GCG型强磁选机应用于蓝晶石除铁提纯工业试验研究.pdf

2 0 1 4 年第5 期有色金属 选矿部分 7 7 d o i 1 0 ．3 9 6 9 0 ．i s sn ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 4 ．0 5 ．0 1 9 G C G 型强磁选机应用于蓝晶石除铁提纯工业试验研究 魏红港，冉红想 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 摘要蓝晶石是一种重要的耐火材料，其中的铁杂质会降低蓝晶石制品的耐火度，影响工业使用性能，故对蓝晶石 进行除铁是蓝晶石选矿中重要工艺步骤。河北某地蓝晶石生产企业使用G C G l 5 1 0 0 - 4 电磁感应辊强磁选机取代原流程中的筒 式于选机，最终使蓝晶石精矿中含铁量由原来的1 ．6 4 ％降低到1 ．0 2 ％，提高了蓝晶石精矿质量。 关键词G C G 型强磁选机；蓝晶石；除铁提纯；干法分选 中图分类号T I M 5 7 ；T D 9 2 4 文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 4 0 5 0 0 7 7 0 4 A nI n d u s t r i a lT e s to fG C GH i g hI n t e n s i t yM a g n e t i cS e p a r a t o rf o rD e - i r o n i n g R e f i n e m e n to fK y a n i t e W E ／H o n g g a n g ，R A NH o n g x i a n g B e l t i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g10 0 16 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ek y a n i t ei Sa ni m p o r t a n tr e f r a c t o r ym a t e r i a l s ．T h ei r o ni m p u r i t yr e d u c e st h e r e f r a c t o r i n e s so ft h ek y a n i t ep r o d u c t s 。w h i c hi n f l u e n c e st h ei n d u s t r i a lp e r f o r m a n c eo ft h ek y a n i t e ．T h e r e f o r e ， i ti sa ni m p o r t a n tp r o c e s s i n gs t e pt os e p a r a t ei r o ni m p u r i t yf r o mk y a n i t e ．Ak y a n i t ep r o d u c t i o ne n t e r p r i s e s i nH e b e ir e p l a c e sd r yd r u mm a g n e t i c s e p a r a t o ri no r i g i n a lp r o c e s sw i t hG C G l 5 1 0 0 - 4i n d u c e dm i l e rh i g h i n t e n s i t ye l e c t r o m a g n e t i cs e p a r a t o ra n dg e t si r o n c o n t e n to ft h ek y a n i t ec o n c e n t r a t er e d u c e dt o1 ．0 2 ％f r o m 1 ．6 4 ％。