LHGC-F型立環(huán)高梯度磁選機(jī)的特性及其應(yīng)用

王兆連，劉風(fēng)亮，賈洪利，魏黎明，曾亮亮，王寶春，田凌佳，張金慶

（山東華特磁電科技股份有限公司，山東 濰坊 262600）

1 引言

華特是我國目前最重要的磁選設(shè)備生產(chǎn)廠家之一，年產(chǎn)值在同行業(yè)中名列前茅。公司裝備先進(jìn)，技術(shù)力量雄厚，同時(shí)，與中國科學(xué)院高能物理研究所等單位及專家合作，研制并開發(fā)出新產(chǎn)品，近來經(jīng)過重大創(chuàng)新的LHGC-F型立環(huán)高梯度磁選機(jī)就是其主要成果之一。同時(shí)又研制出低溫超導(dǎo)磁選機(jī)等多種技術(shù)含量高的先進(jìn)磁選設(shè)備，已成為我國高科技磁電設(shè)備的重要生產(chǎn)企業(yè)。

根據(jù)我國礦物處理行業(yè)的需要，在成功研制和應(yīng)用第三代強(qiáng)制油冷立環(huán)高梯度磁選機(jī)的基礎(chǔ)上，華特公司又研制出更先進(jìn)的、磁場強(qiáng)度更高的第四代油水復(fù)合冷卻立環(huán)高梯度磁選機(jī)。2012年7月初，第四代油水復(fù)合冷卻立環(huán)高梯度磁選機(jī)已經(jīng)過省部級鑒定，其結(jié)論是：該產(chǎn)品屬國內(nèi)外首創(chuàng)，技術(shù)性能達(dá)到同類產(chǎn)品國際領(lǐng)先水平。目前，該磁選機(jī)已在我國非金屬礦選礦方面得到成功應(yīng)用，受到用戶的廣泛好評。

2 LHGC-F型立環(huán)高梯度磁選機(jī)的特性

2.1 結(jié)構(gòu)

磁選機(jī)的外貌示于圖1，結(jié)構(gòu)示于圖2。

圖1 立環(huán)高梯度磁選機(jī)外貌

圖2 油水復(fù)合冷卻立環(huán)高梯度磁選機(jī)結(jié)構(gòu)

該機(jī)主要由機(jī)架、上下磁軛、轉(zhuǎn)環(huán)、進(jìn)礦斗、沖水斗、精礦斗、磁介質(zhì)盒、尾礦箱、脈動(dòng)機(jī)構(gòu)、勵(lì)磁線圈、油水復(fù)合冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。

勵(lì)磁線圈。采用特殊設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，用電工純鐵制成鐵鎧包裹線圈兩端。各繞組線圈之間設(shè)有能夠通過冷卻油的間隙，形成相對獨(dú)立的冷卻通道，將繞組線圈產(chǎn)生的熱量帶走。線圈采用全密封結(jié)構(gòu)，具有防塵、防潮、耐高溫的特點(diǎn)，可以在惡劣環(huán)境中工作。

油水復(fù)合冷卻系統(tǒng)如圖3所示。它主要由繞組線圈、進(jìn)油管、回油管、熱交換器、循環(huán)油泵、流量表、流量閥、熱電偶、補(bǔ)油箱、呼吸器等組成。油冷卻系統(tǒng)采用全密封外循環(huán)結(jié)構(gòu)，能在各種惡劣環(huán)境中工作。在變壓器冷卻線圈之后，便進(jìn)入熱交換器，再用水冷卻油，以達(dá)到更好的冷卻效果。帶走油熱量的水上升到磁選機(jī)頂部，用作沖洗磁介質(zhì)上所吸附磁性礦粒的卸礦水。該冷卻系統(tǒng)為智能化控制，勵(lì)磁線圈溫度恒定，磁場波動(dòng)小。采用大流量盤式變壓器油泵，油循環(huán)速度快，熱交換能力強(qiáng)。

圖3 油水復(fù)合冷卻示意

磁介質(zhì)。該磁選機(jī)磁介質(zhì)的材質(zhì)為耐磨導(dǎo)磁不銹鋼，磁介質(zhì)采用獨(dú)特結(jié)構(gòu)和復(fù)合排列方式，有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，磁場梯度大。

脈動(dòng)箱。脈動(dòng)沖程箱由電動(dòng)機(jī)、皮帶輪、軸、連桿、推桿等做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的一套裝置以及鼓膜組成。

機(jī)架。采用優(yōu)質(zhì)型鋼焊接而成，借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助分析手段，提高支架的強(qiáng)度水平，保證了機(jī)架的整體強(qiáng)度。

磁軛。采用高導(dǎo)磁性的電工純鐵，鐵芯采用階梯式疊裝結(jié)構(gòu)，使用專用設(shè)備，工裝壓緊，埋弧焊接，結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，導(dǎo)磁效果好。

