干式磁選機(jī)在非金屬礦磁選中的應(yīng)用
——干式對(duì)輥強(qiáng)磁選機(jī)

周鑫

（湖南科美達(dá)電氣股份有限公司，湖南 岳陽(yáng) 414000）

1 干式對(duì)輥強(qiáng)磁選機(jī)

1.1 背景

非金屬礦產(chǎn)資源、金屬礦產(chǎn)資源和燃料礦產(chǎn)資源并稱為世界上三大類礦產(chǎn)資源，其中，非金屬礦產(chǎn)資源由于特殊的理化性能而被廣泛應(yīng)用于航天、電子、能源、通信、建材等領(lǐng)域。

近年來(lái)，我國(guó)非金屬礦發(fā)展迅速，并且對(duì)非金屬礦質(zhì)量要求越來(lái)越高。對(duì)于大多數(shù)非金屬礦產(chǎn)品而言，含鐵元素雜質(zhì)是其中最主要也是最有害的成分，直接影響非金屬礦的產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)。在一些行業(yè)如石英玻璃、耐火材料和陶瓷原料等諸多應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)非金屬礦進(jìn)行除鐵提純已經(jīng)成為非金屬礦選礦中重要的工藝步驟。非金屬礦中的鐵分為兩種，即混入機(jī)械鐵和礦物本身所含有的強(qiáng)磁及弱磁性鐵礦物。強(qiáng)磁性雜質(zhì)比較容易去除，采用弱磁選設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)，但是，其中的弱磁性雜質(zhì)由于磁性弱、含量少、粒度細(xì)常規(guī)設(shè)備難以去除，需要一種高分選精度、高磁場(chǎng)強(qiáng)度和高磁場(chǎng)梯度的磁選設(shè)備進(jìn)行選別。湖南科美達(dá)公司針對(duì)非金屬礦除鐵提純難、提純成本高、提純效果差的的問(wèn)題，研發(fā)了干式對(duì)輥強(qiáng)磁選機(jī)，該設(shè)備磁場(chǎng)強(qiáng)度高，磁場(chǎng)梯度大，對(duì)于-2mm 以下細(xì)粒級(jí)非金屬礦物的分選效果好。目前，該設(shè)備在高純石英砂、藍(lán)晶石、鉀長(zhǎng)石等非金屬礦除鐵提純中得到應(yīng)用，提高了非金屬礦的質(zhì)量等級(jí)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 工作原理

如圖1 所示，工作時(shí)，電磁輥產(chǎn)生磁通，由于感應(yīng)輥的聚磁作用，在分選空間內(nèi)產(chǎn)生高場(chǎng)強(qiáng)。隨著電磁輥轉(zhuǎn)動(dòng)，非磁性物料直接通過(guò)下落，磁性物料則被電磁輥帶至非磁場(chǎng)區(qū)，最終被毛刷掃落，完成分選過(guò)程。

1.3 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）磁場(chǎng)分布合理，磁感應(yīng)強(qiáng)度大。如圖2 所示，輥面采用齒形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，磁場(chǎng)梯度大，細(xì)小鐵磁物質(zhì)吸附效果好。磁場(chǎng)強(qiáng)度高且可調(diào)，磁場(chǎng)可達(dá)到23000GS 以上。

（2）齒面設(shè)計(jì)，磁場(chǎng)梯度大，分選效果好：如圖3 所示，磁極兩兩相對(duì)形成閉合磁回路，背景磁場(chǎng)強(qiáng)度高；輥面采用齒形磁極，磁場(chǎng)梯度大，對(duì)細(xì)小鐵磁物質(zhì)吸附效果好。

（3）給料方式是通過(guò)振動(dòng)給料機(jī)實(shí)現(xiàn)物料在磁輥表面的均勻分布，通過(guò)控制放料板和擋條的間隙不僅能均勻給料，而且還能控制給料量的大小，保證料層厚度在合適范圍，確保最優(yōu)磁選效果。

圖1 分選原理圖1

圖2 齒形聚磁結(jié)構(gòu)

圖3 磁路分布形式

（4）干選工藝簡(jiǎn)易高效：整個(gè)流水線低能耗，工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，無(wú)濕選過(guò)程中的脫水和烘干工藝。若以整線工藝考慮，節(jié)電80%以上。

（5）除鐵效率高：機(jī)械鐵除鐵率達(dá)99%，氧化鐵除鐵率50%以上。

（6）封閉式設(shè)計(jì)，預(yù)留吸塵口，環(huán)保清潔，避免使用現(xiàn)場(chǎng)的粉塵污染。

2 產(chǎn)品應(yīng)用

2.1 在高純石英砂除鐵中的應(yīng)用

高純石英砂一般是指SiO2含量高于99.99% 的石英分體，是石英玻璃、石英坩堝和集成電路塑封料的主要原材料，廣泛應(yīng)用于大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路、太陽(yáng)能電池板、航天、軍事等行業(yè)中。高純石英砂礦中除去石英外，還含有長(zhǎng)石、云母及含鐵礦物等雜質(zhì)，必須通過(guò)浮選或者磁選方法去除這些雜質(zhì)來(lái)提高高純石英砂純度等級(jí)。大幅降低了高純石英砂的含鐵量，實(shí)現(xiàn)了高純石英砂礦的有效利用。

