磁場強磁濕式強磁預(yù)處理工藝的試驗研究

隨著中國資源的不斷開發(fā)和鐵礦資源的日益貧化，人們必須注意現(xiàn)在不容易選擇的貧雜礦。通過高壓輥磨機的應(yīng)用、相關(guān)磁選設(shè)備的開發(fā)和預(yù)算編制，許多礦工選擇礦的開采極限可以降低。受破碎產(chǎn)品粒度的限制，目前貧鐵礦的預(yù)算編制仍然是精細顆粒干擾的。由于細粒材料的影響，尾礦的含量很高，回收率低。在這項工作中，我們對大型貧鐵礦的預(yù)算編制和剩余礦的破碎進行了詳細的濕強磁預(yù)算，并對研磨基質(zhì)。對預(yù)算編制效果的影響，通過桿的直徑、間隙和底部磁場的強度進行了分析。結(jié)果表明，我國貧鐵礦超級磨磨超級磨設(shè)及高壓追粉具有一定的抑制作用。1高壓輥磨機高磁選試驗樣品取自鞍鋼集團齊大山鐵礦選礦分廠,經(jīng)過高壓輥磨機閉路破碎后產(chǎn)品的P80為1.57mm.有用礦物主要是赤鐵礦,含有少量磁鐵礦,w(TFe)為25.32%;脈石礦物主要為石英,其次為黑云母、綠泥石、橄欖石等含鐵鋁硅酸鹽礦物.采用XCQS型順控濕式強磁選機對高壓輥磨機全閉路產(chǎn)品進行預(yù)選試驗.強磁選機磁系為電磁磁系,由激磁線圈和鐵軛組成,激磁電流0～20A,對應(yīng)背景磁場強度0～864kA/m,介質(zhì)為圓柱狀磁介質(zhì),排列方式為交錯排列,直徑分別為1,2,3,4mm,間隙分別為4,5,6,7mm.試驗樣品經(jīng)混勻、縮分、取樣后裝袋備用,每次試驗礦樣為100g.為防止強磁性礦物在強磁場中磁化后堵塞介質(zhì)間隙,強磁預(yù)選前對原礦進行弱磁選,弱磁選的磁場強度為85kA/m,弱磁精礦的品位為42.69%,產(chǎn)率為19.74%,鐵回收率為33.10%.2貧紅鐵礦濕磁預(yù)測及研究2.1鐵回收率的確定試驗設(shè)定背景磁場強度為263kA/m,介質(zhì)棒間隙對預(yù)選指標的影響如圖1所示(考慮到拋尾量的因素,對尾礦重點考察產(chǎn)率指標).在介質(zhì)棒直徑一定時,隨著介質(zhì)棒間隙的增加,預(yù)選混磁精礦的品位提高,鐵回收率先降低后趨于穩(wěn)定;預(yù)選尾礦的品位和產(chǎn)率均先提高后趨于穩(wěn)定.介質(zhì)棒間隙主要對磁捕收率有影響,隨著介質(zhì)棒間隙的增加,磁介質(zhì)的充填率減小,磁捕收率相應(yīng)降低,顆粒被捕收的概率降低,導致尾礦品位和產(chǎn)率提高.2.2混磁充填料間隙試驗設(shè)定背景磁場強度為263kA/m,介質(zhì)棒直徑對預(yù)選指標的影響如圖2所示.在介質(zhì)棒間隙一定時,隨著介質(zhì)棒直徑的增加,預(yù)選混磁精礦的品位降低,鐵回收率提高;預(yù)選尾礦的品位和產(chǎn)率均降低.表明隨著介質(zhì)直徑的增加,介質(zhì)棒對弱磁性礦物的捕收能力提高.2.3磁場強度對優(yōu)選指標的影響根據(jù)上述試驗結(jié)果,選用直徑為4mm的介質(zhì)棒,其間隙為4mm,背景磁場強度分別為167,263,358和454kA/m,背景磁場強度對預(yù)選指標的影響如圖3所示.