干式永磁磁選機(jī)的研制與應(yīng)用探討

劉 鵬，孫嫦娟

（北方重工礦山機(jī)械分公司，遼寧 沈陽(yáng) 110023）

近年來(lái)，隨著選礦難度的增加，選礦技術(shù)也在逐步提高。在品種繁多的選礦設(shè)備中，磁選機(jī)是關(guān)鍵性的設(shè)備。磁選是根據(jù)被分選礦物質(zhì)的磁性差異，利用磁選機(jī)的磁場(chǎng)作用，將礦物質(zhì)進(jìn)行分選的一種工藝方法。根據(jù)分選介質(zhì)，將磁選機(jī)分成干式磁選機(jī)和水暖工磁選機(jī)。也可根據(jù)磁鐵的種類，將磁選機(jī)分為永磁磁選機(jī)和電磁磁選機(jī)。在各類磁選機(jī)中，干式永磁磁選機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，所以適用范圍較廣，也值得進(jìn)一步在選礦工業(yè)中推廣。本文將對(duì)干式永磁磁選機(jī)的研制與應(yīng)用，進(jìn)行具體的分析研究。

1 永磁材料與磁選技術(shù)

1.1 永磁材料的發(fā)展目前用于赤鐵礦選別的工藝流程主要是，階段磨礦—重選—弱磁選—強(qiáng)磁選—陰離子反浮選。這種工藝流程，在我國(guó)的赤鐵礦選礦廠的應(yīng)用比較廣。

高梯度磁選機(jī)，是赤鐵礦強(qiáng)磁選礦中的重要設(shè)備，其性能對(duì)選別指標(biāo)的影響較大，所以值得深入的研究。但是應(yīng)用電能進(jìn)行激磁的磁選設(shè)備，由于功率較大、耗能較多且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以采用改進(jìn)的釹鐵硼永磁材料所組成的永磁磁系，就可以有效地避免電磁選機(jī)的缺點(diǎn)，且也可以滿足高梯度磁選機(jī)分選弱磁性礦物時(shí)所需要的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

隨著對(duì)鐵精礦需要的加大，對(duì)新型高效的的礦物加工設(shè)備的要求也越來(lái)越高。因此，永磁筒式磁選機(jī)的應(yīng)用率也越來(lái)越高，且大型化趨勢(shì)也越來(lái)越明顯。沈陽(yáng)選礦機(jī)械研究所在2009年研發(fā)的GHC-1545大型高效永磁筒式磁選機(jī)，其規(guī)模和單機(jī)處理能力在國(guó)內(nèi)來(lái)講，都處在領(lǐng)先地位，對(duì)礦物具有較強(qiáng)的加工能力，是磁選機(jī)研制領(lǐng)域的重大突破。

2 干式永磁磁選機(jī)的研制和應(yīng)用

2.1 干式弱磁場(chǎng)磁選機(jī)

主要包括干式弱磁場(chǎng)磁選機(jī)和大塊礦石干式磁選機(jī)兩種類型：

（1）干式永磁圓筒磁選機(jī)。對(duì)于細(xì)粒干式弱磁場(chǎng)的磁選設(shè)備，在應(yīng)用率上越來(lái)越小，但細(xì)粒干式弱磁場(chǎng)磁選機(jī)的優(yōu)點(diǎn)卻不可忽視，其工藝流程較為簡(jiǎn)單，節(jié)省能源且投資成本較小，所占用的面積也相對(duì)較小。但是干式圓筒磁選機(jī)在性能上存在一定的缺點(diǎn)，其技術(shù)指標(biāo)較低，而且粉塵的控制度較低，所以在越來(lái)越注重環(huán)境的現(xiàn)代，濕式弱磁選機(jī)比干式圓筒磁選機(jī)更有優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，細(xì)粒干式弱磁場(chǎng)磁選機(jī)主要應(yīng)用于缺水或者較為嚴(yán)寒的地帶。

干式圓筒磁選機(jī)，往往會(huì)受到應(yīng)用范圍的限制，所以發(fā)展受到了一定限制，現(xiàn)有的圓筒磁選機(jī)包括CTG型永磁筒式磁選機(jī)、LCG型永磁筒式磁選機(jī)兩種。

