CN107860862A - 一种铁矿石中磁铁矿回收率的测定装置及其测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁矿石中磁铁矿回收率的测定装置及其测定方法，特点是包括由对称设置的第一侧部磁轭和第二侧部磁轭及底部磁轭围成的U型框磁轭，底部磁轭的上表面中间固定设置有T型铁芯，T型铁芯横梁的一端端面与第一侧部磁轭一体连接且其另一端端面与所述的第二侧部磁轭一体连接，T型铁芯的竖梁外壁螺旋绕有用于输入电压的初级线圈，第一侧部磁轭内设置第一样品孔腔且其外壁螺旋饶有输出电压的第一次级线圈，第二侧部磁轭内设置有第二样品孔腔且其外壁螺旋饶有输出电压的第二次级线圈，第一样品孔腔与第二样品孔腔的尺寸形状完全相同，第一次级线圈与第二次级线圈匝数相同，优点是简便快速、易于掌握、具有良好准确度和精密度且环保无污染。

Description

一种铁矿石中磁铁矿回收率的测定装置及其测定方法

技术领域

本发明涉及一种磁铁矿分析方法，尤其是涉及一种铁矿石中磁铁矿回收率的测定装置及其测定方法。

背景技术

近年来随着国内钢铁的快速发展，各大钢厂对于高品位铁矿石的需求也越来越大，而进口铁矿（粉）的价格十分高，许多钢厂为了节省成本而大量采购低品位磁铁矿进行磁选制备铁精粉以满足生产，因此铁矿石中磁性铁含量的准确分析，对于矿石计价和磁选回收率的计算就显得极为紧迫和重要。多年来，冶金、地质系统的物相分析工作者为了制定磁性铁含量的分析方法，做了不少试验研究工作，基本上倾向于在磁场强度为900±100 奥斯特和分析试样粒度小于0.074 mm 的条件下进行磁性铁的测定。

铁精粉制备通常为将铁矿石磁化焙烧后在进行磁选，磁化焙烧过程为加热矿物原料在低于其熔点和一定气氛中使弱磁性铁矿物转变为强磁性铁矿物的焙烧方法，属磁选分离、富集的预处理作业。原料中的弱磁性铁矿物是赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿和黄铁矿，生成的强磁性铁矿物为磁铁矿、γ-Fe₂O₃、磁硫铁矿。现在被广泛采用的有3 种方法进行磁性铁的分离：( 1) 手工内磁选法：称取0.1000 g 试样于烧杯中加入约20 mL 水使试样润湿，然后用带有铜（或玻璃）套的永久磁铁，把磁性矿物吸出，用洗瓶淋洗磁铁把吸附在上面的非磁性矿物冲掉，借抽出磁铁，把磁性矿物放入另一烧杯中，反复数次，至把试样中的磁性矿物全部选出为止；( 2) 手工外磁选法：称取0.1000 g 试样于100 mL 烧杯中，加入20 mL 水，使矿样完全润湿，用永久磁铁( 隔烧杯底测得磁场强度为900±100 奥斯特) 紧贴烧杯底部移动, 使磁性矿物移向一侧并吸住它，然后倾出非磁性矿物，再用水冲散烧杯中矿样，重复操作，直至倾出的水中无矿物为止；( 3)WFC-3 型磁选仪磁选法：称取0.1000 g 试样于100 mL 烧杯中，加少量水润湿，用洗瓶吹入磁选管内，由于磁力的作用，磁性铁矿粒偏离其垂直下落的轨迹被吸引在磁极近处的管壁上，而非磁性铁矿粒靠垂力和水流淋洗的作用下落, 由于框架上永久磁铁的磁极正负相反方向排列，并能作垂向往复运动，从而使磁性铁矿粒所在位置的磁场方向交替变换，磁性铁矿粒随之成180度翻转，减少了磁性铁对非磁性铁矿粒的夹带，使磁性铁与非磁性铁分离，待磁选管内的水清澈且不再有非磁性铁矿粒下落时，磁选即告结束。磁选结束后，用重铬酸钾容量法测定原矿中和磁选后磁性铁含量，获得磁选回收率。该测定方法损害人体健康并严重污染环境。因此，亟需一种环保无污染的新型铁矿石中磁性铁的快速测定装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简便快速、易于掌握、具有良好准确度和精密度且环保的铁矿石中磁铁矿回收率的测定装置及其测定方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种铁矿石中磁铁矿回收率的测定装置，包括U型框磁轭，所述的U型框磁轭由对称设置的第一侧部磁轭和第二侧部磁轭以及底部磁轭围成，所述的底部磁轭的上表面中间固定设置有T型铁芯，所述的T型铁芯横梁的一端端面与所述的第一侧部磁轭一体连接且其另一端端面与所述的第二侧部磁轭一体连接，所述的T型铁芯的竖梁外壁螺旋绕有用于输入电压的初级线圈，所述的第一侧部磁轭的外壁螺旋饶有用于输出电压的第一次级线圈，所述的第二侧部磁轭的外壁螺旋饶有用于输出电压的第二次级线圈，所述的第一次级线圈与所述的第二次级线圈匝数相同，所述的第一侧部磁轭内设置有用于放置磁化焙烧前样品的第一样品孔腔，所述的第二侧部磁轭内设置有用于放置磁化焙烧后样品的第二样品孔腔，所述的第一样品孔腔与所述的第二样品孔腔的尺寸形状完全相同。