w h i c hi m p r o v e st h eq u a l i t vo fk y a n i t e ． K e yw o r d s G C Gh i g hi n t e n s i t ym a g n e t i cs e p a r a t o r ；k y a n i t e ；d e - i r o n i n gr e f i n e m e n t ；d r yb e n e f i c i a t i o n 蓝晶石矿石是一种高铝矿物原料，主要成分是 A 1 2 0 ，S i O ，在工业中一个重要的用途是生产耐火 材料。用蓝晶石制备的铝合金和耐火纤维可满足飞 机、雷达、宇宙飞船等耐高温零部件的特殊技术要 求；蓝晶石经高温煅烧形成的莫来石具有耐火度 高、高温载荷大、抗化学腐蚀、热膨胀性低、机械 强度高和抗热冲击力强的特点，可用来作为冶金炉 的保护层；用蓝晶石生产的氧化铝产品，可以用来 制备耐高温水泥，在军工建筑中应用较为广泛。 蓝晶石与红柱石、硅线石同属蓝晶石族矿物， 一般由氧化铝质沉积岩变质而成，其矿床主要有三 种类型石英岩、片岩和片麻岩型[ - | 。我国蓝晶 石矿产资源储量丰富，主要分布于江苏、河南、河 北、山西、内蒙古等地[ 2 - 3 ] ，但是大部分地区矿床 的蓝晶石品位较低，富矿床很少。我国对蓝晶石矿石 的选矿研究开始较晚，目前对于蓝晶石选矿最主要 的方法是浮选法，其次是重选浮选联合选别⋯] 。 在蓝晶石矿中铁是有害成分，在高温下能与铝形成 低熔点的4 C a O A I 0 3 F e 2 0 ，，致使耐火度降低，力 学强度变弱，直接影响产品的使用性能，故利用磁 选法除去矿物所夹杂的磁性物质也是蓝晶石选矿中 不可缺少的重要手段。 蓝晶石等非金属矿所含磁性物具有含量低、磁 性弱、粒度细、去除难等特点，常规磁选设备难以 实现其高效提纯[ 6 3 。针对这一难题，北京矿冶研 究总院研制开发了G C G 型双通道四辊强磁选机， 该机应用于河北某蓝晶石厂，取代原流程中的筒式 干选机，最终获得了含铁为1 ．0 2 ％的高纯度蓝晶石 精矿。 1 矿石性质 该矿主要是石榴蓝晶石云母片岩和蓝晶石石榴 收稿日期2 0 1 3 1 0 2 0修回日期2 0 1 4 - 0 7 0 9 作者简介魏红港 1 9 8 4 一 ，男，河北望都人，工程师，硕士，从事磁选设备设计和优化方面的研究工作。 万方数据 7 8 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第5 期 石片麻岩矿，呈颗粒浸染状。主要矿物有蓝晶石、 黑云母、石榴石和石英，金属矿物主要为磁铁矿、 赤铁矿及少量钛铁矿和黄铁矿，原矿多元素分析结 果为A 1 2 0 32 2 ．6 5 ％、T F e7 ．5 3 ％、S i 0 25 2 ．8 2 ％、T i 0 2 1 ．1 1 ％、M ．g o3 ．3 2 ％。蓝晶石、石榴石、黑云母比磁 化系数分别为2 ．7 x 1 0 { 、5 ．9 x 1 0 。7 、3 ．8 x 1 0 。7m 3 ／k g 。 2G C G 型强磁选机特点 试验设备采用北京矿冶研究总院研制的 G C G l 51 0 0 4 双通道四辊电磁强磁选机，该机是一 款具有高分选精度、低能耗的干式电磁强磁选设 备，主要有激磁线圈、“日”字型磁轭、感应辊、 分矿板、给料斗、上接料斗和下接料斗等组成，该 机共有两个分选通道，每个通道布置两个感应辊， 可以连续完成两次分选。 该机工作原理如图l 所示。激磁线圈通电后在 磁路中产生磁通，由于感应辊的聚磁作用，在磁轭 与感应辊之间的工作间隙处产生高强度磁场。开启 给料斗的给矿旋钮，物料开始均匀地给入分选区， 磁性物料被感应辊吸附并随其一起运动，当被带至 感应辊下部时，在重力作用下落人上接料斗的磁性 物口排出；非磁性物料由于不受磁场力的作用，沿 抛物线方向落人上接料斗的非磁性物口，并进入下 感应辊进行二次分选，从而获得更纯的非磁性矿 物。磁性矿物与非磁性矿物的产率比例可通过分矿 板位置进行调节。 j ，，／ 渊、4 ＼、、 m 磁张f ∥物 『f 豫忡‘”物 图lG C G l 51 0 0 4 强磁选机示意图 F i g ．