摘要介绍了SLon立环脉动高梯度磁选机的工作原理，性能及特点。首钢矿业公司孟家沟赤铁矿资源赋存情况，孟家沟赤铁矿资源开发的必要性、紧迫性和优势。对孟家沟赤铁矿进行了原矿性质研究、SLon立环脉动高梯度磁选机试验室选矿研究。并介绍了首钢大石河铁矿选厂强磁流程的设计和建设情况、生产指标及运行情况，分析了流程中存在的问题。

  关键词  立环脉动高梯度磁选机试验研究  实践赤铁矿资源有效利用

    Abstract  The working principal, performances and features of SLon vertical ring pulsating magnetic separators are presented. The conditions of Mengjiagou hematite ore resource occurrence of Mining Company of Capital Steel Group and the necessity, urgency and superiority of its exploitation are described. Study was made on the properties of Mengjiagou hematite ore and its beneficiation test was carried out using SLon vertical ring pulsating magnetic separator. The design, construction, production indexes and operation of the high intensity separation flowsheet in Capital Steel~ Dashihe Concen- trator are introduced and the problems existing in the flowsheet are discussed.

    Keywords  SLon vertical ring pulsating magnetic separator, Hematite ore, Effective utilization of resource

1特点和工作原理

  SLon立环脉动高梯度磁选机是赣州有色冶金研究所研制的一种利用磁力、脉动流体力和重力的综合力场磁选机，针对多年来选矿设备存在的普遍问题，是采用先进理论为指导自行研究开发的具有国际先进水平的新一代选矿关键设备。具有高场强、高梯度、富集比高、不易堵塞，分选粒度范围宽，选别指标好，连续作业、结构紧凑、可靠性好(设备作业率高达98％以上)的优点，其特点是转环立式旋转，反冲精矿并配有矿浆脉动机构，选矿性能具有国际先进水平。适应于-1．3 mm(-200目占50％-100％)的细粒氧化矿赤铁矿、褐铁铁矿、菱铁矿等、锰矿、钛铁矿、黑钨矿等多种弱磁性金属矿的湿式分选和黑白钨分离、钨锡分离，也可用于非金属矿如石英、长石、霞石、高岭土等除铁提纯。

  SLon立环脉动高梯度磁选机的工作原理：转环内装有导磁不锈钢棒或钢板网磁介质(也可根据需要充填导磁不锈钢毛等磁介质)．，选矿时转环作顺时针旋转，矿浆从给矿斗给人，沿上铁轭缝隙流经转环，转环内的磁介质在磁场中被磁化，磁介质表面形成高梯度磁场，矿浆中磁性颗粒被吸附在磁介质表面，随转环转动被带至顶部无磁场区，用冲洗水冲人精矿斗中，非磁性颗粒沿下铁轭缝隙流人尾矿斗中排走．脉动机构驱动橡胶鼓膜作往复运动，使分选室的矿浆作上下往复运动，脉动流体力使矿粒群在分选过程中始终保持松散状态，从而有效地消除非磁性颗粒的机械夹杂，提高非磁性产品的产率．此外，矿浆脉动对防止磁介质的堵塞也大有益处。

  2开发孟家沟赤铁矿的必要性和优势

    首钢矿业公司开发孟家沟赤铁矿资源有以下几方面的因素和优势：一是开采距离近，地质储量及资料清楚。孟家沟矿体位于河北省迁安市西北部，矿床北起水厂，南止孟家沟村西一一火石岭一带，西距北京200 km，西南距唐山80 km，东南距迁安市20km，全长3km，宽2．5KM，总面积约7 km2。赤铁矿工业储量为3888万t，铁路和公路运输均较为方便；--是保炉料供应需要。近年，随着矿业公司大石河铁矿裴庄、羊崖山、柳河峪、大采采区的闭坑，矿业公司的矿产资源较为紧张。为了缓解公司“十一五”期间l 000万t熟料对铁矿资源需求的压力，在提高磁铁矿资源利用率的同时，加大对孟家沟采区赤铁矿资源的应用研究，改造流程，提高矿业公司炉料保障能力；三是赤铁矿选技术比较成熟，基本不存在技术难题。近几十年，国内外对赤铁矿选矿技术和工艺有很详尽的理论和试验研究，而且鞍钢齐大山、弓长岭等选厂均有选别赤铁矿的成功实践。成熟的选矿技术可缩短工艺流程试验研究、流程设计改造的时间，同时还能降低经营生产风险；四是管理和技术人才优势。首钢矿业公司从事铁矿采选业40多年，积累了丰富的管理和实践经验，培养和造就了一大批高素质的经营管理和技术人才，尤其是选矿专业。首钢集团公司提出，在“十一五”期间，通过设施一系列优惠政策和必要的奖金支持，做大做强矿产资源业，首钢矿业公司紧紧抓住这一机遇，

