選煤用磁鐵粉主要指標(biāo)與介耗關(guān)系的探討 摘要：文章論述了選煤用磁鐵粉（重介質(zhì)）品質(zhì)的主要指標(biāo)與選煤介耗的關(guān)系，以確定磁鐵粉品質(zhì)的每個(gè)指標(biāo)與選煤介耗的關(guān)系。以便在選用磁鐵粉時(shí)確定其各指標(biāo)數(shù)值，以達(dá)到降低介耗的目的。
隨著重介質(zhì)選煤技術(shù)的突破，重介質(zhì)選煤在我國(guó)得到了大規(guī)模的發(fā)展。磁鐵礦粉作為易回收再利用的介質(zhì)已成為95%以上的重介選煤廠(chǎng)所選定應(yīng)用的介質(zhì)，其消耗量的大小直接影響選煤廠(chǎng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的利潤(rùn)。因此，分析研究磁鐵礦粉品質(zhì)的主要指標(biāo)與選煤過(guò)程中介耗的關(guān)系，以便在選用磁鐵粉（重介質(zhì)）時(shí)確定每個(gè)指標(biāo)數(shù)值，以達(dá)到降低介耗的目的。 1磁鐵礦的基本性質(zhì)及選煤方法 1.1磁鐵礦的礦物特性 各種含鐵礦石按其礦物組成，可分為4大類(lèi)：磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦。由于它們的化學(xué)成分、結(jié)晶構(gòu)造以及生成的地質(zhì)條件不同，因此各種鐵礦石具有不同的外部形態(tài)和物理特性。重介選煤選用的重介質(zhì)原料為精選的磁鐵礦。 磁鐵礦主要含鐵礦物為磁鐵礦，其化學(xué)式為Fe3O4，其中FeO=31%，Fe2O3=69%，理論含鐵量為72.4%。在自然界純磁鐵礦礦石很少遇到，是由于氧化作用使部分磁鐵礦氧化轉(zhuǎn)變?yōu)榘爰傧蠡蚣傧蟪噼F礦。 磁鐵礦具有強(qiáng)磁性，集合體常成致密的塊狀，顏色條痕為鐵黑色，半金屬光澤，相對(duì)密度4.9～5.2kg/cm3，硬度5.5～6，無(wú)解理，脈石主要是石英及硅酸鹽。 磁鐵礦的磁性特點(diǎn)有： （1）磁鐵礦的磁化強(qiáng)度、磁化率和磁場(chǎng)強(qiáng)度 間具有曲線(xiàn)關(guān)系，磁化率不是常數(shù)，而是隨磁場(chǎng)強(qiáng)度變化。其磁化強(qiáng)度除與礦石性質(zhì)有關(guān)外，還與磁場(chǎng)強(qiáng)度變化歷程有關(guān)。 （2）磁鐵礦存在磁滯現(xiàn)象，當(dāng)它離開(kāi)磁化場(chǎng)后，仍保留一定的剩磁。 （3）磁鐵礦的磁性與礦石的形狀和粒度有關(guān)。1.2顆粒性質(zhì)對(duì)磁性的影響 除了磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)礦物磁性的影響外，顆粒的形狀，顆粒的粒度，強(qiáng)磁性礦物的含量和礦物的氧化程度等對(duì)磁性也有影響。 由于重介質(zhì)的粒度很細(xì)，-325目達(dá)到90%以上，所以這里不討論顆粒形狀的影響，只討論粒度的影響。 1.2.1顆粒粒度的影響 （1）礦粒粒度越小，則越不易磁化，磁化后又不易退磁，尤其是當(dāng)粒度小于20～30μm時(shí)。 （2）礦石粒度愈細(xì)，其磁性愈弱，磁選時(shí)就容易造成損失，所以磨礦時(shí)不能過(guò)磨。只要目的礦物單體解離了就行。 （3）粒度細(xì)，使得細(xì)粒礦石較牢固地結(jié)成磁團(tuán)或磁鏈，而磁鏈要比單個(gè)礦粒大得多，其整體磁性也變大，分選過(guò)程中，細(xì)粒損失相應(yīng)減小。1.2.2礦物氧化程度的影響 磁鐵礦在礦床中經(jīng)長(zhǎng)期氧化以后，局部或全部變成假象赤鐵礦（結(jié)晶外形為磁鐵礦，而化學(xué)成分已變成赤鐵礦了），隨著磁鐵礦氧化程度的增加，磁性減弱。
