電磁漿料磁選機(jī)在非金屬礦物提純方面的應(yīng)用*

王兆連 王寶春 劉風(fēng)亮 丁長(zhǎng)田 馬光強(qiáng) 陳傳君 薛 鵬

(山東華特磁電科技股份有限公司 山東 臨朐 262600)

前言

非金屬礦物作為基礎(chǔ)性功能材料，被廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)、高端裝備、新材料、新能源、節(jié)能環(huán)保等產(chǎn)業(yè)中，非金屬礦行業(yè)的快速發(fā)展，有力推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。非金屬礦物材料一般對(duì)純度要求較高，雜質(zhì)含量往往決定了產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí)，特別是其中的鐵含量，在非金屬礦的加工過(guò)程中一般都需要進(jìn)行除鐵作業(yè)。

目前非金屬礦的除鐵提純方法主要有磁選法、浮選法、重選法、電選法、化學(xué)選礦法、摩擦選礦法、光電揀選法等。隨著人類(lèi)對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高和礦產(chǎn)資源高效利用的需要，磁選法成為了非金屬礦除雜的主要方法。一般非金屬礦物中的鐵、鈦雜質(zhì)具有磁性弱、粒度細(xì)、去除難等特點(diǎn)。針對(duì)目前除鐵磁選設(shè)備存在的技術(shù)問(wèn)題，山東某公司研發(fā)生產(chǎn)了HTDZ電磁漿料磁選機(jī)，該設(shè)備具有選礦效率高、適應(yīng)面廣、選礦成本低、 設(shè)備作業(yè)率高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于石英、長(zhǎng)石、霞石、高嶺土等非金屬礦物的除鐵提純，可有效降低鐵、鈦等有害雜質(zhì)的含量。

1 HTDZ電磁漿料磁選機(jī)簡(jiǎn)介

1.1 HTDZ電磁漿料磁選機(jī)結(jié)構(gòu)

該設(shè)備主要由磁系、激磁線(xiàn)圈、冷卻系統(tǒng)、分選系統(tǒng)、沖洗系統(tǒng)、電氣控制柜、支架總成及物料管道等組成，設(shè)備結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。通過(guò)磁系及線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)的調(diào)整，優(yōu)化了分選腔體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，減少漏磁和提高電效率，使設(shè)備具有良好的激磁性能。

1-磁系總成 2-線(xiàn)圈總成 3-沖水總成 4-物料管道總成 5-冷卻系統(tǒng) 6-支架總成

圖1 HTDZ電磁漿料磁選機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)

選礦工作時(shí)在分選腔中裝入特殊材料的導(dǎo)磁介質(zhì)(鋼毛、鋼板網(wǎng)、波紋片等)，通過(guò)磁場(chǎng)感應(yīng)，使分選介質(zhì)表面產(chǎn)生高梯度磁場(chǎng)，當(dāng)?shù)V物流經(jīng)分選區(qū)中的導(dǎo)磁介質(zhì)時(shí)，鐵磁性雜質(zhì)會(huì)被有效的吸除。

在沖洗時(shí)采用正、反沖水和高壓氣體結(jié)合的方式清理磁介質(zhì)，通過(guò)大流量、高壓力短時(shí)間的正反向沖洗，能有效地清洗吸附在介質(zhì)上的磁性礦物，同時(shí)節(jié)省用水量。

1.2 HTDZ電磁漿料磁選機(jī)技術(shù)特點(diǎn)

1.2.1 采用油冷卻方式

電磁漿料高梯度磁選機(jī)采用全密封油冷卻方式，外置式高效熱交換器進(jìn)行油水熱量交換，實(shí)現(xiàn)油水復(fù)合冷卻，冷卻速度快，線(xiàn)圈溫度穩(wěn)定，保證了穩(wěn)定的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

1.2.2 獨(dú)特的線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)

線(xiàn)圈采用多層繞組結(jié)構(gòu)浸泡在變壓器油中，使線(xiàn)圈的換熱面積倍增，在每一層線(xiàn)圈之間形成相對(duì)獨(dú)立的冷卻油通道，有效地控制了冷卻油的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了線(xiàn)圈與變壓器油的快速熱交換，保證了線(xiàn)圈溫度不大于25 ℃。