控制柜。其外殼采用雙層門結(jié)構(gòu)，防護(hù)等級為IP54，防塵防水，適應(yīng)惡劣現(xiàn)場環(huán)境。

2.2 工作原理

立環(huán)高梯度磁選機(jī)的工作原理如圖4所示。

圖4 立環(huán)高梯度磁選機(jī)工作原理

磁軛固定在機(jī)架上，與固定在其上的激磁線圈共同產(chǎn)生強(qiáng)磁場，轉(zhuǎn)環(huán)由轉(zhuǎn)環(huán)驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，緩慢通過磁場。在轉(zhuǎn)環(huán)上安裝了多個(gè)分選盒，分選盒內(nèi)裝有由導(dǎo)磁材料制成的多層介質(zhì)，轉(zhuǎn)環(huán)通過磁場時(shí)，磁介質(zhì)被磁化，在表面形成高梯度磁場。選礦時(shí)，礦漿自給礦箱給入，沿上磁極縫隙流經(jīng)轉(zhuǎn)環(huán)，同時(shí)，轉(zhuǎn)環(huán)的下部浸沒在礦漿內(nèi)，其中的磁性顆粒被吸附在磁介質(zhì)表面，隨轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)至上部無磁區(qū)，來自油水熱交換器的熱水用作卸礦水，沖掉分選盒中磁介質(zhì)棒上吸附的磁性礦粒并進(jìn)入其收集箱，而非磁性顆粒沿下磁極縫隙流入非磁性物料箱并排出。

與平環(huán)運(yùn)動(dòng)方式相比，立環(huán)的給礦方向與精礦卸礦方向相反，使吸于磁介質(zhì)上的粗粒易于排出。

LHGC-F系列立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)安裝了脈動(dòng)裝置，鼓膜在脈動(dòng)箱的驅(qū)動(dòng)下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，反復(fù)沖刷吸附在磁介質(zhì)表面的物料，從而有效地排除夾雜在其中的非磁性顆粒。同時(shí)脈動(dòng)礦漿有利于消除磁介質(zhì)的堵塞現(xiàn)象，使工作更有效。

2.3 創(chuàng)新點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)

2.3.1 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

(1)鐵鎧部分：①避免線圈漏磁對人身安全造成危害；②為了避免出現(xiàn)漏磁，線圈兩端采用電工純鐵作為鐵鎧包裹，背景場強(qiáng)達(dá)1.3T以上，使分選區(qū)磁場均勻度提高50%以上，磁場強(qiáng)度提高8%以上，選礦效果提高20%以上；③有效保護(hù)線圈，免受外界沖擊。

(2)冷卻系統(tǒng)：①冷卻系統(tǒng)采用全密封外循環(huán)結(jié)構(gòu)，防雨、防塵、防腐蝕，能在各種惡劣環(huán)境下工作；②采用風(fēng)冷式冷凝器或油水復(fù)合冷卻冷凝器，智能化控制，勵(lì)磁線圈溫度恒定，磁場波動(dòng)極小(小于2%)，國內(nèi)其他廠家冷卻方式因?yàn)榫€圈溫升過高，使得磁場波動(dòng)在15%～30%，對選礦指標(biāo)造成相當(dāng)大的不良影響；③采用大流量盤式變壓器油泵，循環(huán)速度快，熱交換能力強(qiáng)。

(3)磁介質(zhì)部分：磁介質(zhì)為耐磨導(dǎo)磁不銹鋼，采用獨(dú)特結(jié)構(gòu)和復(fù)合排列方式，由具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的不同截面形狀的介質(zhì)棒(圓棒、帶棱角棒、齒形棒等)組成，磁場梯度大。

(4)磁軛部分：采用經(jīng)過高溫磁性退火處理的高導(dǎo)磁電工純鐵作為磁軛，鐵芯采用階梯式疊裝結(jié)構(gòu)，采用專用設(shè)備、工裝壓緊，埋弧焊接，結(jié)合嚴(yán)密，導(dǎo)磁效果好。

(5)控制部分：①采用施耐德低壓電氣元件和PLC，運(yùn)行安全、可靠，使用壽命長；②控制部分采用了先進(jìn)的軟啟動(dòng)功能，避免了突然通電對線圈的沖擊以及通電時(shí)線圈的竄動(dòng)，可有效地保護(hù)線圈；③具有先進(jìn)的故障自診斷系統(tǒng)，可選擇配套遠(yuǎn)程協(xié)助功能，在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，能在第一時(shí)間將故障信息傳給公司技術(shù)人員，為用戶提供準(zhǔn)確、及時(shí)的技術(shù)支持和保障；④控制柜外殼采用雙層門結(jié)構(gòu)，防護(hù)等級為IP54，防塵防水、適應(yīng)惡劣現(xiàn)場環(huán)境。

2.3.2 技術(shù)參數(shù)

華特公司生產(chǎn)的新型LHGC-F系列高梯度磁選機(jī)的技術(shù)參數(shù)見下表。

不同型號立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

3 立環(huán)高梯度磁選機(jī)的應(yīng)用

華特公司生產(chǎn)的該磁選機(jī)應(yīng)用范圍很廣，適用于-1.2mm(-200目占30%～100%)的細(xì)粒紅鐵礦(赤鐵礦、褐鐵礦等)、錳礦、鈦鐵礦、鉻鐵礦、鎢礦等多種弱磁性金屬礦的濕式分選，也適用于非金屬礦如石英、長石、金紅石、硅灰石、螢石、高嶺土等的提純除鐵。

