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磁选柱及其工业应用
2011-08-04
介绍了磁选柱结构、分选原理、工业试验和工业生产情况。生产实践表明,磁选柱分选低品位磁选精 矿,在给矿品位50 %~ 63 %情况下,可获得高于65 %~ 67 %的高品位铁精矿,并能简化流程,大幅度降低生产成 本。工业应用情况表明,磁选柱是一种极有发展前途的新型高效磁选设备。
Series No. 315 September 2002   金 属 矿 山 总 第 315 期   2002年 第 9 期 METAL MINE 磁 选 柱 及 其 工 业 应 用 陈 广 振刘 秉 裕 周伟 郑 龙 熙 (鞍 钢 弓 长 岭 矿 业 公 司 ) (东 北 大 学 ) ( 鞍 山 科 技 大 学 ) 摘 要 介 绍 了 磁 选 柱 结 构 、分 选 原 理 、工 业 试 验 和 工 业 生 产 情 况 。 生 产 实 践 表 明 ,磁 选 柱 分 选 低 品 位 磁 选 精 矿 ,在 给 矿 品 位 50 %~ 63 %情 况 下 ,可 获 得 高 于 65 %~ 67 %的 高 品 位 铁 精 矿 ,并 能 简 化 流 程 ,大 幅 度 降 低 生 产 成 本 。 工 业 应 用 情 况 表 明 ,磁 选 柱 是 一 种 极 有 发 展 前 途 的 新 型 高 效 磁 选 设 备 。 关 键 词 磁 选 柱 高 品 位 铁 精 矿 磁 聚 合 Magnetic Separation Column and Its Commercial Application Chen Guangzhen Liu Bingyu Zhou Wei ( Anshan Steel’s Zheng Longxi ( Northeast ( Anshan University of Science and Technology) Gongchangling Mining Co. ) University) Abstract   The structure , separation principles , industrial testand production of magnetic separation column are presented. The production practice has shown that magnetic separation column , when used in treating low grade concentrate of magnetic separation , can obtain a high quality iron concentrate with a grade higher than 65 %~ 67 %from a geed with a frade of 50 %~ 63 %. It can also simplify the flowsheet and greatly reduce the production cost. The commercial application has proven that magnetic separation column is a kind of new high capacity magnetic separation equipment that has very promising development prospect. Keywords   Magnetic separation column , High grade iron concentrate , Magnetic agglomeration   为 了 解 决 常 规 磁 选 产 品 的 磁 性 和 非 磁 性 夹 杂 , 选 柱 是 一 种 极 有 发 展 前 途 的 新 型 高 效 磁 选 设 备 。 1   磁 选 柱 的 结 构 和 分 选 原 理 采 用 经 济 而 高 效 的 选 矿 手 段 获 得 高 品 位 磁 铁 矿 精 矿 或 超 纯 铁 精 矿 ,一 直 是 选 矿 工 作 者 的 努 力 方 向 。 为 此 鞍 山 科 技 大 学 高 效 分 选 设 备 研 发 中 心 研 制 了 一 种 高 效 磁 选 设 备 ——— 磁 选 柱 。 