磁场强磁湿式强磁预处理工艺的试验研究

磁场强磁湿式强磁预处理工艺的试验研究

随着中国资源的不断开发和铁矿资源的日益贫化，人们必须注意现在不容易选择的贫杂矿。通过高压辊磨机的应用、相关磁选设备的开发和预算编制，许多矿工选择矿的开采极限可以降低。受破碎产品粒度的限制，目前贫铁矿的预算编制仍然是精细颗粒干扰的。由于细粒材料的影响，尾矿的含量很高，回收率低。在这项工作中，我们对大型贫铁矿的预算编制和剩余矿的破碎进行了详细的湿强磁预算，并对研磨基质。对预算编制效果的影响，通过杆的直径、间隙和底部磁场的强度进行了分析。结果表明，我国贫铁矿超级磨磨超级磨设及高压追粉具有一定的抑制作用。1高压辊磨机高磁选试验样品取自鞍钢集团齐大山铁矿选矿分厂,经过高压辊磨机闭路破碎后产品的P80为1.57mm.有用矿物主要是赤铁矿,含有少量磁铁矿,w(TFe)为25.32%;脉石矿物主要为石英,其次为黑云母、绿泥石、橄榄石等含铁铝硅酸盐矿物.采用XCQS型顺控湿式强磁选机对高压辊磨机全闭路产品进行预选试验.强磁选机磁系为电磁磁系,由激磁线圈和铁轭组成,激磁电流0～20A,对应背景磁场强度0～864kA/m,介质为圆柱状磁介质,排列方式为交错排列,直径分别为1,2,3,4mm,间隙分别为4,5,6,7mm.试验样品经混匀、缩分、取样后装袋备用,每次试验矿样为100g.为防止强磁性矿物在强磁场中磁化后堵塞介质间隙,强磁预选前对原矿进行弱磁选,弱磁选的磁场强度为85kA/m,弱磁精矿的品位为42.69%,产率为19.74%,铁回收率为33.10%.2贫红铁矿湿磁预测及研究2.1铁回收率的确定试验设定背景磁场强度为263kA/m,介质棒间隙对预选指标的影响如图1所示(考虑到抛尾量的因素,对尾矿重点考察产率指标).在介质棒直径一定时,随着介质棒间隙的增加,预选混磁精矿的品位提高,铁回收率先降低后趋于稳定;预选尾矿的品位和产率均先提高后趋于稳定.介质棒间隙主要对磁捕收率有影响,随着介质棒间隙的增加,磁介质的充填率减小,磁捕收率相应降低,颗粒被捕收的概率降低,导致尾矿品位和产率提高.2.2混磁充填料间隙试验设定背景磁场强度为263kA/m,介质棒直径对预选指标的影响如图2所示.在介质棒间隙一定时,随着介质棒直径的增加,预选混磁精矿的品位降低,铁回收率提高;预选尾矿的品位和产率均降低.表明随着介质直径的增加,介质棒对弱磁性矿物的捕收能力提高.2.3磁场强度对优选指标的影响根据上述试验结果,选用直径为4mm的介质棒,其间隙为4mm,背景磁场强度分别为167,263,358和454kA/m,背景磁场强度对预选指标的影响如图3所示.随着背景磁场强度的增加,预选精矿的品位先降低后趋于稳定,铁回收率先提高后趋于稳定;预选尾矿的品位和产率均先降低后趋于稳定.当背景磁场强度达到454kA/m时,精矿铁品位提高6.39个百分点,回收率达到93.11%,尾矿品位仅为6.83%,尾矿产率为25.60%.由于机械夹杂的原因,混磁精矿中存在脉石颗粒,实际选别中可以通过脉动矿浆等方法进一步减弱.3磁粒吸附介质棒-磁场-固相力的fd将一横截面半径为a的导磁长直圆柱体介质置于磁场强度为H0的均匀磁场中,由于其轴向长度远大于横截面的半径,因而对其中区段的磁场进行分析时,可忽略两端的边缘效应,而理想化为二维场.设圆柱体内、外介质的磁导率分别为μ1,μ2(空气的磁导率μ0),并以ϕ1,ϕ2分别表示圆柱体内、外的磁位函数,由于是无源无旋场,所以它们都应满足拉普拉斯方程,即∇2ϕ=0.在柱坐标系中拉普拉斯方程为r∂∂r(r∂ϕ∂r)+∂2ϕ∂θ=0[CX4].[CX](1)r∂∂r(r∂ϕ∂r)+∂2ϕ∂θ=0[CX4].[CX](1)由于圆柱内外磁场的分布是圆柱对称的,故采用圆柱坐标系,设坐标原点位于圆柱的中心且外加磁场强度的方向与x轴同向.圆柱体内、外的磁位函数分别为ϕ1=-2μ2μ1+μ2Η0rcosθ(r≤a),(2)ϕ2=-(1-μ1-μ2μ1+μ2⋅a2r2)Η0rcosθ(r≥a)[CX4].[CX](3)ϕ1=−2μ2μ1+μ2H0rcosθ(r≤a),(2)ϕ2=−(1−μ1−μ2μ1+μ2⋅a2r2)H0rcosθ(r≥a)[CX4].