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近年来随着我国钢铁工业的迅速发展,大量铁矿石的不断开采,易选铁矿石正面临日益短缺的局面,以前难分离的弱磁性铁矿物,如菱铁矿、褐铁矿、鲕状赤铁矿正逐步被开采利用。目前,磁化焙烧是处理这些弱磁性难选氧化铁矿石的有效办法之一,经过磁化焙烧转变为强磁性的矿物,再经磁选达到矿物分离的目的。实践表明通过磁化焙烧出来的人工磁铁矿在实际生产操作中与天然磁铁矿分选效果上存在差异,但目前对两者的磁性及分选行为差异的研究报道较少。因此,开展人工磁铁矿和天然磁铁矿磁性及磁选研究,对提高弱磁性难选铁矿资源的利用率,具有一定的理论和实际指导意义。
本文以新疆某地还原焙烧的人工磁铁矿和天然磁铁矿为原料,经制备提纯成为粒级不同的三组试样(-200~+300目粒级、-300~+400目粒级、-400目粒级)。采用振动样品磁强计(VSM)分别对人工磁铁矿和天然磁铁矿进行磁化强度、质量磁化率、剩磁和矫顽力等磁性测量,研究了两者磁性差异及粒度对它们磁性的影响;通过对人工磁铁矿-石英混合矿和天然磁铁-石英混合矿的磁选分离对比试验,分析两种矿物分选效果存在差异的原因,获得人工磁铁矿和天然磁铁最佳分选条件。
研究结果表明:(1)两种矿样具有相似的磁化性质,天然磁铁矿相对更容易被磁化,磁化强度大,但人工磁铁矿更容易达到磁饱和状态。(2)在相同的外磁场磁化条件下,各粒级的人工磁铁矿的质量磁化率均小于天然磁铁矿,而剩磁、矫顽力均大于天然磁铁矿,粒级较粗时两者磁性差异较大,细粒级时两者的磁性差异相对减小。(3)颗粒粒度对两者的磁性有影响。随着粒度的减小,人工磁铁矿质量磁化率下降缓慢,表现不显著;而天然磁铁矿的质量磁化率在粒度小于50μm下降趋势表现显著。(4)相同组成相同质量而形状不同的物体测量时,天然磁铁矿表现出不同的最大磁化率,而人工磁铁矿最大磁化率几乎没有变化。(5)在粒级相同的条件下,人工磁铁矿颗粒磁性相对分散,不均匀,磁场分布范围较宽,主要分布在10~27kA/m范围;而天然磁铁矿颗粒磁性较集中,磁场分布范围较窄,主要分布在10~18kA/m范围。(6)人工磁铁矿-石英混合矿和天然磁铁矿-石英混合矿磁选管分选效果存在差异,较粗粒级(-200~+400目)条件下,要获得相近的质效率和分选效率,人工磁铁矿-石英混合矿需要更高的分选磁场强度;细粒级(-400目)条件下,由于人工磁铁矿-石英混合矿产生了较明显的磁团现象,提高分选磁场强度也很难达到和天然磁铁矿-石英混合矿的分选效率和质效率。(7)人工磁铁矿本身的气孔率及其内部组织不均匀性,存在还原程度不同的各种颗粒和夹杂了部分磁性与铁矿物相近的贫连生体是人工磁铁矿和天然磁铁矿磁性和磁选分离存在差异的主要原因。