  利用自身管理和技术优势，进军赤铁矿采选领域，为早日实现“一流的矿业、开放的矿山”的伟大目标奠定坚实基础。

  3孟家沟赤铁矿资源赋存情况

    孟家沟矿体作为大石河铁矿的接替矿源，于2001年开始设计，设计圈定的磁性率20％以上的赤铁矿与正常磁铁矿石混合人选，磁性率小于20％的赤铁矿作为围岩甩掉。

    从地质报告提供的数据看，孟家沟矿床赤铁矿工业品位为25％-28％，储量达数千万t。设计圈定磁性率大于20％的赤铁矿占60％，磁性率小于20％的赤铁矿占40％。孟家沟矿床赤铁矿储量非常丰富，在大石河铁矿矿石资源日趋紧张的情况下，对现有流程进行改造，充分利用赤铁矿资源显得尤为紧迫。

  4孟家沟赤铁矿原矿性质

    为充分了解矿业公司孟家沟赤铁矿的化学组成，铁的赋存形态，确定合适的选矿方法，预测可能达到的技术指标提供依据，对孟家沟赤铁矿原矿进行了化学多元素分析和铁物相分析，结果见表1和表2。

    从表1看出，孟家沟赤铁矿原矿铁品位低于30％，SiO2含量59．82％，属典型的鞍山式贫赤铁一石英岩型矿石，有害杂质S、P含量较低，选矿只需考虑降低SiO2含量即可。从表2数据看出，原矿中有82．63％的铁赋存在磁铁矿矿物和赤铁矿矿物中，是选矿回收的主要目的矿物，同时也是一般选矿方法可达到的最大回收率。

5孟家沟赤铁矿试验研究

5．1大石河选矿流程

    大石河铁矿选矿系统破碎采用三段一闭路流程，磨选系统为阶段磨矿阶段选别、弱磁选与重选联合选别、细筛自循环流程。精矿品位稳定在68．000k以上。矿石类型为鞍山式沉积变质型磁铁矿石。矿石中铁矿物绝大部分是磁铁矿，以细粒嵌布为主；脉石矿物主要是石英或角闪石等硅酸盐矿物，有的含硅酸铁较多。矿石中矿物组分简单，采用弱磁选方法处理即可获得高品位、高回收率的铁精矿，经济效益也比较好。

5．2弱磁尾矿性质分析

    强磁选试验的给矿为赤铁矿经大石河铁矿现有磁铁矿选别流程选别后的尾矿，称弱磁尾矿。弱磁选试验指标为原矿品位25．18％，磁性率为15．25％，精矿品位68．86％、尾矿品位17．04％、糟矿产率15．70％、回收率43．00％。弱磁尾矿粒度鳍析结果见表3，物相分析结果见表4。  

    从表3可看出，弱磁尾矿中80％左右的铁分布在-0．098mm粒级中，是强磁选回收的主要粒级。由于现有的选矿方法对微细颗粒回收效果较差，而弱蠢尾矿中-0．043mm细粒级的品位和金属分布均高。

  从表4可看出，通过弱磁选别后，磁铁矿中的铁显著降低，赤铁矿中的铁品位已稍有降低，其它铁矿物含量与原矿相比，基本没变化。赤铁矿中的铁和弱磁未选净的铁是强磁选要回收的主要对象。

5．3工艺条件试验

  强磁工艺条件试验主要是选择合理的磨矿粒度，适宜的磁选场强。试验设备为SLon-500立环脉动高梯度磁选机，给矿为弱磁选尾矿，全铁品位 TFe17．04％。

  (1)粒度条件试验。固定条件磁场强度320 Id,／m，变化磨矿粒度，试验结果见表5。

  (2)磁场强度条件试验。根据粒度试验结果，固定给矿粒度-0．074mm90．80％，变化磁场强度，试验结果见表6。

  从表5和表6可见，磨矿粒度在-0．074mm占90％和磁场强度320 kA／m左右，精矿品位和金属回收率指标均较好。

5．4筒式磁选机对比试验

    将赤铁矿弱磁选流程的尾矿进行了高场强筒式磁选机、立环脉动高梯度磁选机对比试验，结果见表7。

    从表7可看出，在同样场强条件下，两种设备选出的精矿品位相差较小，筒式磁选机比立环脉动高梯度磁选机精矿品位只高1．71个百分点，而回收率则低18．27％，尾矿品位高2．70％。由此看出，高梯度磁选机提高金属回收率、降低尾矿品位的作用非常明显，效果比筒式磁选机好。

5．5强磁精矿显微镜鉴定

    (1)镜下鉴定分析结果。样品中金属矿物主要以赤铁矿为主，其次是少量的磁铁矿；脉石矿物可见石英、黑云母、辉石等。赤铁矿多为不规则粒状集合体，粒度一般0．005—0．13 m／ll。呈连生体产出的赤铁矿部分沿脉石边缘分布呈壳层型，此种连生体约占20％；部分和脉石矿物形成毗邻型结构，此种连生体约占30％，部分呈微细粒包裹体型嵌布在脉石中，此种连生体约占50％，相对而言，呈包裹体产出的磁铁矿粒度较为细小，大多在0．02mm以下，但其数量最多。磁铁矿为不规则粒状集合体，含量很少。