1W o r k i n gp r i n c i p l eo fG C G1 51 0 0 - 4 m a g n e t i cs e p a r a t o r 该设备磁路结构紧凑，漏磁少，磁能利用率 高，磁场强度可达l7 6 0k A ／m 以上；采用双通道 的给矿方式，提高了处理能力；每个分选通道布置 两个分选辊，可以连续分选两次，提高了分选精度。 3 工业试验 河北某蓝晶石生产企业采用磁选一浮选一磁选 生产流程，原矿经过破碎磨矿至一7 4 m 占6 0 ％左 右，经过两次湿式磁选、一次浮选和一次强磁干选 后最终获得蓝晶石精粉含铁量在1 ．6 4 ％左右，其中 强磁干选设备采用永磁筒式干选机，磁场强度约为 4 8 0k M m 。 为了实现蓝晶石矿的有效利用，提高矿山的综 合经济效益，该企业采用北京矿冶研究总院研制的 G C G l 5 1 0 0 4 双通道四辊电磁强磁选机取代流程末 端的永磁筒式干选机，为了确定设备的运行参数， 考察除铁效果，对新设备进行除铁工业试验。 3 ．1 磁场强度试验 采用G C G 双通道四辊电磁强磁选机，在感应 辊转速为4 0r ／m i n 、分矿板和辊体间隙为3m m 、 给矿量为lt ／h 条件下，进行激磁电流强度试验， 试验结果见图2 。 激磁电流M 图2 激磁电流试验结果 F i g ．2 R e s u l to fm a g n e t i z i n gc u r r e n t 由图2 可见，随着激磁电流的增加，除铁效果 越来越明显，蓝晶石精粉中的含铁量逐渐下降，废 料产率也随之上升，但当激磁电流增大到2 5A 后， 蓝晶石精粉含铁量下降幅度以及分选过程中的废料 产率上升幅度都明显减小。这是由于激磁电流的增 大导致磁路中磁通密度增加，进而使分选空间磁场 强度增大，但是当磁通密度增加到一定程度后，感应 辊接近磁饱和，激磁电流再增大磁场强度也不会提高。 用特斯拉计测量出辊体表面的磁场强度随激磁 电流的变化关系，如图3 所示，可见激磁电流在5 2 5A 变化时，磁场强度由5 6 0k A ／m 增大到 17 6 0k A ／m ，变化幅度较明显；但是2 5A 以后， 随着激磁电流的增大，磁场强度变化趋于平缓。 由图2 和图3 不难发现，激磁电流为2 5A 时 万方数据 2 0 1 4 年第5 期魏红港等G C G 型强磁选机应用于蓝晶石除铁提纯工业试验研究 7 9 激破电流，A 图3 激磁电流与磁场强度的关系 F i g ．3R e l a t i o n s h i pb e t w e e nm a g n e t i z i n gc u r r e n t a n dm a g n e t i cf i e l di n t e n s i t y 磁场强度为17 6 0k A ／m ，为设备的最佳运行状态， 再增大激磁电流磁场强度也不会继续增大，此时一 方面可以保证较小的电流强度获得最大的磁场力， 另一方面可以减小激磁线圈的温升。 3 ．2 感应辊转速试验 在激磁电流为2 5A ，分矿板和辊体间隙 3t o n i ，给矿量为1t ／} l ，感应辊转速分别为3 0 、4 0 、 5 0 和6 0d m i n 条件下进行试验，试验结果见图4 。 感应辊转速／ r r a i n o 图4 转速试验结果 F i g ．4 R e s u l to fr o t a t i o n a ls p e e d 从图4 中可见，随着感应辊转速的增加分选过 程中产生的废料量呈减小趋势；蓝晶石精矿含铁量 在感应辊转速区间为3 0 。5 0r ／m i n 时呈现减小趋 势，而当感应辊转速大于5 0r ／m i n 时蓝晶石精矿含 铁量大幅上升。这是由于感应辊转速较低时，积于 感应辊表面待分选的物料层较厚，影响除铁效果， 随着感应辊转速的提高，一方面由于待分选物料层 变薄，除铁效果变好，另一方面辊体表面的离心力 增大，有利于磁性物料和非磁性物料的分离。但是 当转速提高到一定程度，一些磁性物料由于离心力 过大也进入到蓝晶石精矿中，致使精矿含铁量升 高。综合试验结果，选择感应辊转速5 0d r a i n 为适 宜的分选转速。 3 ．