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矿山除铁器应用现状及探讨

发布日期:2020-11-18

在矿山破碎工艺中,为防止金属进入设备对其产生损坏,都会使用除铁器将金属物除去。对目前的矿山除铁方式及存在的问题进行了探讨,并对未来除铁器的发展方向进行了展望。目前非磁性矿山主要通过除铁器除铁,后续金属探测仪探测,如有金属未除去,停机人工捡出。磁性矿主要通过金属探测仪探测,电磁除铁器适时励磁除铁,此种方式在除铁要求较高的矿山应用存在诸多问题,目前部分磁性矿山对此进行了改进,采用金属探测仪+电动三通阀的除铁方式,以上除铁方式虽在矿山普遍采用,但存在各种弊端。未来要开发新型智能化的高差异化除铁设备、新原理除铁设备,能满足各种复杂条件下的除铁。



随着矿我国矿业技术的不断发展,多种类的碎磨工艺在我国矿山得到应用。3段破碎/球磨(3C Ball)、1段破碎/半自磨/球磨(SAB)、1段破碎/半自磨/球磨/顽石破碎(SABC)与2/3段破碎/高压辊磨/球磨(2C/3C HPGR Ball)等前6种工艺在国内矿山碎磨工艺应用中占据绝对优势地位。6种工艺中都使用破碎机或高压辊磨机破碎工艺,因破碎机与高压辊磨机的破碎原理,如果进入2种设备的矿石中存在过大尺寸金属物,会导致破碎机腔体及高压辊磨机辊面局部压力过大,超过2种结构的抗压强度,使破碎机腔体和高压辊磨机的辊面或柱钉遭到破坏,影响工艺生产。


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非磁性矿山除铁工艺

1.1除铁方式

非磁性矿山因矿石与铁磁性金属磁性差异较大,使用电磁除铁器和永磁除铁器都可以较易的将铁磁性金属物除去。


1.2 非磁性矿山除铁存在的问题

虽然相对于磁性矿山,非磁性矿山除铁较易,但由于除铁器的磁性工作原理,非磁性矿山除铁仍然存在以下问题:

(1)在非磁性矿山输送皮带中,皮带机料层中混入的铁磁性金属较易被除铁器除去,但是混入其中的高锰钢、不锈钢、铝合金及在皮带机下部的大块弱磁性金属,除铁器难以除去。

(2)对于非铁磁性金属,利用传统的电磁及永磁除铁器都难以将其除去,此时必须在除铁器后设置金属探测仪,金属探测仪探测到金属信号后通过控制系统连锁,报警、停机,人工检出金属物后重新开启皮带,此过程需要一定时间,影响整个工艺的作业能力。


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磁性矿山除铁工艺

2.1 除铁方式

磁性矿除铁相较于非磁性矿较难,因矿石与铁磁性金属磁性质相近,除铁器吸起金属物的同时会吸起磁性矿石。目前国内除铁器生产厂家研制了针对磁性矿专用的除铁器,除铁器与金属探测仪连锁除铁,除铁过程如下:

(1)当金属探测仪检测到皮带机上混入金属后,控制系统根据除铁器与金属物的距离与带速,适时启动电磁除铁器励磁,当铁磁性金属到达除铁器下方时将金属与磁性矿石一同吸起。

(2)铁磁性金属吸起后,除铁器转到保持励磁状态,不再继续吸起物料,以使吸起的物料达到最少,从而减少带出物料的量。

(3)被吸起的金属连同矿石通过除铁系统皮带的带动向后运动,进行首次磁力分离,在首次分离中,大块的矿石重新落回输送皮带,而金属和剩余矿石继续随皮带运行到具有特殊磁场排布的磁力分选区域;

(4)经过分选区的多次分选,大部分矿石落回输送皮带;

(5)剩下的少量物料和金属物被带到无磁分料平台上,物料可以通过分料平台落回到输料皮带上进行再次分离,而大块金属物则被挡在分料平台上面,从而达到分离除铁的目的;

(6)金属物被吸出后,除铁系统停机进入待机状态,等待下一次来铁信号。


2.2磁性矿山除铁存在的问题

磁性矿山因矿石与铁磁性金属物铁磁性相近,故除铁过程中存在以下诸多问题:

(1)吸起磁性金属物的同时吸起大量的矿石,大量矿石需人工返回皮带机,工作量大。

(2)不锈钢、高锰钢、铝合金、等非铁磁性金属和弱磁性金属,除铁器难以吸起。

(3)皮带机料层中下部及下部弱磁性金属物难以吸起,皮带机料层下部大块金属物难以吸起。

(4)如果除铁器用在高压辊磨机给料皮带除铁,对除铁要求较高,金属探测仪需要调至较灵敏状态,导致金属探测仪频繁发送来铁信号,电磁除铁器频繁启动,造成除铁器过热、过载,除铁器经常烧坏。


