我国铁矿石预选技术及设备现状与应用进展

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摘要：我国铁矿石资源贫多富少，进入正式选别作业之前通常需要进行预选作业，本文介绍了铁矿石预选技术的发展和概况，指出铁矿石预选的主要方法是磁选，并对强磁性和弱磁性铁矿石预选的磁选设备的情况进行了详细阐述。

关键词：铁矿石　预选　磁选机

我国铁矿石资源赋禀较差，丰而不富，多为贫矿，平均品位仅有31.95%，比世界平均品位低11个百分点[1]。且随着大规模的工业开采，高品位铁矿石已日益减少，贫矿的利用率迅速增加。为了保证资源的充分利用，部分矿山开始逐渐放宽开采边界品位指标，开采边界品位的下降导致采矿贫化率大大提升，大量的围岩和夹石混入矿石之中。入选原矿品位的严重下降，选矿厂每年不得不加2000万吨废石，无辜消耗电能、钢材和人力，导致选矿单耗增加，经济效益恶化[2，3]。

为了能使上述两种情况得到统一，既要最大限度地充分利用资源，又要将大量废石在进入正式选别作业之前能有效地抛弃，以保持选厂有较高的经济效益，铁矿石预选技术成为解决上述问题的有效手段。针对磁铁矿石的预选，磁力预选是最主要的预选方法。磁力预选的关键是高效的磁选设备。近年来我国磁选设备研制进展很快，特别是第三代高磁性能永磁材料钕铁硼的问世对磁选新技术的发展起了重要推动作用，出现了一批应用广泛的磁选预选设备，如磁滑轮，CTDG大块干式磁选机，干式筒式磁选机等。

一、磁力预选技术应用概况

磁选是矿石预选中普遍采用的手段，由于磁选工艺设备简单、生产成本低，因此，在处理强磁性矿物时，应用较为广泛，特别是铁矿选厂。为提高磁选工艺的处理范围，国外早在70年代初就开始了适合于预选弱磁性矿石用磁选机研究工作，其中英国、德国、美国等国家先后开发出了电磁感应辊式强磁选机，在南非及欧洲国家用于钨、锰、钦等粉状物料的预选。随着磁性材料的发展及制造技术的进步，永磁强磁选先后在国外开发成功，弱磁性矿石采用永磁强磁选工艺进行预选有了较大发展，其中美国的Eriez公司和Inprosys公司研究开发的永磁强磁场磁选机已在国外部分矿山预选工艺得到应用[4]。

鉴于我国铁矿资源的特点，铁矿石预选的系统研究和应用要比国外早，铁矿石预选的主要方法有磁选（强磁选、弱磁选）和重选，强磁性矿石采用弱磁选，弱磁性矿石采用重介质、跳汰等重选或强磁选方法。

二、弱磁性铁矿石的预选

弱磁性铁矿石的预选，主要采用重选和强磁选方法。重介质选矿和跳汰选矿在我国早期得到了较多应用，强磁选的研究在70年代后期才开始大量出现。

1.重力预选法

60～70年代期间，我国曾对龙烟庞家堡铁矿和白庙铁矿、梅山铁矿、南京凤凰山铁矿等矿山的弱磁性铁矿石，采用重介质选矿方法进行过试验或生产均取得一定的效果[5]。梅山铁矿对中碎产品中75～12mm粒级的产品，经磁滑轮粗选后的尾矿用5000mm×400mm×500mm重介质振动溜槽进行扫选，精矿品位由28%提高到39%，尾矿品位19%[5]。重介质预选法是一种高效的重选法，生产能力大，投资少，按比重分选精度高，对入选矿石粒度适应性强，适合大规模生产，但是同时也存在着诸多问题，如介质的制备回收设施不完备导致介质贫化，损耗大；介质比重、介质浓度、矿浆压力、补充水量等因素深刻影响选矿过程的稳定性，同时不能有效控制和自动调整这些因素，选矿过程难于稳定，难以取得满意的指标。

