強磁選機聚磁介質(zhì)的優(yōu)化改進

＊劉險峰 張志剛

（酒鋼集團氫冶金研究院 甘肅 735100）

選礦廠處理弱磁性礦物時，采用強磁選工藝處理15mm以下的粉礦，平環(huán)強磁選機是強磁選系統(tǒng)的關(guān)鍵工藝設(shè)備，強磁選工藝流程見圖1。

圖1 強磁選工藝流程圖

平環(huán)強磁選機每個轉(zhuǎn)盤安裝27組聚磁介質(zhì)，這27組聚磁介質(zhì)安裝在轉(zhuǎn)盤的圓周區(qū)域，并隨轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動。當(dāng)某組聚磁介質(zhì)在轉(zhuǎn)盤的帶動下，轉(zhuǎn)動進入到勵磁線圈激發(fā)的磁場后被磁化，保持磁性，當(dāng)轉(zhuǎn)動出磁場后退磁失去磁性。弱磁性礦漿經(jīng)礦漿分配器隔渣后進入給礦咀，給礦咀安裝在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動進入磁場區(qū)域的入口位置，給礦咀均勻給聚磁介質(zhì)供礦漿。礦漿進入聚磁介質(zhì)，其中的磁性礦粒在進入磁場后被轉(zhuǎn)盤上已經(jīng)磁化的聚磁介質(zhì)吸附、隨聚磁介質(zhì)轉(zhuǎn)動，進入卸礦區(qū)即非磁場區(qū)。聚磁介質(zhì)在卸礦區(qū)（非磁場區(qū)）失去磁性，聚磁介質(zhì)上吸附的鐵礦物被卸礦水流沖入精礦接料盤。礦漿中的非磁性的礦粒進入磁場區(qū)，在重力和沖礦水流的作用下，在磁場區(qū)域就穿過齒板間隙流入尾礦接料盤，沒有被轉(zhuǎn)盤上的聚磁介質(zhì)吸附。平環(huán)強磁選機每組聚磁介質(zhì)（齒板組）由15件雙面齒板、2件單面齒板、9根非導(dǎo)磁的雙頭螺柱、18個非導(dǎo)磁的螺母組成。這些齒板齒間距分別是3.5mm、2.5mm。平環(huán)強磁機處理的鐵礦石所含主要鐵礦物為赤鐵礦、鏡鐵礦、菱鐵礦和褐鐵礦，還有少量的磁鐵礦和黃鐵礦、黃銅礦，所含主要脈石礦物為碧玉、石英、千枚巖、鐵白云石和重晶石，礦物組成復(fù)雜，嵌布粒度粗細不均。平環(huán)強磁選機聚磁介質(zhì)（齒板組）每天用高壓清洗水在線沖洗，仍然結(jié)垢，當(dāng)結(jié)垢嚴(yán)重時需要下線解體清理，選礦廠每年都更新一定量的齒板組才能維持生產(chǎn)。平環(huán)強磁選機在生產(chǎn)過程中，如齒板組狀況不好，選礦工藝指標(biāo)將受到影響。為了提高聚磁介質(zhì)導(dǎo)磁性能和耐磨耐腐蝕性能，有必要對強磁選機聚磁介質(zhì)做優(yōu)化，主要從材質(zhì)分析、齒板加工、性能改善、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等幾個方面開展研究。

1.強磁選機聚磁介質(zhì)概況及材質(zhì)分析

(1)Shp3200強磁選機齒板概況

Shp3200平環(huán)強磁選機安裝有兩種齒板組。齒板詳細情況見表1。

表1 齒板詳細情況

(2)分析正常使用的齒板的化學(xué)成分

對在用的Shp3200型強磁選機齒板進行了光譜化學(xué)成分分析，Cr含量高，其余成分接近于0Cr13材質(zhì)，對比見表2。

表2 在用齒板成分化驗結(jié)果與0Cr13對比

(3)分析正常使用的齒板的金相組織

組織：馬氏體+鐵素體（M+F）；生產(chǎn)方式：軋制；軋制方向：沿齒板短邊方向（基體有明顯的帶狀組織）；最終熱處理形式推定：球化退火。

2.聚磁介質(zhì)齒板的材質(zhì)研究

齒板材質(zhì)決定齒板在磁場中的磁感應(yīng)強度進而直接影響齒板對鐵礦物顆粒的吸附力的大小。純鐵材質(zhì)齒板、純鐵滲鉻材質(zhì)齒板在磁場中具有高的磁感應(yīng)強度，但其化學(xué)性能不穩(wěn)定，容易腐蝕導(dǎo)致齒板結(jié)垢堵塞，影響齒板使用周期及分選效果。目前，對于聚磁介質(zhì)的材質(zhì)研究主要集中在兩個方面，一是非晶態(tài)合金，二是不銹鋼聚磁介質(zhì)。非晶態(tài)合金聚磁介質(zhì)，其磁導(dǎo)率、耐腐蝕性、耐磨性等方面都較為優(yōu)異，但非晶態(tài)合金制備難度大、生產(chǎn)成本高、脆性大。因此，采用特定的導(dǎo)磁不銹鋼作為聚磁介質(zhì)的材料，通過優(yōu)化、加工、制備成強磁選機齒板，可有效解決不同批次采購的齒板材質(zhì)不同導(dǎo)致的強磁選指標(biāo)控制難的問題；并可有效管理控制齒板的更換周期，進而保證強磁選金屬回收率的提升以及設(shè)備采購費用的下降。因此，以導(dǎo)磁不銹鋼為原料，加工制備成強磁選機齒板，考察不同材質(zhì)的齒板的磁性能、耐腐蝕性以及耐磨性，優(yōu)選出綜合性能優(yōu)異的材質(zhì)進行現(xiàn)場測試，開發(fā)出一種高金屬回收率的齒板材質(zhì)是可行的。

