磁选系统

磁选系统（精选7篇）

磁选系统 篇1

1 引言

铁矿石是钢铁工业的主要原料 , 而弱磁性铁矿石占我国铁矿石总储量的50% 以上 , 所以有效开发利用弱磁性铁矿石,对我国钢铁工业具有十分重要的作用。对弱磁性铁矿石的选矿方法主要有重选、浮选、强磁选、焙烧磁选及几种方法的联合流程 , 近年来发展比较快的是强磁选。强磁选处理能力大、成本低、不需药剂、无污染、精矿易干脱水 , 极其适于弱磁性铁矿石选矿[1],取得的效果也较好 , 是一种具有广泛发展前途的选矿方法。大量应用表明 , 海南、金山店、司家营、齐大山、包头等铁矿和许多中小铁矿的弱磁性铁矿石 , 均可采用强磁选作为单一选矿方法或作为联合流程的组成部分。本文针对弱磁性铁矿石的磁选工艺开发设计出一种基于S7-1200 PLC的双频双立环高梯度磁选机控制系统 , 经试验表明 , 该系统性能稳定可靠 , 可广泛应用于赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、钛铁矿等弱磁性铁矿石的选矿。

2 控制系统电路设计

2.1双频双立环高梯度磁选机及分选原理

1-激磁线圈;2-磁介质;3-转环;4-减速机;5-齿轮;6给矿斗 ;7- 中矿脉动机构 ;8- 中矿斗 ;9- 尾矿脉动机构 ;10尾矿斗 ;11- 精矿斗 ;12- 上磁极 ;13- 下磁极 ;14- 机架

磁选是由于各种矿物磁性的不同 , 因此在磁选机磁场中受到的作用力也不同 , 从而使不同矿物实现分离的选矿方法。磁选的主要设备是磁选机 , 磁选机一般根据磁场强度的强弱分为弱磁场磁选机和强磁场磁选机两大类。弱磁场磁选机主要用于磁铁矿、钛磁铁矿、锌铁尖晶石、磁黄铁矿等强磁性矿物的选矿。强磁场磁选机主要用于赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、钛铁矿、黑钨矿、钽铌矿等弱磁性矿物的选矿 ; 石英、长石、霞石、萤石、硅线石、锂辉石、高岭土等非金属矿物的除铁提纯。本文研究的是弱磁性铁矿石的磁选 ,因此磁选机选用强磁场磁选机。在多种强磁场磁选机中立环脉动高梯度磁选机是目前广泛应用的强磁选设备 , 可有效防止磁介质堵塞 , 具有富集比大、对给矿粒度、浓度和品位波动适应性强、工作可靠、操作维护方便等优点 , 获得的精矿品位高和回收率高[2,3]。本文采用目前应用广泛的SSS-I型双频双立环高梯度磁选机作为磁选设备 , 其组成结构如图1所示 , 主要由激磁线圈、磁极、磁介质、转环、脉动机构和各种矿斗等组成。激磁线圈通以大电流直流电 , 在分选区的磁介质表面产生非均匀磁场即高梯度磁场 ; 转环作顺时针旋转 , 矿浆从给矿斗给入 , 均匀地进入分选空间 ; 由于磁场力的作用 , 矿浆中磁性较强的颗粒吸附在磁介质表面上 , 被转环带至顶部无磁场区 , 被冲洗水冲入精矿斗 ; 非磁性颗粒和磁性较弱的颗粒由于受到的磁场力小于流体动力 , 在脉动流体的作用下穿过磁介质空隙分别进入尾矿斗和中矿斗 ; 从而使磁性不同的颗粒得到有效的分离。

2.2 控制系统电路设计

根据双频双立环高梯度磁选机组成结构及磁选工艺 , 设计完成的控制系统总体电路图、继电器控制电路图、电机控制电路图如图2 ~ 4所示 , 系统主要由PLC、通信模块、变频器、触摸屏、激磁电源及温度传感器、流量和压力开关等组成。在本系统中 ,PLC选择西门子S7-1200 CPU 1214C AC/DC/RLY PLC, 通信模块选择西门子CM 1241 RS485通讯模块 , 变频器选择ABB ACS550变频器 , 触摸屏选择西门子KTP1000 PN触摸屏 , 激磁电源选择1400A 46V大功率高频开关电源 , 尾矿和中矿脉动电机选择7.5KW电机 , 转环电机和风机选择11KW电机。S7-1200 CPU 1214C PLC本机集成有14点输入 /10点输出数字量、2路输入模拟量和1个PROFINET以太网通信端口。PLC作为整个系统的控制器[4,5], 通过CM 1241 RS485通讯模块与尾矿脉动、中矿脉动、转环电机驱动变频器和激磁电源进行Modbus RTU协议通讯 ,PLC作为主站 , 变频器和激磁电源作为从站 , 实现对转环的转速控制 , 对尾矿脉动电机冲次在0 ~ 200次 / 分钟、中矿脉动电机冲次在0 ~ 300次 / 分钟可调控制 , 对激磁电源输出电流控制从而实现对磁选机的背景场强在0 ~ 1T可调控制。通过PROFINET以太网通信端口与KTP1000触摸屏进行通信 , 实现对系统参数设置、运行参数监控显示、故障报警等功能。温度变送器BSQ用于检测激磁线圈冷却水温度 , 经模拟量输入口送入PLC, 当激磁线圈温度高于60℃时报警停机。流量开关LL1 ~ LL6和压力开关YL1分别用于检测冷却水的流量和压力 , 当流量小于设定下限值或压力大于设定上限值时开关导通 , 中间继电器KA8 ~ KA14线圈通电 , 其常开触点闭合输入至PLC I0.4 ~ I1.2, 报警停机。KA15由激磁电源温控器控制 , 当激磁电源温度超过80℃时 ,KA15线圈断电 ,其常闭触点闭合输入I1.3, 报警停机。KA16由急停按钮控制 , 当按下急停按钮时KA16线圈断电 , 其常闭触点闭合输入I1.4, 报警停机。KA18由激磁电源控制 ,当激磁电源过流时 ,KA18线圈通电 , 其常开触点闭合输入I1.5, 报警停机。尾矿、中矿、风机、转环电机热继电器常闭触点接I0.0 ~ I0.3, 当电机过热时 , 其常闭触点断开输入PLC, 报警停机。PLC输出端Q0.0 ~Q0.6接中间继电器KA1 ~ KA7, 其中KA1和KA2、KA3和KA4、KA6和KA7互锁 ; 由中间继电器控制接触器KM1 ~ KM10, 其中KM1、KM4、KM8控制尾矿、中矿、转环电机工频运行 ,KM2和KM3、KM5和KM6、KM9和KM10控制尾矿、中矿、转环电机变频运行 ,KM7控制风机工频运行 , 尾矿、中矿、转环电机工频和变频运行互锁。Q0.7为远程启动控制输出 ,Q1.0为远近程切换控制输出 ,Q1.1为磁选机报警输出。系统开机顺序为 : 启动尾矿脉动电机→启动中矿脉动电机→启动转环电机→启动风机→开启激磁电源,停机顺序为:关闭激磁电源→停止风机→停止转环电机→停止中矿脉动电机→停止尾矿脉动电机。系统中尾矿和中矿脉动电机的冲程和冲次、激磁电源的输出电流、磁选机的磁感应强度等需根据不同地区的矿石性质 , 通过试验方法确定获得最佳精矿品位和回收率性能指标的参数[6,7,8,9]。

