1、常规磁选存在的问题及获得高品位磁铁矿精矿的途径

国内外普遍使用的筒式磁选机等常规磁选设备，生产实践早已证明它们是抛弃合格尾矿的好设备，因而得到广泛应用。但是由于其磁场强度较高，磁场力较大，磁场恒定会使成千上万的单体磁铁矿颗粒及连生体颗粒在磁场中产生强大的磁化磁团聚，离开磁场后，由于剩磁的存在产生剩磁磁团聚。因而在磁选过程中磁选精矿存在两种夹杂，一是磁性夹杂，二是非磁性夹杂或叫机械夹杂。磁性夹杂使连生体进入磁选精矿，非磁性夹杂使单体脉石和矿泥进入磁选精矿，两者均使磁选精矿品位降低，因此单一常规磁选难以获得高品位磁铁矿精矿。

磁选精矿或中矿铁品位（β）可由下式表示：

式中，分母部分为（单体磁铁矿+连生体+单体脉石）的总质量。

由※式可见，欲提高磁选精矿铁品位的办法就是降低分母中单体脉石含量和连生体的含量。即是必须充分分出单体脉石及连生体。筒式磁选机，一般的磁重选矿机，或者由于其磁场强度太高，磁场力太强，或者由于分散程度不够，反向分出单体脉石及连生体的分离力不够，它们都存在磁化磁团聚对单体脉石及贫富连生体的裹携及夹杂作用，因而使精矿品位不高。欲获得高品位磁铁矿精矿和超级磁铁矿精矿，必须研制能充分分散磁团聚的高效磁重选矿设备，这种设备除存在合理而变化的磁场外，尚应存在与磁力方向相反的能有效分出单体脉石和连生体的强大的反向分离力。

自上世纪80年代以来，我国选矿工作者为解决上述常规磁选存在的弊端，即存在磁性夹杂和非磁性夹杂两个弊端，进行了高效磁重选矿机的研制开发及应用，取得了突破性的进展。

2、磁——重联合磁选机的进展

自二十世纪80年代以来我国磁——重联合磁选机无论在理论上还是在实践上均获得重大突破。首先是1985年首钢矿业公司及郑州矿产综合利用研究所在实验室小型实验设备研究基础上研制出的磁重联合选矿机——磁团聚磁重联合磁选机。它是在分析原有磁重选矿机——底部磁系永磁磁力脱水槽利弊基础上研制出的一种新型磁重选矿机。原有底部磁系永磁脱水槽的铁氧体永久磁铁堆——塔形磁系作为一个整体磁系放置在锥形槽体的中下部，其磁场范围集中在中下部，槽体上部磁场强度非常低，因而允许的上升水流速度较低，只能脱除矿泥和微细粒脉石，作粗选时，脱泥效果还可以，作精选作业时，当上升水速适当提高，溢流中往往带出单体细粒磁铁矿，尾矿品位跑高。不能分出粗粒脉石，更不能分出连生体。因而品位提高幅度不大。

磁团聚磁重选矿机与永磁磁力脱水槽最大区别在于将集中的磁系（塔形铁氧体永久磁铁堆）改为分散的多圈多层结构，相邻两层有一定间隔（形成环形永磁场），从而使磁场在垂直方向和径向得以适当均匀分布，磁场力作用范围宽了；同时筒体由永磁脱水槽的单一锥形槽体改为带收缩口的筒体和锥体构成，给水方式由直冲式改为旋转给入方式，从而使其允许的上升水速得到较大提高。由于物料给入后选分路径经历多次磁场区和非磁场区分散得比永磁脱水槽好，因而分选指标得以较大提高。该机既可以作为磁铁矿选矿厂的粗选作业，也可以作为精选作业。它依靠相对较高的上升水速能分出矿泥和细粒脉石和细粒贫连生体，因而较磁力脱水槽品位提高幅度大了许多。

首钢矿业公司和郑州矿产综合利用研究所，随后又根据下部矿量分出中矿后，矿量有所变少的分析还研制出了变径型磁团聚重选机，在结构上更趋合理，该机在太钢峨口铁矿精选细筛下产物，精选效果有了明显的提高。

二十世纪90年代刘秉裕教授（现鞍山金裕丰选矿科技有限公司董事长、总工程师，原鞍山钢铁学院——现辽宁科技大学选矿教授）在分析磁聚机利弊基础上研制发明了“电磁式低弱磁场磁重选矿机——磁选柱”。他分析认为永久磁铁产生的是恒定磁场，恒定磁场不仅磁场大小不能改变，而且不能产生可调的脉动磁场，因而在磁力脱水槽和磁聚机中不能高效地分散磁铁矿的“磁化磁团聚”，磁化磁团聚如果得不到有效的分散，必将使夹杂于其中的单体脉石，矿泥不能彻底分出，连生体就连贫连生体也不能彻底分出，从而即使作为精选作业也获得不了高品位磁铁矿精矿。新型磁重选矿机的设计理念应该是高分散的电磁的，磁场应该是脉动的，可调的，应该产生持续向下的较大的磁场力，从而允许较大的上升水流速度，以产生与磁力方向相反且较大的尾矿（中矿）分离力。