所述的第一侧部磁轭的横截面、所述的第二侧部磁轭的横截面和所述的T型铁芯的竖梁的横截面为大小相同的正方形，所述的T型铁芯的上表面与所述的第一侧部磁轭的上表面齐平。

基于上述测定装置的铁矿石中磁铁矿回收率的测定方法，具体包括以下步骤：

（1）选取铁品位相同的同一批次铁矿石中至少10组样品；

（2）选取其中一组样品，将磁化焙烧前样品放入第一样品孔腔，将与磁化焙烧前样品等量的磁化焙烧后样品放入第二样品孔腔，将电压输入初级线圈，测量获得第二次级线圈与第一次级线圈之间的输出电压差值，定义为X，单位为伏特；通过磁选管实验获得磁选实验后磁性产品重量和磁选实验后磁性产品含铁品位，通过回收率公式计算回收率，计算公式如下：回收率=[磁选实验后磁性产品重量*磁选实验后磁性产品含铁品位]/[焙烧后样品重量*焙烧后样品含铁品位]*100%，计算获得该组样品的回收率，定义为Y，单位为%；

（3）重复步骤（2），分别计算获得10组样品的回收率，采用最小二乘法拟合曲线计算获得所述的测定装置的第二次级线圈与第一次级线圈之间的输出电压差值与回收率之间的线性关系；

（4）将步骤（1）选取的同批次铁矿石中其余待测样品分别进行磁化焙烧，将磁化焙烧前样品放入第一样品孔腔，将与磁化焙烧前样品等量的磁化焙烧后样品放入第二样品孔腔，利用所述的测定装置测量获得第二次级线圈与第一次级线圈之间的输出电压差值X，根据步骤（3）获得的线性关系，即可计算获得同批次铁矿石中其余待测样品的回收率。

上述测定装置的测定原理是：基于变压器初级与次级的电磁能量转换过程，实现两个次级线圈电压输出本该差值为零；当在第一样品孔腔置入焙烧前铁矿石样品，在第二样品孔腔置入焙烧后铁矿石样品，两种样品相同质量、相同粒度、堆积密度基本一致，由于焙烧前、后两种样品的磁性差异，导致次级线圈输出电压信号发生差异。且磁性差异越大，次级线圈（U_A、U_B）随之变大，其输出差值信号强度与铁矿石中磁铁矿含量形成对应关系。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明首次公开了一种铁矿石中磁铁矿回收率的测定装置及其测定方法，其应用电磁干扰原理快速获得焙烧前后磁铁矿磁性变化差异值，通过回归计算方法获得次级线圈电压差值与铁矿石中磁铁矿含量之间的关系，具有简便快速、易于掌握、具有良好准确度和精密度且环保的优势。

