选矿概论 考试论文.doc

1、成 绩中 国 矿 业 大 学2010-2011年第二学期公共选修课程考试考试科目 选 矿 概 论 考试时间 姓名学号 王光强 09103986 学院班级 管理学院 工商10-8班 任课教师 宋树磊/谢广元 中国矿业大学化工学院磁团聚重力选矿机的研制、发展与应用 王光强管理学院 工商10-8班 江苏徐州 221116摘 要：磁团聚重力选矿机的研制成功，是我国磁铁矿选矿技术上的一次巨大进步。随着磁团聚技术的不断发展，磨选工艺将进一步优化。介绍了磁团聚重力选矿机的研制、发展和应用及取得的良好选别效果情况。关键词：磁团聚 研制 发展 应用自然界中很多矿物具有磁性。这些矿物在一定强度磁场力的作用下，被磁

2、场磁化后在一定的时间内矿物显示出一些铁磁性现象。这些矿物由于它们的组成不同表现为磁性强弱不同，如磁铁矿、软锰矿、黑钨矿等。磁铁矿是常见的铁磁矿物，具有较强的磁性，在比较小的磁场力作用下，能够被磁化并显示出特有的磁性。当被磁化后的磁铁矿离开磁场后仍保留一定的磁性剩磁。磁铁矿在选别过程中，由于矿物被磨碎成比较小的颗粒，当这些颗粒被磁化离开磁场时，因自身的剩磁使颗粒间相互吸引，产生团聚现象，这种现象被称之为磁团聚。磁团聚现象在生产中既有利又有弊：一方面在用磁选法选矿工艺中，由于矿物被磨碎后个体颗粒较小，一般在03003 iTlnl，有的甚至更小，在以水为选矿介质的矿浆中如果不产生磁团聚，细小的磁铁矿

3、颗粒就容易被矿浆带走，从而不能有效的回收铁矿物，造成金属流失。有了磁团聚这种特性，就能有效回收铁矿物，减少金属流失；另一方面在磁铁矿选矿工艺过程中，一般都有分级、过滤作业，在这些作业中由于磁团聚存在，给作业造成不良影响，如降低分级效率、过滤精矿水份偏高等。同时，由于磁团聚的夹杂，恶化了分选过程，影响精矿质量。因此，在磁铁矿选矿工艺中，经常利用磁铁矿物的剩磁特性来加大或减小磁团聚，为生产服务。l磁团聚重力选矿机的研制与应用11矿石性质首钢矿业公司有2座大型选矿厂，即大石河铁矿、水厂选矿厂，设计年处理矿石2 700万t。矿石属鞍山式贫磁铁矿，有用矿物为磁铁矿，有氧化现象，但氧化程度不深。矿物嵌布粒

4、度050062mm之间，属不均匀嵌布；矿石硬度f=812，矿石密度33，堆密度22。脉石矿物有石英、长石、黑云母、角闪石等。12问题的提出在选矿工艺中，细筛用于细粒物料的筛分分级，比过去常用的水力分级设备具有独特的优点，它可以从铁精矿中丢弃低品位、高硅石颗粒。其工艺始见于20世纪60年代，最早应用于美国伊里选矿厂。1974年，首钢矿业公司为满足首钢高炉对铁精矿质量的要求，也进行了细筛的研制工作，随后在大石河选厂、水厂选矿厂开展了细筛的技术改造，技术改造后，精矿品位提高了15一4，两矿铁精粉品位均达到65以上。细筛工艺在大石河选厂、水厂选矿厂取得成功后引起了选矿界的强烈反响，很快在全国得到了推广

5、应用。细筛工艺本质是通过控制矿物粒度，提高筛下矿物单体解离度来提高精矿质量。随着时问的推移，细筛工艺也暴露出许多弊端：一是筛分效率低，循环量加大，流程负荷增加，球磨机处理能力降低，选矿成本上升；二是目的矿物易过磨，影响金属回收。由于首钢产能的扩大，在要求精矿质量的条件下对铁精粉产量的需求也越来越大，加之细筛工艺本身的缺陷，因此必须寻找“保质增产”的新技术、新工艺、新设备。13磁团聚重力选矿机的研制历程l983年，矿业公司与原地矿部峨嵋矿产综合利用研究所和郑州矿产综合利用研究所合作进行了磁团聚重选新工艺及其设备的研究和开发。以前，由于磁团聚恶化了分选效果，因而在磁选过程中力求避免。但是经过科学分