CTG型永磁筒式磁選機(jī)，主要有單筒和雙筒兩種類型，其選箱內(nèi)型式有兩產(chǎn)品、三產(chǎn)品，磁系的固定式和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)式。其入選濕度要求在2%左右，選箱要密封。在選箱的頂部，裝有除塵裝置和與之連接的管道。CTG型磁選機(jī)的特點(diǎn)是極數(shù)多，且極距較小，主要應(yīng)用于細(xì)粒極強(qiáng)磁性礦石的干選上，和從粉狀物中剔除磁性雜質(zhì)以及提純磁性材料方面。其與干式自磨機(jī)共同組成干選系統(tǒng)，但是CTG型磁選機(jī)在處理細(xì)粒浸染貧磁鐵礦石方面的鐵精礦品位相對(duì)較低；磁系由鐵氧體的永磁體構(gòu)成，是LCG型永磁筒式磁選機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其磁系的包角高達(dá)270°。這種磁選機(jī)包括單筒和雙筒，單筒磁選機(jī)是由高速擋板來(lái)對(duì)磁選機(jī)的位置進(jìn)行調(diào)整；而雙筒磁選機(jī)是通過(guò)磁系偏角的調(diào)整來(lái)進(jìn)行分選。

（2）大塊礦石干式磁選機(jī)。目前，大塊礦石干式永磁磁選機(jī)在選礦廠的預(yù)先拋尾方面比較有效，因此其具有較好的節(jié)能性質(zhì)，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。大塊礦石干式永磁磁選機(jī)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了其設(shè)備性能指標(biāo)的不斷提高。大塊礦石干式永磁磁選機(jī)的滾筒表面分選區(qū)磁感應(yīng)強(qiáng)度，由乙級(jí)提高到240 mT以上，復(fù)合型磁系的磁選機(jī)由全釹鐵硼磁材料組成，其磁感應(yīng)的強(qiáng)度可高達(dá)400 mT，甚至更高；另外，釹鐵硼磁材料組成的復(fù)合型磁選機(jī)磁場(chǎng)作用較深。隨著大塊礦石干式磁選機(jī)適用范圍的不斷擴(kuò)大，其對(duì)粒度的處理上限，也在不斷的提高，目前已經(jīng)發(fā)展到了350 mm以上。

CT系列干式永磁磁選機(jī)，是由北京礦冶研究院研發(fā)成功的磁選機(jī)。其進(jìn)行分選時(shí)，粒度可達(dá)300 mm，對(duì)于塊礦礦石的預(yù)選和尾礦分選上應(yīng)用效果較好，同時(shí)還能進(jìn)行有色金屬和非金屬礦的除鐵作業(yè)。馬鞍山礦山研究院研制的CTDC系列磁選機(jī)，一般應(yīng)用在干式礦石的預(yù)選方面，CTDC磁選機(jī)主要采用上部給料，其外形類似于短皮帶的運(yùn)輸機(jī)，內(nèi)部設(shè)置永磁磁系，且采用電磁調(diào)整；永磁大塊礦石干式磁選機(jī)，可采用嵌入式工藝設(shè)計(jì)，將干選設(shè)備和干選工藝嵌入到現(xiàn)有的三段一閉路破碎篩分工藝流程里面。干選磁滑輪的運(yùn)行平穩(wěn)可靠，磁滑輪采用串聯(lián)預(yù)選，第一道磁滑輪保拋尾，可將廢石料盡量拋干凈，還可以釋放細(xì)碎，緩解細(xì)碎機(jī)的循環(huán)負(fù)荷。第二道磁滑輪可以保證回收率，使礦石的回收率大大提高，基本上保持在99%以上。

干式磁選機(jī)作為干選的核心設(shè)備，對(duì)不銹鋼筒體的同心度、兩端蓋的同心度、磁系和芯軸同心度的要求，要做到四心合一。采用嵌入式技術(shù)的干選機(jī)，其技術(shù)含量必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，尤其在在皮帶機(jī)的速度控制上，可采用增加變頻設(shè)備的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)干選設(shè)備的速度控制。這樣對(duì)拋尾效率的提高，能夠起到很大的幫助。干選磁滾筒永磁磁選機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮到其端蓋的拆卸方便與維修的定位。另外對(duì)于筒皮、筒體以及外軸承與內(nèi)軸承等構(gòu)件的指標(biāo)，要求都必須得到保障。

2.2 干式中磁場(chǎng)磁選機(jī)