3 控制系统程序设计

3.1 PLC 控制程序设计

按照磁选机控制系统要求进行PLC编程设计 , 控制程序主要完成尾矿、中矿、转环、风机和激磁电源的启停控制、电机转速、激磁电流的可调控制 , 激磁线圈冷却水温度、流量、压力、电机过热、激磁电源过流、通讯故障等监控 , 系统控制程序流程图如图5所示。首先进行Modbus通信初始化 , 接着进行自动 / 手动模式判断 , 如为自动模式 , 则判断是否按下了自动启动按钮 ,如没有按下则等待自动启动按钮按下 , 如按下了 , 则首先接通尾矿、中矿、转环变频器电源 , 接着对尾矿、中矿、转环变频器进行初始化 , 将触摸屏设置的尾矿、中矿、转环变频器频率和激磁电流值分别写入变频器和激磁电源 , 依次启动尾矿、中矿、转环变频器、风机和激磁电源 , 至此完成系统启动工作 , 各机构进入工作状态。然后调用系统监控程序 , 读取激磁线圈温度值 , 如温度高于60℃则报警停机 ; 读取流量开关和压力开关的状态 ,如导通则报警停机 ; 读取激磁电源温控器状态 , 如激磁电源温度高于80℃则报警停机。读取急停按钮状态 , 当急停按钮按下时则报警停机。读取激磁电源过流保护状态 , 如过流则报警停机。读取尾矿、中矿、风机、转环电机热继电器状态 , 当电机过热保护时则报警停机。在手动模式时 , 则手动启动尾矿、中矿、转环、风机电机和激磁电源 , 然后调用监控程序。

Modbus通信端口初始化指令为MB_COMM_LOAD, 通过该指令确定通信端口PORT、波特率BAUD、奇偶校验PARITY, 在本程序中选择通信端口1、波特率19200、无奇偶校验。Modbus主站通信指令为MB_MASTER, 通过该指令将PLC作为Modbus主站与尾矿、中矿、转环变频器和激磁电源4个从站进行通信 , 指令需指定Modbus从站地址MB_ADR、读写模式选择MODE、从站数据起始地址DATA_ADDR、数据长度DATA_LEN、主站数据指针DATA_PTR等参数 , 在本程序中规定激磁电源从站地址为1、尾矿变频器从站地址为2、中矿变频器从站地址为3、转环变频器从站地址为4; 读取从站MODE为0, 写入从站MODE为1。变频器初始化和启动控制字 (16#476和16#47F) 及激磁电源启动控制字写入1 ~ 4号从站Modbus地址40001中 , 变频器设定频率和激磁电源设定电流值写入1 ~ 4号从站Modbus地址40002中 ;激磁电源运行电流值从1号从站Modbus地址30002中读取 , 激磁电源运行电压值从1号从站Modbus地址30003中读取 , 变频器运行频率从2 ~ 4号从站Modbus地址40103中读取。ABB ACS550变频器与PLC进行Modbus通信 , 还需进行以下通讯参数设置 :9802=1 Modbus通信、5302为站号、5303为波特率、5304为校验方式、5305=0、1001=10由Modbus控制变频器启停、1102=0由Modbus控制变频器速度 (0-20000对应0-50Hz)、1103=8速度给定来自串行通讯。

3.2 触摸屏程序设计

本系统使用西门子KTP1000 Basic color PN触摸屏 ,10.4寸TFT显示器、256色、以太网接口 , 与S7-1200 CPU 1214C PLC的以太网口相连 , 用WinCC flexible2008软件编程。触摸屏主要用于系统本地控制 ,在本系统中触摸屏程序由4个画面组成 : 系统首页、系统控制、系统监控、电机控制画面。系统首页主要用于显示设备操作使用说明等。系统控制画面主要用于本地/ 远程控制模式选择 , 自动 / 手动操作模式选择 , 磁选机激磁线圈冷却水温度、激磁电流、激磁电压显示 , 激磁电流设置等。系统监控画面主要用于尾矿、中矿、风机、转环电机热保护报警 , 冷却水温度过高、流量小于设定下限值、压力大于设定上限值、激磁电源过流、通讯故障等报警。电机控制画面主要用于手动模式下风机、转环、中矿、尾矿电机工频启停控制 , 尾矿、中矿、转环变频器频率设置和运行频率显示。系统控制、系统监控、电机控制画面如图6 ~ 8所示。