2.3磁性矿山除铁方式的改进

高压辊磨机对除铁要求较高,金属探测仪需要调至较灵敏状态后金属探测仪频繁发送信号,电磁除铁器频繁启动,造成除铁器过热、过载,除铁器经常烧坏,部分使用高压辊磨机的矿山因为此问题,已经废弃使用电磁除铁器,改用电动三通式排铁方式。

金属探测仪调至灵敏状态后,金属探测仪频繁发送信号,自动三通阀门频繁变动方向,故障率高,并且除掉金属时会一起排掉大量未经辊压的矿石,不利于后续工艺处理。


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顽石破除铁方式

使用1段破碎/半自磨/球磨/顽石破碎(SABC)和1段破碎/自磨/球磨/顽石破碎(ABC)工艺中,特别是矿石硬度较大的自磨工艺中,会产生大量临界尺寸的物料,这部分临界粒度矿石,在自磨/半自磨中不能被大块矿石或钢球破碎。并且与磨机的给料与添加的研磨介质相比,这些顽石块度太小,质量太轻,不能对其他矿石形成有效的破碎研磨作用。这部分顽石如果不及时排除,会在磨机内累积,对磨机的处理能力和磨矿效率产生较大负影响。这部分临界尺寸的物料称为顽石,现场一般通过自磨/半自磨的顽石窗排出磨机,再经振动筛筛分,筛上产品即为顽石。

因顽石粒度为临界尺寸,在磨机内碎磨效率低,影响磨矿效率,所以顽石需经破碎再返回自磨/半自磨机。

目前国内外许多选厂顽石破碎应用效果不佳,最主要的原因是顽石中混入了大量除铁器难以除去的高锰钢等金属以及皮带机下部大直径钢球,导致破碎机频繁过铁,发生故障,影响现场生产。目前国内外顽石破除铁主要有以下方式:

(1)非磁性矿中一般在自磨/半自磨机排料端加装磁力弧,在第一时间将磨机排料中的碎钢球等金属物除去,并且在给入顽石破碎机的自磨/半自磨机筛上排料皮带中设置悬挂除铁器,将铁磁性金属除去。

(2)磁性矿中使用半自磨工艺时,由于顽石也同样具有磁性,无法使用磁力弧与悬挂除铁器,所以磁性矿使用半自磨时,一般不适用顽石破碎,顽石直接返回半自磨机。磁性矿使用自磨工艺时,因为不需要加入钢球,除铁相对容易,其除铁原理与磁性矿除铁原理相同,需要金属探测仪与除铁器联合使用。

尽管非磁性矿和磁性矿中使用自磨工艺时可以使用传统除铁器将铁磁性金属除去,但是由于其中经常混入高锰钢、不锈钢、铝合金等非磁性或弱磁性金属,导致实际应用时,除铁效果不佳,国内外选多选厂顽石破因过铁问题,运行始终存在问题,部分选厂已经废弃使用顽石破,顽石直接返回半自磨机。


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矿山除铁器发展方向探讨

矿山实际生产中,像高压辊磨机等越来越多的破碎设备得到应用,对除铁器的要求越来越高,因此,未来除铁器的发展主要有以下方向:

(1)高差异化除铁。对于磁性矿,金属探测仪与电磁除铁器联合除铁过程中,在吸起铁磁性金属的同时,会吸起大量矿石,大量矿石的存在一方面影响除铁器对金属的继续吸引效果,另一方面,吸起的矿石需要人工返回皮带,工作量大。未来除铁器需要高差异化除铁,根据矿石与金属的磁性差异,能够准确的除去铁磁性金属,而不会吸起矿石。

(2)新原理的除铁器。目前除铁器都是基于磁性原理除铁,对于非铁磁性金属,目前的除铁器因除铁原理,无法将此类金属除去,影响后续生产。未来需要开发非磁性原理除铁器,能够将所有金属有效除去,而不是仅为铁磁性金属。

(3)智能除铁。未来的除铁系统必定为智能除铁系统,可以根据皮带中的金属物的类型、大小、位置,判断此金属物是否对后续工艺存在威胁,如果需要除去,智能判断,选择合适的除去方式。


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结论

随着矿山技术的日益发展,越来越多的破碎设备投入使用,对除铁设备的要求越来越高。目前的除铁器都是基于磁性原理除铁,因矿石中混入的金属物复杂,现场使用过程中不可避免会出现失效的情况,特别是磁性矿、高压辊磨机和顽石破前除铁。未来要开发新型智能化的高差异化除铁设备、新原理除铁设备,能满足各种复杂条件下的除铁。


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引用格式

谭文才,刘俊,田振华,陈冲.矿山除铁器应用现状及探讨[J].现代矿业,2019(8):151-153.


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