附图说明

图1为本发明铁矿石中磁铁矿回收率的测定装置的结构示意图一；

图2为本发明铁矿石中磁铁矿回收率的测定装置的结构示意图二；

图3为本发明测试装置中第二次级线圈与第一次级线圈之间的输出电压差值与回收率之间的线性关系图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

一、具体实施例

一种铁矿石中磁铁矿回收率的测定装置，如图1所示，包括U型框磁轭， U型框磁轭由对称设置的第一侧部磁轭1和第二侧部磁轭2以及底部磁轭3围成，底部磁轭3的上表面中间固定设置有T型铁芯4， T型铁芯4横梁的一端端面与第一侧部磁轭1一体连接且其另一端端面与第二侧部磁轭2一体连接， T型铁芯4的竖梁外壁螺旋绕有用于输入电压的初级线圈5，第一侧部磁轭1的外壁螺旋饶有用于输出电压的第一次级线圈6，第二侧部磁轭2的外壁螺旋饶有用于输出电压的第二次级线圈7，第一次级线圈6与第二次级线圈7匝数相同，第一侧部磁轭1内设置有用于放置磁化焙烧前样品的第一样品孔腔8，第二侧部磁轭2内设置有用于放置磁化焙烧后样品的第二样品孔腔9，第一样品孔腔8与第二样品孔腔9的尺寸形状完全相同。

在此具体实施例中，第一侧部磁轭1的横截面、第二侧部磁轭2的横截面和T型铁芯4的竖梁的横截面为大小相同的正方形， T型铁芯4的上表面与第一侧部磁轭1的上表面齐平。

二、验证试验方法

1）样品选自铁品位相同的同一批次铁矿石样品（例如同一座矿山，通常铁品位相同），将磁化焙烧前的铁矿石样品10.000g放入第一样品孔腔8，称取等量的磁化焙烧后样品（其中两种样品相同质量、相同粒度、堆积密度基本一致）放入第二样品孔腔9，初级线圈5输入110V电压，第一次级线圈6输出的电压（Ua）和第二次级线圈7输出的电压（Ub）差值如下表1所示，

表 1

序号	焙烧前品位（Fe%）	焙烧后品位（Fe%）	输出信号值ua-ub（V)	磁选管实验后品位（Fe%）	回收率（%）	磁性产品重量（g）
							1	35.128	39.70	4.772	55.40	82.500	5.91
2	35.128	37.30	5.072	56.15	83.600	5.55
							3	35.128	38.00	5.172	55.20	84.500	5.82
4	35.128	39.40	5.022	56.10	81.600	5.73
							5	35.128	39.70	5.572	56.05	83.100	5.89
6	35.128	38.10	5.372	55.30	82.300	5.67
							7	35.128	37.80	4.772	55.00	82.600	5.68
8	35.128	39.10	5.322	55.40	82.600	5.83
							9	35.128	39.45	4.652	55.35	82.100	5.85
10	35.128	39.50	5.572	55.10	82.400	5.91

备注：回收率的计算公式为：回收率=[磁选实验后磁性产品重量*磁选实验后磁性产品含铁品位]/[焙烧后样品重量*焙烧后样品含铁品位]*100%。磁选管是用来测定强磁性矿石的磁性成分的含量。

由表1原磁选管实测回收率实验数据，对相应的本发明测试装置Ub-Ua的差值采用并最小二乘法拟合曲线获得曲线Y=-0.0048X+0.8449， X为第二次级线圈7输出的电压（Ub）与第一次级线圈6输出的电压（Ua）差值，Y为回收率，将该曲线应用于铁品位相同的同一批铁矿石中的其余待测样品，将本发明设计的装置直接输出获得的Ub与Ua的电压差值代入该公式，即可获得待测铁矿石的回收率大小。

2）曲线验证结果如下表2所示，

表2

序号	新方法输出信号值ua-ub（V)	实测回收率（%）	用方程计算的回收率	计算值和实测值差
					1	4.772	0.825	0.823	0.0020
2	5.072	0.836	0.834	0.0015
					3	5.172	0.845	0.831	0.0139
4	5.022	0.816	0.824	-0.0084
					5	5.572	0.831	0.823	0.0080
6	5.372	0.823	0.831	-0.0076
					7	4.772	0.826	0.832	-0.0061
8	5.322	0.826	0.826	0.0002
					9	4.652	0.821	0.824	-0.0032
10	5.572	0.824	0.824	0.0001
							平均值	0.827	0.0004
		最小值	0.8230	-0.008404
							最大值	0.8345	0.013876
		标准偏差		0.006989
							相对标准偏差		0.84