2011年第6期 河北煤炭 1.2.3選礦方法 我國(guó)鐵礦由于貧礦多（占總儲(chǔ)量的97.5%）和伴（共）生有其他組分的綜合礦多（占總儲(chǔ)量的1/3），所以在冶煉前絕大部分需要進(jìn)行選礦處理。 我國(guó)選礦廠(chǎng)一般采用初破和細(xì)破二段破碎鐵礦石。初破多用鄂式破碎機(jī)；細(xì)破采用φ1.2mm以上，長(zhǎng)度在15m以上球磨機(jī)，細(xì)破可一次選磨，也可多選磨以達(dá)到用戶(hù)的品位與粒度要求。選煤用重介質(zhì)原料也采用細(xì)破精選的鐵精粉（磁鐵粉）。 2重介選煤用磁鐵粉的重要指標(biāo) 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有給出選煤用重介質(zhì)—磁鐵礦的質(zhì)量指標(biāo)，在ISO8833中給出了重介質(zhì)選煤用磁鐵礦的測(cè)試方法，該標(biāo)準(zhǔn)的引言是：對(duì)選煤用重介質(zhì)物料的基本要求是：惰性的、有較高相對(duì)密度并易于回收。 磁鐵礦粉（FeO.Fe2O3）已成為當(dāng)前重介質(zhì)選煤生產(chǎn)中使用量廣泛的加重質(zhì)。這不僅是因?yàn)樗軡M(mǎn)足上述全部要求，而且還由于它無(wú)論作為鐵礦石或其它采冶工業(yè)副產(chǎn)品，其礦藏遍布世界各地和任何一種礦物一樣，磁鐵礦很少以純凈狀態(tài)存在，其中夾雜的其它礦物會(huì)降低磁鐵礦粉的真相對(duì)密度并影響其磁性。和尖晶石組中的其它礦物一樣，磁鐵礦還會(huì)被由鐵和其它金屬（Mg2+、Mn2+、Al3+、Cr3+、Mn3+）組成的二價(jià)鐵或二價(jià)、三價(jià)鐵化合物所替代，這些變化會(huì)嚴(yán)重影響磁鐵礦粉的回收效率。當(dāng)設(shè)計(jì)一座選煤廠(chǎng)時(shí)，將被采用磁鐵礦粉產(chǎn)地通知磁選機(jī)制造廠(chǎng)并給予試驗(yàn)樣品以進(jìn)行磁鐵礦粉性質(zhì)的試驗(yàn)性質(zhì)的試驗(yàn)是非常必要的。 制定本標(biāo)準(zhǔn)的目的是為選煤廠(chǎng)用磁鐵礦粉提供基本檢驗(yàn)方法，它適用于磁鐵礦粉訂購(gòu)合同的買(mǎi)方和賣(mài)方以及負(fù)責(zé)選煤廠(chǎng)設(shè)計(jì)和質(zhì)量管理的工程技術(shù)人員。 此標(biāo)準(zhǔn)確定的檢驗(yàn)方法可以保證對(duì)選煤廠(chǎng)用磁鐵礦粉應(yīng)具備的各種特性作簡(jiǎn)單而又充分的檢驗(yàn)。這些特性包括：①水分；②粒度組成；③磁性物含量；④真相對(duì)密度；⑤全鐵含量；⑥II價(jià)鐵含量。 現(xiàn)各洗煤廠(chǎng)采購(gòu)選煤重介質(zhì)時(shí)主要考核四個(gè)指標(biāo)，一是磁性物；二是粒度；三是密度；四是水分；以考核磁性為主。 表1是河北煤炭科學(xué)研究院重介質(zhì)廠(chǎng)所供各大集團(tuán)公司所屬洗煤廠(chǎng)的要求質(zhì)量指標(biāo)。 現(xiàn)在各選煤廠(chǎng)主要對(duì)磁物含量-325目含量和水分進(jìn)行日常檢測(cè)，并且認(rèn)為磁性物含量為主檢測(cè)指標(biāo)。當(dāng)磁性物含量達(dá)到要求時(shí)，對(duì)指標(biāo)考核就可放松1%～2%。 3煤廠(chǎng)采用磁鐵粉品質(zhì)與介耗的關(guān)系 （1）磁性物含量：重介質(zhì)磁性物含量是指在一定數(shù)量重介質(zhì)內(nèi)含有磁性重介質(zhì)的量占總重介質(zhì)量的百分比。從選礦工藝來(lái)看，磁礦石通過(guò)破碎—磁選—研磨—再磁選可知：選出的鐵精粉其磁性物可達(dá)97%以上。河北煤科院重介質(zhì)廠(chǎng)所選用的原料也為磁性物達(dá)到97%以上的鐵精粉。將這種高磁性物鐵精粉再分解，使-325目的含量達(dá)到選煤用的要求。高磁性物鐵精粉在分解過(guò)程中其磁性物就會(huì)再次降低，需要重新再磁選后才能提高重介質(zhì)的磁性物含量。 重介質(zhì)中的磁性含量是洗煤回收的重要指標(biāo)，同樣粒度的重介質(zhì)其磁性物含量高時(shí)易回收。 由于重介質(zhì)粉的磁性強(qiáng)弱和衰減率的高低不同，造成重介質(zhì)粉回收數(shù)量和次數(shù)不同。 