干式中磁場(chǎng)磁選機(jī)，介于弱磁場(chǎng)磁選機(jī)與強(qiáng)磁場(chǎng)磁選機(jī)之間，其磁感應(yīng)的強(qiáng)度一般在300～800 mT之間。目前國(guó)內(nèi)的干式中磁場(chǎng)磁遷機(jī)的永磁化技術(shù)比較成熟，應(yīng)用的范圍也較廣，比如在磁鐵礦、風(fēng)化磁鐵礦、焙燒磁鐵礦等礦廠中，都可以應(yīng)用。在清除磁礦物和鐵性雜質(zhì)方面，干式中磁場(chǎng)磁選機(jī)的預(yù)選功能較強(qiáng)。另外，干式中磁場(chǎng)磁選機(jī)，還可以進(jìn)行尾礦回收和提純工作。釹鐵硼永磁材料是一種較為新型的永磁合金材料。其為永磁機(jī)提供了更加可靠且高性能的技術(shù)支持，目前中磁場(chǎng)的干式磁選機(jī)的永磁化，已經(jīng)比較完善。在磁極結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面，中磁磁場(chǎng)永磁磁選機(jī)的永磁磁系，采用了稀土材料和具有輔助磁極結(jié)構(gòu)的聚磁技術(shù)。這兩種技術(shù)的有效應(yīng)用，為磁選機(jī)的磁筒表磁場(chǎng)強(qiáng)度，達(dá)到中場(chǎng)強(qiáng)度要求提供了保證。中磁場(chǎng)的干式磁選機(jī)具有能耗小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低且應(yīng)用范圍較廣的特點(diǎn)。

筒式磁選機(jī)的研發(fā)，比輥式磁選機(jī)晚，但在磁性的材料上，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)以釹鐵硼代替輥式常用的鐵氧體。具體的機(jī)構(gòu)布置可分為隨滾筒一同轉(zhuǎn)動(dòng)的和滾筒單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)而磁極不轉(zhuǎn)的兩種類型。目前所應(yīng)用的永磁筒式磁選機(jī)基磁系通常采用4～6個(gè)開放式的磁極，為了提高磁場(chǎng)的強(qiáng)度和深度，一般會(huì)以磁極組的間隙處設(shè)置楔形磁鋼。

CXY稀土永磁搖擺磁系筒式磁選機(jī)，其磁系為開放式，漸開的線扇形結(jié)構(gòu)（如圖1），其設(shè)計(jì)思路選擇了搖擺動(dòng)磁系來(lái)進(jìn)行。其磁筒表面的磁感強(qiáng)度可以達(dá)到0.3～0.8 T。其克服了稀土輥式磁選機(jī)超薄皮帶比較容易損壞的問(wèn)題，采用電磁振動(dòng)給料機(jī)給料的方式。

圖1 筒式磁選機(jī)的磁系結(jié)構(gòu)

2.3 干式永磁強(qiáng)磁場(chǎng)磁選機(jī)

雖然永磁輥式磁選機(jī)的磁感強(qiáng)度調(diào)整較難，對(duì)不同粒度的不同磁化，可以通過(guò)選擇永磁機(jī)和輥的幾何外形來(lái)實(shí)現(xiàn)。電磁感應(yīng)輥式磁選機(jī)在尺寸和品質(zhì)上，較永磁輥式磁選機(jī)要小得多，而且沒有空氣間隙，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面占有一定的優(yōu)勢(shì)。

品字形永磁磁選機(jī)的磁極，采用“品”字形多層排列（見圖2）。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)物料的性質(zhì)和對(duì)產(chǎn)品的要求，來(lái)決定永磁棒的長(zhǎng)度和磁極的層數(shù)。品字形干式永磁磁選機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、磁場(chǎng)強(qiáng)度高、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，且分選的效果也比較明顯。此外擠壓型永磁輥式磁選機(jī)的表面磁感應(yīng)強(qiáng)度可以達(dá)到2.0 T。它采用中間軟鐵作為極靴的形式，將極性相同的兩個(gè)磁塊相對(duì)的擠壓在一起，目前在礦物的分選上應(yīng)用較廣。

圖2 品字形永磁磁選機(jī)的磁極

3 結(jié)束語(yǔ)

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)磁選機(jī)的研制和開發(fā)，往往只注重其磁場(chǎng)的強(qiáng)度和梯度，而忽略了對(duì)磁場(chǎng)特性和磁路結(jié)構(gòu)的研究。因此，今后對(duì)于干式永磁磁選機(jī)的研制與應(yīng)用，應(yīng)該有效的將分離物的特性與磁場(chǎng)的特性相結(jié)合，采用合理的磁選技術(shù)和磁選材料進(jìn)行科學(xué)的研究和設(shè)計(jì)。

[1]張 博，屈進(jìn)州，呂波.干式磁選設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀與分析[J].有色金屬,2011.

[2]史長(zhǎng)亮，張義順，焦紅光，劉 鵬.輥筒式永磁磁選設(shè)備進(jìn)展與分析[J].礦業(yè)工程.2010,(4):35-37.

[3]陳建生，楊 鋼，裘寶泉.磁選機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)(一)[J].礦山機(jī)械.2009,(17):75-76.