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礦山除鐵器應用現狀及探討

發布日期:2020-11-18

在礦山破碎工藝中,為防止金屬進入設備對其產生損壞,都會使用除鐵器將金屬物除去。對目前的礦山除鐵方式及存在的問題進行了探討,並對未來除鐵器的發展方向進行了展望。目前非磁性礦山主要通過除鐵器除鐵,後續金屬探測儀探測,如有金屬未除去,停機人工撿出。磁性礦主要通過金屬探測儀探測,電磁除鐵器適時勵磁除鐵,此種方式在除鐵要求較高的礦山應用存在諸多問題,目前部分磁性礦山對此進行了改進,采用金屬探測儀+電動三通閥的除鐵方式,以上除鐵方式雖在礦山普遍采用,但存在各種弊端。未來要開發新型智能化的高差異化除鐵設備、新原理除鐵設備,能滿足各種複雜條件下的除鐵。



隨著礦我國礦業技術的不斷發展,多種類的碎磨工藝在我國礦山得到應用。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/頑石破碎(SABC)與2/3段破碎/高壓輥磨/球磨(2C/3C HPGR Ball)等前6種工藝在國內礦山碎磨工藝應用中占據絕對優勢地位。6種工藝中都使用破碎機或高壓輥磨機破碎工藝,因破碎機與高壓輥磨機的破碎原理,如果進入2種設備的礦石中存在過大尺寸金屬物,會導致破碎機腔體及高壓輥磨機輥麵局部壓力過大,超過2種結構的抗壓強度,使破碎機腔體和高壓輥磨機的輥麵或柱釘遭到破壞,影響工藝生產。


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非磁性礦山除鐵工藝

1.1除鐵方式

非磁性礦山因礦石與鐵磁性金屬磁性差異較大,使用電磁除鐵器和永磁除鐵器都可以較易的將鐵磁性金屬物除去。


1.2 非磁性礦山除鐵存在的問題

雖然相對於磁性礦山,非磁性礦山除鐵較易,但由於除鐵器的磁性工作原理,非磁性礦山除鐵仍然存在以下問題:

(1)在非磁性礦山輸送皮帶中,皮帶機料層中混入的鐵磁性金屬較易被除鐵器除去,但是混入其中的高錳鋼、不鏽鋼、鋁合金及在皮帶機下部的大塊弱磁性金屬,除鐵器難以除去。

(2)對於非鐵磁性金屬,利用傳統的電磁及永磁除鐵器都難以將其除去,此時必須在除鐵器後設置金屬探測儀,金屬探測儀探測到金屬信號後通過控製係統連鎖,報警、停機,人工檢出金屬物後重新開啟皮帶,此過程需要一定時間,影響整個工藝的作業能力。


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磁性礦山除鐵工藝

2.1 除鐵方式

磁性礦除鐵相較於非磁性礦較難,因礦石與鐵磁性金屬磁性質相近,除鐵器吸起金屬物的同時會吸起磁性礦石。目前國內除鐵器生產廠家研製了針對磁性礦專用的除鐵器,除鐵器與金屬探測儀連鎖除鐵,除鐵過程如下:

(1)當金屬探測儀檢測到皮帶機上混入金屬後,控製係統根據除鐵器與金屬物的距離與帶速,適時啟動電磁除鐵器勵磁,當鐵磁性金屬到達除鐵器下方時將金屬與磁性礦石一同吸起。

(2)鐵磁性金屬吸起後,除鐵器轉到保持勵磁狀態,不再繼續吸起物料,以使吸起的物料達到最少,從而減少帶出物料的量。

(3)被吸起的金屬連同礦石通過除鐵係統皮帶的帶動向後運動,進行首次磁力分離,在首次分離中,大塊的礦石重新落回輸送皮帶,而金屬和剩餘礦石繼續隨皮帶運行到具有特殊磁場排布的磁力分選區域;

(4)經過分選區的多次分選,大部分礦石落回輸送皮帶;

(5)剩下的少量物料和金屬物被帶到無磁分料平台上,物料可以通過分料平台落回到輸料皮帶上進行再次分離,而大塊金屬物則被擋在分料平台上麵,從而達到分離除鐵的目的;

(6)金屬物被吸出後,除鐵係統停機進入待機狀態,等待下一次來鐵信號。


2.2磁性礦山除鐵存在的問題

磁性礦山因礦石與鐵磁性金屬物鐵磁性相近,故除鐵過程中存在以下諸多問題:

(1)吸起磁性金屬物的同時吸起大量的礦石,大量礦石需人工返回皮帶機,工作量大。

(2)不鏽鋼、高錳鋼、鋁合金、等非鐵磁性金屬和弱磁性金屬,除鐵器難以吸起。

(3)皮帶機料層中下部及下部弱磁性金屬物難以吸起,皮帶機料層下部大塊金屬物難以吸起。

(4)如果除鐵器用在高壓輥磨機給料皮帶除鐵,對除鐵要求較高,金屬探測儀需要調至較靈敏狀態,導致金屬探測儀頻繁發送來鐵信號,電磁除鐵器頻繁啟動,造成除鐵器過熱、過載,除鐵器經常燒壞。


