本發(fā)明屬于礦物加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種貧赤鐵礦石高壓電脈沖選擇性粉碎預富集方法。

背景技術(shù)：

貧赤鐵礦石是我國一種重要的鐵礦資源，主要分布在遼寧、河北、安徽、甘肅、內(nèi)蒙、河南、湖北、山西、貴州等地。目前，我國貧赤鐵礦石通常采用“階段磨礦-強磁選-陰離子反浮選流程”進行加工，生產(chǎn)品位65％左右、回收率70％左右的鐵精礦。然而，由于該種礦石品位較低(一般小于30％)、礦物組成復雜、結(jié)晶粒度較細，導致其選礦成本較高，比磁鐵礦選礦成本平均高出50％。

預富集技術(shù)可以去除大量粗粒脈石、減少磨礦作業(yè)處理量、提高選別作業(yè)入選品位，是降低選礦成本的重要措施之一。近年來，國內(nèi)相關(guān)科研單位針對貧赤鐵礦石預富集工藝開展了許多研究工作，提出了干式強磁預選、濕式強磁預選、干濕聯(lián)合預選、高壓輥磨機粉碎預選等預富集工藝，并研制了永磁強磁機、立環(huán)高梯度磁選機等強磁預選設(shè)備，達到了提高礦石品位3～8個百分點、拋廢率一般為30％～40％、回收率最高86％的預選指標。

貧赤鐵礦石粉碎過程中赤鐵礦與脈石礦物的良好解離、產(chǎn)生大量富赤鐵礦顆粒，是獲得良好預選指標的前提。但現(xiàn)有預富集工藝中礦石粉碎采用破碎機，而受工作原理的限制破碎機對于礦石的選擇性解離效果較差，這是導致貧赤鐵礦預富集指標難以進一步提高的根本原因。然而，現(xiàn)有預富集工作僅集中于預選參數(shù)的優(yōu)化及強磁設(shè)備的研發(fā)，并沒有考慮礦石的粉碎過程。因此，貧赤鐵礦石高效解離預富集技術(shù)還有待開發(fā)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對貧赤鐵礦石預富集技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種貧赤鐵礦石的高壓電脈沖選擇性粉碎預富集方法，通過高壓電脈沖將貧赤鐵礦石粉碎，實現(xiàn)赤鐵礦與脈石礦物的選擇性解離，然后通過強磁選獲得預富集精礦，在降低選礦成本同時，提高礦石的入選品位，為后續(xù)分選流程中鐵礦物的分選提供便利。

本發(fā)明的貧赤鐵礦石的高壓電脈沖選擇性粉碎預富集方法按以下步驟進行：

1、粗碎：用破碎機將貧赤鐵礦石破碎至-30mm，得到粗碎物料；

2、高壓電脈沖粉碎：利用高壓電脈沖粉碎裝置在其脈沖強度為50～300kv，脈沖頻率為10～20hz的條件下將粗碎物料粉碎至-5mm，獲得了經(jīng)高壓電脈沖粉碎裝置粉碎后的電粉碎物料；

3、篩分分級：用孔徑0.5mm的篩子對由前一步驟粉碎后的電粉碎物料進行篩分，得到-5～+0.5mm和-0.5mm兩個粒級的物料；

4、干式預富集：采用輥式強磁選機在800～950ka/m磁場強度條件下對-5～+0.5mm粒級物料干式預選，獲得預富集精礦ⅰ(或稱為第一預富集精礦)，拋出粗粒尾礦ⅰ；

5、濕式預富集：采用立環(huán)強磁選機在300～400ka/m磁場強度條件下對-0.5mm粒級物料進行磁選，獲得預富集精礦ⅱ(或稱為第二預富集精礦)，拋出細粒尾礦ⅱ；