在試驗(yàn)室用磁選管測(cè)定的重介質(zhì)磁性物含量數(shù)值相同的磁鐵粉，因其磁性強(qiáng)弱和衰減率各不同，其介耗相差很大。 （2）粒度：重介質(zhì)的粒度是重介質(zhì)的主要指標(biāo)之一，選煤用重介質(zhì)的粒度是指一定數(shù)量的重介質(zhì)內(nèi)含-325目量占重介質(zhì)總重量的百分比�，F(xiàn)在加工重介質(zhì)的工藝主要有兩種：一是干式；二是濕式。干式加工主要用雷蒙磨，T型磨等，濕式加工主是球磨、滾磨等。 干式工藝其特點(diǎn)-325目含量高，重介質(zhì)不易氧化，但產(chǎn)品磁性含量比濕式工藝加工重介質(zhì)磁性含量低2%～4%，濕式工藝其特點(diǎn)是產(chǎn)品磁性高， 表1重介質(zhì)廠(chǎng)所供洗煤廠(chǎng)重介質(zhì)質(zhì)量指標(biāo) 使用單位
質(zhì)量指標(biāo) 磁性物含量/%河北金牛能源股份-325m含量/%密度/(kg.cm-3)水分
/%山西西山煤電集團(tuán) 指標(biāo)一指標(biāo)二 汾西焦煤集團(tuán)霍州煤電集團(tuán)峰峰集團(tuán)河南鶴煤集團(tuán)
5但-325目粒度含量比干式工藝加工重介質(zhì)粒度含量低5%～12%，重介質(zhì)易氧化。 經(jīng)選煤廠(chǎng)使用經(jīng)驗(yàn)與多次試驗(yàn)來(lái)看，在重介質(zhì)磁性物含量相同的情況下，當(dāng)-325目含量越高，介耗越�。环粗酱�。 （3）磁性衰減率：重介質(zhì)磁性物含量和介耗的高低與重介質(zhì)磁性衰減率有很大關(guān)系。 重介質(zhì)在強(qiáng)磁場(chǎng)下易被吸收，但在洗煤過(guò)程中有部分重介質(zhì)距磁選機(jī)較遠(yuǎn)，若這部分重介質(zhì)的磁性也不強(qiáng)，那么，這些介質(zhì)就不易被磁選機(jī)吸收，會(huì)使這部分重介質(zhì)損失掉。磁性造成介耗增大。有些重介質(zhì)磁性較強(qiáng)，但在洗煤過(guò)程中回收兩、三次后就失去了磁性，使介耗增大。而有些重介質(zhì)磁性較強(qiáng)，可在洗煤過(guò)程中回收五、六次后才失去磁性，那么介耗就會(huì)降低。所以當(dāng)重介質(zhì)磁性強(qiáng)并在使用幾次后，磁性衰減率又小，那么介耗肯定會(huì)��；反之增大。 （4）密度：重介質(zhì)的密度也是關(guān)鍵指標(biāo)之一，從選煤工藝可知，密度高的重介質(zhì)比密度低的重介質(zhì)易操作。當(dāng)重介質(zhì)密度低于4kg/cm3時(shí)，洗煤密度液就最不易調(diào)整，將影響洗煤質(zhì)量。在粒度相同的情況下，重介質(zhì)密度越高（當(dāng)然不可能無(wú)限量的高）其在單位數(shù)量?jī)?nèi)粒度的個(gè)數(shù)越少。那么，選產(chǎn)品所帶走的介質(zhì)量就小，回收也容易。其介耗就 會(huì)降低。 （5）水分：當(dāng)重介質(zhì)水分大時(shí)，介耗一定高，這個(gè)道理都知道，要講一點(diǎn)是，當(dāng)重介質(zhì)水分大，還易造成重介質(zhì)被氧化，而失去磁性這樣介耗還有增加。 4結(jié)語(yǔ) 通過(guò)上述對(duì)磁鐵礦粉品質(zhì)主要指標(biāo)與介耗關(guān)系的分析，可知： （1）重介質(zhì)的-325目含量不應(yīng)小于90%，筆者走訪(fǎng)過(guò)十幾家重介洗煤廠(chǎng)，得到的實(shí)際情況是：當(dāng)重介質(zhì)-325目含量在85%以下時(shí)，其介耗比-325目含量大于或等于90%時(shí)介耗大的多。所以-325目含量越高介耗越低。 （2）重介質(zhì)的水分一定要小，一般不應(yīng)大于2%。重介質(zhì)水分越低介耗越低。 （3）在-325目含量達(dá)到90%時(shí)，磁性物含量也要達(dá)到90%。 （4）有條件時(shí)要選用磁性衰減率小，密度不低于4.5kg/cm3重介質(zhì)。