CN106984412B - 一种贫赤铁矿石高压电脉冲选择性粉碎预富集方法 - Google Patents

一种贫赤铁矿石高压电脉冲选择性粉碎预富集方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种贫赤铁矿石高压电脉冲选择性粉碎预富集方法。该种方法利用矿石中不同矿物的介电特性差异实现高压电脉冲破碎预处理，高压脉冲输出极高的功率密度的能量，通过高压电极放电到贫赤铁矿矿石上，矿石中有用矿物赤铁矿与脉石矿物石英等在界面间形成很多微裂隙，实现赤铁矿与脉石矿物的选择性解离，然后通过强磁选获得预富集精矿，提高矿石的入选品位，有利于改善后续选别分选指标。

Description

一种贫赤铁矿石高压电脉冲选择性粉碎预富集方法
技术领域
本发明属于矿物加工技术领域，特别涉及一种贫赤铁矿石高压电脉冲选择性粉碎预富集方法。
背景技术
贫赤铁矿石是我国一种重要的铁矿资源，主要分布在辽宁、河北、安徽、甘肃、内蒙、河南、湖北、山西、贵州等地。目前，我国贫赤铁矿石通常采用“阶段磨矿-强磁选-阴离子反浮选流程”进行加工，生产品位65％左右、回收率70％左右的铁精矿。然而，由于该种矿石品位较低(一般小于30％)、矿物组成复杂、结晶粒度较细，导致其选矿成本较高，比磁铁矿选矿成本平均高出50％。
预富集技术可以去除大量粗粒脉石、减少磨矿作业处理量、提高选别作业入选品位，是降低选矿成本的重要措施之一。近年来，国内相关科研单位针对贫赤铁矿石预富集工艺开展了许多研究工作，提出了干式强磁预选、湿式强磁预选、干湿联合预选、高压辊磨机粉碎预选等预富集工艺，并研制了永磁强磁机、立环高梯度磁选机等强磁预选设备，达到了提高矿石品位3～8个百分点、抛废率一般为30％～40％、回收率最高86％的预选指标。
贫赤铁矿石粉碎过程中赤铁矿与脉石矿物的良好解离、产生大量富赤铁矿颗粒，是获得良好预选指标的前提。但现有预富集工艺中矿石粉碎采用破碎机，而受工作原理的限制破碎机对于矿石的选择性解离效果较差，这是导致贫赤铁矿预富集指标难以进一步提高的根本原因。然而，现有预富集工作仅集中于预选参数的优化及强磁设备的研发，并没有考虑矿石的粉碎过程。因此，贫赤铁矿石高效解离预富集技术还有待开发。
发明内容
针对贫赤铁矿石预富集技术存在的上述不足，本发明提供一种贫赤铁矿石的高压电脉冲选择性粉碎预富集方法，通过高压电脉冲将贫赤铁矿石粉碎，实现赤铁矿与脉石矿物的选择性解离，然后通过强磁选获得预富集精矿，在降低选矿成本同时，提高矿石的入选品位，为后续分选流程中铁矿物的分选提供便利。
本发明的贫赤铁矿石的高压电脉冲选择性粉碎预富集方法按以下步骤进行：
1、粗碎：用破碎机将贫赤铁矿石破碎至-30mm，得到粗碎物料；
2、高压电脉冲粉碎：利用高压电脉冲粉碎装置在其脉冲强度为50～300kV，脉冲频率为10～20Hz的条件下将粗碎物料粉碎至-5mm，获得了经高压电脉冲粉碎装置粉碎后的电粉碎物料；
3、筛分分级：用孔径0.5mm的筛子对由前一步骤粉碎后的电粉碎物料进行筛分，得到-5～+0.5mm和-0.5mm两个粒级的物料；
4、干式预富集：采用辊式强磁选机在800～950kA/m磁场强度条件下对-5～+0.5mm粒级物料干式预选，获得预富集精矿Ⅰ(或称为第一预富集精矿)，抛出粗粒尾矿Ⅰ；
5、湿式预富集：采用立环强磁选机在300～400kA/m磁场强度条件下对-0.5mm粒级物料进行磁选，获得预富集精矿Ⅱ(或称为第二预富集精矿)，抛出细粒尾矿Ⅱ；