6、預富集精礦：將預富集精礦ⅰ和預富集精礦ⅱ合并作為最終預富集精礦，粗粒尾礦ⅰ和細粒尾礦ⅱ合并為最終拋出的預富集尾礦。

上述方法中處理的貧赤鐵礦石全鐵品位20％～30％，獲得的預富集精礦的鐵品位35％～40％，預富集尾礦的鐵品位小于6％，預富精礦鐵的回收率大于90％，貧赤鐵礦石品位提高10個百分點以上。

上述方法步驟2中所說的高壓電脈沖粉碎裝置如附圖2所示，是一種專門用于礦石預處理的高壓電脈沖碎礦裝置，由圖2可見，主要由電源1、單相調(diào)壓器2、交流點火變壓器3、六倍壓整流電路4、超高壓陶瓷電容器5、銅棒6、高壓電極7、導電筒體8、放電碎礦桶9、振動篩網(wǎng)10、絕緣液11、給礦倉12、絕緣液倉13、接地導線14、固液分離器15、產(chǎn)品收集器16、氣體開關(guān)17、高壓導線18、絕緣桶蓋19、絕緣液循環(huán)管道20振動裝置21、絕緣振動桿24組成。

其中，電源1屬于通用供電設(shè)備，電源1與單相調(diào)壓器2相連接，單相調(diào)壓器2再與交流點火變壓器3相連接，交流點火變壓器3輸出端接六倍壓整流電路4，六倍壓整流電路4輸出端與超高壓陶瓷電容器5的輸入端相連接，超高壓陶瓷電容器5的兩端與氣體開關(guān)17的兩端相并聯(lián)，以此構(gòu)成了能夠輸出高壓電脈沖的高壓整流振蕩電路，高壓整流振蕩電路的輸出端即并聯(lián)后的超高壓陶瓷電容器5輸出端與高壓導線18相連接，多個銅棒6的一端并聯(lián)在高壓導線18上，銅棒6的另一端安裝有高壓電極7，銅棒6絕緣安裝固定在位于放電碎礦桶9頂部的絕緣桶蓋19上，且將其安裝有高壓電極7的一端置于到放電碎礦桶9內(nèi)；放電碎礦桶9的外層由絕緣材料制成，其中以尼龍材料為佳，放電碎礦桶9的內(nèi)襯鑲嵌有導電筒體8，放電碎礦桶9的上部為筒形，底部為倒錐形，其筒形與倒錐形的過渡之處即筒形底部安裝有振動篩網(wǎng)10，振動篩網(wǎng)10的篩孔為5mm；放電碎礦桶9的上部絕緣部分側(cè)壁上固定有振動裝置21，并與振動篩網(wǎng)10通過絕緣振動桿24連接；放電碎礦桶9的錐形底部通過出料口和輸送管道與固液分離器15相連通，固液分離器15后接產(chǎn)品收集器16和絕緣液循環(huán)管道20，放電碎礦桶9的上部側(cè)壁上分別開有絕緣液入口和礦石入口，其中絕緣液入口通過管道同絕緣液倉13相連通，礦石入口通過溜槽或送料皮帶同給礦倉12相連通；接地導線14的一端穿過放電碎礦桶9的外層與其內(nèi)部的導電筒體8相連接，接地導線14的另一端直接接地構(gòu)成整個電路的回路。