6、析，在矿浆中，适当地控制剩磁矿物的磁团聚过程和其强度，使磁性矿物在上升水流中进行重力分选是有可能变害为利，减少脉石和贫连生体在精矿中的夹杂，从而达到提高精矿品位的目的。磁团聚重选法是从原地矿部矿产综合利用研究所研制的“磁载法”分选工艺发展起来的。“磁载法”分选可提高精矿质量但是也有其致命的弱点，需要有剩磁强的粗粒磁铁矿颗粒作载体。因此，它只能应用于个别特殊矿石，不具备普遍推广价值。首钢矿业公司从自有矿石性质出发，根据矿石中磁铁矿物颗粒不均匀嵌布的特性，提出利用矿浆中存在一部分已经单体解离的粗颗粒铁矿物颗粒采取特殊手段提高剩磁，以此作为磁载体的建议。地矿部矿产综合利用研究所根据这一建议，进一步试

7、验和改进，开发研究出磁团聚重力选矿机小型试验样机。在小型试验成功的基础上为了能使该设备尽快在舀钢矿业公司推广应用，根据大石河铁矿、水厂选矿厂生产流程、设备配置及应用的可能性，于1983年7月在郑州综合利用研究所进行了半工业试验。首钢矿业公司提供了200 t水厂铁矿石矿样，并派技术人员参与半工业试验。半工业试验取得了预期的效果。证实了磁团聚重力选矿在技术上是可行的，在工艺上是合理的。经过研究单位、生产使用单位和设备制作方的反复研究，在郑州所提出的设计方案的基础上，加以补充完善，解决了磁团聚结构的设计方案，确定了磁系的制作工艺。于1985年初制作了1台咖l 500mm工业试验样机，并在水厂选矿厂9

8、系列进行了单机试验，取得r很好的分选效果。根据样机，1985年下半年开始设计生产西1 800 mm和西2 500 mm磁团聚设备，并在大石河铁矿选矿厂第三系列进行磁团聚重选机工业生产试验，同样取得了很好的分选效果。该科技创新项目获得国家科技成果一等奖以及由国家专利局和国际知识产权组织联合颁发的专利成果金牌奖1。14磁团聚重力选矿机的工作原理磁团聚重力选矿机是集磁力选矿、重力选矿工作原理于一机的设备。矿浆沿切向给人给矿斗。经给矿嘴周向均匀给人磁聚机的工作腔。工作区是由垂肖与矿浆流向的几层磁场组成。当矿浆进入磁场时，磁性矿物被磁场力磁化形成具有一度粒度的磁团聚，靠自身重力加速下沉。：在上升水流作用

9、下沉到2个磁场中间磁场力最弱点时，水流将团聚颗粒打开，团聚矿粒此时呈松散状态，使夹杂在其中的非磁性矿物、连生体、贫连牛体随上升水流向上运动。而磁性矿物靠自重惯力进入下1个磁场区，再次团聚成一定“粒度”的磁团聚继续下沉。当再次到两磁场中间磁力最弱处又呈松散状态，此时磁团聚被上升水流再次打开，夹杂在其中的非磁性矿物、连生体、贫连生体再次随上升水流向上运动。团聚一分散一再团聚一再分散使磁性矿物得以富集从底流流出，非磁性矿物、连生体、贫连生体随上升水流返回到相应的作业中，完成磁团聚选矿机的分选过程。磁团聚受力分析：矿物选别过程中受磁力、重力选矿双重作用。(1)磁力选别。机体内设有一定磁场强度的磁环，磁

10、性矿物在磁场力作用下被磁化产生团聚。磁性矿物受磁场力，方向垂直机体轴线。非磁性矿不受磁力作用。(2)重力选别。矿浆进入磁聚机后，矿粒本身重力尸重，方向垂宦向下；受到矿浆的浮力F浮；方向垂直向上；上生水流使其产生的上生力F，方向向上；各种矿粒运动阻力F阻'方向于运动方向相反；矿粒在矿浆运动中受到上升水流与矿降下降的剪切力，其方向于运动方向有关。在机体内，对某一个矿粒而言，以上诸力向量和为零。非磁性矿物浮力与上升力之和大于其它诸力之和而上升。磁性矿物团聚后产生的重力大于其它诸力向下运动，底流排出。非磁性矿物产在浮力和上升水流的作用下，克服其它诸力向上运动。从而磁性矿物与非磁性矿物达到分离目