6、预富集精矿：将预富集精矿Ⅰ和预富集精矿Ⅱ合并作为最终预富集精矿，粗粒尾矿Ⅰ和细粒尾矿Ⅱ合并为最终抛出的预富集尾矿。
上述方法中处理的贫赤铁矿石全铁品位20％～30％，获得的预富集精矿的铁品位35％～40％，预富集尾矿的铁品位小于6％，预富精矿铁的回收率大于90％，贫赤铁矿石品位提高10个百分点以上。
上述方法步骤2中所说的高压电脉冲粉碎装置如附图2所示，是一种专门用于矿石预处理的高压电脉冲碎矿装置，由图2可见，主要由电源1、单相调压器2、交流点火变压器3、六倍压整流电路4、超高压陶瓷电容器5、铜棒6、高压电极7、导电筒体8、放电碎矿桶9、振动筛网10、绝缘液11、给矿仓12、绝缘液仓13、接地导线14、固液分离器15、产品收集器16、气体开关17、高压导线18、绝缘桶盖19、绝缘液循环管道20振动装置21、绝缘振动杆24组成。
其中，电源1属于通用供电设备，电源1与单相调压器2相连接，单相调压器2再与交流点火变压器3相连接，交流点火变压器3输出端接六倍压整流电路4，六倍压整流电路4输出端与超高压陶瓷电容器5的输入端相连接，超高压陶瓷电容器5的两端与气体开关17的两端相并联，以此构成了能够输出高压电脉冲的高压整流振荡电路，高压整流振荡电路的输出端即并联后的超高压陶瓷电容器5输出端与高压导线18相连接，多个铜棒6的一端并联在高压导线18上，铜棒6的另一端安装有高压电极7，铜棒6绝缘安装固定在位于放电碎矿桶9顶部的绝缘桶盖19上，且将其安装有高压电极7的一端置于到放电碎矿桶9内；放电碎矿桶9的外层由绝缘材料制成，其中以尼龙材料为佳，放电碎矿桶9的内衬镶嵌有导电筒体8，放电碎矿桶9的上部为筒形，底部为倒锥形，其筒形与倒锥形的过渡之处即筒形底部安装有振动筛网10，振动筛网10的筛孔为5mm；放电碎矿桶9的上部绝缘部分侧壁上固定有振动装置21，并与振动筛网10通过绝缘振动杆24连接；放电碎矿桶9的锥形底部通过出料口和输送管道与固液分离器15相连通，固液分离器15后接产品收集器16和绝缘液循环管道20，放电碎矿桶9的上部侧壁上分别开有绝缘液入口和矿石入口，其中绝缘液入口通过管道同绝缘液仓13相连通，矿石入口通过溜槽或送料皮带同给矿仓12相连通；接地导线14的一端穿过放电碎矿桶9的外层与其内部的导电筒体8相连接，接地导线14的另一端直接接地构成整个电路的回路。
工作时，启动电源1供电，经单相调压器2变压，交流点火变压器3升压和六倍压整流电路4整流升压后输出高压直流电，给超高压陶瓷电容器5充电，充电电压的上升时间为微秒量级，当超高压陶瓷电容器两端的电压达到一定值后，与之并联的气体开关17被击穿导通，输出上升时间在纳秒量级的高压电脉冲，经高压导线18加载到铜棒6并传导到高压电极7上；高压电极7和导电筒体8材料采用不锈钢，绝缘筒材料为尼龙。导电筒体8为接地电极，通过接地导线14与大地相接；放电碎矿桶9的筒形底部安装有振动筛网10，振动筛网通过绝缘振动杆24与固定在放电碎矿桶9上部绝缘部分侧壁的振动装置21相连接，筛孔尺寸可根据要求进行调整；高压电极7为高压电脉冲输入端，高压电脉冲放电装置形成的高压电脉冲通过高压电极7输出到放在导电筒体8内的大颗粒矿石22上，并与导电筒体8连接接地导线14形成回路。高压电极7和导电筒体8之间形成了电压差；当高压电极7上的电压达到一定值时，则在高压电极7和圆柱筒8之间发生放电，放电发生在浸泡在绝缘液11中的矿石内部，由于在纳秒级脉冲作用下，以水为绝缘液的绝缘强度大于矿石，所以在大颗粒矿石22内部沿有用矿物与脉石矿物界面间反复形成等离子体通道，高压电极和导电筒体之间多次放电后，则能够把颗粒粒度为-30mm的大颗粒矿石22破碎至颗粒粒度为-5mm的小颗粒矿石23，小颗粒矿石23经过振动筛网10筛分后落入绝放电碎矿桶9底部椎体下部，经沉淀后随少量绝缘液11排出放电碎矿桶9外并进入固液分离器15内，由固液分离器15分离出的-5mm的小颗粒矿石23进入产品收集器16内制备出经高压电脉冲粉碎装置粉碎后的电粉碎物料，供后续破碎、磨矿作业时连续使用。