4 结束语

本磁选机控制系统采用双频双立环高梯度磁选机 ,S7-1200 PLC作控制器 ,3台ABB ACS550变频器分别驱动尾矿、中矿和转环电机 ,1400A 46V大功率高频开关电源作激磁电源 , 西门子KTP1000触摸屏作本地监控操作显示 ,PLC与变频器和激磁电源通过Modbus协议通信 ,PLC与触摸屏通过PROFINET以太网通信。经试验表明 , 该系统性能稳定可靠 , 效果良好 , 可广泛应用于赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、钛铁矿等弱磁性铁矿石的选矿 ,尾矿脉动电机冲次在0 ~ 200次 / 分钟、中矿脉动电机冲次在0 ~ 300次 / 分钟、磁感应强度在0 ~ 1T可调控制 ,在具体应用中需根据不同地区的矿石性质 , 通过试验方法确定获得最佳精矿品位和回收率的运行参数。

摘要：针对弱磁性铁矿石的磁选法,设计一种基于S7-1200 PLC的双频双立环高梯度磁选机控制系统。以PLC作为控制器,3台变频器分别驱动尾矿、中矿、转环电机,触摸屏作本地监控,大功率高频开关电源作激磁电源。PLC通过Modbus通信对变频器和激磁电源进行控制,PLC与触摸屏间通过PROFINET以太网通信对系统进行监控。系统具有本地/远程控制模式、自动/手动操作模式选择,激磁电流、变频器频率设置,系统运行中的冷却水温度、激磁电流、激磁电压、变频器频率显示,电机过热、激磁电源过流、冷却水温度过高、通讯故障等报警并停机保护,尾矿、中矿、转环、风机电机和激磁电源手动启停控制等功能。

关键词：磁选机控制系统,S7-1200 PLC,Modbus通信,弱磁性铁矿石

参考文献

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[4]李忠,李勇,陈佩琳.PLC在SLon系列磁选机的应用[J].中国钨业,2014,29(3):45-50.

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[7]胡义明,刘军,张永.某微细粒赤铁矿选矿工艺研究[J].金属矿山,2010(4):64-67.

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[9]刘有才,林清泉,符剑刚等.永州某高泥细粒贫赤铁矿选矿工艺研究[J].矿冶工程,2013,33(6):42-45.

磁选系统 篇2

1 控制系统的结构及工作原理

控制系统基本构成如图1所示, 该系统由上位机、PLC、执行元件、磁选机和测量元件组成。系统工作原理为:首先由测量元件对磁选机的实际液位与设定液位进行对比, 将信号传给PLC, PLC的CPU将数据处理后输出4~20 m A电流信号, 根据信号控制执行元件, 从而控制磁选机底流量, 实现目标控制。PLC与工控计算机通信交换数据, 实现实时上位机控制与显示。

1.1 磁选机结构及工作原理

磁选机在重介选煤系统中具有重要作用, 是回收介质的主要设备之一, 由滚筒、来料箱、溢流槽和底流槽等组成。本控制系统在溢流槽隔板上加装了低液位和高液位传感器, 在底流槽出口处加装了电动执行机构 (底流阀) , 如图2所示。稀介质进入来料箱后, 向底流槽和溢流槽流动, 磁选机滚筒的旋转方向和来料流向相反, 这样有利于回收介质。通过增加两个液位传感器 (低液位传感器和高液位传感器) 来监控磁选机的溢流液位, 从而调节底流阀的开启度, 使磁选机溢流液位保持动态平衡。

1.2 硬件结构

控制系统由协调管理级和直接控制级两部分组成, 采用由上到下的主从控制结构, 上位机为协调管理级, 与PLC进行数据实时通讯。直接控制级由液位测量元件和电动执行机构组成, 如图3所示。

2 控制系统软件设计

系统采用GE编程软件cm6.0进行系统编程开发。上位机采用IFIX3.5进行上位画面设计。系统程序设计充分考虑了现场实际运行连锁保护条件及停机检修时的两种状态, 程序设计简单明了, 运行可靠;设计体现科学化、人性化、合理化。画面设计一目了然, 操作简单方便。

2.1 控制系统上位机设计

上位机画面主要由低液位信号、高液位信号、溢流高报警、底流阀开启度、手动给定、手动操作按钮、检修按钮和退出按钮组成。

低液位信号和高液位信号在无返回时, 对应指示为绿色, 当有信号返回时对应指示为红色。溢流高报警在无信号时为绿色, 当有信号返回时呈现红色, 并且闪烁。底流阀开度显示底流阀开启的百分度, 为0~100%。在调试过程中或自动出现故障时, 点击手动, 程序运行手动模式。在检修时, 点击检修, 程序执行检修状态。

2.2 控制系统下位机设计

(1) 当3209号脱介筛、3225号磁选机和3228号泵其中的1台设备运行信号无返回或3225号磁选机溢流控制切换到检修状态时, 底流阀全部打开。3209、3225和3228的具体名称和流程如图4所示。

(2) 当3209、3225、3228运行信号有返回且画面3225号磁选机溢流控制切换到运行状态延时5 min时, 3225号磁选机底流控制系统投入运行。

(3) 高液位传感器信号和低液位传感器信号无返回时, 电动阀门 (底流阀) 以10 s脉冲按10%梯度关闭。

(4) 当底流液位传感器信号有返回时, 电动阀门 (底流阀) 停止动作, 当高液位传感器信号有返回时, 电动阀门 (底流阀) 以10 s脉冲按10%梯度打开。

(5) 当高液位传感器信号无返回时, 电动阀门停止动作。

3 应用效果

控制系统建成后, 2014年8月对3225号磁选机磁选效果进行了测试, 结果见表1。从表中可以看出:

(1) 打分流越小, 尾矿浓度越小, 尾矿中磁性物损失量也越小;来料浓度越大, 磁选机的回收效果越差。

(2) 底流阀门关闭时, 溢流浓度特别高, 带介量也较高;底流阀90%开度时, 对应的尾矿浓度和带介量最小, 即当底、溢流比例为 (80%~90%) : (10%~20%) 时, 磁选机回收效果最好。

(3) 磁选机溢流高液位传感器所设定监测高度不超过1 cm为最佳回收效果。

4 结论

根据磁选机液位自动控制方案要求, 安太堡选煤厂设计了基于PLC的磁选机底流闭环自动控制系统。通过对磁选机底流的自动控制, 实现了对磁选机溢流液位的动态平衡自动控制, 达到了最大限度提高介质回收率的目的, 从而在一定程度上降低了洗煤成本;减轻了员工的劳动强度, 更好地实现了人性化、科技化生产;提高了选煤厂自动化水平。由于受所选设备器材等条件限制, 本项实用技术仍处在不断完善和改进的过程中。

参考文献

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[2]李忠, 杨文龙.基于PLC磁选机自动控制系统[J].江西有色金属, 2006, 20 (4) :26-28.

[3]周小平.PLC在磁选机控制系统中的应用[J].科技与企业, 2014 (3) :11-14.

[4]陈青.组态软件设计与开发[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2003.

高炉渣微粉磁选铁粉品位的测定 篇3

1 试验前的准备工作

1.1 熔化温度的设定

磁选铁粉从高炉水渣中选出,经分析,磁选铁粉与生铁的成分相近,渣成分与高炉终渣成分相近;一般高炉的出铁温度为1 450~1 500℃,在炉缸中渣铁顺利分离的温度大约为1 500~1 550℃,因此,参照高炉中渣铁分离温度,决定将熔化温度初步设定为1 550℃。

1.2 熔化容器的选定

考虑到铁粉中混有一部分的高炉渣,而高炉渣的熔点较低,侵蚀性较强,因此在选定熔化温度后,决定采用耐火度较高且耐熔渣侵蚀的高铝质坩埚作为熔化容器。这样,一方面可保证渣铁的顺利分离,同时又可防止熔渣侵蚀容器,确保试验安全。

在试验中如果直接将坩埚放入电阻炉中,熔渣将坩埚侵蚀,流出的液态渣会将电阻炉的高铝纤维耐材损毁,也可能将硅钼棒腐蚀,为安全起见,先在耐火砖上刻出一个稍大于坩埚的凹坑,然后将装有磁选铁粉的坩埚放入高温炉中加热,确保试验万无一失。

2 试验条件及方法

2.1 试验设备

本实验使用的加热熔化设备是箱式电阻炉,各项参数如下:

炉膛尺寸:400×200×160 mm加热材料:硅钼电阻棒

功率:12 kw 炉膛耐材:高铝纤维

额定电压:10~82 V 最高温度:1 600℃

2.2 试验步骤

(1)选用两个坩埚,分别放入磁选铁粉250 g;

(2)将盛有磁选铁粉坩埚放入耐火砖底座中,然后将耐火砖底座和坩埚一起放入电阻炉;

(3)送电升温送电50 min后温度升至1 550℃,然后保温23 min,实现渣铁分离,关掉电源后随炉冷却;

(4)对金属块称重并计算品位。

2.3 试验结果及分析

试验结束后得到金属块,本次试验共选用两个坩埚,对金属块称重后分别为220 g、215 g。

取平均值87%

最后,对金属块的化学成分进行了分析,结果如表1所示。

%

从成分上看,C、Si、Mn含量基本与生铁近似,但是,P、S含量较高,经分析原因如下:高炉渣微粉是高炉水渣经烘干、破碎、粉磨、筛分而得,超细粉磁选铁粉中混有部分熔渣,在熔化过程中渣中部分P、S进入钢锭,因此,金属块中P、S含量较高。

3 结论

(1)利用箱式电阻炉熔化超细粉磁选铁粉测定铁品位方法是可行的;

(2)为保证试验安全,应将盛有磁选铁粉的坩埚放入刻有凹坑的耐火砖底座中;

(3)为了实现渣铁顺利分离,熔化温度设定为1 550℃,达到温度后应保温20~25 min,然后随炉冷却;

(4)磁选铁粉金属料品位平均值为87%;

微粉磁选机的改进设计分析 篇4

1 改进设计

1.1 结构组成

微粉磁选机主要有三大系统组成: (1) 振动给料系统; (2) 传统磁选系统; (3) 密封系统。如图1所示。

1.2 工作原理

在磁选过程中, 细粉工业硅通过振动装置均匀给料, 链传动带动履带使细粉工业硅匀速通过高强永磁磁辊吸附而后脱磁, 使吸附杂质和磁选后的细粉工业硅分离, 各自进入成品料仓和废料仓, 从而实现磁选。

1.3 具体改进设计

近几年, 随着冶金物理法制造太阳能级多晶硅技术的不断发展, 市场上出现了各种微粉磁选机, 但在使用过程中存在诸多缺陷, 如振动给料系统采用电磁振动, 寿命短, 成本高;传统磁选系统采用普通电机皮带传动, 速度不可调, 噪声大;物料传输带没有定位和挡料装置, 经常被撕裂, 更换时较繁琐, 难以实现批量生产;传输带上没有强制脱磁装置, 杂质不能及时脱磁, 磁选效果不明显。针对以上缺陷, 我公司科研小组经过多次实践, 不断改进, 制造出了三级微粉磁选机, 磁选效果明显, 实现了批量生产。此项目得到了集团公司领导的一致好评, 同时也被评为宁夏发电集团2009年度科学技术进步二等奖。

