近年来,随着我国钢铁工业的迅速发展,铁矿石的供应正面临日益短缺的局面,如何合理利用各类贫、细、杂、散的铁矿石也越来越受到人们的关注。对于难分选的弱磁性铁矿物,如菱铁矿、褐铁矿等,我们通常采用磁化-焙烧的办法,获得强磁性的人工磁铁矿,来达到好的分选目的。通过磁化-焙烧获得的人工磁铁矿虽然具有与天然磁铁矿相似的磁性特点,但相对天然磁铁矿却存在矫顽力大、剩磁大、比磁化系数小、磁性较弱等问题,两者分选性能存在一定的差异,这些给实际的生产操作带来了很多的困难。目前,对两者分选性质及分选行为差异的研究报道相对来说较少的。我们今天以还原焙烧人工磁铁矿和天然磁铁矿作为研究对象,研究了两者磁学性质差异及相互关系,并通过磁选对比试验,分析探讨了导致两种矿物间分选效果差异的原因,对提高难选铁矿资源的利用率具有一定的理论和实际指导意义。
人工磁铁矿取自新疆某地褐菱铁矿磁化焙烧矿,矿样呈块状,全铁品位34.54%,焙烧矿先经过多次摇床选别得到粗精矿,然后采用磁选管精选得到精矿,再用超声波振荡退磁后,用蒸馏水洗涤,80℃烘干,并在显微镜下挑选得到最终纯矿物。天然磁铁矿取自大孤山铁矿磁选精矿,呈细粒粉末状,全铁品位68.45%。磁铁矿属强磁性矿物,一般认为其磁性与磁化物的强度、颗粒的粒度和形状、磁铁矿矿物含量等因素有关。上述试验结果表明,在外磁场强度相同、粒级相同和形状相近的情况下,人工磁铁矿的磁化强度和质量磁化率总是比天然磁铁矿小。人工磁铁矿试样的全铁含量比天然磁铁矿低,而且人工磁铁矿试样中铁矿物并非全部是磁铁矿,而使含有少量赤铁矿和亚铁相。由此可见,人工磁铁矿颗粒中Ca、Mg和Mn杂质含量比天然磁铁矿高,这些差异是导致人工磁铁矿磁化强度和质量磁化率比天然磁铁矿低的原因之一。对人工磁铁矿和天然磁铁矿的磁性进一步分析和比较我们还发现,当粒度较粗时,人工磁铁矿的剩磁和矫顽力比天然磁铁矿大很多,质量磁化率比天然磁铁矿小很多,而随着颗粒粒度减小,二者的剩磁、矫顽力和质量磁化率的差异缩小。矿物颗粒在磁场中磁化时,颗粒的磁性是由磁畴壁的移动和磁畴转动产生的,磁畴转动所需的能量比磁畴壁移动要大得多,粒度大的矿粒磁性以磁畴壁移动为主,当颗粒减小,每个矿粒包含的磁畴数减少,磁化时磁畴壁移动相对减少,因此磁性变小。粒级较粗的人工磁选矿由于内部有很多细孔,实际是一种不连续结构,磁畴是不连续的,磁畴壁的移动受到了阻碍,因此,粒度减少时,人工磁铁矿剩磁、矫顽力和质量磁化率略有变化,但变化不大;天然磁铁矿剩磁和矫顽力明显增大,质量磁化率明显减小,这就造成了粒度较粗时,人工磁铁矿的剩磁和矫顽力比天然磁铁矿大很多,质量磁化率比天然磁铁矿小很多,而随着颗粒粒度减小,二者的剩磁、矫顽力和质量磁化率的差异缩小。
人工磁铁矿和天然磁铁矿的磁化强度和质量磁化率随外磁场强度增大具有相似的变化规律,二者都存在磁饱和现象,质量磁化率在外磁场强度13~28KA/m左右达到最大值;但在磁场中,前者的磁化强度和质量磁化率明显比后者小,而剩磁和矫正力比后者大。检测结果表明,人工磁铁矿试样的全铁含量比天然磁铁矿低,而且,人工磁铁矿试样的全铁含量比天然磁铁矿低,而且,人工磁铁矿试样中铁矿物并非全部是磁铁矿,而时含有少量赤铁矿和亚铁相;此外,人工磁铁矿颗粒中Ca、Mg和Mn杂质含量比天然磁铁矿高,这些差异是导致人工磁铁矿磁化强度和质量磁化率比天然磁铁矿低的原因之一。相同粒级的人工磁铁矿和天然磁铁矿,前者颗粒磁性较不均匀,分布相对分散,磁场分布范围在12~32kA/m区间;后者颗粒磁性比较均匀,分布相对集中,磁场分布范围在9.6~24KA/m区间。人工混合矿磁选分离结果表明,粒度相同的条件下,人工磁铁矿和天然磁铁矿磁分离质效率相近,但人工磁铁矿要获得与天然磁铁矿相同的分选效率,所需的磁场强度比天然磁铁矿高,这是因为人工磁铁矿的磁性比天然磁铁矿弱,需要更大的磁力才能被吸引,这与人工磁铁矿和天然磁铁矿磁性测量结果一致。
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