该 设 备 采 用 特 殊 的 电 源 供 电 方 式 ,在 磁 选 空 间 内 产 生 特 殊 的 磁 场 变 换 机 制 , 对 磁 选 矿 浆 进 行 反 复 多 次 的 磁 聚 合 ——— 分 散 ——— 磁 聚 合 作 用 ,能 充 分 分 出 常 规 磁 选 设 备 生 产 的 产 品 中 夹 杂 的 中 、贫 连 生 体 及 单 体 脉 石 ,因 而 采 用 该 设 备 可 以 精 选 磁 选 过 程 的 中 矿 及 低 品 位 磁 选 精 矿 ,生 产 出 (1) 磁 选 柱 结 构 和 特 点 。 磁 选 柱 由 给 矿 斗 、分 选 柱 、电 磁 磁 系 、底 锥 、溢 流 槽 、精 矿 排 矿 管 和 电 源 系 统 等 组 成 ,见 图 1。 [ 2] 高 品 位 精 矿 甚 至 超 纯 铁 精 矿 990 年 ,研 发 中 心 首 先 研 制 成 功 <30 mm 电 磁 式 磁 重 选 矿 机 , 定 名 为 磁 选 柱 ( 专 利 号 93 2815214) 。 继 而 又 研 制 了 <200 mm、<450 mm、<600 。 1 2 mm 等 半 工 业 试 验 及 工 业 应 用 机 型 。 1997 年 被 国 家 科 委 确 定 为“ 九 五 国 家 科 技 成 果 重 点 推 广 计 划 指 南 项 目 ” ,项 目 号 为 :98040406A。 到 目 前 为 止 ,磁 选 柱 在 包 括 鞍 钢 弓 长 岭 选 矿 厂 在 内 的 10 余 家 大 、中 、小 型 磁 选 厂 的 工 业 应 用 实 践 表 明 ,采 用 磁 选 柱 工 艺 ,可 以 简 化 流 程 ,提 高 精 矿 品 位 ,大 幅 度 降 低 精 矿 成 本 , 为 企 业 创 造 了 十 分 可 观 的 经 济 效 益 。 实 践 证 明 ,磁 分 30 分 图 1磁 选 柱 结 构 示 意 1 - 给 矿 斗 及 给 矿 管 ;2 - 给 矿 斗 支 架 及 上 部 给 水 管 ; 3 - 溢 流 槽 ;4 - 封 顶 套 ;5 - 上 分 选 筒 及 电 磁 系 和 外 套 ;6 - 支 撑 法 兰 ;7 - 主 给 水 管 (切 向 ) ;8 - 下 分 选 筒 及 电 磁 系 陈 广 振 ,鞍 山 科 技 大 学 高 效 分 选 设 备 研 发 中 心 ,主 任 ,副 教 授 ,博 士 生 ,114002 辽 宁 省 鞍 山 市 中 华 路 49 号 。   陈 广 振 等 :磁 选 柱 及 其 工 业 应 用 2002 年 第 9 期 和 外 套 ;9 — 底 锥 及 下 部 给 水 管 ;10 — 调 节 阀 ;11 — 磁 选 柱 上 升 水 流 速 度 和 磁 场 强 度 就 可 以 将 它 们 分 离 开 来 , 电 源 这 是 磁 选 柱 的 基 本 分 选 原 理 。 ( 2) 磁 选 柱 磁 场 特 性 。 磁 选 柱 磁 场 强 度 计 算 公 ( 4) 分 选 过 程 。 给 矿 矿 浆 由 给 矿 斗 1 经 给 矿 管 式 为 : 给 入 磁 选 柱 中 上 部 ,在 磁 选 柱 的 分 选 空 间 内 存 在 顺 序 向 下 、循 环 往 复 的 变 化 磁 场 。 同 时 ,通 过 底 部 切 向 给 水 管 给 入 切 向 上 升 水 流 。 磁 性 矿 粒 ,特 别 是 单 体 磁 铁 矿 粒 在 由 上 而 下 的 磁 场 力 作 用 下 ,团 聚 与 分 散 交 替 进 行 ,再 加 上 由 下 而 上 的 切 向 上 升 水 流 的 冲 洗 、 淘 汰 作 用 ,使 夹 杂 于 其 中 的 单 体 脉 石 和 中 、贫 连 生 体 由 上 升 水 流 带 动 上 升 ,最 后 由 柱 体 上 端 溢 出 成 为 尾 矿 。 磁 铁 矿 颗 粒 ,包 括 单 体 磁 铁 矿 颗 粒 和 磁 铁 矿 富 连 生 体 ,在 相 对 强 大 的 连 续 向 下 的 磁 力 及 团 聚 磁 链 重 力 作 用 下 ,不 为 上 升 水 流 所 冲 带 ,在 经 过 反 复 多 次 聚 合 - 分 散 - 聚 合 的 作 用 使 品 位 逐 渐 提 高 后 ,由 底 r1 r1 r2 1 2 Hp = ∫r2d H = nI (cosθ 1 - cosθ 2) ∫ d r r2 - r1) = ( 2 2 r2 + r1 + r2 + L1 L1ln 2 2 r1 + L1 1 2 nI r2 - r1   , (1) 2 2 r2 + r1 + r2 + L2   + L2ln 2 2 r1 + L2 式 中 , Hp 为 磁 选 柱 线 圈 中 心 轴 线 上 p点 的 磁 场 强 度 ; I 为 线 圈 励 磁 电 流 强 度 ; n 为 线 圈 匝 数 ; r1 、r2 、L1 、L2 为 计 算 值 。 [ 1] 锥 下 部 精 矿 排 矿 管 排 出 成 为 高 品 位 磁 铁 矿 精 矿 2   磁 选 柱 工 业 应 用 。 ( 3) 分 选 原 理 。 颗 粒 或 磁 链 在 分 选 空 间 的 沉 降 速 度 分 析 ,经 适 当 简 化 后 ,颗 粒 或 磁 链 在 分 选 空 间 运 动 的 动 力 学 方 程 由 下 式 给 出 : 211   应 用 磁 选 柱 厂 家 简 介 目 前 磁 选 柱 已 在 国 内 10 余 家 大 、中 、小 型 磁 选 m d u = fg + fm - fr = d t 厂 得 到 应 用 ,应 用 实 例 及 试 验 实 例 见 表 1。 表 1磁 选 柱 工 业 应 用 和 试 验 实 例 2 V (δ - ρ ) g + μ 0 K0 VHgrad H - KV 3 ( U + 设 备 规 格 / mm 台 数 / 台 应 用 前 应 用 后 经 济 精 矿 品 位 精 矿 品 位 效 益 / % 使 用 厂 家 备 注 / % / (万 元 分a - 1) Ua - λ ) 2ρ , 1 鞍 钢 弓 长 岭 选 矿 厂 < 600 600 600 600 <600 450 16 2 61 65~ 67 2 200 式 中 , fg 为 颗 粒 或 磁 链 受 到 的 有 效 重 力 , 向 下 ; fm 为 桓 仁 铜 锌 矿 选 厂 < 66~ 67 61~ 63 400 颗 粒 或 磁 链 受 到 的 磁 力 ,向 下 ; fr 为 颗 粒 或 磁 链 受 到 的 上 升 水 流 阻 力 , 向 上 ; m 为 颗 粒 或 磁 链 质 量 ; V 为 颗 粒 或 磁 链 体 积 ;δ 为 颗 粒 或 磁 链 密 度 ;ρ 为 水 密 度 ; 鞍 钢 东 鞍 山 尾 矿 再 选 厂 < 1 50 不 磨 矿 吉 林 四 方 山 选 厂 < 1 2 1 5914 60 66~ 67 > 64. 5 g 为 重 力 加 速 度 ;μ 链 体 积 磁 化 率 ;λ 为 颗 粒 或 磁 链 所 在 点 矿 浆 容 积 浓 为 真 空 磁 导 率 ; K0 为 颗 粒 或 磁 0 包 钢 选 矿 厂 工 业 试 验 不 磨 矿 本 钢 南 芬 选 矿 综 合 厂 < 49 66~ 67 度 ; K 为 由 颗 粒 形 状 和 流 体 状 态 决 定 的 系 数 ; Ua 上 升 水 流 速 度 ; U 为 颗 粒 或 磁 链 沉 降 速 度 。 为 辽 阳 灯 塔 纪 家 选 矿 厂 <450 <450 <450 <400 1 1 1 1 1 52 61 60 66~ 68 102 100 平 衡 时 , ddut = 0 ,得 到 颗 粒 或 磁 链 沉 降 速 度 为 浙 江 景 宁 指 标 不 详 1 - λ ( (1 - λ ) 2 V 3 (δ - ρ ) g 弓 长 岭 安 平 选 矿 厂 1 65~ 66 > 66 U = 1 Kρ 弓 长 岭 团 山 第 二 铁 矿 1 新 建 厂 1 - λ ) 2μ 0 K0 V 3 Hgrad H - Ua) 1 Kρ (   + (2) 弓 长 岭 岭 东 选 厂 <350 65~ 66 9215 磁 系 在 分 选 空 间 中 产 生 变 化 的 磁 场 ,使 磁 铁 矿 和 连 生 体 的 颗 粒 或 磁 链 受 到 不 同 的 磁 场 力 ,一 般 来 讲 磁 力 方 向 总 体 向 下 ,单 体 脉 石 不 受 磁 力 。 颗 粒 或 磁 链 体 积 相 同 时 ,磁 铁 矿 沉 降 速 度 最 大 ,连 生 体 沉 降 速 度 次 之 ,脉 石 沉 降 速 度 最 小 。 这 样 ,通 过 适 当 控 制   除 了 上 述 磁 选 柱 应 用 厂 家 以 外 ,还 有 四 川 会 里 、 陕 西 峡 口 驿 选 矿 厂 等 若 干 厂 家 。 