棒介质高梯度磁选是处理细粒级弱磁性矿的最有效方法之一。棒介质作为高梯度磁选过程的载体,具有工作可靠性高、易于优化排列组合、不易堵塞、分选指标稳定、效率高等特点,当前广泛应用于氧化铁矿、钛铁矿、锰矿和钨矿的选矿,以及非金属提纯和废水处理。单一直径棒介质对窄粒级磁性矿粒的捕收能力强,但无法兼顾对其余粒级的同步高效选择性捕获。本课题进行高梯度磁选过程的组合式棒介质研究,增强棒介质对物料中各粒级的捕获能力,提升棒介质高梯度磁选的效能。理论分析表明,高梯度磁选本质上是一个外部施加磁场的深层磁滤过程,棒介质是过滤过程中的滤层。棒介质对磁性矿粒的捕获效率与棒介质的直径、棒介质的深度和棒介质充填率有关。采用磁场梯度匹配理论与等磁力捕获半径理论设计组合式棒介质,以典型细粒弱磁性赤铁矿为试样,应用单元介质分析法进行试验验证研究。单元介质分析法的原理,是将棒介质堆看作多个薄层单元介质模块的有机组合,可实现对棒介质堆内部磁性矿粒捕获行为的可视性和准确定量测定。试验研究结果表明:与单一直径棒介质比较,2/3mm型组合式棒介质有利于提高铁精矿品位,对铁回收率的影响不明显;3/2mm型组合式棒介质可以明显提高铁精矿回收率,与2/3mm型组合式棒介质相比,其铁精矿品位低4.34%Fe,但铁回收率高10.96%。3/2mm型组合式棒介质的全粒级铁回收率高于2、3mm单一直径棒介质,这是由于3/2mm型组合式棒介质对+0.037mm和-0.037mm两个窄粒级赤铁矿粒均具有较好的磁捕获能力,可以兼顾对这两个不同粒级赤铁矿物的同步高效选择性磁力捕获。随着组合式棒介质中细棒介质丝比例的提高,棒介质丝的有效捕获面积增加,其对-0.037mm窄粒级的铁回收率具有重要影响,精矿产率与棒介质丝捕获面积的变化规律相一致。在同一充填率的组合式棒介质中,3/1.5mm型组合式棒介质高梯度磁选获得铁精矿的产率高于3/2mm型组合式棒介质;这主要是由于3/1.5mm型组合式棒介质中的1.5mm棒介质丝,其作用于磁性矿粒的磁力更强,增强了对磁性矿粒的捕收。综合理论和试验研究结果表明,基于物料特性,选择组合式棒介质,可以提高脉动高梯度磁选的分选效能,对棒介质及高梯度磁选装备的改进设计具有一定的理论和实践指导意义。