隨著背景磁場強度的增加,預(yù)選精礦的品位先降低后趨于穩(wěn)定,鐵回收率先提高后趨于穩(wěn)定;預(yù)選尾礦的品位和產(chǎn)率均先降低后趨于穩(wěn)定.當背景磁場強度達到454kA/m時,精礦鐵品位提高6.39個百分點,回收率達到93.11%,尾礦品位僅為6.83%,尾礦產(chǎn)率為25.60%.由于機械夾雜的原因,混磁精礦中存在脈石顆粒,實際選別中可以通過脈動礦漿等方法進一步減弱.3磁粒吸附介質(zhì)棒-磁場-固相力的fd將一橫截面半徑為a的導磁長直圓柱體介質(zhì)置于磁場強度為H0的均勻磁場中,由于其軸向長度遠大于橫截面的半徑,因而對其中區(qū)段的磁場進行分析時,可忽略兩端的邊緣效應(yīng),而理想化為二維場.設(shè)圓柱體內(nèi)、外介質(zhì)的磁導率分別為μ1,μ2(空氣的磁導率μ0),并以?1,?2分別表示圓柱體內(nèi)、外的磁位函數(shù),由于是無源無旋場,所以它們都應(yīng)滿足拉普拉斯方程,即?2?=0.在柱坐標系中拉普拉斯方程為r??r(r???r)+?2??θ=0[CX4].[CX](1)r??r(r???r)+?2??θ=0[CX4].[CX](1)由于圓柱內(nèi)外磁場的分布是圓柱對稱的,故采用圓柱坐標系,設(shè)坐標原點位于圓柱的中心且外加磁場強度的方向與x軸同向.圓柱體內(nèi)、外的磁位函數(shù)分別為?1=-2μ2μ1+μ2Η0rcosθ(r≤a),(2)?2=-(1-μ1-μ2μ1+μ2?a2r2)Η0rcosθ(r≥a)[CX4].[CX](3)?1=?2μ2μ1+μ2H0rcosθ(r≤a),(2)?2=?(1?μ1?μ2μ1+μ2?a2r2)H0rcosθ(r≥a)[CX4].[CX](3)在背景磁場強度H0<Hs(介質(zhì)棒磁化飽和時外磁場強度)條件下,圓柱外部的磁場強度為Η2r=-??2?r=(1+μ1-μ2μ1+μ2?a2r2)×Η0cosθ,(4)Η2θ=-1r??2?θ=-(1-μ1-μ2μ1+μ2?a2r2)×Η0sinθ[CX4].[CX](5)H2r=???2?r=(1+μ1?μ2μ1+μ2?a2r2)×H0cosθ,(4)H2θ=?1r??2?θ=?(1?μ1?μ2μ1+μ2?a2r2)×H0sinθ[CX4].[CX](5)當r>r0,μ1?μ2時,Η2r=(1+a2r2)Η0cosθ,(6)Η2θ=-(1-a2r2)Η0sinθ[CX4].[CX](7)H2r=(1+a2r2)H0cosθ,(6)H2θ=?(1?a2r2)H0sinθ[CX4].[CX](7)磁場力切向分量(HgradH)2θ是使一個磁性顆粒向圓柱形介質(zhì)棒表面(θ=0°和θ=180°的位置)移動的磁場力;磁場力徑向分量(HgradH)2r是使磁性顆粒吸附在介質(zhì)棒上的磁場力.假定一個純赤鐵礦顆粒(理想化為球形顆粒,直徑為b)最終吸附到介質(zhì)棒上,受力分析如圖4所示.忽略顆粒之間的摩擦力和壓力以后,作用在磁性顆粒上的力有:重力G,介質(zhì)棒對顆粒的磁力Fm和摩擦力f,顆粒所受的黏滯阻力Fd.