这 里 仅 以 鞍 钢 弓 长 岭 选 矿 厂 为 例 作 简 单 介 绍 。 ( 下 转 第 43 页 ) 分 31 分   王 卫 星 :浮 选 工 业 生 产 中 的 计 算 机 视 觉 器 2002 年 第 9 期 lar of a floation plant. 15th International Conference on Pattern Recogni2 tion ,Barcelona ,Catalonia ,Spain ,3~ 8 September ,2000 ,4 :791~ 794 265~ 268 14   Wang L Y and Wang W X. A froth image segmentation algorithm ,ICSP 2000 ( International Conference on Signal Processing) . 16th IFIP World Computer Congress ,August 21~ 25 ,2000 Beijing ,China ,2000 :480~ 483 1 0   Wang W X Wang L Y and Stephansson O etal. Windows programs for froth image processing and analysis ,ISFST2000 ,International Symposium on Future Software Technology 2000 ,August ,28~ 31 , Guiyang ,China , 2 000 :139~ 144 1   Bergholm F and Wang W X. Image characterizatoin for segmentation. First International Conference on Image and Graphics Technology toward 1 Century and Beyond ,Tianjin ,China ,August 16~ 18 ,2000 :320~ 323 2   Wang L Y and Wang W X. A comparative performance study of thresh2 15   Bergholm F Tarkpea M and Wang W X. Development of a screening test for environmental control. Based on automatic trajectory generatoin in digi2 tized video films. First International Conference on Image and Graphics Technology toward 21 Century and Beyond ,Tianjin ,China ,August 16~ 18 ,2000 :634~ 636 1 2 1 olding algorithms for particle images. ICSP 2000( International Conference on Singal Processing) ,16th IFIP World Computer Congress ,August 21~ 16 Wang W X &Stephansson O. A Robust Bubble Delineation Algorithmfor Froth Images. The Second International conference on intelligent process2 ing and manufacturing of materials , Hawaii ,July 10~ 15 ,1999 :471~ 476 25 ,2000 ,Beijing ,China ,2000 :2 097~ 2 102 1 3   Wang L Y and Wang W X. A segmentation algorithm for aggregates and froth images. The First International Conference on Image and Technology toward 21 Century and Beyond , Tianjin ,China ,August 16~ 18 ,2000 : ( 收 稿 日 期 2002204228) ( 上 接 第 31 页 ) 6515 %以 上 。 