CN101850298B - 提高磁分离装置选矿能力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高磁分离装置选矿能力的方法，是利用磁选机将矿粉中导磁性矿粉颗粒分选出来，其特征在于在矿粉进行磁选之前先向矿粉中添加磁种子；利用磁种子在磁选机内磁化且吸附矿粉中导磁性矿粉积聚成磁聚团，磁聚团的大小满足能够被所用磁选机分离的要求，使导磁性矿粉与磁种子一起被磁选机从矿粉中分离出来。这种方法不需要提高磁选机的背景磁场强度，即可以实现分选更细微的矿粉。

Description

提高磁分离装置选矿能力的方法

技术领域

本发明涉及一种磁分离选矿方法，是一种能够提高磁分离装置适用颗粒分选范围的方法，将原本磁分离装置不能分离的更小矿粉颗粒分选出来。

背景技术

自从1937年弗朗兹发明选矿用的磁分离装置以来，磁分离选矿技术得到了重大发展。特别是超导磁分离装置投入矿山业应用30多年来，超导技术与磁分离技术不断发展，相互渗透，相互融合和促进。

磁性颗粒在磁场变化的空间中受到磁力的作用，磁力的大小可表示为：

F_m＝KVHdH/dx                 (1)

其中：K-颗粒的磁化系数

V-颗粒的体积

H-磁场强度

dH/dx-磁场梯度

在同一磁场中，不同磁性的物质受力不一样，取决于颗粒的磁化系数。磁性不同的物质在磁场梯度一侧偏置的距离不一样，从而达到分离的目的。

我国富铁矿资源少，红铁矿和赤铁矿资源多，约占总资源60％以上。由于磁分离的条件不但与磁场强度、磁场梯度有关，还决定于颗粒的磁化系数和体积。而30微米以下的细颗粒矿石，利用现有的常导磁选机不能分离，一方面大量的资源得不到利用，另一方面造成很大的环境问题。

另外，我国氧化铝产业年生产能力经近3000万吨。通常铝土矿原料中含有较多的铁，提取氧化铝以后留下的残渣被称为赤泥(由于含氧化铁而呈红色，故称赤泥)。赤泥中含铁通常按重量百分比计达20-30％，有时高达50％左右。由于工艺的需要，铝土矿一般要磨的很细，一半以上的颗粒在20微米以下。因此利用常规的磁分离机也无法分离。

而超导磁铁具有更高的磁场强度，一般可以达到3-5T，理论上可分选的铁颗粒粒径为10微米左右磁化系数5×10^-2～5×10^-6cm³/g的小颗粒弱磁性物体。然而，增强磁体的磁场强度，虽然可以扩大分选范围，与常磁体磁选机相比可以分离更小的颗粒，但磁选机超导磁体的成本也远比常规磁铁要高的多。另外对于Fe₂O₃等弱磁性材料，由于磁化系数低，因此磁选难度增加。

因此，开发低成本的磁选技术以提高磁选机的适用范围将具有广阔的市场前景。特别是能够在现有磁选装置不需要做大的改动就能够使其用于更细小的颗粒的磁选，提高资源利用率，将有深远的意义和市场前景。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种磁分离选矿方法，以使磁分离机能够适用于更小直径和弱磁性颗粒的分选。

本发明的方法为：一种提高磁分离装置选矿能力的方法，是利用磁选机将矿粉中导磁性矿粉颗粒分选出来，其特征在于在矿粉进行磁选之前先向矿粉中添加磁种子；利用磁种子在磁选机内磁化且吸附矿粉中导磁性矿粉积聚成磁聚团，磁聚团的大小满足能够被所用磁选机分离的要求，使导磁性矿粉与磁种子一起被磁选机从矿粉中分离出来。

当磁种子及其被吸附的导磁性矿粉构成的磁聚团被分离出来，并离开磁选机的磁选区域后，磁种子的磁场消失或减弱，使磁种子与被分离出的矿粉脱开，将磁种子与矿粉分离，磁种子循环使用。

磁种子的选择有多种方式，一种是磁种子可以为比待分离的导磁性矿粉磁化系数更高的强磁性材料，例如纯铁或Fe₃O₄或其混合物，这种强磁性材料易被磁化，利用被磁化时的强磁性吸附原本不能被磁选机直接分离出来的矿粉，使其积聚成大的磁团与磁种子一起被分选出来。

磁种子也可以为磁化系数较低的弱磁性材料例如Fe₂O₃，特别是选择与待分选的矿粉相同的材料，由于磁化系数低因此需要其直径足够大满足被磁选分离出来的要求，一般磁种子直径在50～100微米，能够满足大多数分选要求，颗粒太大其磁场梯度降低，也不利于分离。这种通过选用大颗粒的方式与选用强磁性颗粒的方式相比，由于可以选用与被选导磁性矿粉材料相同的磁种子，由于该磁种子仅仅是直径比被分选出来的导磁性矿粉大以满足构成磁聚团后能够被分离的要求，这样磁种子不需要再与被分离出来的导磁性矿粉分离，简化了分离过程和设备，可降低分离成本。