1.3.1 振动给料系统

料仓下口可以设计成一个10×600的长方形, 并有插板可根据实际需要调节其大小。可调弹簧四点定位连接振动装置, 振动采用机械振动, 750W电机, 偏心轮偏心2mm, 过桥刚性联接下料装置, 振动频次2850次/分钟。与传统的电磁振动相比, 其具有噪音小, 寿命长等优势, 成本是电磁振动的1/4。料仓下口与振动装置上口柔性密封连接, 以避免物料飞扬。

1.3.2 传动磁选系统

主要有调速电机、齿轮、链条、履带组成。采用摆针式电磁减速器链轮传动, 实现速度可调。主动轮为18000Gs的永磁圆柱体, 从动轮采用不锈钢材质, 大小与主动轮相同, 依靠摩擦使履带匀速运动。在转动过程中经常会出现履带偏移导致撕裂现象, 解决这一问题可在主动轮和从动轮设计V型槽, 同时相应履带上压制V型凸台, 为了避免物料在传输过程中偏离履带, 履带在制作过程中也压制了档料凸台。细粉料在经过高磁主动轮时, 里面掺杂的单质Fe和氧化Fe被牢牢的吸附在主动轮处的履带上面, 在履带上平行于主动轮方向粘接与履带等宽的橡胶条, 橡胶条随履带转动强制将吸附在履带上的杂质带到主动轮的最下面, 过中心点后脱磁, 杂质进入废料仓, 磁选后的细粉料进入成品料仓, 除杂完成。为了实现更好的磁选效果, 我们在履带下还安装了一排磁铁, 使细粉料提前磁化, 同时, 采用三级磁选设计, 物料从输入到输出一次, 等同于磁选三遍, 单台磁选机每小时可磁选细粉工业硅物400公斤, 提高了生产效率。

1.3.3 密封系统

主要有密封箱、成品料仓和废料仓组成。全部采用不锈钢板焊接。为了便于维修, 密封箱一侧采用活动连接。各连接处用橡胶条密封, 确保生产场所满足环境的要求。

2 结语

安钢高炉水渣磁选工艺实践 篇5

近年来, 尾矿、赤泥、钢铁渣、煤矸石等大宗工业固体废弃物的产生量迅猛增加, 并大量堆积, 带来了土地、资源、环境、安全等一系列问题。仅2010年就有6.8亿吨固体废弃物需要堆存处理, 以平均每万吨工业废物占地0.5亩计算, 每年将有3.4万亩土地将被占用, 由于坝体、渣山等坍塌而造成的安全事故更是严重影响人民群众的人身财产安全。开展工业固体废弃物综合利用一是转变经济发展方式的必然要求, 二是突破资源环境制约的现实选择。我国每年仅高炉渣一项约排放2亿多吨。

1 安钢高炉水渣处理和应用现状

安钢集团综利公司水渣车间水渣西现场, 承担着安钢集团炼铁厂6#、7#高炉渣的处理任务。综利公司水渣西现场采用高炉渣水淬工艺进行作业;高炉渣经水淬后生成水渣, 经门式抓斗起重机从渣池中捞出后堆放在站台 (或直接装车) , 然后外销。

高炉渣处理系统的工艺流程简图如图1。

综合利用开发公司水渣的TFe含量见表1。

从表1中可以显示, 综利公司水渣产品的含铁量为:0.40%~2.58。

2 铁珠砂在炼钢冶炼工艺中的作用

氧气转炉炼钢的工艺特点之一:完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热;废钢是氧气转炉炼钢的主要金属料之一, 是冷却效果稳定的冷却剂。每增加1吨钢, 铁水温度下降约20℃。适当增加废钢比 (15~30%) , 可以降低转炉炼钢的成本、能耗、和炼钢辅助材料消耗。铁珠砂在氧气转炉炼钢工艺中的主要作用是替代废钢。我公司炼钢铁珠砂的配比约为5% (我公司炼钢废钢比约为10%) 。由于铁珠砂与废钢相比, 具有价格低, 成分稳定, 熔化速度快等优势;作为废钢的替代品, 不但可以提高生产率, 降低原料成本, 减少喷溅, 而且对降低吨钢能耗也是有利的。

3 生产工艺的改变

安钢集团综利公司以循环经济为理念, 以提高公司铁资源内部有效利用率为出发点, 对高炉渣的利用进行科学合理的重新规划。规划以3R原则为指导原则, 3R原则即为“减量化、再使用、再循环”。综利公司立足于二次资源的开发应用, 力争提高铁资源的内部有效利用率, 提升经济效益, 按集团公司领导的统一部署, 综利公司在水渣西现场, 克服困难, 立足现有条件, 利用炼铁厂拆除旧皮带系统之际, 新建一套高炉渣磁选生产线。

在原渣5线, 15#嘴至10#嘴处设地上水平皮带, 便于门式抓斗起重机上料;9#嘴处通过斜桥用皮带传至卸料小车;门式抓斗起重机将水渣抓入受料仓 (采用双料仓设计, 可实现两部门式抓斗起重机同时上料, 利于组织集中生产, 减少设备空载运转, 降低运转费用) , 通过带式输送机输送, 由输送机上的卸料小车 (在卸料小车上安装了新型NbFeB高强永磁辊筒, 场强高达4000Gs, 提高了磁选效果) 磁选后, 分离出水渣和含铁物料。含铁物料经南北方向水平皮带到机头料仓卸料存放 (对其含铁物料命名为小渣钢) , 水渣通过小车溜槽至水渣堆场卸料, 增加了水渣的堆放高度及长度, 提高了场地存储能力, 然后由门式抓斗起重机装车外销。