11、的。由磁选、细筛、磁聚机组成的选矿工艺称作磁团聚重选工艺。15磁团聚重力选矿机的生产应用1985年7月开始对大石河铁矿选矿厂进行磁团聚重力选矿技术改造。在保证精矿品位不变前提下，改造后球磨机台时处理能力提高1663，回收率提高098。同一矿物相同粒度条件下，使用磁团聚重力选矿新流程的选别指标较好，只要是单体解离矿物通过磁团聚重力选矿机就可以进入下段作业，非单体解离矿物，包扩磁选机选别过程中的机械夹杂非磁性矿物返回再磨或相应作业，这样就可减少传统选矿工艺中由于过磨或欠磨对选矿技术指标的不利影响，从而提高球磨机的生产能力2。2磁团聚重力选矿机的发展21 变径型磁团聚重力选矿机的理论基础变径型磁团聚

12、重力选矿机是在第一代磁团聚重力选矿机的基础上发展起来的第二代产品。第一代磁团聚重力选矿机投人生产后取得了较好的技术指标。随着时间的推移，该设备也暴露出一些缺点。一是磁聚机筒径从上至下直径是不变的，在选别过程中，从上至下，随着工作部位的不同，选别区域矿量不一样，机体内的矿浆流速发生变化，选别效果也变化。如何使矿浆的流速与筒体直径相一致，需要在原磁团聚重力选矿机的基础上进行改进。矿浆流速与筒体直径(筒体截面积)存在如下关系式：V=K·WS， (4)式中，y为矿浆流速，ms；K为公式系数矿；形为矿浆流量，1113Ih；Js为矿浆流截面，m2。矿浆流速的改变量AV与矿浆流过的截面积改变量AS

13、成正比例。即AV=K AS， (5)式中，AV为矿浆流速改变量，mh；AS为浆流过的截面积改变量，in2；K为公式系数。由上式可见，改变筒体截面积，就改变了矿浆在筒体内的流速，也改变了选别效果。将不同的选别区筒体直径改变，增大了精选流速，减小扫选区流速，以此达到充分选别目的，又保证充分回收磁性颗粒的效果，从而提高精矿品位和回收率。变径型磁团聚重力选矿机就是在这一理论基础上产生的。22变径与非变径磁团聚重力选矿机选别效果1992年，原首钢矿业研究所完成由非变径到变径每个工作参数的优化研究与试验工作。变径型磁团聚重力选矿机的选别粒度上限比非变径型提高很多。23变径型磁团聚重力选矿机的应用变径型磁团

14、聚重力选矿机由于其分选精度高、结构简单、操作方便，得到了选矿界的高度重视，在全国大、中、小型铁选厂得到了广泛推广应用。不同铁选厂使用变径型磁团聚重力选矿机后选别丁艺指标都有较大提高。3电磁聚机31 电磁聚机的研制磁团聚重力选矿机无论变径与非变径，都有其弊端。其一，设备内部磁场是永磁磁场，制作完成后，其磁场强度就固不变。当矿石性质、矿量等外部条件变化时，因磁场强度不能及时调整。适应能力较差；其二，永磁磁团聚重力选矿机耗水量大，将制约在缺水地区的推广应用。利用新技术、新工艺、研制开发新型高效选别设备势在必行。在国内，磁铁矿的“反浮选”工艺日渐成熟。该工艺本身是在细磨的基础上，对磁选精矿增加反浮选作

15、业，剔除精矿中的贫连生体，达到提铁降硅的目的。由于该工艺复杂，对磨矿粒度和矿浆温度等要求较高，不仅对磨矿粒度有较严格的要求，而且增加了药剂、动力等消耗。因此，选矿成本增加，降低了生产效率。并且因使用药剂可能对环境造成污染，还需投入环保费用。首钢矿业公司大石河选厂、水厂选矿厂选矿工艺流程一直使用控制细筛一磁团聚工艺流程，筛上返回再磨。但由于磁团聚重力选矿机设备本身的缺陷限了该机进一步“提铁降硅”的技术要求，并且该设备体积大占用厂房面积大，耗水量多。同时，该设备操作调整相对复杂，需要配置熟练的操作工，否则就会造成选别指标的波动。近几年来，在应用中发现矿石性质一旦变化，磁团聚重力选矿机分选效果就不够

