淺析高梯度磁選機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用

張強(qiáng) 張軍光

摘 要：高梯度磁選機(jī)在使用的時候主要的用途是分選弱磁性礦物。這種設(shè)備具有較高的適應(yīng)性，同時，其工作的可靠性非常高，在維護(hù)方面也非常方便，因此得到了很大的青睞。高梯度磁選機(jī)能夠利用電磁體或永磁鐵產(chǎn)生的強(qiáng)磁場對微米級的物料進(jìn)行選擇，在礦選方面效果非常好。對高梯度磁選機(jī)的現(xiàn)況進(jìn)行分析，對其以后的發(fā)展和應(yīng)用情況也能做出更好的判斷。

關(guān)鍵詞：高梯度磁選機(jī)；磁介質(zhì)；超導(dǎo)

1 高梯度磁選理論基礎(chǔ)

在磁選機(jī)的設(shè)計中，磁場強(qiáng)度和磁場梯度是影響分選效果的兩個最重要變量。磁場強(qiáng)度是指通過單位面積的磁力線的數(shù)量。磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位采用高斯（1條/cm2）來衡量。

磁場梯度是指磁場強(qiáng)度在磁場方向上的變化率。圖1說明了兩種不同的磁場形態(tài)。

圖1 磁通量和梯度模型

案例A表示的是沒有梯度的均勻磁通線圖形，該磁場任一點(diǎn)的場強(qiáng)基本相同。因此進(jìn)入磁場的磁性顆粒將被吸引到磁通線上，然后保持固定，不會被吸引到任何一個極片上。案例B所示的是一個磁通線收斂的高梯度磁場圖形。當(dāng)此類磁通線通過一個較小區(qū)域時，磁場強(qiáng)度將會大幅度增加。進(jìn)入此磁場的磁性顆粒不僅將會被吸引到磁通線上，而且還會向磁通密度最大的區(qū)域移動，通常在底部極片的頂端。簡言之，磁場強(qiáng)度吸附住顆粒，而磁場梯度則移動顆粒。

作用于顆粒上的磁吸力與磁場強(qiáng)度和磁場梯度之積成正比。為了使作用在顆粒上的磁吸力最大化，則磁場強(qiáng)度和磁場梯度的乘積必須是最優(yōu)的。

磁選技術(shù)中已經(jīng)證明的最大化磁場梯度最有效的方法是采用介質(zhì)。介質(zhì)通常類似于一個金屬網(wǎng)格，其中已采用了諸如篩網(wǎng)、金屬網(wǎng)、鋼珠、鋼毛等材料。

2 高梯度磁選設(shè)備

2.1 周期式高梯度磁選機(jī)

磁選機(jī)在最初設(shè)計的時候是為了對廢水進(jìn)行處理，當(dāng)技術(shù)慢慢成熟起來后，最終在礦物采選技術(shù)方面得到了更好的發(fā)展。我國的高梯度磁選機(jī)應(yīng)用主要分為金屬礦和非金屬礦；而在進(jìn)行研究的時候又分為實驗室和生產(chǎn)型，其中也有不確定的類型。比如在很多的鋼鐵廠中，應(yīng)用了很多的廢水處理磁濾器，而且效果是非常好的，在很多的機(jī)器廠中實現(xiàn)了磁濾器的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，在型號方面有很多的類型，不同的型號在使用中效果存在著很大的不同，因此，企業(yè)在選擇過程中要做好必要的分析，使設(shè)備的性能與經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)的狀態(tài)。

2.2 連續(xù)式高梯度磁選機(jī)

在很多原礦中，磁性物含量比較高，周期式高梯度磁選機(jī)在處理量上非常低，并不適用于連續(xù)作業(yè)。連續(xù)式高梯度磁選機(jī)主要分為平環(huán)式和立環(huán)式兩種。平環(huán)式高梯度磁選機(jī)由專業(yè)的磁力公司研制，在規(guī)格方面有很大的差別，這樣在磁力方面也有差別，我國的一些實驗室也在進(jìn)行相關(guān)方面的研究，但是，并沒有取得很大的成績。立環(huán)式高梯度磁選機(jī)比平環(huán)式高梯度磁選機(jī)在磁介質(zhì)方面更容易對出現(xiàn)堵塞的情況進(jìn)行解決，因此，在應(yīng)用方面更加廣泛。

2.3 “鐵輪”高梯度磁選機(jī)

圖2顯示了“鐵輪”高梯度磁選機(jī)的總體設(shè)計圖。分選環(huán)是垂直的，并按順時針方向旋轉(zhuǎn)。分選環(huán)由兩個內(nèi)有聚磁介質(zhì)的固定圓環(huán)組成。介質(zhì)的深度通常為，英寸。為了移除分選后的產(chǎn)品，分選環(huán)中部設(shè)置了開口。磁系安裝在分選環(huán)的兩端，并通過介質(zhì)產(chǎn)生一個磁場。