为了使小渣钢产品满足炼钢的使用条件, 综利公司对水渣产品销售方案进行了重新规划, 含铁产品都不再对外销售, 不经磁选的水渣不得对外销售, 同时改变了生产工艺, 从而进一步提高了磁选小渣钢的含铁品位, 使磁选小渣钢达到了炼钢使用的标准。生产工艺改变后主要生产工艺流程如图2所示。

4 炼钢配用小渣钢的效果分析

在小渣钢送炼钢的过程中, 根据某钢种实验室实验结果, 结合一炼轧冶炼车间配用前后, 对炼钢技术经济指标的指标变化进行了对比分析 (见表2、3) 。

经过分析认为:实际生产中, 配用小渣钢后, 原料条件虽不完全相同, 对生产数据的影响较小, 钢产量、钢锭 (或连铸坯) 合格率、转炉日历利用系数、炼钢金属料消耗、转炉吹损率、日历作业率、炼钢工序单位能耗等指标数据趋势与配加废钢基本持平, 部分指标还略优于配加废钢, 同时小渣钢的价格较废钢要低很多。可以总体上认定, 配加小渣钢对钢水整体质量指标的提高及炼钢的成本降低有利。

5 项目实施效果

高炉水渣磁选生产线投产后, 生产的小渣钢全部送炼钢使用, 实现了全部含铁产品的内循环使用, 完全符合循环经济的理念。

经过生产工艺的调整和设备的局部改造以后, 小渣钢的各种指标也都基本上达到了炼钢工艺的要求, 获得了良好的经济效益。根据炼钢试验结果, 结合生产实践可以总体上认定, 配加小渣钢对炼钢整体质量指标的稳定性有利, 对降低炼钢成本有利。

高炉水渣磁选生产线的投产, 对铁资源进行选择性的回收, 实现了综利公司所有的含铁产品不再对外销售, 加工不出厂, 提高了铁资源的利用效率, 摸索了一条深层次回收利用的途径, 实现了高炉渣资源化、效益化, 完全符合循环经济的理念, 具有良好的经济效益和社会效益, 对确保高炉稳定生产意义重大;为打造绿色安钢, 实现循环经济核心产业做出了贡献。

摘要：对高炉渣的利用现状及提高二次资源的利用率的重要性进行了阐述、分析, 通过工艺的调整、优化, 使铁资源利用率得到提高, 炼钢成本得到下降, 获得了经济效益与社会效益的双赢。

关键词：高炉渣,磁选工艺,NbFeB,小渣钢,效果分析

参考文献

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[4]动态.资源再生, 2011, 12.

锌硫分离尾矿回收锡的磁选研究 篇6

1 矿石性质

试验矿样直接取自广西某选厂锌硫分离的尾矿,锌硫分离尾矿化学多元素分析结果见表1。

从样品多元素分析结果可知,该尾矿中锡品位为0. 73%,显微镜观察表明,其中主要矿物为磁黄铁矿和黄铁矿,少量铁闪锌矿、脆硫锑铅矿、锡石及微量脉石。

该尾矿筛水析结果见表2。

从表2 可以看出,该尾矿的粒度较粗,+ 0. 1mm粒级产率为46. 86%,且+ 0. 15 mm粒级锡品位相对较低,锡仅占17. 71%; -0. 074+0. 010 mm粒级锡品位较高,锡品位最高为2. 07%; 锡主要存在于-0. 15 mm粒级中。

为考察该尾矿锡石的解离情况,对该尾矿进行了单体解离度测定,测定结果见表3。

从表3 可以得出,锡石的单体解离度为40. 85%,锡石主要与黄铁矿、磁黄铁矿、脆硫锑铅矿连生,少量与脉石等连生。

2 选矿试验研究

现阶段,回收硫化矿尾矿中锡的主要方法为脱硫浮选—摇床重选工艺[3,4,5,6],少数矿山采用磁选法回收尾矿中锡矿[7,8]。该矿样中锡石矿物嵌布粒度不均匀,锡石单体解离度较低; 杂质矿物中黄铁矿、磁黄铁矿等硫化矿含量高达98%以上,且部分黄铁矿和毒砂粒度较粗,加上黄铁矿和毒砂在锌硫分离时受到抑制,若采用浮选法脱去硫化矿物,需添加大量药剂才能使硫化矿物上浮干净,且锡石夹带严重,导致锡回收率偏低。磁黄铁矿、黄铁矿和锡石三种主要矿物的比磁化系数分别为4321. 95×10-9m3/ kg、26. 98×10-9m3/ kg和0. 83×10-9m3/ kg,考虑到磁黄铁矿和黄铁矿与锡石三种矿物比磁化系数的差异,结合选矿厂条件,重点对该尾矿进行了磁选试验研究。

2. 1 磁选脱硫条件试验

矿样中含有的杂质矿物磁黄铁矿和黄铁矿的比磁化系数相差较大,因此采用原则流程为一粗一扫的磁选工艺分步脱除尾矿中的弱磁性黄铁矿和强磁性磁黄铁矿,从而使锡石得到富集。

2. 1. 1 弱磁粗选条件试验

为了优先脱除锌硫分离尾矿中的磁黄铁矿,首先采用弱磁选机进行分选,并进行了弱磁磁场磁感应强度试验,试验流程见图1,试验结果见表4。

由表4 结果可以看出,随着磁场强度的增强,锡精矿的锡品位先增大然后降低,锡的回收率呈降低趋势,综合考虑锡精矿品位和回收两方面因素,选择磁场磁感应强度为0. 160 T能获得较好的指标。