颗粒在磁场变化的空间中受到的磁力如下式(1)所示：

F_m＝KVHdH/dx                    (1)

颗粒的重力则为Fg＝ρ·V·g      (2)

式(2)中ρ为颗粒密度，V为体积，g为重力加速度。

颗粒流动粘性阻力F_D＝η·S·v    (3)

式(3)中η为流体粘度系数，S为颗粒表面积，v为流速。

设颗粒近似为球形，d为颗粒直径，则颗粒的体积为

V＝π·d³/6                     (4)

颗粒的表面积为

S＝π·d²                       (5)

在过滤式磁分离装置中，磁性颗粒被捕获的基本条件是

Fm＞Fg+F_D                       (6)

则将式(1)～(5)代入式(6)，可以得出颗粒被捕获的直径条件应该满足下式(7)：

$d>\frac{6\mathrm{\ηv}}{\mathrm{KHdH}/\mathrm{dx}-\mathrm{\ρg}}---\left(7\right)$

本发明通过向矿粉中人为添加磁种子，且磁种子的直径和磁化系数满足能够被磁选机分离的要求，当磁种子与含导磁性矿粉的矿粉一起进入磁选机时，磁种子被磁化产生磁场和磁场梯度，将周围细小的不能够被磁选机直接分离的细小铁矿粉等导磁性矿粉吸附在磁种子表面，积聚成较大的铁矿团，连同磁种子一起被从矿粉中分离，使本来不能被所用磁选机直接分离的细小铁矿粉被分离出来，达到扩大磁选机的磁选范围，提高铁矿粉的回收率和矿粉的分离纯化率。而由于不需要对磁选机进行更换，因此这种方式成本低，不但能够用于新建磁选场合，更适合于已建磁选装置，可用于铁矿的磁选利用，以及非金属矿产的提纯上，例如高岭土、钾长石、钠长石的提纯。

附图说明

图1是本发明的磁分离选矿方法流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详细描述，以助于理解本实用新型的内容。

根据磁选设备的磁场强度和梯度以及选用磁种子的磁化系数，计算向矿粉中加入的磁种子的直径，计算公式如下式：

$d>\frac{6\mathrm{\ηv}}{\mathrm{KHdH}/\mathrm{dx}-\mathrm{\ρg}}$

如图1所示，将磁种子与矿粉一起利用搅拌机械掺混均匀，然后向磁选机进料，在磁选机内磁种子被磁化，矿粉中的弱磁性铁矿颗粒被吸附在磁种子上聚集成“磁聚团”，吸附成团的磁聚团利用磁选机被从矿粉中分离出来。分离出来的磁聚团在磁性消失后，磁种子对矿粉的吸附作用消失，分散开来。如果磁种子与被分选出来的矿粉材料相同，可以不需要将磁种子分离。为了重复利用磁种子，还可以通过筛分将磁种子与铁矿粉分离，磁种子循环使用。通过磁种子在磁选区对细微的铁矿粉的吸附作用，实现将原本磁选机不能直接分离的细微铁矿粉分选出来。

一种方式是选用磁化系数比待分选的矿粉更高的强磁性材料，选使其吸附本来不能被分选的矿粉成较大的磁聚团被分离出来，这种方式由于磁种子与待分离的矿粉不同，为避免对被分离出的矿粉进行进一步加工时成为杂质，根据需要在分选完后还需要将磁种子与分离出的矿粉再进行分离，磁种子循环使用。

另一种方式是采用与待分离出来的矿粉相同的材料，只是选用的磁种子颗粒直径较大，使其在被磁化吸附矿粉中的细小铁矿粉后形成的磁聚团满足磁选机分离的颗粒大小要求。

Claims (4)

1.一种提高磁分离装置选矿能力的方法，是利用磁选机将矿粉中导磁性矿粉颗粒分选出来，其特征在于在矿粉进行磁选之前先向矿粉中添加直径在50～100微米的磁种子；利用磁种子在磁选机内磁化且吸附矿粉中导磁性矿粉积聚成磁聚团，磁聚团的大小满足能够被所用磁选机分离的要求，使导磁性矿粉与磁种子一起被磁选机从矿粉中分离出来。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于当磁种子及其被吸附的导磁性矿粉构成的磁聚团被分离出来后，并在磁选区外使磁种子与导磁性矿粉脱开，还将磁种子和导磁性矿粉进行分离，磁种子循环使用。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述磁种子为比待分离的导磁性矿粉磁化系数更高的导磁性材料。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述磁种子为与待分选的导磁性矿粉相同的材料，其直径大于待分离的导磁性矿粉。

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