0 前言

首台SLON-1000立环脉动高梯度磁选机于1988年研制成功, 以其独特新颖的结构和良好的选矿性能引起了国内外一些选矿专家的兴趣与关注, 近年该机正以较快的速度朝着大型化、实用化方向发展, 该机的研制者不仅成功地研制了SLON-1500立环脉动高梯度磁选机, 在其结构方面作了不少改进, 使其稳定性和选矿性能有了进一步提高, 而且成功地将该机在马鞍山钢铁公司姑山铁矿、上海钢铁公司梅山铁矿、鞍山钢铁公司弓长岭选矿厂等地推广应用, 有效地推动了这些厂矿的技术进步。

1 设备结构和工作原理

SLON型立环脉动高梯度磁选机是一种利用磁力、脉动流体力和重力的综合力场选矿的工业设备。其特点是转环立式旋转、反冲精矿、配有矿浆脉动机构。该机分选细粒弱磁性矿物具有富集比高、不易堵塞和适应性强等优点。

该机主要由图 1所示的13部分组成。脉动机构、激磁线图、铁轭和转环是关键部件。其脉动冲次和冲程可以调节。激磁线圈用空心铜管绕制并采用水内冷冷却方式。沿转环周边是多个矩形分选室, 室内装有导磁不锈钢板网磁介质。当该机工作时, 转环顺时针旋转, 矿浆从给矿盒给入, 沿上铁轭缝隙流经转环, 位于分选区的磁介质被磁场礠化, 矿浆中的磁性颗粒被吸着在磁介质表面, 被转环带至无磁场区, 被冲洗水冲入精矿斗; 非磁性颗粒在矿浆的脉动力、重力和流体力的作用下穿过转环沿下铁轭缝隙进入尾矿斗。脉动机构推动鼓膜作往复运动, 只要将矿浆的液位调到液位斗液流面之上, 脉动动能就能有效地传递至分选区。

对于每一组磁介质而言, 冲洗磁性精矿的方向与给矿方向相反, 粗颗粒不必穿过磁介质堆便可冲洗出来。矿浆的脉动可使磁介质堆中的矿粒群始终保持松散状态。显然, 反冲精矿和矿浆脉动可防止磁介质堵塞; 脉动分选可提高磁性精矿的质量; 此外, 这些措施既保证了该机可有效地捕收下限为10μm左右的弱磁性矿物, 又使其分选上限提高到1 000μm左右, 从而扩大了分选粒度范围和简化了筛分作业。

SLON-1000和SLON-1500型立环脉动高梯度磁选机主要技术参数见表 1。其分选区的平均场强高达1.0T, 对于大多数氧化铁矿来说场强足够。

2 SLON型磁选机的新应用 2.1 在姑山铁矿细粒赤铁矿全磁选流程中的应用

姑山铁矿是马鞍山钢铁公司主要矿石原料基地之一, 矿石属中温热液矿床, 主要有用矿物为赤铁矿, 其嵌布粒度细且不均匀, 属难选矿石。1978年建成选矿厂以后, 其选矿原则流程是以跳汰、螺旋溜槽、离心机为主的全重选流程。原矿破碎成-12 mm以后, 用跳汰机选出部分块状铁精矿和丢弃部分块状尾矿。占原矿1/2左右的跳汰中矿用球磨机一次性磨细并分成两个粒级, 然后分别用螺旋溜槽和离心选矿机分选, 多年来细粒选矿生产指标较低, 如1988年细粒选矿生产指标为:入选品位37.16%Fe, 精矿品位5.2%Fe, 尾矿品位为24.47%Fe, 铁回收率仅61.32%。

为了提高选矿指标, 1989~1992年, 细粒选矿流程已改为阶段磨矿强磁高梯度全磁选流程, 其中采用了两台SLON-1500型立环脉动高梯度磁选机作为扫选设备。其原则流程见图 2。该流程的综合选矿指标为:给矿品位32.48%, 精矿品位58.19%, 尾矿品位13.76%, 铁回收率75.49%。与原重选流程比较, 铁精矿品位提高了2.87%, 回收率提高了14.17%。回收率的提高主要依靠了SLON-1500磁选机从SQC强磁选机尾矿中回收了一部分本来很难回收的铁精矿。