本文主要介紹華特研制和生產(chǎn)的LHGC-F型立環(huán)高梯度磁選機(jī)在非金屬礦除鐵提純中的應(yīng)用。

近來，用LHGC-F型立環(huán)高梯度磁選機(jī)對來自全國各地的長石和石英礦樣做了大量除鐵提純試驗(yàn)，均取得了良好結(jié)果，并且購買了這種新型高效的立環(huán)高梯度磁選機(jī)用于正在建設(shè)的選廠。這里僅各舉幾個(gè)例子說明其良好的除鐵提純效果。

3.1 長石礦除鐵提純

山西省忻州一長石礦原礦含鐵0.939%，給礦粒度為-60+150目，經(jīng)過一次分選后，長石精礦鐵含量降到0.154%。山東省青島市一長石礦原礦含鐵0.981%，給礦粒度為-48目，經(jīng)過一次分選后，長石精礦鐵含量降到0.099%。廣東從化市一長石礦原礦含鐵0.469%，給礦粒度為-30+120目，經(jīng)一次分選后，鐵含量降到0.129%，經(jīng)第二次分選后，長石精礦鐵含量下降到0.075%。這三個(gè)長石礦的精礦產(chǎn)率均在90%以上。我國對長石精礦的規(guī)定是，鐵含量在0.30%以下均為特級品。上述長石礦磁選結(jié)果表明，長石精礦的鐵含量均遠(yuǎn)低于0.30%，可見均為質(zhì)優(yōu)的特級長石精礦。

3.2 石英礦除鐵提純

陜西省漢中一石英礦原礦含鐵0.096%，給礦粒度為30～200目，經(jīng)過一次磁選后，石英精礦的鐵含量下降到0.018%。湖北省宜昌市一石英砂礦原礦含鐵0.123%，經(jīng)一次磁選后鐵降低到0.043%，經(jīng)二次磁選后石英精礦中的鐵含量降低到0.020%。湖南省一石英砂礦原礦鐵含量0.295%，給礦粒度30～200目，經(jīng)一次磁選后石英精礦中的鐵含量降低到0.01%以下。按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[2]，平板玻璃用石英砂優(yōu)等品(最高級別)的Fe2O3含量不大于0.05%，上述3種石英精礦均達(dá)到此優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)。普通水晶玻璃用石英砂要求Fe2O3含量0.02%，有二種石英精礦也達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求。

由于長石礦和石英礦的礦物組成和性質(zhì)不同，經(jīng)過磁選后精礦中的含鐵量有差別，但是都能起到顯著的除鐵提純作用，使礦石品級大幅度提升，礦石售價(jià)大幅度提高，因而經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)顯著。

4 結(jié)語

(1)油水復(fù)合冷卻立環(huán)高梯度磁選機(jī)具有先進(jìn)的冷卻系統(tǒng)，線圈為全密封強(qiáng)制油冷外循環(huán)，采用油水熱交換原理，用卸礦水快速帶走線圈所產(chǎn)生的熱量，使線圈溫升小于25℃，磁場熱衰減極小。

(2)線圈兩端采用鐵鎧包裹，提高了磁能利用率，使分選區(qū)磁場強(qiáng)度提高8%以上，背景磁場達(dá)1.3T以上。

(3)線圈外殼采用全密封，防雨、防塵、防腐蝕，保證設(shè)備能在各種惡劣環(huán)境下工作。

(4)采用卸礦水冷卻變壓器油，無需額外使用冷卻水，節(jié)能、環(huán)保、節(jié)約了水資源。

(5)磁介質(zhì)采用不同截面的棒介質(zhì)結(jié)構(gòu)，磁場梯度大，場強(qiáng)高。

(6)具有先進(jìn)的故障診斷系統(tǒng)和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的智能化運(yùn)行控制。

(7)對石英和長石礦的廣泛磁選試驗(yàn)和應(yīng)用表明，該新型高梯度磁選機(jī)是濕式磁選石英和長石的最佳設(shè)備，所選精礦達(dá)到優(yōu)等品級別，因而銷售價(jià)格大幅度提高，給用戶帶來重大經(jīng)濟(jì)效益，在短時(shí)期內(nèi)即可收回磁選設(shè)備投資成本。

(8)新型高梯度磁選機(jī)在非金屬礦選礦中的廣泛應(yīng)用，必將使我國非金屬礦產(chǎn)品的質(zhì)量上一個(gè)臺(tái)階，從而大幅度提高其使用價(jià)值，為國民創(chuàng)造更多的財(cái)富。

[1]鄭水林,袁繼祖.非金屬礦加工技術(shù)與應(yīng)用手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2005:414-415.

[2]國家建筑材料工業(yè)局.JC/T 529-1994平板玻璃用硅質(zhì)原料[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1994.