    (2)赤铁矿解离度测定。将强磁精矿筛分为一0．043、4-0．043、+0．074、-I-0．147mm 4个粒度级别，分别制作砂光片进行赤铁矿解离度的测定(因含少量磁铁矿，未作区分)。各粒度级别强磁精矿的解离度测定结果见表8。

    从表8可看出，在-0．074mm占85．3％的矿石磨矿粒度条件下，呈单体解离产出的赤铁矿占80．24％，且大于3／4解离的富连生体9．58％；+0．147 mm和+0．074mm粒级中，赤铁矿单体解离度  比-0．074 mm低，而小于1／2的贫连生体比例高。

  故强磁精矿品位低主要是因为+0．074 mm粒级赤铁矿单体解离度低，贫连生体多影响。因此，在生产过程中需要对弱磁尾矿进行细磨，确保粒度，以提高赤铁矿的单体解离度，只有这样才能获得高品位的优质铁精矿。

  6流程设计和生产情况

    (1)流程设计及改造。从2004年6月开始对孟家沟采区磁性率小于20％的赤铁矿开展试验研究，通过不同选矿方法、不同流程试验研究，以及技术经济比较后，决定采用弱磁一强磁一反浮选工艺流程，分两期建设，第一期先进行弱磁流程改造，建设以赣州有色冶金研究所研制的SLon立环脉动高梯度磁选机为关健设备的强磁流程，强磁工艺流程见图1(略）。第二期建设反浮选流程。2004年10月强磁流程改造完毕投入生产，主要设备为SLon-1750  型立环脉动高梯度磁选机4台、SL-φ1420 mm×1500 mm圆筒筛3台、φ2700 mm×3600 mm球磨机1台、浓密机水处理剂及配套系统、φ3000 mm脱水槽2台。设备投资及原弱磁流程改造费用共计约900万元。

    (2)生产情况。2005年处理赤铁矿43万t，生产精矿粉7．66万t。人选原矿品位21．8l％，精矿品位64．15％，选矿比5．26倍，回收率55．50％。精矿品位比试验指标高，由于人选原矿品位比设计的低，所以金属回收率比设计指标稍差。通过采用SLon立环脉动高梯度磁选机进行流程改造，不仅最大限度利用矿产资源，延长了矿山的服务年限，还取得了较好的经济效益和社会效益。

    (3)存在问题。强磁流程通过1年多的运行发现，主要存在如下两个问题：一是流程对FeO含量变化适应性差。当FeO含量高时，弱磁选部分精矿量比较大，选别效果好，而此时强磁选部分，给矿品位低，人选量较少，精矿品位低；当FeO含量低时，弱磁选部分精矿品位高，精矿量小，而此时强磁选部分虽然给矿品位高，精矿品位相对较高，但人选量过大，分选效率低，强磁精矿量小。这种因FeO含量变化导致的弱磁选部分精量的变化和强磁选入选量的变化对选别上最大的影响是质的变化，即精矿品位总体不高，而操作调整总是滞后于FeO含量变化，这给生产操作上带来了诸多不便因素。二是原矿品位低、台时低、循环量大。由于原矿磁性率低，不能进行磁滑轮干选，导致原矿入选品位低，2005原矿平均人选原矿品位21．81％，比磁铁矿人磨原矿品位低3．20％个百分点。另外，由于弱磁尾矿含泥量大、筛下粒度细，导致筛分效率低，平均只有15％，使得强磁系统球磨机循环负荷大，台时能力低，球磨机利用系数低、生产成本较高，需要对强磁系统流程进一步完善和改进。

 

7结论

    (1)我国铁矿石资源较为贫乏，人均占有量较低，而各大型选矿厂都面临着资源短缺、经济效益下降的困难，矿石资源的充分利用显得越来越重要。通过使用SLon高梯度磁选机选别低品位赤铁矿，使很多以前认为没有经济利用价值的赤铁矿变得有价值了，从根本上扩展了资源利用范围，相当于增加了资源储备量。

    (2)SLon立环脉动高梯度磁选机在首钢大石河选矿厂的试验研究实践表明，该设备能使尾矿中磁铁矿和赤铁矿得到充分回收。生产运行也表明使用该项设备技术上可行、经济上合理、生产运行可靠，在首钢大石河选矿厂的应用是成功的，选矿厂的尾矿品位显著降低，解决了尾矿品位和金属回收率等选矿技术指标徘徊不前的问题。   

    (3)SLon立环脉动高梯度磁选机在首钢大石河选矿厂的成功应用使选矿工艺获得新的突破，打破了传统的尾矿概念和资源概念，为选矿厂建设和嘲造提供了新的思路和理念，是选矿厂降低尾矿品位、提高金属回收率非常有效的手段，具有广泛的推广价值。   

参考文献

[1]  熊大和．sLon立环脉动高梯度磁选机的应用研究[J]．金属矿山，2002(4)：4244．