2.2 在梅山铁矿高硫高磷铁精矿脱硫脱磷试验流程中的应用

梅山铁矿是一个储量较大的铁矿床, 其矿石类型为磁铁矿、菱铁矿、赤铁矿和黄铁矿的混合矿, 其铁精矿主要供给上海冶金公司作球团原料, 但因含硫和磷偏高, 铁精矿不能单独作为球团原料, 只能作为配料, 从而限制了铁精矿的生产量。

为了降低铁精矿中硫和磷的含量, 梅山铁矿与有关科研单位合作, 于1990年用全磁选流程对其铁精矿进行了降硫降磷的半工业试验, 其试验原则流程见图 3。该流程中采用了SLON-1000型立环脉动高梯度磁选机为扫选设备, 该机有效地控制了尾矿品位, 对提高回收率起了重要作用。试验结采见表 2。

由表 2可见, 尾矿中硫和磷的回收率分别为49.99%和45.55%, 铁的损失率仅4.37%。铁精矿的品位由53.69%升高到57.50%, 且硫和磷的含量显著降低, 其质量大幅度提高了。梅山铁矿第二期扩建工程准备采用此种流程。

2.3 用于弓长岭贫赤铁矿的分选

弓长岭选矿厂是鞍钢的主要原料基地之一, 其红矿选矿车间年处理能力为280万吨, 采用阶段磨矿阶段选别流程。该厂对-200目占80%左右的细粒级(产率占原矿的50%左右)采用ϕ1600mm×900mm离心选矿机一次粗选抛尾和二次精选得精矿。生产上突出的问题是粗选离心机尾矿品位太高, 严重影响了铁精矿的回收率。

1989年9月开始我们与鞍钢矿山公司及其所属弓长岭选矿厂合作, 首先用一台SLON-1000立环脉动高梯度磁选机对该厂细粒级红矿进行了连续一个月的现场试验。SLON-1000机安装在粗选离心机的位置, 处理相同给矿。在一个月的对比试验中, 共运转713h, 单机作业率达9%, 与离心机对比选矿指标见表 3。SLON-1000机与粗选离心机选矿指标比较, 精矿品位高4.12%, 尾矿品位低10.16%, 回收率高19.65%, 大大优于粗选离心机分选指标。这一试验为SLON型立环脉动高梯度磁选机在弓长岭选矿厂的推广应用打下了良好的基础。

为了探索SLON型立环脉动高梯度磁选机在生产上全面取代弓长岭选矿厂粗选离心机的可能性, 1992年3月至1992年7月, 鞍钢矿山公司、弓长岭选矿厂与赣州有色冶金研究所和赣州有色冶金机械厂合作, 采用了5台SLON-1500型立环脉动高梯度磁选机在该厂红矿选矿车间7、8系统进行了为期16个月的工业试验, 3台SLON-1500机取代了24台ϕ1600m×900mm粗选离心机。试验流程与原流程(5、6系统)的选矿指标见表 4。

从表 4可见, 7、8系统采用SLON-1500机后, 尾矿品位显著下降, 铁回收率提高15.99%, 铁精矿品位提高1.53%。这一试验成果为提高鞍山式赤铁矿的选矿回收率提供了一条有效的途径。目前, 7、8系统的5台SLON-1500型机已正式作为生产设备。

3 结语

SLON型立环脉动高梯度磁选机在姑山铁矿、梅山铁矿、弓长岭选矿厂的应用表明:该机分选细粒弱磁性矿物具有良好的选矿性能。SLON-1500机用于姑山铁矿和弓长岭选矿厂回收细粒赤铁矿, 使铁回收率大幅度提高, SLON-1000机用于梅山铁矿粗精矿脱硫脱磷的半工业试验中, 使其铁精矿品位显著提高, 硫和磷含量大幅度降低。SLON型立环脉动高梯度磁选机在这些厂矿的成功应用, 促使了其技术水平和生产水平的提高。

总之, SLON型立环脉动高梯度磁选机将有关磁选和重选理论和方法有机地结合起来, 成为国内外第一种同时利用脉动流体力、重力和高梯度磁场力的工业连续选矿设备。它既继承了传统高梯度磁选机梯度高、磁力大、能有效回收细粒弱磁性矿物的优点, 又在提高磁性精矿品位、防止磁介质堵塞、扩大分选粒度范围和改善机械稳定性等方面有较大的突破。它为细粒弱磁性矿物的选矿提供了一种新型高效的选矿设备。这种设备可望在今后老厂的技术改造和新矿建设中得到较大的发展和应用。