3 分矿板位置试验 在激磁电流为2 5A 、给矿量为lt ，I l 、感应辊 转速为5 0r ／m i n 、分矿板和辊体间隙为1 4r a i n 时 进行条件试验，试验结果见图5 。 f J j 隙／m l 图5 分矿板位置试验结果 F i g ．5 R e s u l to fs e p a r a t i o np l a t ep o s i t i o n 图5 表明，随着分矿板与感应辊距离的增大， 蓝晶石精矿中含铁量减少，废料率增加。当分矿板 与感应辊间隙由3i n l n 增大到4m n l 时蓝晶石精矿 含铁量下降幅度变化不大，但是废料产率却由 8 ．7 ％增加到2 3 ．1 2 ％。综合考虑蓝晶石精矿含铁量 及废料产率，选取分矿板与感应辊间隙为3m l n 为 分矿板最佳位置。 3 ．4 单机处理量试验 为了验证G C G l 5 1 0 0 - - 4 双通道四辊强磁选机的 单机处理能力，在激磁电流为2 5A ，感应辊转速 为5 0d m i n ，分矿板和辊体间隙为3I I L r n 进行单机 处理量试验，试验结果见图6 。 0 J 1 ．二 处理量／ t h 。 图6 处理量试验结果 F i g ．6 R e s u l to fp r o c e s s i n gc a p a c i t y 由图6 可见，采用G C G l 5 1 0 0 4 型双通道四辊强 磁逸∞龋I 场淦业蓝晶石矿，适宜单机处理量为1t ，I l 。 3 ．5 连续工业试验 为了考察G C G l 5 1 0 0 - 4 双通道四辊电磁强磁选 机分选稳定性，在激磁电流为2 5A 、感应辊转速 为5 0r ／m i n 、分矿板位置距离辊体3t o n i 、给矿量 为lt ／h 条件下，进行为期1 0d 的连续运转工业试 验，每天上午和下午相同时间各取样一次，对试验 万方数据 8 0 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第5 期 结果进行分析可得，在给矿蓝晶石含铁量为1 ．8 6 ％ 条件下，经过G C G l 5 1 0 0 4 双通道四辊电磁强磁选 机分选，可获得产率为9 0 ．3 7 ％、含铁量为1 ．0 2 ％ 的蓝晶石精粉，比原来采用筒式干选机获得蓝晶石精 粉铁含量下降3 7 ．8 ％，取得了较为理想的分选效果。 4 结论 1 蓝晶石中所含有的铁磁性矿物具有含量低、 磁性弱、粒度细、去除难等特点，常规磁选设备难 以实现其高效除铁提纯。G C G 型双通道四辊强磁 选机具有磁场强度高，磁场梯度大等特点，可以在 一台设备对分选物料完成两次强磁分选，有效地提 高了分选精度，保证了产品的纯度。 2 采用G C G l 51 0 0 4 双通道四辊电磁强磁选 机对河北某蓝晶石矿进行工业试验表明，在给矿含 铁量为1 ．8 6 ％条件下，经过该设备分选，可获得含 铁量为1 ．0 2 ％的蓝晶石精粉。 3 G C G 型双通道四辊强磁选机可作为非金属 矿选矿厂流程末端干法强磁分选设备使用，工艺流 程简单，对于提高非金属矿的纯度等级具有重要作 用，推广应用前景广阔。 参考文献 [ 1 ] 李湘洲．蓝晶石及其选矿现状[ J 1 ．化工矿山技术，1 9 9 5 4 5 7 6 0 ． [ 2 ] 张维庆，K u mF r a n c i s ．世界蓝晶石矿物资源及其选矿 [ J ] ．中国非金属矿工业导刊，2 0 0 4 4 1 4 1 6 ． [ 3 ] 张建河，姚书长，杨子魁．我国蓝晶石选矿工艺及流程研 究[ J ] ．国外金属矿选矿，1 9 9 7 7 4 0 _ 4 2 ． [ 4 ] 苏永江，余郑生，赵东力，等．含铁质蓝晶石选矿工艺研 究[ J ] ．非金属矿，2 0 0 3 6 3 5 3 7 ． [ 5 ] 岳铁兵，曹进成，牛兰良，等．蓝晶石英岩型矿石选矿提 纯工艺探索[ J ] ．中国非金属矿工业导刊，2 0 1 3 4 6 1 6 2 ． [ 6 ] 冉红想，卢刚．强磁选设备在非金属矿除铁中的应用 [ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 1 z 1 1 5 0 1 5 4 ． 