2. 1. 2 强磁选扫选条件试验

锌硫分离尾矿中含有大量磁黄铁矿,对弱磁选尾矿采用强磁选机进行选别,将大部分磁黄铁矿选出,试验磁场强度分别为0. 40 T、0. 60 T和1. 00 T电磁选机和高梯度磁选机对粗选精矿的富集效果,试验流程见图2,结果见表5。

从表5 试验结果看,电磁强磁选机和高梯度强磁选机磁选规律相同: 随着磁选磁场感应强度提高,磁性物2 产率增大,其中的锡品位提高,锡精矿回收率逐渐降低,综合锡品位和锡回收率两方面指标,选择磁场磁感应强度为0. 60 T的高梯度磁选机可获得锡品位为1. 65%、锡作业回收率为63. 10%的选矿指标。

2. 2 磁选锡精矿再选试验

由于锌硫分离尾矿经磁选获得的锡精矿锡品位为1. 65%,为获得更高品位的锡精矿,对磁选获得的锡精矿分别进行了摇床重选和浮选试验研究。

2. 2. 1 磁选精矿摇床再选试验

根据锡石与其他矿物的密度差异,采用摇床重选的方法来分离锡石和其他硫化矿,使锡精矿中锡金属得到进一步富集。摇床重选试验结果见表6。

从表6 试验结果可知,磁选锡精矿经摇床再选后,可获得锡品位4. 40%、作业回收率41. 58%的锡精矿。锡精矿回收率较低,该方案选别效果不理想。

2. 2. 2 磁选锡精矿浮选再选试验

由于磁选锡精矿中杂质大部分为硫化矿物,采用浮选法脱除磁选精矿中的硫化矿物,从而达到锡富集的目的。试验结果见表7。

从表7 试验结果可知,磁选锡精矿经浮选脱除大部分硫化矿后,可获得锡品位为4. 22%、作业回收率83. 75%的锡精矿。

3 工业应用

在实验室小型试验的基础上,推荐两个方案进行现场技术改造,方案一: 弱磁选-强磁选; 方案二弱磁选-强磁选-浮选。根据选矿厂现有条件,为简化操作,节约技术改造成本,选矿厂选择方案一进行现场技术改造,并选择磁场磁感应强度为1. 30 T的永磁选机代替0. 60 T的高梯度磁选机,现场技术改造简单示意图见图3。

2014 年7 月10 日至2014 年8 月19 日进行生产调试和整改工作。2014 年8 月20 日起正常生产应用; 生产调试和生产正常应用结果分别见表8。

从表8 结果可看出,在调试阶段,在开机不正常的情况下,产出低度锡精矿2135. 692 t,锡精矿品位为1. 08%,增加锡金属23. 1061 t。在生产正常运转后,9 月份产出低度锡精矿2488. 5808 t,锡精矿品位为0. 83%,增加了锡金属20. 6277 t; 10 月份产出低度锡精矿2581. 9956 t,锡品位为0. 65%,增加了锡金属16. 7818 t; 11 月份产出低度锡精矿3360. 4926 t,锡品位为0. 68%,增加了锡金属22. 8238 t; 12 月份产出低锡硫3184. 4500 t,锡品位为0. 73%,增加锡金属量23. 1174 t。通过流程查定发现,由于磁选机处理能力不足,导致磁性物脱除不完全,使得工业应用锡富集比较试验结果低,作业回收率比试验结果高。该技术改造作业的富集比为1. 39 左右,技改作业回收率为69. 75%,能获得对原矿回收率为4. 94%的锡精矿,对锡金属起到了较好的富集效果,实现了尾矿的综合利用。

4 经济效益

技术改造后,2014 年7 月至2014 年12 月底,共产出锡精矿13751. 21 t,含锡金属106. 46 t。技术改造产出的锡精矿选矿厂实际销售价格为2 万元/t锡金属,装车、装包费和电费按27 元/t锡精矿计算。

( 1) 产值

锡精矿销售收入=锡金属量×单价= 106. 46 t×2万元/t= 212. 92 万元

( 2) 装车、装包、电费

总支出= 锡精矿量×单价= 13751. 21 t×27 元/= 37. 13 万元

技改工作以来共产生总利润= 收入- 支出=175. 79 万元

5 结论

( 1) 该尾矿粒度较粗,锡石嵌布粒度不均匀,锡石单体解离度仅为40. 85%,锡石主要与黄铁矿和磁黄铁矿伴生。

( 2) 采用弱磁选-强磁选工艺流程,实验室试验可获得锡品位为1. 65%,锡作业回收率为63. 10%的锡精矿; 采用弱磁选-强磁选-浮选工艺流程,实验室试验可获得锡品位为4. 22%,作业回收率为52. 85%的锡精矿。

(3)该技术改造操作简单,成本低;自2014年7月技术改造工作开始,截至2014年12月底,技改作业锡金属富集比为1.39,锡金属对原矿回收率为4.94%,该技改作业共为选厂增加106.46 t锡金属量,实现了锡资源综合利用,并为选厂增加175.79万元的利润。

摘要：针对某含锡多金属硫化矿锌硫分离尾矿中的锡损失率较高的问题,对锌硫分离尾矿进行回收锡试验研究。通过方案对比,确定了采用简单的磁选方案脱除尾矿中磁黄铁矿和部分黄铁矿,可达到富集锡的可能性。实验室试验可获得锡品位1.65%、锡作业回收率63.10%的锡精矿;该工艺成功实现了工业化应用,工业生产上可获得锡金属富集比为1.39和对原矿回收率4.94%的锡精矿,经济效益显著。