据 厂 方 测 算 ,当 年 净 增 经 济 效 益 2 200 万 元 。 2 12   鞍 钢 弓 长 岭 选 矿 厂 工 业 应 用 简 介 鞍 钢 弓 长 岭 选 矿 厂 工 艺 流 程 是 磁 选 机 - 脱 水 槽 表 2细 筛 - 磁 选 柱 工 艺 部 分 考 查 指 标 结 果 / % - 磁 选 机 - 细 筛 - 再 磨 三 段 选 别 流 程 。 精 矿 品 位 达 产 物 名 称 产 率 品 位 回 收 率 到 6513 %。 但 存 在 着 一 些 明 显 的 工 艺 缺 陷 ,主 要 是 : ① 细 筛 筛 分 效 率 低 ,再 磨 循 环 量 太 大 ,对 矿 石 性 质 变 化 适 应 性 差 ,处 理 难 选 矿 不 能 达 到 最 终 精 矿 品 位 要 求 ; ② 细 筛 筛 上 产 品 中 有 用 矿 物 单 体 解 离 度 高 达 77 % ,本 来 无 需 再 磨 ,原 流 程 返 回 第 三 段 磨 机 再 磨 ,造 成 严 重 过 磨 现 象 ,既 浪 费 了 能 源 又 增 加 了 钢 耗 ,同 时 恶 化 了 选 别 指 标 ; ③ 过 磨 现 象 造 成 精 矿 粒 度 太 细 ,使 过 滤 机 工 作 效 率 下 降 ,滤 饼 水 分 高 ;同 时 精 矿 粒 度 细 使 烧 结 矿 强 度 降 低 。 磁 选 柱 精 矿 磁 选 柱 尾 矿 磁 选 柱 给 矿 79. 65 20. 35 100. 00 66. 23 37. 94 60. 42 87. 10 12. 90 100. 00   注 :73 次 考 查 结 果 统 计 ,磁 选 柱 尾 矿 作 为 中 矿 返 回 再 磨 。 3 结 论 ( 1) 磁 选 柱 精 选 磁 铁 矿 选 矿 厂 低 品 位 精 矿 ,可 以 使 其 精 矿 品 位 由 50 %~ 63 %提 高 到 65 %~ 6 8 %。 ( 2) 采 用 磁 选 柱 工 艺 ,可 以 简 化 流 程 ,实 现 大 幅 度 节 能 降 耗 。 为 了 解 决 细 筛 - 再 磨 工 艺 存 在 的 上 述 问 题 ,进 行 了 磁 选 柱 处 理 细 筛 上 产 品 的 工 业 应 用 试 验 研 究 , 其 目 的 是 将 筛 上 产 品 中 已 经 单 体 解 离 的 磁 铁 矿 颗 粒 直 接 选 为 最 终 高 品 位 精 矿 ,以 减 少 三 段 再 磨 机 台 数 , 并 使 最 终 精 矿 产 品 粒 度 变 粗 ,提 高 过 滤 效 率 。 试 验 结 果 取 得 了 满 意 的 指 标 ,其 工 业 应 用 考 查 的 技 术 指 标 统 计 见 表 2。 ( 3) 磁 选 柱 工 业 试 验 及 工 业 应 用 实 例 表 明 磁 选 柱 是 一 种 精 选 低 品 位 磁 铁 矿 精 矿 的 高 效 磁 选 设 备 , 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 。 参 考 文 献 1 2 赵 通 林 1 新 型 磁 选 设 备 的 小 型 试 验 研 究 1 鞍 山 钢 铁 学 院 学 报 996(3) :4~ 刘 秉 裕 1 磁 选 柱 的 研 制 和 应 用 1 金 属 矿 山 ,1995(7) :33~ 37 , , 1 5 从 表 2 可 见 ,将 原 送 三 段 球 磨 机 的 筛 上 产 品 (计 1 00 %) 经 磁 选 柱 精 选 , 得 到 产 率 79165 %、品 位 6123 %的 合 格 精 矿 。 再 磨 量 降 为 原 来 的 20135 % , 3   刘 秉 裕 1 磁 选 柱 在 磁 铁 矿 选 矿 各 领 域 的 应 用 1 金 属 矿 山 增 刊 2 000 :215~ 216 6 ( 收 稿 日 期 2002204220) 使 再 磨 量 大 大 降 低 。 最 终 精 矿 品 位 也 稳 定 在 分 43 分
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