在市场经济的推动下,我国选矿设备的研制工作可谓方兴未艾,取得了很大的进步,相继研制成功了磁选柱等多种新型磁选设备,为我国磁铁矿精矿质量赶超世界先进水平做出了重大贡献。磁选柱的最大的优势是分选精度高,但应用中也暴露了很多问题,如细粒级磁铁矿颗粒回收效果差,导致溢流“跑黑”不能直接抛尾,使工艺复杂化;磁场作用深度小难以大型化,长径比大现场配置不便;耗水量大;处理量小等。为克服磁选柱的不足,研制了新型变径磁选柱,将磁选柱分选筒分成上下两部分,上部直径大于下部直径,这样能有效降低上部分选区的上升水流速度,解决细粒磁铁矿被上升水流带走而“跑黑”的问题,并展开了工艺因素优化研究。研究表明变径磁选柱的工艺因素分为两个方面,一是变径磁选柱的结构参数,如变径的程度,位置,长度,线圈参数、个数及线圈位置、间距,给矿点位置等;二是变径磁选柱的操作因素,如给矿速度,给矿浓度,磁感应强度,励磁周期,上升水流速度,分选时间等。以实验室矿样和现场实际矿样进行选别试验研究,进行变径磁选柱工艺因素的优化。为充分利用磁场能,本课题优化设计了线圈层数和列数及其外形尺寸。优化结果为上径选取线圈18层22列;下径选取线圈15层22列。由于结构参数中有些难以作为变量考查,结构参数只做了线圈间距、位置和给矿点位置三个参数优化研究。进行了单因素试验,试验结果表明给矿点位置在第二个线圈位置到第三个线圈位置之间时选别效果最佳;线圈最佳间距范围是35mm到45mm;线圈位置相对于上下分选筒连接面的距离10mm时分选效果最好。分析表明,变径磁选柱的操作参数主要有给矿速度,给矿浓度,分选区磁感应强度,励磁周期,上升水流速五个因素。操作参数优化研究中,用分选时间替代给矿速度,励磁电流强度替代分选区磁感应强度。首先采用单因素试验中的均分实验确定分选时间范围。再进行电流强度、上升水流速、给矿浓度、励磁周期、分选时间五因素四水平正交试验,试验结果表明上升水流速度和电流强度对变径磁选柱分选效果影响显著,其次是分选时间影响也较显著,励磁周期影响较小,给矿浓度对变径磁选柱分选效果的影响最小。通过对现场实际矿样的分选试验证明变径磁选柱解决了原磁选柱的“跑黑”问题,精矿筛析数据表明该设备能有效回收细粒级磁铁矿。研究表明新设备的结构参数和操作参数设计合理,选分效果好,适应性强,不同入选矿样试验结果还表明变径磁选柱既可以作为粗选设备使用抛弃合格尾矿,也可以作为精选设备使用获得高品位磁铁矿精矿。