浅谈有关磁选柱的相关研究

921 编辑：中冶有色技术网来源：安春燕等

2024-03-04 13:24:51

摘要：磁选柱是一种经济有效的磁选设备，它通过特殊的磁系使被选矿浆内颗粒反复团聚和分散，与此同时，借助于上升水流的淘洗作用，将大部分贫连生体和单体脉石剔除，较大程度的提高了铁精矿的分选品级。但随着我国钢铁冶炼工业的迅猛发展，铁资源这一非可再生资源变得日益紧缺，加之冶炼对铁精矿质量的要求也越来越高，对于铁矿这一非可再生资源的精细分选和有效利用成为了又一新的研究课题。

关键词：磁选技术,磁选柱,细磨工艺

1 磁选技术的发展概况

磁选是在不均匀的磁场中利用矿物之间的磁性差异而使不同矿物实现分离的一种选矿方法，磁选的应用则是利用各种矿石或物料的磁性差异，在磁力及其他力的联合作用下进行选别的过程。磁选因为其工艺洁净无污染、成本低廉且易实现，在很多领域都得到了广泛应用。

近几十年来，磁性分离技术和磁选设备都有了长足的发展，选矿设备的发展特点主要有：结构简单、处理量大、管理费用低、操作维护方便、提高分离精度、增加处理能力、扩展应用领域、降低原材料消耗、采用新型材料和应用先进技术等。随着磁选设备研究的进一步发展以及生产工艺的改进，我国磁铁矿品位和回收率也达到了世界先进水平。

目前就世界范围看，为获取高品位的铁精矿，在磁铁矿选矿工艺技术方面所采取的办法有[1]：

（1）在普通磁选流程中加入细筛的细筛细磨工艺,

（2）弱磁选精矿中的脱硅反浮选工艺,

（3）多段磨矿多段精选工艺。

磁选工艺的的改进逐步改善了磁性选矿的效果，但由于磁铁矿物具有极强的磁性，是极易选矿物，一方面常规的弱磁选法可以有效而经济地回收磁铁矿，但另一方面磁铁矿的强磁性又使之在常规弱磁选时产生极强的团聚作用，磁化颗粒之间在其基本的磁力作用下相互吸引，克服介质阻力汇聚在一起[2]。

2 磁选设备的发展概况

国外磁选设备取得了很大的发展，磁选机大型化、给矿方式、磁系设计、槽体结构等方面成果显著：实现设备大型化，提高了处理能力。同时，我国磁选机的研制也得到了蓬勃的发展。在弱磁场磁选设备、中磁场磁选设备和强磁场磁选设备的研制上都有了显著的成果并已经投入生产。

3 磁选柱及相关介绍

磁性矿物在离开磁场时存在剩磁，磁性颗粒之间由于存在剩磁而发生磁团聚，对选别、分级以及过滤都有不利影响,在磁选过程中由于磁性颗粒在外磁场作用下形成磁团,在磁团内，除磁性颗粒外，还夹杂低品位的脉石及连生体，降低了精矿的品位。为了解决常规磁选机的“磁性夹杂和“非磁性夹杂问题，鞍山科技大学研制了磁选柱，磁选柱是一种磁力与重力相结合的弱磁场磁选机，在利用磁团聚的同时施加外力破坏磁团聚，能有效解决单体有用矿物与贫连生体的分离问题，依靠粗、细磁性颗粒之间的磁团聚与贫连生体和脉石沉降速度不同实现分选，提高了精矿品位。磁选柱内由上至下分布多组线圈，借助直流供电对线圈由上至下循环励磁，形成时有时无，可调强弱，不连续不均匀的弱磁场。其下部进水口采用自下而上切向供水，水流在柱体内高速旋转，利用水流的剪切力和上升力不断冲洗被选物料，以此使被选矿浆反复进行团聚—分散，磁团聚分散时夹杂在其中的连生体和单体脉石能够被上升水流冲击至溢流沿排出，形成磁选柱尾矿（实际为中矿）,磁团聚在重力和磁力的作用下向下运动，高品位铁精矿在磁选柱底部聚集并由排矿口排出。物料可在分选筒内被多次精选，中贫连生体和单体脉石可被有效地分选出来，得到的精矿品位较高，同时磁团聚对细粒磁铁矿也有一定捕集作用，故对磁铁矿的回收率也较高。磁选柱还能能够有效地降低SiO2等杂质含量。

4 磁选柱的研究概况

传统的磁团聚重选机和改进的永磁筒式磁选机多数适合粗选作业，对于铁精矿分选效果普遍不理想，为此鞍山大学研制了磁选柱，较粗选设备大大提高了强磁性物料的分选精度。但由于来料的磁化现象明显，磁团聚引起的磁性和非磁性夹杂使得分选精度难以进一步提高。为此，东北大学研发了一种脉冲震动磁场磁选柱，利用分选腔内的震动磁场使磁团聚发生张弛交替的抖动，以此打散磁团聚提高分选精度，但效果分选效果不理想。而后中国地质科学院矿产综合利用研究所研发了一种超声复合力场磁选机，将超声波分散系统与磁选机相结合，巧妙地将超声波分散力与水流冲击力、重力相结合，使其联合作用，破坏磁团聚，提高铁精矿品级，该设备结构简单，分选效率高选别效果好，对被分选对象局限性小，适应性强。

分析了矿物颗粒在磁选柱内受到的力的作用，在假定矿浆密度均匀，矿物性质稳定，矿物颗粒球形，上升水力均匀等情况下，建立了某一粒度的矿粒在磁选柱中某一点的运动状态的数学模型，得到了一定粒度矿粒的运动和上升水流以及磁场强度有关的结论，虽然模型十分繁琐，但他的结论验证了磁选柱的分选原理。由于该文章作者研究的是不同大小的矿粒在磁选柱中的运动情况，所以假定了矿物性质稳定，矿物的磁化率相同。但在实际过程中矿粒的性质并不是相同的，而使用磁选柱的目的就是把单体脉石和贫连生体分离出去。

对于磁选柱的改良，前人已经做过大量的尝试和努力，主要思路有两种，一种思路是在设备的硬件结构上改进，对来料先进行处理再分选，一种在控制方法上对控制系统进行优化，采取基于矿浆浓度检测的闭环控制方式，但控制方法大部分采取PID控制，控制器通过定时采样进行PID运算对磁选柱相关参数进行调节，主要通过溢流矿浆的浓度和底流精矿浓度来调节磁场强度的大小和底阀开度的大小，但对于磁选柱这样的被控对象，很难找到合适的数学模型对其进行准确的描述，传统PID控制器对此类被控对象难以达到较好的控制效果。

由此，磁选柱在实际应用中的问题：

（1）来料的剩磁磁化现象严重且不易被打散，分选精度难以进一步提高。

（2）系统具有非线性，大惯性和迟滞的特性，传统PID控制器对此类被控对象难以达到较好的控制效果。

为取得更好的选别效果，改良原有的机械设备，利用先进的智能控制理论，对磁选柱进行智能控制是将来磁选柱改良的主要方向。

参考文献：

[1]宣乐信，曾云南.选矿厂选别作业自动控制的进展[J].金属矿山，2008（01）：7-10.

[2]袁志濤.脉冲振动磁场磁选柱的研制及试验研究[D].沈阳：东北大学，2001.

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