刘秉裕教授自1992年以来先后研制生产出PVC板磁选柱，玻璃钢磁选柱和不锈钢磁选柱，分别于1994年、1999年和2000年工业应用。以上为第一代磁选柱；2003年以后为适应我国磁铁矿石更趋贫、细、杂难选的需要，鞍山金裕丰选矿科技有限公司又开发研制出第二代、第三代磁选柱——裕丰磁选柱。该机除选分性能更优外，在生产操作上可以实现磁场强度，精矿排矿阀门开度、上升水量等的自动控制。从而生产过程更稳定，生产指标更高更好。现在一、二、三代磁选柱在全国各大中小磁铁矿选矿厂，如本钢歪头山选矿厂、南芬选矿厂、通钢板石选矿厂、马钢姑山选矿厂、太钢尖山选矿厂、峨口选矿厂、安钢舞阳矿业公司选矿厂及许多中小型选矿厂应用500余台。

2003年首钢矿业公司在分析磁聚机利弊基础上，参考磁选柱的优点研制开发出“复合闪烁磁铁矿精选机——电磁聚机。该机的特点是在圆筒形的直立的分选筒内自上而下置入多个电磁直线圈，多个直线圈自上而下顺序通断电，从而产生下移磁场力，同时在分选筒的下部设有一个永磁环形磁系，将最下直线圈放下的磁性产物吸向锥体，在给矿装置中心通过一水管引入一给水管，到底锥上部反向形成上升水流。磁力向下，上升水流冲带力向上，从而使入选矿浆中矿泥，单体脉石及贫连生体向上进入溢流，而成为尾（中）矿，而下部底流产出高品位磁铁矿精矿。该机自动化程度较高，磁场强度及底流排矿阀及上升水量可以进行自动调节。电磁聚机是永磁磁聚机的换代产品，是一种类磁选柱产品，在首钢水厂及大石河选矿厂及一些中小型磁铁矿选矿厂得到工业应用。

由于磁选柱是一种磁铁矿高效精选设备，它能在所处理的磁铁矿石磨矿细度与常规磁选比较相对较粗，即单体解离度不高的情况下，高效分出连生体，从而获得高品位磁铁矿精矿，或通过提高品位增加效益或通过适当放粗磨矿粒度达到增产的目的，所以颇受广大磁铁矿选矿厂的欢迎，市场广阔。因此自2005年以来出现了种种仿制磁选柱产品。各家名字叫“磁选柱“的产品性能不尽一样，用户应当首选名牌产品，以免影响生产，造成不应有的损失。

CSX磁场筛选机

磁场筛选机，简称磁筛，是中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所近几年研制的利用磁选精矿在低弱均匀磁场中单体磁铁矿与磁铁矿与脉石的连生体存在的磁性差异，使单体磁铁矿实现有效团聚，增大了与连生体粒度差，密度差，再利用安装于磁场中的专用筛子，将在均匀弱磁场中由于磁化磁团聚而形成品位得以提高了的链状磁聚体，被隔在筛子的给矿侧，而脉石和连生体矿粒由于磁性弱，大致以分散状态存在，因而可以透过筛孔尺寸比其最大矿物颗粒粒度大许多倍的筛子的另一侧，从而得以有效分离。

据报道该机自2002年工业化以来，已在国内10余家磁铁矿选矿厂应用20余台，例如唐钢庙沟铁矿，山西兴旺铁矿，河南栾川金吉铁矿等。其品位提高幅度2—5个百分点。

2001年以来其他研究院所和院校，还研究开发了另外一些磁——重选矿机，其中有东北大学资源与土木工程学院研制的DFX型电磁精选机（又称脉冲振动磁场磁选柱）、酒钢集团公司张明达总工程师研制的磁重分选器、河北理工大学与北京科技大学“国家十五攻关课题：高质量铁精矿选矿新工艺及装备研究“项目——低场强自重介质跳汰机、昆明理工大学国土资源学院研制的永磁系螺旋旋转磁场磁选机等。它们或未见大规模工业应用，或仍处于小型试验或工业试验阶段。

3、裕丰磁选柱

电磁式低弱磁场磁重选矿机裕丰磁选柱，由于其外形象根柱子，浮选上有个外形像柱的浮选机，名称叫浮选柱，磁重选上电磁式低弱磁场磁重选矿机外形也像根柱子，效仿浮选柱，将其名称简称为磁选柱。

磁选柱根据其磁场励磁方式，磁场强度的强弱及分选原理其学名应为电磁式低弱磁场脉动磁场磁重选矿机。其结构由给矿斗及给矿管、溢流槽、分选圆筒、底锥、精矿排矿阀门，电磁系及励磁电控柜等构成。它由电磁系产生脉动下移磁场，由底部引入上升水流，下部产出高品位磁铁矿精矿，上部溢出以连生体为主的中矿。它区别于磁聚机，选分原理更合理，由于存在下移磁场力，因而允许的上升水速更高，分选效果更佳。3