工作時，啟動電源1供電，經(jīng)單相調(diào)壓器2變壓，交流點火變壓器3升壓和六倍壓整流電路4整流升壓后輸出高壓直流電，給超高壓陶瓷電容器5充電，充電電壓的上升時間為微秒量級，當超高壓陶瓷電容器兩端的電壓達到一定值后，與之并聯(lián)的氣體開關(guān)17被擊穿導通，輸出上升時間在納秒量級的高壓電脈沖，經(jīng)高壓導線18加載到銅棒6并傳導到高壓電極7上；高壓電極7和導電筒體8材料采用不銹鋼，絕緣筒材料為尼龍。導電筒體8為接地電極，通過接地導線14與大地相接；放電碎礦桶9的筒形底部安裝有振動篩網(wǎng)10，振動篩網(wǎng)通過絕緣振動桿24與固定在放電碎礦桶9上部絕緣部分側(cè)壁的振動裝置21相連接，篩孔尺寸可根據(jù)要求進行調(diào)整；高壓電極7為高壓電脈沖輸入端，高壓電脈沖放電裝置形成的高壓電脈沖通過高壓電極7輸出到放在導電筒體8內(nèi)的大顆粒礦石22上，并與導電筒體8連接接地導線14形成回路。高壓電極7和導電筒體8之間形成了電壓差；當高壓電極7上的電壓達到一定值時，則在高壓電極7和圓柱筒8之間發(fā)生放電，放電發(fā)生在浸泡在絕緣液11中的礦石內(nèi)部，由于在納秒級脈沖作用下，以水為絕緣液的絕緣強度大于礦石，所以在大顆粒礦石22內(nèi)部沿有用礦物與脈石礦物界面間反復形成等離子體通道，高壓電極和導電筒體之間多次放電后，則能夠把顆粒粒度為-30mm的大顆粒礦石22破碎至顆粒粒度為-5mm的小顆粒礦石23，小顆粒礦石23經(jīng)過振動篩網(wǎng)10篩分后落入絕放電碎礦桶9底部椎體下部，經(jīng)沉淀后隨少量絕緣液11排出放電碎礦桶9外并進入固液分離器15內(nèi)，由固液分離器15分離出的-5mm的小顆粒礦石23進入產(chǎn)品收集器16內(nèi)制備出經(jīng)高壓電脈沖粉碎裝置粉碎后的電粉碎物料，供后續(xù)破碎、磨礦作業(yè)時連續(xù)使用。

本項發(fā)明所完成的高壓電脈沖碎礦裝置應按如下方法進行使用：

(1)啟動振動裝置21,通過絕緣振動桿24帶動振動篩網(wǎng)10振動；其振動頻率為300～1200次/min，關(guān)閉位于放電碎礦桶9底部的出料口閥門，分別打開絕緣液入口和礦石入口的閥門，將一定數(shù)量的絕緣液11和大顆粒礦石22導入到放電碎礦桶9中，其中絕緣液11與大顆粒礦石22的體積比應為1:2～5；當絕緣液11和大顆粒礦石22填充到放電碎礦桶9總?cè)莘e的2/3到3/4時關(guān)閉上述兩個入口的閥門；

(2)啟動電源1供電，經(jīng)單相調(diào)壓器2變壓，交流點火變壓器3升壓和六倍壓整流電路4整流升壓后輸出高壓直流電，給超高壓陶瓷電容器5充電，然后經(jīng)過后續(xù)電路向高壓電極7不斷輸送電脈沖，并傳送給大顆粒礦石22，使其震裂破碎。其脈沖強度為50～300kv，脈沖頻率為10～20hz；

(3)啟動電源1供電后10～15min后再次打開放電碎礦桶9的絕緣液入口和礦石入口的閥門，同時打開其出料口閥門，控制絕緣液11和大顆粒礦石22的流量，保證放電碎礦桶9內(nèi)的絕緣液11與大顆粒礦石22的體積比保持為1:2～5，絕緣液11與大顆粒礦石22的填充量為放電碎礦桶9總?cè)莘e的2/3～3/4；

(4)打開放電碎礦桶9的出料口閥門同時，啟動與之相連通的固液分離器15，固液分離器15分離出的破碎至顆粒粒度為-5mm的小顆粒礦石23進入產(chǎn)品收集器16內(nèi)，以備后續(xù)使用，分離出絕緣液11經(jīng)絕緣液循環(huán)管道20返回到絕緣液倉13之中，循環(huán)使用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點和有益效果是：