由表2说明，利用上述公式计算所得回收率与公认实验所得回收率相吻合，偏差可接受。若是针对不同批次铁矿石，同样利用上述方法先建立本发明设计的测试装置的第二次级线圈7与第一次级线圈6之间的输出电压差值与回收率之间的线性关系（线性关系的建立至少取同一批次铁矿石10组样品数值）；然后将该批次铁矿石中其余待测样品分别进行磁化焙烧，将磁化焙烧前样品放入第一样品孔腔8，将与磁化焙烧前样品等量的磁化焙烧后样品放入第二样品孔腔9，利用测定装置测量获得第二次级线圈7与第一次级线圈6之间的输出电压差值X，根据该批次铁矿石的线性关系，即可计算获得相应批次铁矿石中其余待测样品的回收率。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种铁矿石中磁铁矿回收率的测定装置，其特征在于：包括U型框磁轭，所述的U型框磁轭由对称设置的第一侧部磁轭和第二侧部磁轭以及底部磁轭围成，所述的底部磁轭的上表面中间固定设置有T型铁芯，所述的T型铁芯横梁的一端端面与所述的第一侧部磁轭一体连接且其另一端端面与所述的第二侧部磁轭一体连接，所述的T型铁芯的竖梁外壁螺旋绕有用于输入电压的初级线圈，所述的第一侧部磁轭的外壁螺旋饶有用于输出电压的第一次级线圈，所述的第二侧部磁轭的外壁螺旋饶有用于输出电压的第二次级线圈，所述的第一次级线圈与所述的第二次级线圈匝数相同，所述的第一侧部磁轭内设置有用于放置磁化焙烧前样品的第一样品孔腔，所述的第二侧部磁轭内设置有用于放置磁化焙烧后样品的第二样品孔腔，所述的第一样品孔腔与所述的第二样品孔腔的尺寸形状完全相同。

2.根据权利要求1所述的铁矿石中磁铁矿回收率的测定装置，其特征在于：所述的第一侧部磁轭的横截面、所述的第二侧部磁轭的横截面和所述的T型铁芯的竖梁的横截面为大小相同的正方形，所述的T型铁芯的上表面与所述的第一侧部磁轭的上表面齐平。

3.一种基于权利要求1-2所述的测定装置的铁矿石中磁铁矿回收率的测定方法，其特征在于具体包括以下步骤：

（1）选取铁品位相同的同一批次铁矿石中至少10组样品；

（2）选取其中一组样品，将磁化焙烧前样品放入第一样品孔腔，将与磁化焙烧前样品等量的磁化焙烧后样品放入第二样品孔腔，将电压输入初级线圈，测量获得第二次级线圈与第一次级线圈之间的输出电压差值，定义为X，单位为伏特；通过磁选管实验获得磁选实验后磁性产品重量和磁选实验后磁性产品含铁品位，通过回收率公式计算回收率，计算公式如下：回收率=[磁选实验后磁性产品重量*磁选实验后磁性产品含铁品位]/[焙烧后样品重量*焙烧后样品含铁品位]*100%，计算获得该组样品的回收率，定义为Y，单位为%；

（3）重复步骤（2），分别计算获得10组样品的回收率，采用最小二乘法拟合曲线计算获得所述的测定装置的第二次级线圈与第一次级线圈之间的输出电压差值与回收率之间的线性关系；

（4）将步骤（1）选取的同批次铁矿石中其余待测样品分别进行磁化焙烧，将磁化焙烧前样品放入第一样品孔腔，将与磁化焙烧前样品等量的磁化焙烧后样品放入第二样品孔腔，利用所述的测定装置测量获得第二次级线圈与第一次级线圈之间的输出电压差值X，根据步骤（3）获得的线性关系，即可计算获得同批次铁矿石中其余待测样品的回收率。