16、理想。分析其原因主要是磁团聚重力选矿机固定的磁场强度，不能随矿石性质的变化而变化，从而影响选别指标。近儿年来，国内对电磁聚机的研究越来越深入。技术也越来越成熟，利用通电线圈产生交变磁场替代不变的磁场，取得好的指标。但多数只停留在调整几个固定的电流参数，而且需要人工进行切换，无法实现自动调整与控制。首钢矿业公司自行研究的复合闪烁精选机(电磁聚机)，利用比较成熟的单片机线性控制技术与PID技术进行配合，制作出能够独立运行、自动凋整，并且随矿石性质变化自动产生线性磁场的分选设备。在首钢矿业公司水厂选矿厂、大石河选厂的应用中取得了较好的效果。32电磁聚机工作原理电磁聚机是由给矿器、桶体、电磁线圈、水环

17、、排矿法阀、锥体、溢流槽、电控系统组成。矿浆沿切线方向给人给矿器矿浆周向转动进入机体中部。给水位置在电磁聚机简体下部，水管出口沿周向均部。矿浆南给矿器给入到筒体内，矿物在上升水作用下向J：运动。磁性铁矿物在闪烁磁场中磁化形成磁团聚体，加大了自身重量，克服了由水环给入的上升水流的浮力作用向卜沉降。在沉降过程中，电磁场在自动控制条件下间隔供电，磁场时有时无，呈现不断团聚一松散一团聚状态，松散时将团聚体中夹杂的脉石矿物和磁性较弱的连生体随上升水流的浮力而被水冲出，进入溢流产品中。反复团聚松散，使精矿不断得到提纯。精矿下降过程中，受到由多层磁场的作用，磁性矿物继续受到团聚一松散一团聚的作用，精矿进一步

18、得到提纯。精矿运动到锥体部分强化覆力作用，得到最后的精选，形成最终精矿从底部排矿口中排出。脉石矿物和连生体随上升水流作用，最后形成溢流从溢流槽中排出。矿浆在向上运动过程F11，当部分超细粒单体精矿在闪烁磁场中松散而上升剑最上层永久电磁场区时受此处较强磁场作用而团聚，这样保证了细粒级单体精矿不进入溢流中，杜绝了溢流“翻黑现象”的发生，保证了金属回收率。当给矿量和给水量发生变化时，自圆筒内给矿点到溢流堰之问(选分区)浓度则随之变化，压力传感器将浓度变化信号传给自动控制系统，由自动控制系统控制电磁线圈的电流强度，使磁场强度也随之变化，从而改变磁性矿物下沉速度，同时也控制下边排矿阀的开启程度，改变排矿

19、速度。自动控制系统检测流量计信号大小，控制电磁阀调整给水量，从而保持选分区浓度趋于设定值，维持最佳选别状态。当矿石性质发生变化，精矿质量波动时，则调整电流设定值，使磁场强度适应矿石变化，保证最终精矿质量，实现对磁性矽“物的精选。利用励磁线圈产生电磁场，改善了不同粒级、不同种磁铁矿颗粒的分选条件，提高分选效果。33 电磁聚机在首钢水厂选矿厂的应用331水选厂应用电磁聚机后选矿工艺流程2003年3月，首钢水厂选矿厂首先进行电磁聚机工业性试验，试验取得了较好的效果。目前已在水厂选矿厂、大石河铁矿选矿厂全面推广应用。332生产考查情况磨矿选别流程改造后进行多次工序考察和全流程考查，流程升级改造后，各作

20、业指标发生了很大变化。主要是：一次球磨台时提高；二次球磨循环负荷量大幅度下降，基本控制在200以下；电磁聚机精矿品位提高幅度较以前普通磁聚机大幅度提高，平均为533；进入过滤三磁精矿品位平均为6555，经磁选管直接人选后精矿品位达到6821，因而电磁聚机底流经三磁过滤后精矿品位达到了标准要求，实现了高效选别设备的工艺流程升级。改造后工艺流程相对于改造前有以下优点：有效降低二次循环负荷，改造前二次循环负荷为250以上，改造后达到180左右；提高一段球磨处理量，改造后磨机处理量为785 th，改造前为70 th；电磁聚机给矿前后精矿品位提高幅度5以上，磁团聚重力选矿机提高幅度为2；改造后最终精矿品位在6821，改造前在6800；每台电磁聚机使用的水量是225 th左右，单台咖2500磁团聚重力选矿机的用水量为160 th左右，每个系列使用4台电磁聚机替代2台磁团聚重力选矿机，因此改造后，节约用