1.2.3 特殊磁分選介質(zhì)

質(zhì)節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生極高的磁場(chǎng)梯度，除鐵效果更佳。介質(zhì)采用特制的導(dǎo)磁不銹鋼材質(zhì)，在背景磁場(chǎng)的激發(fā)下可以產(chǎn)生極高的梯度磁場(chǎng)，對(duì)于低含量的弱磁性雜質(zhì)有很強(qiáng)的吸附作用，除鐵效果更佳。

1.2.4 先進(jìn)的控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用可編程控制器作為核心控制部件，能有效控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照工藝需求周期運(yùn)行；并實(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，方便用戶(hù)查詢(xún)。同時(shí)采用先進(jìn)的人機(jī)界面技術(shù)，通過(guò)Host Link總線(xiàn)與可編程控制器實(shí)時(shí)高速通信，可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)在線(xiàn)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況和故障診斷。

1.2.5 氣水組合式卸礦

設(shè)備除鐵時(shí)，使用高壓水和壓縮空氣對(duì)介質(zhì)清洗，并且可以實(shí)現(xiàn)清洗時(shí)間的用戶(hù)設(shè)定，對(duì)于不同礦物、不同階段除鐵可做分別設(shè)定，滿(mǎn)足不同礦物的除鐵要求。

1.2.6 背景場(chǎng)強(qiáng)高

采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)磁體進(jìn)行有限元素分析，可定量計(jì)算磁場(chǎng)的分布及大小，保證了磁路的合理設(shè)計(jì)，背景場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)1.8 T。

目前某公司生產(chǎn)的HTDZ電磁漿料磁選機(jī)系列產(chǎn)品有HTDZ-520、780、1000、1200、1500、2000 等機(jī)型。

2 HTDZ電磁漿料磁選機(jī)在非金屬礦除雜中的應(yīng)用

2.1 在高嶺土除雜中的應(yīng)用

福建某廠(chǎng)高嶺土中的磁性物主要為：鈦鐵礦、褐鐵礦以及少量黃鐵礦。該高嶺土礦采用電磁漿料磁選機(jī)提純高嶺土行之有效，而且流程簡(jiǎn)單、工業(yè)上也易實(shí)施。通過(guò)分析該廠(chǎng)原礦中鐵、鈦等雜質(zhì)礦物的特性，采用HTDZ-2000型周期式高梯度磁選機(jī)作為工業(yè)除鐵設(shè)備。其磁選生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)圖，如圖2所示。

圖2 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)圖

HTDZ周期式高梯度磁選機(jī)給料的主要元素分析結(jié)果，如表1所示。

表1 高嶺土磁選給料的主要元素分析結(jié)果

經(jīng)HTDZ周期式高梯度磁選機(jī)成品的主要元素分析結(jié)果，如表2所示。

通過(guò)生產(chǎn)結(jié)果表明，通過(guò)2道漿料高梯度磁，精礦Fe2O3含量可降低58%左右，可獲得良好的除鐵效果。產(chǎn)品白度提高效果明顯。該設(shè)備質(zhì)量穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，標(biāo)志我國(guó)第1臺(tái)分選腔直徑為2 000 mm的大型電磁漿料磁選機(jī)，在高嶺土除鐵提純工業(yè)中成功應(yīng)用。

表2 磁選精礦主要元素分析結(jié)果

2.2 在長(zhǎng)石除雜中的應(yīng)用

河南洛陽(yáng)某企業(yè)的長(zhǎng)石原礦品質(zhì)較差，主要磁性物Fe2O3含量為0.5%，原礦白度為22。該公司采用永磁板式磁選機(jī)、LHGC-1750型立環(huán)高梯度磁選機(jī)、2臺(tái)HTDZ-780(1.5 T)電磁漿料磁選機(jī)串聯(lián)工藝，對(duì)長(zhǎng)石進(jìn)行提純除鐵，工藝流程簡(jiǎn)圖如圖3所示。