圖4 高純石英砂選礦流程圖

2.2 在藍(lán)晶石除鐵中的應(yīng)用

藍(lán)晶石是一種重要的非金屬原料，主要用途是生產(chǎn)高溫耐火材料，而藍(lán)晶石中的Fe2O3是有害成分，會(huì)導(dǎo)致藍(lán)晶石制品耐火度降低，力學(xué)性能變差，嚴(yán)重影響了藍(lán)晶石的使用性能。

圖5 藍(lán)晶石選礦工藝流程

河北某藍(lán)晶石廠生產(chǎn)藍(lán)晶石，主要礦物成分有藍(lán)晶石、黑云母片、石榴石和石英等，主要雜質(zhì)是磁鐵礦、赤鐵礦及少量鈦鐵礦和黃鐵礦。該廠在進(jìn)行設(shè)備改造前，采用磁選-浮選-磁選的生產(chǎn)工藝流程，原礦經(jīng)破碎磨礦至-74μm 占60%左右，經(jīng)兩次濕式磁選、一次浮選后藍(lán)晶石含鐵量在1.86%左右，干燥后再經(jīng)過(guò)一次強(qiáng)磁干選后終獲得藍(lán)晶石含鐵量在1.64%左右，除鐵率為11.8%，其中強(qiáng)磁干選設(shè)備采用永磁筒式干選機(jī)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為4000Gs。為了降低藍(lán)晶石礦含鐵量，采用干式對(duì)輥強(qiáng)磁選機(jī)取代原流程末端的永磁筒式干選機(jī)，選礦流程見(jiàn)圖9。實(shí)踐表明，在給入磁選機(jī)藍(lán)晶石含鐵量1.86%條件下，經(jīng)過(guò)該設(shè)備后，藍(lán)晶石含鐵量降低到1.02%，除鐵率在45%以上，給該企業(yè)帶來(lái)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 在鉀長(zhǎng)石除鐵中的應(yīng)用

鉀長(zhǎng)石是一種富含鉀的硅酸鹽礦物，其分子式為KAlSi3O8，具有熔融溫度低，熔融間隔時(shí)間長(zhǎng)及熔融液黏度高的特點(diǎn)，是工業(yè)上生產(chǎn)玻璃和陶瓷的重要原材料。在鉀長(zhǎng)石應(yīng)用過(guò)程中鐵是有害雜質(zhì)，直接影響其使用性能，因此，去除鉀長(zhǎng)石中的鐵是高效利用鉀長(zhǎng)石資源的關(guān)鍵。

圖6 鉀長(zhǎng)石選礦工藝流程

河南某鉀長(zhǎng)石廠2012 年新建一條年處理3 萬(wàn)噸鉀長(zhǎng)石生產(chǎn)線，原礦經(jīng)破碎-高壓輥磨-弱磁干選后得到含鐵量為0.58%的鉀長(zhǎng)石精礦。為了降低精礦含鐵量，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，2013 年，該廠進(jìn)行工藝流程改造，采用干式對(duì)輥強(qiáng)磁選機(jī)進(jìn)行鉀長(zhǎng)石精礦的干法強(qiáng)磁除鐵提純，生產(chǎn)流程見(jiàn)圖7。實(shí)踐表明，經(jīng)過(guò)干式對(duì)輥強(qiáng)磁選機(jī)后，鉀長(zhǎng)石含鐵量由0.58%降低到0.11%，除鐵率在81%以上，產(chǎn)品質(zhì)量得到了大幅提升。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）采用對(duì)式結(jié)構(gòu)磁系和電磁輥的齒形磁極作用，磁場(chǎng)梯度大，磁選區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度最高可以達(dá)到2.5T；選別效果好，能夠?qū)Ω稍锛?xì)小物料進(jìn)行分選，大幅降低了細(xì)粒級(jí)干物料的分選難度。

（2）干選方式簡(jiǎn)化了脫水烘干等分選工藝，配套生產(chǎn)線占地面積小，投產(chǎn)成本低，省水省電，在水資源匱乏地區(qū)亦可以投產(chǎn)，且無(wú)環(huán)境污染。

（3）均勻給料裝置實(shí)現(xiàn)了非金屬物料單層顆粒均勻布料的目的，解決給料層過(guò)厚導(dǎo)致磁選效果不佳的問(wèn)題。

（4）干式對(duì)輥強(qiáng)磁選機(jī)用于細(xì)粒級(jí)非磁性顆粒的除鐵提存，如石英砂、鉀鈉長(zhǎng)石、耐火材料等非磁性物料的干式分選。高純石英砂、藍(lán)晶石及鉀長(zhǎng)石等非金屬礦的除鐵提純作業(yè)，取得了良好的除鐵效果，實(shí)現(xiàn)了非金屬礦的高效利用。