2.3磁性礦山除鐵方式的改進

高壓輥磨機對除鐵要求較高,金屬探測儀需要調至較靈敏狀態後金屬探測儀頻繁發送信號,電磁除鐵器頻繁啟動,造成除鐵器過熱、過載,除鐵器經常燒壞,部分使用高壓輥磨機的礦山因為此問題,已經廢棄使用電磁除鐵器,改用電動三通式排鐵方式。

金屬探測儀調至靈敏狀態後,金屬探測儀頻繁發送信號,自動三通閥門頻繁變動方向,故障率高,並且除掉金屬時會一起排掉大量未經輥壓的礦石,不利於後續工藝處理。


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頑石破除鐵方式

使用1段破碎/半自磨/球磨/頑石破碎(SABC)和1段破碎/自磨/球磨/頑石破碎(ABC)工藝中,特別是礦石硬度較大的自磨工藝中,會產生大量臨界尺寸的物料,這部分臨界粒度礦石,在自磨/半自磨中不能被大塊礦石或鋼球破碎。並且與磨機的給料與添加的研磨介質相比,這些頑石塊度太小,質量太輕,不能對其他礦石形成有效的破碎研磨作用。這部分頑石如果不及時排除,會在磨機內累積,對磨機的處理能力和磨礦效率產生較大負影響。這部分臨界尺寸的物料稱為頑石,現場一般通過自磨/半自磨的頑石窗排出磨機,再經振動篩篩分,篩上產品即為頑石。

因頑石粒度為臨界尺寸,在磨機內碎磨效率低,影響磨礦效率,所以頑石需經破碎再返回自磨/半自磨機。

目前國內外許多選廠頑石破碎應用效果不佳,最主要的原因是頑石中混入了大量除鐵器難以除去的高錳鋼等金屬以及皮帶機下部大直徑鋼球,導致破碎機頻繁過鐵,發生故障,影響現場生產。目前國內外頑石破除鐵主要有以下方式:

(1)非磁性礦中一般在自磨/半自磨機排料端加裝磁力弧,在第一時間將磨機排料中的碎鋼球等金屬物除去,並且在給入頑石破碎機的自磨/半自磨機篩上排料皮帶中設置懸掛除鐵器,將鐵磁性金屬除去。

(2)磁性礦中使用半自磨工藝時,由於頑石也同樣具有磁性,無法使用磁力弧與懸掛除鐵器,所以磁性礦使用半自磨時,一般不適用頑石破碎,頑石直接返回半自磨機。磁性礦使用自磨工藝時,因為不需要加入鋼球,除鐵相對容易,其除鐵原理與磁性礦除鐵原理相同,需要金屬探測儀與除鐵器聯合使用。

盡管非磁性礦和磁性礦中使用自磨工藝時可以使用傳統除鐵器將鐵磁性金屬除去,但是由於其中經常混入高錳鋼、不鏽鋼、鋁合金等非磁性或弱磁性金屬,導致實際應用時,除鐵效果不佳,國內外選多選廠頑石破因過鐵問題,運行始終存在問題,部分選廠已經廢棄使用頑石破,頑石直接返回半自磨機。


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礦山除鐵器發展方向探討

礦山實際生產中,像高壓輥磨機等越來越多的破碎設備得到應用,對除鐵器的要求越來越高,因此,未來除鐵器的發展主要有以下方向:

(1)高差異化除鐵。對於磁性礦,金屬探測儀與電磁除鐵器聯合除鐵過程中,在吸起鐵磁性金屬的同時,會吸起大量礦石,大量礦石的存在一方麵影響除鐵器對金屬的繼續吸引效果,另一方麵,吸起的礦石需要人工返回皮帶,工作量大。未來除鐵器需要高差異化除鐵,根據礦石與金屬的磁性差異,能夠準確的除去鐵磁性金屬,而不會吸起礦石。

(2)新原理的除鐵器。目前除鐵器都是基於磁性原理除鐵,對於非鐵磁性金屬,目前的除鐵器因除鐵原理,無法將此類金屬除去,影響後續生產。未來需要開發非磁性原理除鐵器,能夠將所有金屬有效除去,而不是僅為鐵磁性金屬。

(3)智能除鐵。未來的除鐵係統必定為智能除鐵係統,可以根據皮帶中的金屬物的類型、大小、位置,判斷此金屬物是否對後續工藝存在威脅,如果需要除去,智能判斷,選擇合適的除去方式。


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結論

隨著礦山技術的日益發展,越來越多的破碎設備投入使用,對除鐵設備的要求越來越高。目前的除鐵器都是基於磁性原理除鐵,因礦石中混入的金屬物複雜,現場使用過程中不可避免會出現失效的情況,特別是磁性礦、高壓輥磨機和頑石破前除鐵。未來要開發新型智能化的高差異化除鐵設備、新原理除鐵設備,能滿足各種複雜條件下的除鐵。


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引用格式

譚文才,劉俊,田振華,陳衝.礦山除鐵器應用現狀及探討[J].現代礦業,2019(8):151-153.


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