圖3 河南洛陽(yáng)長(zhǎng)石工業(yè)生產(chǎn)流程簡(jiǎn)圖

永磁板式磁選機(jī)處理量大，先除去部分磁性鐵等，立環(huán)高梯度磁選機(jī)介質(zhì)感應(yīng)磁場(chǎng)高，可以有效去除大顆粒的弱磁性雜質(zhì)， 得到白度為42度的粗精礦。長(zhǎng)石粗精礦再通過(guò)HTDZ-780(1.5T)電磁漿料磁選機(jī)進(jìn)行精選，去除礦漿中細(xì)粒級(jí)、弱磁性鐵雜質(zhì)。經(jīng)提純后長(zhǎng)石精礦鐵含量降低到0.08%，白度可以提高到64，可以滿(mǎn)足優(yōu)質(zhì)陶瓷原料的要求。

HTDZ-780周期式高梯度磁選機(jī)給料的主要元素分析結(jié)果，如表3所示。

表3 粗精礦的主要元素分析結(jié)果

經(jīng)HTDZ-780周期式高梯度磁選機(jī)成品的主要元素分析結(jié)果，如表4所示。

表4 長(zhǎng)石精礦主要元素分析結(jié)果

2.3 在石英砂除雜中的應(yīng)用

石英砂的物理、化學(xué)特性具有獨(dú)特性，在航空航天、微電子、集成電路、AI人工智能等領(lǐng)域中占有重要地位。因?yàn)槭⑸疤厥獾姆肿咏Y(jié)構(gòu)使其具有的耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、高度絕緣、耐腐蝕、壓電效應(yīng)、諧振效應(yīng)以及其獨(dú)特的光學(xué)特性，在許多高科技產(chǎn)品中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。

在高科技領(lǐng)域?qū)κ⑸暗募兌纫髽O為嚴(yán)格，尤其是鐵、鈦雜質(zhì)的含量，必須保證在非常低的范圍以下。近年來(lái)，HTDZ周期式高梯度磁選機(jī)在河北邢臺(tái)、廣東湛江、安徽鳳陽(yáng)、山東臨朐、臨沂沂水等地得到了廣泛的應(yīng)用，該設(shè)備操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，受到用戶(hù)的一致好評(píng)。

在廣東湛江某選礦廠(chǎng)，該廠(chǎng)石英砂中的雜質(zhì)主要為長(zhǎng)石、云母、赤鐵礦、褐鐵礦、黑云母、閃角石等。該礦石的主要成分如表5所示。

表5 廣東湛江某選礦廠(chǎng)石英砂原礦主要成分

該選礦廠(chǎng)采用選礦的流程如圖4所示。

該選礦工藝流程經(jīng)過(guò)脫泥，螺旋溜槽擦洗，一次永磁板式磁選機(jī)，主要是去除強(qiáng)磁性礦物，磁化部分弱磁性礦物，再經(jīng)過(guò)LHGC立環(huán)高梯度磁選機(jī)，去除粗顆粒弱磁性礦物，最后通過(guò)HTDZ-1250型周期式磁選機(jī)，去除細(xì)粒級(jí)弱磁性礦物。HTDZ-1250型周期式磁選機(jī)給礦的主要元素含量如表6所示，HTDZ-1250型周期式磁選機(jī)精礦的主要元素含量如表7所示。

圖4 石英砂選礦的流程簡(jiǎn)圖

表6 HTDZ-1250型周期式磁選機(jī)給礦的主要元素成分

表7 HTDZ-1250型周期式磁選機(jī)精礦的主要元素成分

3 結(jié)論

1)電磁漿料磁選機(jī)，目前已廣泛應(yīng)用于高嶺土、長(zhǎng)石、石英砂等行業(yè)，該設(shè)備自動(dòng)化程度高、磁場(chǎng)梯度大、同時(shí)利用鋼毛(或菱形網(wǎng))作為介質(zhì)，能有效排除微細(xì)粒級(jí)弱磁性礦物。

2)周期式漿料磁選機(jī)可以有效降低非金屬礦物中的雜質(zhì)，使產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí)大幅提升，經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

3)目前周期式漿料磁選機(jī)是非金屬礦除鐵提純的先進(jìn)設(shè)備之一，在非金屬礦選礦領(lǐng)域?qū)τ诟邘X土、細(xì)粒級(jí)長(zhǎng)石等物料的除鐵效果要優(yōu)于常規(guī)磁選機(jī)。