选矿厂选矿方法之磁选、电选法
一、磁选方法
磁力选矿常简称为磁选,是根据矿物间磁性的差异而进行分选的一种选矿方法,它是铁矿石的重要选别方法之一。磁选法可用于选别强磁性矿物,也可用于选别弱磁性矿物。我国铁矿资源十分丰富,但多数均为贫铁矿,除少数富矿可直接进行冶炼外,绝大多数贫铁矿均需通过选矿选出高品位精矿才能进行冶炼,因此,磁选法对发展我国的钢铁工业具有极其重要的作用
1、概述
（1）磁选过程
磁选是在磁选机中进行的,如图12-11所示。当矿浆进入分选空间后,磁性矿粒在不均匀磁场作用下被磁化,从而受磁场吸引力的作用,使其吸在圆筒上,并随之被转筒带至排矿端,排出成为磁性产品。非磁性矿粒,由于所受的磁场作用力很小,仍残留在矿浆中,排出后成为非磁性产品,上述就是磁选分离过程。
矿物颗粒通过磁选机磁场时,同时受到磁力和机械力(重力、离心力、介质阻力、摩擦力等)的作用。机械力的作用方向正好与磁力相反。因此,欲分离出磁性矿粒,其必要条件是:磁性矿粒所受磁力必须大于与它方向相反的机械力的合力。即f磁>f机
式中f磁——磁性矿粒所受的磁力;
F机—磁性矿粒所受的机械力的合力。
（2）磁选机的磁场
磁体周围的空间存在着磁场。磁场的基本性质就是它对放在其中的磁体产生磁力作用。因此,在磁选机中能使磁体产生磁力作用的空间,称为磁选机的磁场。磁场强度是表明磁场强弱的程度,用符号H表示。
磁场可分为均匀磁场和非均匀磁场,如图12-12所示。均匀磁场中各点的磁场强度大小相等,方向一致,即H为一常数。非均匀磁场中各点的磁场强度大小和方向都是变化即H不为常数。磁场的非均匀性用磁场梯度来表示。磁场梯度是单位距离内磁场强度的变化值,磁场强度用gadH表示,均匀磁中grad=0;在非均匀磁场中gadH≠0。磁性物体在非均匀磁场中
的运动取决于磁场所产生的磁力,即磁场力。所谓磁场力是磁场强度与磁场梯度的乘积,用H.gradH表示。磁场梯度是磁性物体在磁场中产生运动的重要因素。若在磁场梯度为零的磁场中,无论磁场强度多大,磁性物体均不会发生运动,磁力选矿就无法进行。因此磁选只能在非均匀磁场中实现。
（3）物体的磁化、磁化强度和磁化系数
在通常的情况下,可磁化的物体在没有外磁场作用时并不显示有磁性,当可磁化的物体进人磁场后,在外磁场的作用下便显示有磁性,由于该类物体中带有的电荷电子(可称单元磁铁部分或全部顺着外磁场的作用方向有顺序地排列起来,而使之显示磁性,它被磁铁所吸引,也可吸引其它可磁化的物体,这种在外磁场的作用下显示磁性的现象就叫做物体的磁化,自然界的各类物质有的可以被磁化,如铁及铁矿物等;有的不能被磁场所磁化。如石英及长石等,这是磁性矿物与非磁性矿物能够相互分离的根本原因。
为了衡量物体被磁化的程度,引入磁化强度矢量的概念。研究表明,物体的磁化强度η与磁场强度H成正比,即
η=K0H
式中H——外磁场强度,安/米
K0—比例系数。称为物体的体积磁化系数。无因次。
体积磁化系数与其密度的比值称为物体比磁化系数,用X0表示,即X0=K0/§
式中——物体比磁化系数,米3/千克
§——物体的密度,千克/米3。
弱磁性矿物的K0和X0为一常数,而强磁性矿物的K0及X0不为常数,上述弱磁性矿物及强磁性矿物的这一特性对磁选十分重要。
2、矿物磁性
（1）矿物磁性的分类
矿物磁性是矿物磁选的依据。磁选中,按照比磁化系数的不同可将矿物分为四类：