关键词：锡石,磁选,锌硫分离尾矿,浮选

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磁选系统 篇7

包钢选矿厂浮选稀土尾矿中铁资源主要是以赤铁矿为主,属弱磁性矿物,而弱磁性矿物的分离主要采用高梯度磁选分离技术[3,4,5,6]。但是,一般的高梯度磁选有如下缺点:磁介质易堵塞,粗选铁精矿品位低,产量低等。为了克服这些问题,相继研制了振动高梯度磁选机、脉动高梯度磁选机、超声波高梯度磁选装置等。

本文引入气泡搅拌来辅助高梯度磁选,并设计了一种新型气幕辅助高梯度磁选模型[7],对包钢稀选尾矿进行了选铁试验研究,探索了利用包钢稀选尾矿中铁资源的一种途径。

1 试 验

1.1 矿样性质

试验所用原料是包钢浮选稀土的尾矿,其化学组成及主要矿物含量分别见表1、表2。原矿全铁含量仅为17.80%,弱磁性铁矿物赤铁矿、褐铁矿为主要的回收的对象,脉石矿物主要有白云石、萤石、石英长石、辉石闪石、云母等。

1.2 气幕辅助高梯度磁选模型

试验采用的气幕辅助高梯度磁选装置,由磁选主体和辅助充气装置组成,其结构见图1。磁介质由若干直径3mm纯铁棒组合而成,均匀平行布置在分选槽内,填充率为6.89%。气体由空气压缩机提供,经管道从进气口导入分选槽内底部,然后,经气管锐孔的分配,在分选槽中形成连续气流。

1.3 试验方案

根据物料性质,设计的工艺流程见图2。

2 试验结果与讨论

2.1 离心选条件试验

铁矿物与脉石矿物的比重相差近一倍左右,由于铁品位较低,因而首先采用离心选进行初次抛尾。

2.1.1 矿浆流速试验

试验在转鼓转速550r/min、矿浆浓度20%条件下,改变矿浆流速,试验结果见图3。由图3可以看出,随着矿浆流速的增加,粗精矿品位增加而回收率降低,这是由于随着矿浆流速的增加其矿物颗粒所受水的冲刷作用和摩擦力增强,当达到足够大时,细小的矿物随介质流走,导致回收率降低。综合考虑精矿的品位和回收率,选择矿浆流速为21L/min,这时粗精矿Fe品位为22.50%,回收率为82.65%。

2.1.2 转鼓转速试验

转鼓的转速对目标矿物的品位和回收率影响很大,因此选择合适的转速最为重要,在矿浆流速为21L/min,矿浆浓度20%条件下,改变转鼓的转速得到的试验结果见图4。由图4可以看出,随着转鼓转速的增加,粗精矿品位和回收率都有增加的趋势,当转鼓转速达到某一值时,精矿品位和回收率达到最大,转鼓转速继续增大,精矿品位和回收率都降低。因此,选择转鼓转速为550r/min,此时粗精矿Fe品位为22.50%,回收率为82.65%。

2.2 气幕辅助高梯度粗选条件试验

2.2.1 磁场强度试验

在矿浆流速为2.6cm/s,磁介质填充率6.89%,矿浆浓度为20%,不充气的条件下,进行不同磁场强度试验,结果见图5。由图5可以看出,随着磁场强度的增大,精矿品位降低而回收率增加,综合考虑精矿品位和回收率,以及生产的耗电成本,选择磁场强度为0.7T,这时得到的铁精矿品位为30.40%,回收率为83.01%。

2.2.2 充气量试验

在矿浆流速为2.6cm/s,磁介质填充率6.89%,矿浆浓度为20%,磁场强度为0.7T,改变充气量的大小,试验结果见图6。由图6可以发现,随着充气量的增加,精矿品位上升,而回收率下降,综合考虑品位和回收率,较佳充气量选择0.16m3/h,对应的铁精矿品位为34.40%,回收率为81.91%。

2.3 气幕辅助高梯度精选条件试验

对粗选选出的铁品位为33.40%的铁精矿,进行高梯度磁选精选。

2.3.1 磁场强度试验

在矿浆流速为2.6cm/s,磁介质填充率6.89%,矿浆浓度为20%,不充气的条件下,进行不同的磁场强度试验,结果见图7。

从图7可以看出,较佳的磁场强度为0.3T,对应的精矿品位为42.60%,回收率为70.19%。

2.3.2 充气量试验

在矿浆流速为2.6cm/s,磁介质填充率6.89%,矿浆浓度为20%,磁场强度为0.3T,改变充气量的大小,试验结果见图8。由图8可以看出,随着充气量的增加,开始阶段品位增加迅速,后阶段增加缓慢,而回收率在开始阶段减少缓慢,但是后阶段降低迅速。综合考虑品位和回收率选择较佳充气量为0.12m3/h,这时得到的精矿品位为46.20%,回收率为67.73%。

2.4 全流程试验

根据条件试验,在较佳试验参数条件下,进行流程试验,结果见表3。

通过流程实验研究表明:从铁品位为17.80%的原矿中,获得了铁品位为45.10%,总的回收率为48.17%,产率为19.01%的铁精矿。

3 结 论

1.利用气幕辅助高梯度磁选模型,对包头稀选尾矿进行选铁试验,从铁品位为17.80%的原矿中,获得了铁品位为45.10%,回收率为48.17%,产率为19.01%的铁精矿,同时还有一部分中矿,可以进入循环系统再次回收利用。

2.气幕辅助高梯度磁选之所以能提高铁精矿品位和降低铁尾矿的品位,是因为气泡群对矿浆有搅拌作用,以及气泡破碎时形成的负压和强扰动,从而可以淘洗吸附在磁介质上的精矿团,减少精矿的机械夹杂;同时气泡能使矿物颗粒在分选区域内停留时间延长,使磁性颗粒更容易被捕获,从而降低了铁尾矿的品位。

参考文献

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