圖2 “鐵輪”高梯度磁選機(jī)工作原理圖

分選環(huán)上采用了兩對磁系，每個磁系包角大約60度。當(dāng)進(jìn)行磁性礦石精選時，給料進(jìn)入位于分選環(huán)頂部附近磁場內(nèi)的介質(zhì)。在此“粗選”階段中，給料從分選環(huán)的外部流向中心。非磁性顆粒通過介質(zhì)，并在分選環(huán)中心被收集，然后離開此系統(tǒng)。磁性顆粒被富集并吸附于聚磁介質(zhì)內(nèi)隨著介質(zhì)旋轉(zhuǎn)出磁場，顆粒被沖洗出介質(zhì)，并收集于分選環(huán)的中心。然后磁性部分進(jìn)入“精選”階段，位于分選環(huán)底部。在精選階段內(nèi)，給料從分選環(huán)的內(nèi)部進(jìn)入，然后向外流。非磁性顆粒在次通過介質(zhì)，然后離開此系統(tǒng)。磁性顆粒被磁力吸附聚集然后沖洗介質(zhì)，成為最終的磁性產(chǎn)品。

2.4 高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)

該磁選機(jī)主要是罐式，由美國埃利茲公司研制，目前已商品化。該磁選機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵是向磁體的高速給磁以及隨后的退磁，或在磁體不退磁的條件下如何把磁性物從磁介質(zhì)表面沖洗下來。美國研制一種反復(fù)串罐式超導(dǎo)磁選機(jī)，基本解決了這一問題，其特點(diǎn)是分選罐往復(fù)交替進(jìn)出磁場，實現(xiàn)分選。該機(jī)磁場強(qiáng)度2-10T ，可分選比磁化系數(shù)為1×10-6cm3/g微米級的弱磁性物料。與同類周期式高梯度磁選機(jī)相比，電耗大大降低，為其1/10，處理量為其10倍。為了擴(kuò)大磁選的應(yīng)用領(lǐng)域，使那些目前尚認(rèn)為是非磁性的物料變?yōu)榇判晕锪希ㄔ诟邎鰪?qiáng)下磁化，磁性可大大增加），超導(dǎo)磁選則是一種關(guān)鍵的技術(shù)，也是重要的研究方向。

3 主要應(yīng)用范圍

（1）純度要求高的玻璃或陶瓷工業(yè)產(chǎn)品提純，如高嶺土、石英砂、氧化鋁等。（2）用于熱力或火力發(fā)電站的粉狀硫化煤的提純。（3）工業(yè)水（選礦和冶金）、城市水，以及電力、熱力和核電站冷卻水的凈化，每平方米罐表面的處理流量大約為500m3/h。（4）揀選化工合成過程和動力工程或熱電站給入的蒸汽流體中的顆粒。

4 結(jié)束語

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)有了很大的進(jìn)步，使其具有了原有的磁選機(jī)沒有的效果，應(yīng)用的時候具有很好的優(yōu)越性。高梯度磁選機(jī)和分離技術(shù)在發(fā)展過程中經(jīng)歷了非常漫長的時間，但是，這種設(shè)備在價格方面比較高，這樣使其在應(yīng)用的時候出現(xiàn)了很大的問題。很多的企業(yè)在生產(chǎn)過程中對經(jīng)濟(jì)效益非常重視，因此，企業(yè)對設(shè)備的成本也非常重視，高梯度磁選設(shè)備在投資和生產(chǎn)費(fèi)用方面和其他方法沒有辦法進(jìn)行比較。高梯度磁選機(jī)具有很高的分選效率，處理能力非常強(qiáng)，而且選別指標(biāo)非常高，因此這種設(shè)備在使用過程中能夠表現(xiàn)出來更多的優(yōu)勢。在對有色金屬礦和氧化礦進(jìn)行回收和分離的時候，高梯度磁選設(shè)備潛力非常好，在應(yīng)用效果方面也非常明顯，但是，對回收和分離技術(shù)進(jìn)行研究現(xiàn)在處于試驗階段，對其進(jìn)行直接的應(yīng)用還有很大距離，花費(fèi)的時間也將是非常長的。但是，對其進(jìn)行研究志在必行，這樣能夠促進(jìn)我國礦業(yè)獲得更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]周平，郭紹安.國外高梯度磁選的發(fā)展[J].昆明工學(xué)院學(xué)報，1994（5）1.

[2]熊大和.新一代強(qiáng)磁選設(shè)備-SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)[J].有色金屬，2000（11）1.