a强磁性矿物比磁化系数大于3000×10-8米3/千克,如磁铁矿、磁黄铁矿、磁赤铁矿及锌铁晶石等。这类矿物用弱磁选设备即能有效的进行分选。
b中磁性矿物比磁化系数为(500~3000)×10-8米3/千克,如半假象赤铁矿及某些钛铁矿、铬铁矿等。这类矿物用中性磁选设备可进行分选。
c弱磁性矿物此类矿物的比磁化系数为(15~500)×10-8米3/千克,如赤铁矿、褐铁矿、软锰矿、硬锰矿、菱锰矿、金红石、黑钨矿等。对这类矿物需用强磁选或其它方法回收。
d非磁性矿物这类矿物的比磁化系数小于15×10-8米3/千克。这类矿物有方解石、长石及萤石、方铅矿、石英、重晶石、白铅矿等。
磁铁矿的磁性并非固定不变,它的磁性随外磁场强度、矿
石的氧化程度、连生体中磁铁矿。
（2）强磁性矿物的磁性
所占比例、矿石粒度及形状等因素的变化而变化。
a外磁场强度对磁铁矿磁性的影响实践表明磁铁矿的比磁化系数不为常数,它随外磁场强度的变化而变化。当外磁场强度增加时,它的比磁化系数迅速增加,当增加到一定值时达到最大值,此后将随外磁场强度的增加而减小。它是磁铁矿的一个极其重要的特性,这一特性对选择磁铁矿磁选机的磁场强度具有重要意义。也就是说,选择磁选机的磁场强度不应过高,否则将因比磁化系数的降低而不利于选别。
b氧化程度对磁铁矿磁性的影响磁铁矿经长期氧化作用的结果,可能局部或全部变为半假象或假象赤铁矿(磁铁矿的化学成分发生了改变,但结晶构造不变),使其磁性减弱,磁性减弱的程度随氧化程度的加深而加强。铁矿石的氧化程度可用磁性率来衡量,通常把磁性率小于28%的铁矿石称为氧化矿铁矿的比磁化系数将随氧化程度的加深而降低。
c连生体对磁铁矿磁性的影响磁铁矿的连生体在外磁场的作用下很容易被磁化,连生体的比磁化系数随其中磁铁矿所占比例的增加而增加,即使磁铁矿所占比例很小也比弱磁性铁矿的比磁化系数大得多,尤其是富连生体(磁铁矿占一半以上)的比磁化系数近于纯磁铁矿的比磁化系数。因此,磁铁矿的连生体进入精矿的可能性很大,对精矿的质量有明显
的影响。
d粒度对磁铁矿磁性的影响磁铁矿的粒度对它的磁性影响大,它的比磁化系数随粒度的减小而减小,而剩磁增大,尤其粒度小于50微米时更为明显。由于粒度减小,比磁化系数降低,磁性减弱,而使细粒在尾矿中的损失增多。但粒度越小,剩磁越大,磁团聚现象明显。细粒磁铁矿所形成的磁团或磁链又弥补了上述不足,可减少细粒磁铁矿在尾矿中的损失。磁铁矿的上述磁性是它的重要特点,实践中它对磁选机的选择、生产工艺流程、生产指标等均有直接影响。
（3）弱磁性矿物的磁性特点
纯的弱磁性矿物,其比磁化系数比强磁性矿物小得多,无磁饱和现象和磁滞现象,比磁化系数与磁化强度呈直线关系,它与矿物本身的形状、粒径无关,只与矿物组成有关。当其中混入少量强磁性矿物时,它的磁性就会发生很大的变化。
弱磁性铁矿物(a赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、黄铁矿、镜铁矿)可以通过磁化焙烧的方法人为地提高它们的磁性。焙烧后它们变成了Fe3O4和γ-Fe2O3,其磁性特点与天然强磁性矿物基本相同,所以,也称为人工强磁性矿物。只是人工磁铁矿比天然磁铁矿剩磁大,矫顽力大,而比磁化系数小。所以它们在选矿过程中磁团聚现象严重,致使精矿质量和回收率都比天然磁铁矿低。
磁化焙烧按其原理可分为还原焙烧、中性焙烧和氧化焙