本项发明所完成的高压电脉冲碎矿装置应按如下方法进行使用：
(1)启动振动装置21,通过绝缘振动杆24带动振动筛网10振动；其振动频率为300～1200次/min，关闭位于放电碎矿桶9底部的出料口阀门，分别打开绝缘液入口和矿石入口的阀门，将一定数量的绝缘液11和大颗粒矿石22导入到放电碎矿桶9中，其中绝缘液11与大颗粒矿石22的体积比应为1:2～5；当绝缘液11和大颗粒矿石22填充到放电碎矿桶9总容积的2/3到3/4时关闭上述两个入口的阀门；
(2)启动电源1供电，经单相调压器2变压，交流点火变压器3升压和六倍压整流电路4整流升压后输出高压直流电，给超高压陶瓷电容器5充电，然后经过后续电路向高压电极7不断输送电脉冲，并传送给大颗粒矿石22，使其震裂破碎。其脉冲强度为50～300kV，脉冲频率为10～20Hz；
(3)启动电源1供电后10～15min后再次打开放电碎矿桶9的绝缘液入口和矿石入口的阀门，同时打开其出料口阀门，控制绝缘液11和大颗粒矿石22的流量，保证放电碎矿桶9内的绝缘液11与大颗粒矿石22的体积比保持为1:2～5，绝缘液11与大颗粒矿石22的填充量为放电碎矿桶9总容积的2/3～3/4；
(4)打开放电碎矿桶9的出料口阀门同时，启动与之相连通的固液分离器15，固液分离器15分离出的破碎至颗粒粒度为-5mm的小颗粒矿石23进入产品收集器16内，以备后续使用，分离出绝缘液11经绝缘液循环管道20返回到绝缘液仓13之中，循环使用。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
对比传统的样品破碎方法，这种高选择性的破碎方法有很多优点：容易清洗，没有交叉污染；选择性破碎，不破坏矿物晶形等。电脉冲破碎是最理想的沿晶破裂方式，不仅可使磁铁矿破碎，而且在磁铁矿内部矿物界面上产生扩展裂纹和裂缝，进而改善矿物解理特性。磁铁矿经高压电脉冲破碎预处理后，一方面磁铁矿强度可大大降低，预计降低磨矿能耗30％以上；另一方面能使磁铁矿沿着不同矿物的界面破碎，大大增加了有用矿物的单体解离度，有助于提高磁铁矿分选指标。
本发明的主要创新点是：
(1)高压电脉冲预处理技术可实现矿石沿矿物晶粒界面进行解离，即选择性破碎，而不是将其粉碎，这样可以在保持组分的原有形式的同时将有用矿物从周围的其他组分中分离出来。
(2)高压电脉冲预处理技术可实现在不减小矿石中有用矿物颗粒粒度的情况下产生更多的单体矿物颗粒，相比机械粉碎，可以提高破碎产品的有用矿物含量，提高破碎产品单体解离度，有利于后续处理工序能耗的减少，节约企业成本。
(3)高压电脉冲预处理技术可以提高破碎产物的相对可磨度，与单一机械破碎相比，相同磨矿时间下，高压电脉冲预处理技术可以显著提高细粒级含量。从而缩短获得相同粒级含量磨矿产品的时间，节约能耗，增加企业利润。
(4)高压电脉冲预处理技术可以提高磁铁矿的分选指标，为磁铁矿的高效利用提供了新的技术路线，响应“创新、绿色”的发展理念，奠定了在选矿厂广泛应用的良好基础。
附图说明
