生产优质玻璃需要优质的石英砂，而自然界能够满足优质玻璃用料要求的天然石英砂几乎没有,大部分都要经过选矿才能使用。在石英砂中, 除主要矿物石英外，还常含有一些其它杂质矿物，如赤铁矿、褐铁矿、电气石、角闪石等，这些杂质矿物是硅砂中铁元素的主要赋存状态之一。此外, 在加工和运输过程中，也会有一些金属铁的混入。这些杂质大部分为在磁场中可被磁化的磁性物质，而石英则是在磁场中不能被磁化的非磁性物质。利用这一性质上的差异，可通过磁选除去石英砂中的这些铁杂质，以提高石英砂的质量。
石英砂作为廉价资源，对选矿过程需要的投资成本又有严重制约，因此，如何以尽可能少的投入获取大量的优质硅砂是一个需要不断研究的问题。强磁选是一种有效的除铁手段,但采用什么样的生产工艺，则要针对矿源实际及用户对产品的需求通过试验研究决定。本研究以三种不同类型的湿式强磁选机(高梯度强磁选机、双立环式强磁选机、双转环式强磁选机)针对某砂岩矿的除铁效果进行了试验，对它们的使用效果进行了评价；采用正交实验设计对三种工艺参数(给料量、冲洗水量、磁场强度)进行了条件实验；在条件试验的基础上进行了单机连续试验。结果说明：采用该工艺可获得Fe2O3 为0 .036 %的优质石英砂精矿。综合比较，就本砂岩矿而言，推荐使用双立环磁选机。
1 实验部分
1 .1 原矿性质
试验用原矿系某沉积石英砂岩，其主要性质如下:普氏硬度(f)20 ；矿石密度2 .64t/m3 ；堆积密度1.71t/m3 ；邦德冲击功指数19.8387kW·h/t ；10 目棒磨功指数8 .5708kW·h/t 。矿石中铁的物相分析结果，见表1 。
1 .2 试样制备
原矿石含铁量为0.125 %。经颚式破碎、棒磨、筛分、脱水、水力分级、弱磁选等作业，-0.125mm 粒级被去除，制成0 .71～0.125mm 的石英砂供试验用。用于磁选的试样含铁量(Fe2O3)为0 .093 %；其粒度组成，见表2 。
1 .3 .1 高梯度强磁选机:
这是一种湿式强磁选机，与一般强磁选机不同的是它采用一种新型聚磁介质———钢毛, 因而磁场强度和梯度大幅提高。此外，它的磁系是一种无铁芯的电磁磁系———螺线管。本试验所用的高梯度磁选机，其分选环中心圆直径为800mm， 磁感应强度(背景)为0 .9 ～ 1T(特斯拉)，处理能力0 ～ 500kg/h，转速3r/min 。
1 .3 .2 立环式强磁选机:
这种湿式强磁选机其分选圆环垂直安装于同一水平轴上，内装6 ～ 20mm 球介质，充填率为85 %～ 90 %。球介质在分选室内脱离磁场后产生轻微滚动，给卸矿创造了有利条件，不易发生介质堵塞。试验所用双立环式强磁选机， 其分选环直径为500mm，磁感应强度可达1 .6T 。
1 .3 .3 双转盘式强磁选机:
这种磁选机的分选环置于磁轭间隙间，分上下两层配置，由垂直中心轴带动旋转，其聚磁介质为不锈钢制作的齿板，可获得较高的磁场强度和磁场梯度。试验所用设备额定磁感应强度，可达1 .6T 。
1 .4 实验方法
矿样由电磁振动给料机控制给料量，经砂泵按30 %质量浓度打入强磁选机的给矿槽，冲水量由玻璃转子流量计及阀门控制， 磁场强度根据电流表数值进行调节，转速为3r/min 。
2 实验结果与讨论
2 .1 条件试验
2 .1 .1 试验设计:
条件试验的目的是找出各种设备相应的最佳工作条件。试验采用正交试验设计法，确定处理量、冲洗水量、磁场强度三个因素，每个因素三个水平，选用L9(33)正交表进行试验设计。各种磁选机的试验因素及水平，见表3 。试验结果由精砂中Fe2O3 含量及精砂产率二项指标进行综合评定，含铁量指标越低越好、产率越高越好。
2.1.2 试验结果:
试验结果, 见表4 ;根据试验结果计算出的平均效应, 见表5 。
对表4 、表5 进行分析, 可得出各类磁选机合适的工作条件:①高梯度磁选机, 处理量100kg/h , 冲洗水量5 .5L/min , 背景磁场强度760kA/m ;②双立环式强磁选机, 处理量80kg/ h , 冲洗水量5 .0 L/min , 磁场强度580kA/m ;③双转环式强磁选机, 处理量80kg/h , 冲洗水量4 .5L/min , 磁场强度955kA/m 。
2 .2 强磁选连续试验
为得到到稳定的选矿指标,按条件试验选定的最佳条件进行了较长时间的连续试验。试验结果, 见表6 。由表6 可见, 对于所试验的三种磁选机, 其除铁效果有所不同。其中较好的是高梯度磁选机, 得到的结果为0 .036 %;双立环式磁选机和盘式磁选机分别为0 .044 %和0 .049 %。这种结果应该与磁场力强弱有关。
本实验中的三种磁选机磁场梯度不同, 高梯度磁选机的磁场梯度最大, 因而作用于矿粒上的磁场力最高。就磁场强度而言, 双转环式的最高, 这意味着针对本砂岩矿而言, 它的耗电量最高, 但磁选效果并非最好, 说明它的运行成本较高, 而生产效率较低。尽管高梯度磁选机的除铁效果最好, 但试验中发现, 这种磁选机和双转环式一样易堵塞, 只有双立环式磁选机不发生堵塞现象。分析原因, 应该是该磁选机在转动过程中, 内部钢球在重力和离心力综合作用下, 不断发生小的错动和位移, 从而使得介质间隙处于变化之中, 进入内部的颗粒容易排出。
3 结论
1.针对某砂岩矿而言, 在所试验的三种强磁选机中以高梯度强磁选机的除铁效果最好, 单段磁选的结果可达到0 .036 %;其次为双立环强磁选机, 再次为双转环式强磁选机。考虑到不易堵塞的特点,推荐采用双立环式磁选机。
2.给料量、冲洗水量、磁场强度等参数均对除铁效果有一定影响, 其中以磁场强度影响最大。
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