、 岔 岔 岔 仓 仓 仓 仑 岔 仓 仓 岔 仓 僚 岔 命 岔 仓 岔 仓 岔 岔 岔 岔 夼 仓 岔 仓 仓 仓 仓 仓 偷 仑 佾 上接第3 8 页 业，2 0 1 2 3 7 9 8 0 ，1 0 7 ． [ 5 ] 周南．黑龙江某钼矿选矿试验研究[ J ] ．有色矿冶， 2 0 1 2 ，2 8 4 1 2 1 4 ． [ 6 ] 周艳飞，崔立风．江西某钼矿选矿试验研究[ J ] ．有色金 属 选矿部分 ，2 0 1 2 3 3 9 - 4 3 ． [ 7 ] 苏建芳，孙伟，黄红军，等．云南某复杂铅锌银硫化矿 综合回收试验研究[ J ] _ 有色金属 选矿部分 ，2 0 1 1 3 8 - 1 2 ． 1 8J P e n gY ，G r a n oS ，F o m a s i e r oD ，e ta 1 ．C o n t r o l o f g r i n d i n g c o n d i t i o n si nt h ef l o t a t i o no f g M e n aa n d i t s s e p a r a t i o nf r o mp y r i t e [ J ] ．I n t e r n a t i o n a lJ o u m a lo fM i n e r a l P r o c e s s i n g ，2 0 0 3 ，7 0 1 6 7 8 2 ． [ 9 ] P e n gY ，G r a n o S ，F o m a s i e r oD ，e ta 1 ．C o n t r o l o f g r i n d i n gc o n d i t i o n si n t h ef l o t a t i o no f c h a l c o p y r i t ea n d i t s s e p a r a t i o n f r o mp y r i t e [ J ] ．I n t e r n a t i o n a lJ o u m a lo f M i n e r a lP r o c e s s i n g ，2 0 0 3 ，6 9 1 8 7 1 0 0 ． [ 1 0 ] 黄红军．云南某铅锌硫化矿浮选新工艺的研究[ J ] ．矿 产综合利用，2 0 0 8 1 3 - 6 ． ， 岔 岔 岔 令 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 岔 仓 岔 仓 岔 岔 岔 仓 仓 仓 仓 仓 仓 仓 仓 ／乱 ／孔 佾 上接第7 6 页 表2半自磨及球磨工艺能耗钢耗等主要运行成本 T a b l e2 6 结论 1 采用“T ”型提升衬板半自磨机碎矿能力得 到提高，通过增大提升条与平板部分的弧度，不仅 缓冲了钢球对衬板的冲击力度同时加强了提升条的 抗冲击能力，使衬板的使用寿命大大延长。 2 将排矿格子板孔宽度由2 0m l n 增加至3 0m t m ， 提高磨细物料通过能力，有效地防止了过磨现象。 3 在格子板上选择性的开放顽石排放孔，磨 机内部顽石及时排出，保证了半自磨机内部磨矿介 质的合理配比，有效地增加了磨矿效率，同时因残 球导致渣浆泵内衬的磨损大大降低。 4 通过改进，在S A B 磨矿系统中两磨机负荷 得到合理匹配，保证了生产稳定、连续，降低成 本，提高了经济效益。 参考文献 [ 1 ] 杨琳琳，文书明．自磨机和半自磨机的发展和应用[ J ] ． 国外金属矿选矿，2 0 0 5 7 1 3 1 6 ． [ 2 ] 王泽红，陈炳辰．球磨机负荷检测的现状与发展趋势 [ J ] ．中国粉体技术，2 0 0 1 ，1 1 1 9 2 3 ． [ 3 ] 毛益平，陈炳辰，高继森．球磨机有功功率和磨矿效率 影响因素研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 0 ，2 0 4 4 8 5 0 ． [ 4 ] 李冬，方勋，过仕民．大型半自磨机在冬瓜山选矿厂 的应用及研究初探[ J ] - 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