[CX](3)在背景磁场强度H0<Hs(介质棒磁化饱和时外磁场强度)条件下,圆柱外部的磁场强度为Η2r=-∂ϕ2∂r=(1+μ1-μ2μ1+μ2⋅a2r2)×Η0cosθ,(4)Η2θ=-1r∂ϕ2∂θ=-(1-μ1-μ2μ1+μ2⋅a2r2)×Η0sinθ[CX4].[CX](5)H2r=−∂ϕ2∂r=(1+μ1−μ2μ1+μ2⋅a2r2)×H0cosθ,(4)H2θ=−1r∂ϕ2∂θ=−(1−μ1−μ2μ1+μ2⋅a2r2)×H0sinθ[CX4].[CX](5)当r>r0,μ1≫μ2时,Η2r=(1+a2r2)Η0cosθ,(6)Η2θ=-(1-a2r2)Η0sinθ[CX4].[CX](7)H2r=(1+a2r2)H0cosθ,(6)H2θ=−(1−a2r2)H0sinθ[CX4].[CX](7)磁场力切向分量(HgradH)2θ是使一个磁性颗粒向圆柱形介质棒表面(θ=0°和θ=180°的位置)移动的磁场力;磁场力径向分量(HgradH)2r是使磁性颗粒吸附在介质棒上的磁场力.假定一个纯赤铁矿颗粒(理想化为球形颗粒,直径为b)最终吸附到介质棒上,受力分析如图4所示.忽略颗粒之间的摩擦力和压力以后,作用在磁性颗粒上的力有:重力G,介质棒对颗粒的磁力Fm和摩擦力f,颗粒所受的黏滞阻力Fd.磁性颗粒能够吸附在介质棒上所必须满足的条件为f≫G+Fd,即Gf+Fdf≪1[CX4].[CX]当θ=0°时,颗粒中心处切向磁场强度分量H2θ为0,介质棒对颗粒的磁力和摩擦力如式(8)和式(9)所示,颗粒重力如式(10)所示,颗粒所受的黏滞阻力如式(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)当矿物颗粒为连生体颗粒时,χ连=γχ0;Fm连=γFm;f连=μFm连[CX4].[CX](12)式中:μ0为真空中的磁导率,μ0=4π×10-7H/m;ρ为颗粒密度,ρ赤铁矿=5.0×103kg/m3;χ0为赤铁矿的比磁化率,χ0=12.7×10-7m3/kg;H0为背景磁场强度,A/m;η为矿浆流动黏滞系数,η=1.25×10-6m2/s(矿浆浓度为20%);v0为矿浆流速,v0=0.1m/s;g为重力加速度,g=9.8m/s2;μ为动摩擦系数;α为赤铁矿的动摩擦角,α=30°,tanα=0.58;γ为连生体颗粒中弱磁性矿物的体积分数,%.磁力Fm中的“-”表示其方向与背景磁场强度方向相反,Fm与弱磁性矿物的比磁化率χ0和背景磁场强度的平方H20成正比.不同直径颗粒在背景磁场强度为H0=263kA/m下受力分析如表1所示.从表1可以看出,在同一背景磁场强度下,随着介质棒直径的增加,对于纯赤铁矿颗粒,当颗粒直径为3.00mm时,G/f和Fd/f均降低;当颗粒直径为1.00mm时,G/f和Fd/f变化都不明显;当颗粒直径为0.18mm时,G/f和Fd/f均提高.因此,对于纯矿物而言,大直径的介质棒有利于粗颗粒的捕收,而小直径的介质棒有利于细颗粒的捕收.对于实际矿石颗粒而言,绝大多数为连生体颗粒.直径为3.00和1.00mm的颗粒所受的黏滞阻力Fd远小于其重力G,可以忽略不计.这部分粗矿粒以贫连生体为主,由式(12)可知,连生体中弱磁性矿物的体积分数γ越小(部分贫连生体中γ<10%),其相对比磁化率χ连越小,小直径的介质棒对矿粒的磁捕收力越小,G/f接近1,介质棒对矿粒的捕收率明显下降,尾矿品位和产率也因此明显提高,但可以通过提高背景磁场强度来弥补.对于直径为0.18mm的矿粒而言,所受的黏滞阻力Fd与重力G属于同一数量级,Fd与G之和为磁力Fm的10-3数量级.这部分细矿粒以富连生体为主,即使捕收磁力较弱的4mm介质棒,其(Fd+G)/f仍远小于1,因此介质棒直径的增加并不影响细矿粒的捕收.4充填材料的影响1)减小介质棒间隙、增加介质棒直径和提高背景磁场强度均能够降低预选尾矿的品位和产率,提高预选精矿回收率.对于直径为4mm,间隙为4mm的介质棒,当背景磁场强度达到454kA/m,入选品位为25.32%时,精矿品位提高6.39个百分点,回收率达到93.11%,尾矿品位仅为6.83%,尾