烧。
a还原焙烧用于赤铁矿和褐铁矿,它们在适量的还原剂(C、CO、H2等)作用下,烧至570°左右，可被还原成磁铁矿褐铁矿(2Fe2O3·3H2O)在加热过程中首先排出化合水,变成不含水的赤铁矿,然后按上述反应被还原成磁铁矿b中性焙烧用于菱铁矿,菱铁矿在不通空气或通入少量空气的情况下加热到300-400℃时,被分解成磁铁矿。
c氧化焙烧用于黄铁矿。黄铁矿在氧化气氛(或通入大量空气)中短时间焙烧后被氧化变成强磁性的磁黄铁矿。如延长焙烧时间,则磁黄铁矿继续氧化变成磁铁矿。
这种焙烧方法还常用于稀有金属精矿的提纯上。
3、磁选设备
包括磁选机、磁力脱水槽、磁分析器、预磁器及脱磁器等。而磁选机则是主要的磁选设备
磁选机的类型很多,分类的方法也很多。常常根据磁场强度的强弱把磁选机分成弱磁场磁选机和强磁场磁选机两大类。弱磁场磁选机磁极表面磁场强度H0=720×102~2000×102安/米(900~2500奥)或者更多一些。用于选分比磁化系数X>3800×10-8米3/千克的强磁性矿石。强磁场磁选机磁极表面的磁场强度H0=(4800~14400）×102安/米（600~18000奥）,近年来已有达到18400×102安/米(23000奥),用于选分比磁化系数X=(19~750)×10-8米/千克的弱磁性矿石。
二、电选
电选是利用矿物在高压电场内电性的差异来达到分选的一种选矿方法。它是精选粗精矿和实现矿产资源综合回收的重要手段。在选分有色和稀有金属矿石(钨矿石、锡矿石、锂矿石金红石、钛铁矿等),黑色金属矿石(铁矿石、锰矿石、铬铁矿等)和非金属矿石或原料(金刚石、石墨、玻璃原料、钾盐等),以及铀矿石等方面都得到了广泛的应用。
矿物的电性是电选的重要依据。在电选中起主要作用的电性参数有:矿物的导电率和介电常数,其次还有比导电度和矿物的整流性。
电选过程是矿粒在电选机的电晕—静电复合电场中的分选过程,如图12—13所示。选物料经振动给料器给到电选机的辊筒上,并随着辊筒的旋转。矿粒首先进入电晕电场区导体和非导体矿粒均带上负电荷(与电晕极同电性),导体矿粒由于导电性良好,所以,在荷电后立即又把电荷传给辊筒(接地电极),其放电速度较非导本矿粒快得多。因此,当物料随辊筒旋转离开电晕电场区进入静电场区时,导体矿粒的剩余电荷少,而非导体矿粒则放电速度慢而剩余电荷多,而且矿粒在静电场区不再继续得到负电荷但还继续放电。此时,导体矿粒放完全部负电荷,又从辊筒上得到正电荷而被辊筒排斥。在电力、离心力、重力的综合作用下,其运动轨迹偏离辊筒而进入导体产品。非导体矿粒由于有较多的剩余负电荷,将与辊筒
相吸。当其静电吸力大于矿粒的重力和离心力的合力时,它被吸附在辊筒上,直到被刷子刷下来成为非导体产品。矿粒的运动情况则介于导体和非导体矿粒之间,而成为半导体产品。
电选对物料性质的要求很严格,它要求入选物料要完全干燥;矿粒表面要求洁净;在大多数电选作业中,电选给矿必须呈单层;同时入选粒度范围窄。目前一般处理粒度上限为3毫米左右,下限为0.05毫米。因此,在实践中,电选的应用相当有限。常常必须人为地对矿物表面进行加药处理和干燥,或对矿物表面进行擦洗,才能达到良好的分离效果。
在我国,目前电选的应用也越来越受到人们的重视。多种电选机已被研制出来并投入了使用。其中常用的电选机有:双辊筒电选机、YD—2型、YD-3型电选机以及卡普科型电选机等