較，產(chǎn)率欄：表4比表2粗粒級(jí)產(chǎn)率增加，而細(xì)粒級(jí)產(chǎn)率減少。品位欄：表2品位各粒級(jí)均為53%左右，沒(méi)拉開(kāi)擋，而表4中各粒級(jí)品位出現(xiàn)了正態(tài)分布，即粗粒級(jí)品位低，而細(xì)粒級(jí)品位高，符合一般規(guī)律。
2．2 細(xì)篩下產(chǎn)物的組合試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程
在上述實(shí)驗(yàn)分析基礎(chǔ)上，進(jìn)行了該細(xì)篩下產(chǎn)物的以裕豐磁選柱為主要精選設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室選礦實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果以匯總數(shù)質(zhì)量流程示出，見(jiàn)圖2。
圖2中，磁選柱（1）的條件為:磁場(chǎng)強(qiáng)度H=10.2KA/m，上升水流速度V=4.8cm/s，磁場(chǎng)變換周期T=3s ；磁選柱（2）的條件為：H=11.9KA/m，V=3.3cm/s，T=3s。
由細(xì)篩下產(chǎn)物匯總試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程圖2可見(jiàn)，低品位的細(xì)篩下產(chǎn)物品位由53.56%經(jīng)磁選提高59.71%，再經(jīng)磁選柱(1)精選，提高至66.55%(品位提高幅度6.84%)，磁選柱(1)的尾礦(以連生體為主的中礦)經(jīng)脫水烘干研磨至-325目84.5%，再經(jīng)磁選品位由33.54%提高到53.81%，該段磁選的精礦，再經(jīng)磁選柱精選，品位由53.81%提高到62.91%，磁選柱(2)的尾礦仍然是以連生體為主的中礦，品位較高，原因是經(jīng)前段中礦的再磨不可能將所有的連生體均磨至單體解離，那么，未解離的連生體，磁選柱又將其分至磁選柱尾礦(中礦)中，對(duì)該段磁選柱的尾礦考慮全閉路再磨再選的指標(biāo)：精礦品位61%，尾礦品位20%。最終試驗(yàn)指標(biāo)見(jiàn)表5。
該低品位釩鈦磁鐵礦的極限精礦品位約為67％，本試驗(yàn)在中礦也全部閉路磨選情況下，其最終精礦品位選到66％以上，而尾礦品位僅為7.35％，鐵回收率搞到97.05％，應(yīng)該說(shuō)效果是相當(dāng)不錯(cuò)的。
3 朝陽(yáng)某礦業(yè)公司極貧鐵礦石常規(guī)磁選加磁選柱精選選礦試驗(yàn)研究
遼寧朝陽(yáng)某礦業(yè)公司待處理的礦石是極貧磁鐵礦石，為了確定有無(wú)開(kāi)發(fā)利用價(jià)值和確定選礦方案，選礦工藝流程，進(jìn)行了常規(guī)磨礦和常規(guī)磁選加裕豐磁選柱精選的三個(gè)礦樣的選礦實(shí)驗(yàn),結(jié)果在原礦品位僅為11~14%情況下取得最終精礦品位65.28%~67.70%,精礦產(chǎn)率13.39%~18.15%,鐵回收率73.91%~84.05%的優(yōu)異指標(biāo)。
各礦樣的選礦試驗(yàn)組合數(shù)質(zhì)量流程見(jiàn)圖3，圖4和圖5。
三個(gè)礦樣磁選柱精選品位提高幅度百分點(diǎn)數(shù)分別為（67.29-58=）9.29、（68.18-63.