對比傳統(tǒng)的樣品破碎方法，這種高選擇性的破碎方法有很多優(yōu)點：容易清洗，沒有交叉污染；選擇性破碎，不破壞礦物晶形等。電脈沖破碎是最理想的沿晶破裂方式，不僅可使磁鐵礦破碎，而且在磁鐵礦內(nèi)部礦物界面上產(chǎn)生擴展裂紋和裂縫，進而改善礦物解理特性。磁鐵礦經(jīng)高壓電脈沖破碎預處理后，一方面磁鐵礦強度可大大降低，預計降低磨礦能耗30％以上；另一方面能使磁鐵礦沿著不同礦物的界面破碎，大大增加了有用礦物的單體解離度，有助于提高磁鐵礦分選指標。

本發(fā)明的主要創(chuàng)新點是：

(1)高壓電脈沖預處理技術(shù)可實現(xiàn)礦石沿礦物晶粒界面進行解離，即選擇性破碎，而不是將其粉碎，這樣可以在保持組分的原有形式的同時將有用礦物從周圍的其他組分中分離出來。

(2)高壓電脈沖預處理技術(shù)可實現(xiàn)在不減小礦石中有用礦物顆粒粒度的情況下產(chǎn)生更多的單體礦物顆粒，相比機械粉碎，可以提高破碎產(chǎn)品的有用礦物含量，提高破碎產(chǎn)品單體解離度，有利于后續(xù)處理工序能耗的減少，節(jié)約企業(yè)成本。

(3)高壓電脈沖預處理技術(shù)可以提高破碎產(chǎn)物的相對可磨度，與單一機械破碎相比，相同磨礦時間下，高壓電脈沖預處理技術(shù)可以顯著提高細粒級含量。從而縮短獲得相同粒級含量磨礦產(chǎn)品的時間，節(jié)約能耗，增加企業(yè)利潤。

(4)高壓電脈沖預處理技術(shù)可以提高磁鐵礦的分選指標，為磁鐵礦的高效利用提供了新的技術(shù)路線，響應“創(chuàng)新、綠色”的發(fā)展理念，奠定了在選礦廠廣泛應用的良好基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的貧赤鐵礦石高壓電脈沖選擇性粉碎預富集方法流程示意圖；

圖2為一種用于磁鐵礦石粉碎預處理的高壓電脈沖碎礦裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2中：1為電源，2為單相調(diào)壓器，3為交流點火變壓器，4為六倍壓整流電路，5為超高壓陶瓷電容器，6為銅棒，7為高壓電極，8為導電筒體，9為放電碎礦桶，10為振動篩網(wǎng)，11為絕緣液，12為給礦倉，13為絕緣液倉，14為接地導線，15為固液分離器，16為產(chǎn)品收集器，17為氣體開關(guān)，18為高壓導線，19為絕緣桶蓋，20為絕緣液循環(huán)管道，21為振動裝置，22為大顆粒礦石，23為小顆粒礦石，24為絕緣振動桿。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。

實施例1

采用鐵品位為20％的貧赤鐵礦石；

通過顎式破碎機將礦石粗碎至粒度在-30mm；

通過高壓脈沖破碎儀在電壓150kv、頻率5hz、電極間距25mm條件下，將粒度-30mm的粗碎物料粉碎至粒度在-5mm；

采用篩孔為0.5mm的篩子將-5mm電粉碎物料篩分成粒度-5～+0.5mm粒級物料和-0.5mm粒級物料；

將粒度-5～+0.5mm粒級物料通過輥式永磁強磁選機進行干式強磁選，磁場強度為950ka/m，獲得預富集精礦ⅰ和尾礦??；

將粒度-0.5mm粒級物料通過立環(huán)強磁選機進行濕式強磁選，磁場強度為400ka/m，獲得預富集精礦ⅱ和尾礦ⅱ；

將預富集精礦ⅰ和預富集精礦ⅱ合并獲得預富集精礦，預富集精礦鐵品位為31％；將尾礦ⅰ和尾礦ⅱ合并作為尾礦，尾礦鐵品位為4.77％；預富集精礦鐵的回收率為90％，拋廢率為41.9％。