磁性顆粒能夠吸附在介質(zhì)棒上所必須滿足的條件為f?G+Fd,即Gf+Fdf?1[CX4].[CX]當θ=0°時,顆粒中心處切向磁場強度分量H2θ為0,介質(zhì)棒對顆粒的磁力和摩擦力如式(8)和式(9)所示,顆粒重力如式(10)所示,顆粒所受的黏滯阻力如式(11)所示.Fm=μ0κ0VΗgradΗ=-8πb33μ0ρχ0Η20×[1+a2(a+b)2]a2(a+b)3,(8)f=μFm=tanαFm,(9)G=ρgV=4πb33ρg,(10)Fd=6πηbv0[CX4].[CX](11)當?shù)V物顆粒為連生體顆粒時,χ連=γχ0;Fm連=γFm;f連=μFm連[CX4].[CX](12)式中:μ0為真空中的磁導率,μ0=4π×10-7H/m;ρ為顆粒密度,ρ赤鐵礦=5.0×103kg/m3;χ0為赤鐵礦的比磁化率,χ0=12.7×10-7m3/kg;H0為背景磁場強度,A/m;η為礦漿流動黏滯系數(shù),η=1.25×10-6m2/s(礦漿濃度為20%);v0為礦漿流速,v0=0.1m/s;g為重力加速度,g=9.8m/s2;μ為動摩擦系數(shù);α為赤鐵礦的動摩擦角,α=30°,tanα=0.58;γ為連生體顆粒中弱磁性礦物的體積分數(shù),%.磁力Fm中的“-”表示其方向與背景磁場強度方向相反,Fm與弱磁性礦物的比磁化率χ0和背景磁場強度的平方H20成正比.不同直徑顆粒在背景磁場強度為H0=263kA/m下受力分析如表1所示.從表1可以看出,在同一背景磁場強度下,隨著介質(zhì)棒直徑的增加,對于純赤鐵礦顆粒,當顆粒直徑為3.00mm時,G/f和Fd/f均降低;當顆粒直徑為1.00mm時,G/f和Fd/f變化都不明顯;當顆粒直徑為0.18mm時,G/f和Fd/f均提高.因此,對于純礦物而言,大直徑的介質(zhì)棒有利于粗顆粒的捕收,而小直徑的介質(zhì)棒有利于細顆粒的捕收.對于實際礦石顆粒而言,絕大多數(shù)為連生體顆粒.直徑為3.00和1.00mm的顆粒所受的黏滯阻力Fd遠小于其重力G,可以忽略不計.這部分粗礦粒以貧連生體為主,由式(12)可知,連生體中弱磁性礦物的體積分數(shù)γ越小(部分貧連生體中γ<10%),其相對比磁化率χ連越小,小直徑的介質(zhì)棒對礦粒的磁捕收力越小,G/f接近1,介質(zhì)棒對礦粒的捕收率明顯下降,尾礦品位和產(chǎn)率也因此明顯提高,但可以通過提高背景磁場強度來彌補.對于直徑為0.18mm的礦粒而言,所受的黏滯阻力Fd與重力G屬于同一數(shù)量級,Fd與G之和為磁力Fm的10-3數(shù)量級.這部分細礦粒以富連生體為主,即使捕收磁力較弱的4mm介質(zhì)棒,其(Fd+G)/f仍遠小于1,因此介質(zhì)棒直徑的增加并不影響細礦粒的捕收.4充填材料的影響1)減小介質(zhì)棒間隙、增加介質(zhì)棒直徑和提高背景磁場強度均能夠降低預(yù)選尾礦的品位和產(chǎn)率,提高預(yù)選精礦回收率.對于直徑為4mm,間隙為4mm的介質(zhì)棒,當背景磁場強度達到454kA/m,入選品位為25.32%時,精礦品位提高6.39個百分點,回收率達到93.11%,尾礦品位僅為6.83%,尾