2.强磁选法

铁矿石强磁选工艺、设备的研究应用，近些年在国内有了较快发展，特别是新型粗粒强磁选机的研制和应用，成就突出，主要表现在：①设备大型化，台时能力达到20～30t，初步满足了大中型铁矿生产的要求；②磁场强度有了提高，新研制成功的YCG型、CRIMM型永磁辊式强磁选机的磁感应强度均达到1.4T以上，保证了预选作业有较高的回收率；③分选间隙增大，矿石入选粒度与细破碎产品和铁矿粉矿粒度相适应，这是推广应用的必要条件之一。早期的弱磁性铁矿多采用重选技术预选，随着强磁选设备的发展，越来越多重选工艺逐步被强磁选工艺替代，并取得较好的效果和经济效益。

三、磁铁矿石的预选

磁铁矿石的预选，主要是采用磁选机、磁滑轮。近些年来，新型磁选机、磁滑轮的研制和应用取得了很大的成绩和经济效益。在磁铁矿石预选中，使用磁选机、磁滑轮的作业点和粒度范围很广，可以用在磨矿前预选20mm以下细碎产品，也可用于预选75mm以下中碎产品，近年来又发展到预选350mm的粗碎产品，称之为大块磁选。目前，我国应用磁滑轮预选技术的大中型磁铁矿选厂已有20余家，都取得了非常显著的经济效益[6]。

四、磁选预选设备发展现状及进展

我国磁选设备的研制起步较晚，大都经历从仿制到自行研究设计、自行制造这样一个过程。近年来，我国磁选设备研制进展很快，在提高分离精度、提高单机处理能力、扩大应用领域方面都取得了技术水平较高、应用效果较好的科研成果。

1.弱磁选设备

1.1磁力滚筒

强磁性矿物的预选主要采用磁力滚筒，磁力滚筒有电磁和永磁两种。近20年来，永磁磁力滚筒发展较快，其处理粒度上限已从75mm发展到350mm以上，组成磁系的永磁材料已从铁氧体发展到采用部分稀土钕铁硼磁材组成的复合磁系，采用全钕铁硼磁材组成磁系，因而使磁力滚筒的技术性能不断提高，选别效果不断改善，适用范围不断扩大。

国外研制大型磁滚筒的国家为数不多。瑞瑞典萨拉公司研制的磁力滚筒有速度可调的，不同直径的、不同场强的、不同磁极的，用户可根据流程要求进行选配。最大滚筒直径达1500mm，处理物料最大粒度为300mm。美国埃利兹公司研制的磁力滚筒采用永磁—电磁复合磁系，滚筒直径1800mm，筒长2000mm筒表磁感应强度250～260mT，处理能力500～600t/h，入选粒度上限350mm。这种复合磁系磁力滚筒的优点在于有较高的磁场强度，取得更好的选分效果[7]。

1.2筒式磁选机

目前磁铁矿选厂日趋采用细碎工艺，将入磨矿物碎到-12mm左右，矿石经细碎后虽有10%～30%可抛除脉石矿物，但由于常规干式磁滚筒不能有效分选含较多粉、泥和有一定水分的细碎矿物，而常规湿式磁选设备又不能适应该预选时矿石具有的颗粒粗大，易沉槽堵塞等特点。为解决这个问题，国内研发除了针对细碎磁铁矿预选的筒式预选机，较有代表性的有北矿院的BKY型预选机和隆基磁电的LCTY型高效预选磁选机[8]。BKY型预选机分选区磁场强度较高，矿物在给矿斗中实现分层吸附、高矿液面大包角磁系形成的选别带长，可使磁性铁回收充分，大间隙顺流槽型使粗粒脉石矿物不产生沉槽堵塞、前后溢流都有脱泥作用，可使已解离的粗细粒脉石矿物抛除彻底。