．1裕丰磁选柱结构磁场特性及特点

裕丰磁选柱是磁选柱发明人刘秉裕教授在原磁选柱基础上的更新换代产品，现由鞍山金裕丰选矿科技有限公司生产，为国家专利产品，专利号为ZL200420070348.X。其结构如图1所示。

裕丰磁选柱自上而下，由给矿斗及给矿管、溢流槽、分选筒、底锥、上、下外套、精矿排矿阀门、上、下电磁系及励磁电控柜构成。在磁选柱的上、下分选筒及上、下外套之间自上而下装有多个具有一定间隔的励磁线圈，由特制的励磁电控柜自上而下次序通断电，产生循环往复的下移脉动磁场，磁场时有时无，时强时弱。同时，磁选柱由下而上二点或三点供水，引入高速旋转上升水流，从而可使入选的磁性物料经历多次磁聚合与多次充分分散，分选的精度高，可获得含杂很少的高品位磁铁矿精矿。磁选柱结构简单、无运转部件、磁场强度及其变化周期可调，允许的上升水流速度高达2—6cm/s，精矿排矿浓度55%～74%，电耗低，几乎没有检修维护工作量，可实现自动化操作。

裕丰磁选柱的磁场特性如图2所示。

图2示出的是CXZ60裕丰磁选柱的磁场特性。给出的是一个线圈通电时的静态磁场特性图（实际是动态的）。图中示出的是实测某一线圈在通电状态下的静态磁场等位线群、线圈上下对称，只划出了其上半部。由图2可知位于线圈上、下部的磁性矿物均受到指向线圈轴向中心的磁场力作用，即处于线圈上部或下部的磁性矿物或磁链均受到指向线圈轴向中心的磁力作用，处于线圈上、下部的磁性物料均被磁力拉向线圈内部，只不过由于下移磁场力和重力的作用较大，而向下拉动的距离大，而向上拉动的距离小而已。从而被上升水流净化的磁性物料被最终拉到精矿排矿口而产生高品位磁铁矿精矿。

3.2裕丰磁选柱分选过程

给矿由给矿斗经给矿管给入磁选柱中上部，由返水盘喷出的水吹散，磁性矿粒在下移磁场力和重力联合作用下，呈间断方式被拉向下一线圈，在两线圈之间，及该线圈断电时，由于磁力大大减弱，被高速旋转上升水流剪切而分散，使夹杂于其中的单体脉石、矿泥及连生体，特别是贫连生体冲带向上，在相对强大的旋转上升水流举力作用下，上升至溢流沿排出而成为以连生体为主的磁选柱尾矿，实际上是需要再磨再选的中矿。通常磁选柱尾矿（中矿）应经浓缩磁选机浓缩后，直接给入二段或三段球磨机再磨再选。

分选过程中，给矿中的磁性物粒首先是被通电线圈产生的磁场所磁化，被磁化的磁性矿粒成为磁偶极子，众多磁偶子互相吸引成为磁链。被磁化的众多取向于磁场力方向的磁链是变态的，先是细长，然后在外围又吸持一些磁性矿粒，进而又在磁场力作用下，磁链收缩、变粗变短，即所谓的‘磁聚合’。当该线圈断电时，断电的瞬时磁链在高速旋转上升水流作用下，通过周向剪切，纵向上冲而得到较充分的分散，即所谓的‘分散’。当下一线圈通电和断电时又经历一次上述过程。这样的过程进行多次，使磁性物料在磁选柱一机中得以多次精选，得到高品位磁铁矿精矿，同时也就降低了SiO2等杂质的含量。

3.3裕丰磁选柱的分选原理

实际上磁铁矿对磁选或磁——重选矿来说，它既是回收对象又是磁介质，它们就好象是强磁选中的铁磁性介质一样，只不过强磁机的铁磁介质只是介质而非回收对象而已。不断地新给矿等于既不断地加入分选对象又不断地给入磁介质而已。

3.4裕丰磁选柱分选效果

裕丰磁选柱的分选效果，见表1及表2。

注：H—磁场强度；V—上升水流速度；T—磁场变化周期，下同。

由表1河砂磁铁矿与石英砂的混合物，小型磁选柱精选结果，柱精品位高达72.37%，接近纯磁铁矿的品位，说明对石英的分出效果非常彻底。柱尾品位还不高，仅为3.71%，说明磁选柱对微细粒单体磁铁矿的捕捉能力较强。

从表2可知，从不同类型磁铁矿，无论是单一磁铁矿，还是钒钛磁铁矿、硫铁矿烧渣，还是磁铁矿尾矿再收产物，不同品位磁铁矿精矿或中矿磁选柱精选的结果来看，磁选柱均具有非常强的选择性和适应性，普遍均能由低品位精矿获得高品位精矿，并具有十分明显的提质降杂效果。可以说采用磁选柱