图1为本发明的贫赤铁矿石高压电脉冲选择性粉碎预富集方法流程示意图；
图2为一种用于磁铁矿石粉碎预处理的高压电脉冲碎矿装置结构示意图。图2中：1为电源，2为单相调压器，3为交流点火变压器，4为六倍压整流电路，5为超高压陶瓷电容器，6为铜棒，7为高压电极，8为导电筒体，9为放电碎矿桶，10为振动筛网，11为绝缘液，12为给矿仓，13为绝缘液仓，14为接地导线，15为固液分离器，16为产品收集器，17为气体开关，18为高压导线，19为绝缘桶盖，20为绝缘液循环管道，21为振动装置，22为大颗粒矿石，23为小颗粒矿石，24为绝缘振动杆。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
采用铁品位为20％的贫赤铁矿石；
通过颚式破碎机将矿石粗碎至粒度在-30mm；
通过高压脉冲破碎仪在电压150kV、频率5Hz、电极间距25mm条件下，将粒度-30mm的粗碎物料粉碎至粒度在-5mm；
采用筛孔为0.5mm的筛子将-5mm电粉碎物料筛分成粒度-5～+0.5mm粒级物料和-0.5mm粒级物料；
将粒度-5～+0.5mm粒级物料通过辊式永磁强磁选机进行干式强磁选，磁场强度为950kA/m，获得预富集精矿Ⅰ和尾矿Ⅰ；
将粒度-0.5mm粒级物料通过立环强磁选机进行湿式强磁选，磁场强度为400kA/m，获得预富集精矿Ⅱ和尾矿Ⅱ；
将预富集精矿Ⅰ和预富集精矿Ⅱ合并获得预富集精矿，预富集精矿铁品位为31％；将尾矿Ⅰ和尾矿Ⅱ合并作为尾矿，尾矿铁品位为4.77％；预富集精矿铁的回收率为90％，抛废率为41.9％。

Claims (3)

1.一种贫赤铁矿石高压电脉冲选择性粉碎预富集方法，其特征在于，所述方法按以下步骤进行：
(1)粗碎：用破碎机将贫赤铁矿石破碎至-30mm，得到粗碎物料；
(2)高压电脉冲粉碎：利用高压电脉冲粉碎装置在其脉冲强度为50～300kV，脉冲频率为10～20Hz的条件下将粗碎物料粉碎至-5mm，获得经高压电脉冲粉碎装置粉碎后的电粉碎物料；
(3)筛分分级：用孔径0.5mm的筛子对由前一步骤粉碎后的电粉碎物料进行筛分，得到-5～+0.5mm和-0.5mm两个粒级的物料；
(4)干式预富集：采用辊式强磁选机在800～950kA/m磁场强度条件下对-5～+0.5mm粒级物料干式预选，获得第一预富集精矿，抛出粗粒尾矿；
(5)湿式预富集：采用立环强磁选机在300～400kA/m磁场强度条件下对-0.5mm粒级物料进行磁选，获得第二预富集精矿，抛出细粒尾矿；
(6)预富集精矿：将第一预富集精矿和第二预富集精矿合并作为最终预富集精矿，粗粒尾矿和细粒尾矿合并为最终抛出的预富集尾矿。
2.根据权利要求1所述的一种贫赤铁矿石高压电脉冲选择性粉碎预富集方法，其特征在于，本方法处理的贫赤铁矿石的全铁品位为20％～30％，获得的最终预富集精矿的铁品位为35％～40％，预富集尾矿的铁品位小于6％，预富精矿铁的回收率大于90％，贫赤铁矿石品位提高10个百分点。
3.根据权利要求1所述的一种贫赤铁矿石高压电脉冲选择性粉碎预富集方法，其特征在于，步骤(2)中所采用的高压电脉冲粉碎装置主要由电源(1)、单相调压器(2)、交流点火变压器(3)、六倍压整流电路(4)、超高压陶瓷电容器(5)、铜棒(6)、高压电极(7)、导电筒体(8)、放电碎矿桶(9)、振动筛网(10)、绝缘液(11)、给矿仓(12)、绝缘液仓(13)、接地导线(14)、固液分离器(15)、产品收集器(16)、气体开关(17)、高压导线(18)、绝缘桶盖(19)、绝缘液循环管道(20)、振动装置(21)、绝缘振动杆(24)组成，