CTG型磁选机是北矿院研制的粉矿干式磁选机，其工作原理与磁滑轮基本相同，它用于选别细粒的矿粉，对于5mm以下的粒级已解离部分，品位提高很多，用CTG型磁选机进行预富集后，精矿可以直接进人球磨机。

2.强磁选设备

2.1　JGDG新型强磁选机

JGDG新型强磁选机由酒钢研制，酒钢选矿厂采用JGDG新型强磁选机处理堆存的20～4mm粉矿，经一次干式强磁选选别，获得的精矿品位较原矿提高3～4%，回收率达93～94%，抛除含铁12.5%的尾矿产率15%[9]。将该机用于镜铁山铁矿预选，可抛弃产率13～15%的尾矿，使入选铁品位提高2～3%，每年多产精矿14万t，获利220万元。

2.2　YCG系列粗粒永磁辊式强磁选机

YCG型粗粒永磁辊式强磁选机是中钢集团马鞍山矿山研究院于2002年研制成功，其具有辊径大的特点，辊径最大可做到600mm，有利于提高入选矿石粒度，采用高性能稀土钕铁硼磁材与纯铁导磁材料组成挤压磁系，磁辊表面磁感应强度高，磁性能稳定，不易退磁，该型磁选机是处理粗粒弱磁性矿石较为理想的设备。鞍钢某矿业公司利用YCG-350×270mm半工业样机对产出的贫赤铁矿进行了抛尾试验，经过一粗一扫，可以抛掉产率8%的尾矿，所抛尾矿的铁品位为10%，精矿中铁的回收率为97%[10]。

2.3　CCXGY细碎磁铁矿干式预选机

块状构造的矿石破碎后采用传统的磁滑轮和CTDG型永磁大块干选机均可以获得较好的预选效果，但是传统的设备对于对于超基性岩中的风化严重的低品位磁铁矿或者破碎产品中的细粒部分无能为力。CCXGY细碎磁铁矿干式预选机很好地解决了这一问题，该设备通过独特的结构设计，使给入的细碎矿石中的粗细粒强磁性矿物，在分选筒表面即受到高磁力吸引作用，同时还产生强烈的翻转、跳动、搅动作用，从而使其中夹杂的各种脉石矿物和低贫连生体被抛出到尾矿中[11]。河北鑫鑫矿业公司用CCXGY细碎磁铁矿干式预选机处理品位在13%以下的超低品位磁铁矿，采用多次预选供以后，废石抛尾率可达68.80%，原矿品位提高到25.00%以上，虽然全铁的回收率只有61.92%，但是磁性铁的回收率达到94.90%。

2.4CRIMM型永磁强磁选机

长沙矿冶研究院研制的CRIMM型永磁式强磁选机，由分选磁辊、张紧辊、传送分选胶带、分隔板与给料器等几个部分组成，入选物料通过给料器，均匀给入分选带面后，在均匀带速的拖动下进入分选磁辊，非磁性颗粒由于不受磁力作用，在离心力和重力作用下呈抛物运动，落入非磁性产品接料槽中，而磁性颗粒则由于受到较大的磁力吸引粘附于分选磁辊区的带带面上，由分选带带离磁辊区后落入磁性产品接料槽中，从而实现磁性与非磁性物料的分离。作业时可根据处理物料的物理机械性能以及对产品质量要求，调节磁辊转速、给料厚度和分隔板位置，从而达到最佳分选效果[12]。云南化念铁矿经破碎后筛分出30～10mm，-10mm粗细两个粒级，分别经CRIMM型永磁强磁选机选别后，细粒级品位由47.37%提高到50.74%，粗粒级由43.76%提高到51.05%，回收率达到80%以上。

五、结语

富铁矿石在我国依旧属于稀缺资源，富铁资源依赖进口的格局依然没有改变，贫铁矿的开发利用仍然受到重视，并取得了较大进步，一系列的高场强、高梯度的强磁机的研制和应用正愈来愈多地取代传统重选工艺，成为弱磁性铁矿预选的重要手段。

参考文献

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