其中，电源(1)为通用供电设备，电源(1)与单相调压器(2)相连接，单相调压器(2)再与交流点火变压器(3)相连接，交流点火变压器(3)输出端接六倍压整流电路(4)，六倍压整流电路(4)输出端与超高压陶瓷电容器(5)的输入端相连接，超高压陶瓷电容器(5)的两端与气体开关(17)的两端相并联，以此构成了能够输出高压电脉冲的高压整流振荡电路，高压整流振荡电路的输出端为并联后的超高压陶瓷电容器(5)输出端，并且与高压导线(18)相连接，多个铜棒(6)的一端并联在高压导线(18)上，铜棒(6)的另一端安装有高压电极(7)，铜棒(6)绝缘安装固定在位于放电碎矿桶(9)顶部的绝缘桶盖(19)上，且将其安装有高压电极(7)的一端置于到放电碎矿桶(9)内；放电碎矿桶(9)的外层由绝缘材料制成，放电碎矿桶(9)的内衬镶嵌有导电筒体(8)，放电碎矿桶(9)的上部为筒形，底部为倒锥形，形成在筒形底部的筒形与倒锥形的过渡处安装有振动筛网(10)，放电碎矿桶(9)的上部绝缘部分侧壁上固定有振动装置(21)，并与振动筛网(10)通过绝缘振动杆(24)连接；放电碎矿桶(9)的倒锥形底部通过出料口和输送管道与固液分离器(15)相连通，固液分离器(15)后接产品收集器(16)和绝缘液循环管道(20)，放电碎矿桶(9)的上部侧壁上分别开有绝缘液入口和矿石入口，其中绝缘液入口通过管道同绝缘液仓(13)相连通，矿石入口通过溜槽或送料皮带同给矿仓(12)相连通；接地导线(14)的一端穿过放电碎矿桶(9)的外层与其内部的导电筒体(8)相连接，接地导线(14)的另一端直接接地构成整个电路的回路；使用上述高压电脉冲粉碎装置，按照如下步骤进行操作：
(a)启动振动装置(21),通过绝缘振动杆(24)带动振动筛网(10)振动；其振动频率为300～1200次/min，关闭位于放电碎矿桶(9)底部的出料口阀门，分别打开绝缘液入口和矿石入口的阀门，将一定数量的绝缘液(11)和大颗粒矿石(22)导入到放电碎矿桶(9)中，其中绝缘液(11)与大颗粒矿石(22)的体积比为1:2～5；当绝缘液(11)和大颗粒矿石(22)填充到放电碎矿桶(9)总容积的2/3到3/4时关闭上述两个入口的阀门；
(b)启动电源(1)供电，经单相调压器(2)变压，交流点火变压器(3)升压和六倍压整流电路(4)整流升压后输出高压直流电，给超高压陶瓷电容器(5)充电，然后经过后续电路向高压电极(7)不断输送电脉冲，并传送给大颗粒矿石(22)，使其震裂破碎，电脉冲的脉冲强度为50～300kV，脉冲频率为10～20Hz；
(c)启动电源(1)供电后10～15min后再次打开放电碎矿桶(9)的绝缘液入口和矿石入口的阀门，同时打开其出料口阀门，控制绝缘液(11)和大颗粒矿石(22)的流量，保证放电碎矿桶(9)内的绝缘液(11)与大颗粒矿石(22)的体积比保持为1:2～5，绝缘液(11)与大颗粒矿石(22)的填充量为放电碎矿桶(9)总容积的2/3～3/4；
(d)打开放电碎矿桶(9)的出料口阀门的同时，启动与之相连通的固液分离器(15)，固液分离器(15)分离出的破碎至颗粒粒度为-5mm的小颗粒矿石(23)进入产品收集器(16)内，以备后续使用，分离出绝缘液(11)经绝缘液循环管道(20)返回到绝缘液仓(13)之中，循环使用。
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