(1)加工試驗不同材質(zhì)的聚磁介質(zhì)齒板

對在用的平環(huán)強磁選機和選礦實驗室強磁選機的齒板測量制圖，用不同材質(zhì)導(dǎo)磁不銹鋼加工出齒板，開始研究。

(2)研究不同材質(zhì)的聚磁介質(zhì)磁性能

通過對不同材質(zhì)的齒板裝入選礦實驗室小型強磁選實驗機，進行不同背景場強下的磁性能測試，優(yōu)選3-4種磁性能優(yōu)異的齒板材質(zhì)。

(3)研究不同材質(zhì)的聚磁介質(zhì)耐腐蝕性能

對優(yōu)選3-4種磁性能優(yōu)異的聚磁介質(zhì)材質(zhì)進行電極制備、掛片制樣進行腐蝕電化學(xué)試驗。利用電化學(xué)工作站進行不銹鋼磁介質(zhì)的電化學(xué)試驗，研究其電化學(xué)腐蝕特性，利用掃描電鏡、能譜及X衍射分析其腐蝕產(chǎn)物結(jié)構(gòu)及成分特征，進行腐蝕機理研究。

(4)不同材質(zhì)的齒板的強磁選基礎(chǔ)實驗研究

對優(yōu)選出的磁性能優(yōu)異的齒板材質(zhì)進行批量生產(chǎn)加工后裝入強磁選實驗機上進行強磁選基礎(chǔ)實驗，探索不同材質(zhì)、不同背景場強下、不同時間下的磁選指標(biāo)（原礦品位、精礦品位、尾礦品位、產(chǎn)率和金屬回收率指標(biāo)）。

(5)不同材質(zhì)的齒板的表面處理技術(shù)研究

對優(yōu)選出的3-4種磁性能優(yōu)異的齒板進行表面處理，研究不同表面處理工藝下齒板的磁性能、耐腐蝕、耐磨性和磁選指標(biāo)情況，進行聚磁介質(zhì)的工藝優(yōu)化。

(6)開發(fā)出的聚磁介質(zhì)的現(xiàn)場測試研究

使用優(yōu)選出的不銹鋼材質(zhì)加工成為齒板，組裝聚磁介質(zhì)，安裝到現(xiàn)場強磁選機，考察其不同時間段的腐蝕情況，以確定其備件更換周期。

3.強磁選機齒板結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在用的齒板組正常使用時存在問題?！癟”型螺栓經(jīng)常折斷，導(dǎo)致齒板組發(fā)生晃動，影響選礦工藝指標(biāo)，需要對齒板組進行優(yōu)化改進。

綜上所述，私藏共享單車，拆掉原有鎖和定位裝置，甚至對其改裝滿足盜竊罪的構(gòu)成要件；出于個人目的為共享單車上私鎖應(yīng)認(rèn)定為侵占罪，大面積的上私鎖則為破壞生產(chǎn)經(jīng)營罪；砸鎖或者暴力破壞共享單車則為故意毀壞財物罪?；诖耍P者對共享經(jīng)濟財產(chǎn)保護由國家、企業(yè)、個人三個層面提出進路。共享經(jīng)濟作為符合時代潮流的新事物，其前途是光明的，共享經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿薮?，對社會貢獻巨大，應(yīng)加強對其引導(dǎo)。

（1）齒板連接螺栓強度較低，在用的齒板連接螺栓在使用過程中螺紋磨損，螺紋大徑尺寸逐漸變小出現(xiàn)“滑絲”現(xiàn)象，齒板容易散開，齒板散開后加劇了“T”型螺栓折斷。

（2）每組齒板重量70多千克，在運輸裝卸和更換齒板組時職工勞動強度大，且作業(yè)時不安全。

（3）關(guān)于齒板組容易松散的解決方案。提高齒板連接螺栓強度，齒板連接由M6雙頭螺柱更改為M8特制沉頭螺栓。把連接齒板用的9根雙頭螺柱改為18根特制的非導(dǎo)磁M8沉頭螺栓。

（4）關(guān)于齒板組卸裝降低勞動強度的優(yōu)化方案。為減輕裝卸齒板作業(yè)的勞動強度，齒板組每組設(shè)計為由兩個半組構(gòu)成。兩半齒板組的厚度相加，與原齒板組外形尺寸相同。結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 齒板組“一拆二”構(gòu)造

4.齒板加工

(1)準(zhǔn)備原料

把不同成分、厚度30mm的導(dǎo)磁不銹鋼板材，在實驗室二次熱軋成為厚度10mm的毛坯板。

(2)加工毛坯

①在不同成分的不銹鋼板上標(biāo)記鋼號，用油壓機校平不銹鋼板。②割制齒板毛坯，控制好尺寸，并將毛刺打磨干凈。每個鋼種裁出尺寸小于20mm×20mm的樣塊，打好標(biāo)號，用作化學(xué)成分及金相分析。③裁出的齒板毛坯分別標(biāo)識鋼號（每件都需標(biāo)識），并用10號線將同牌號毛坯捆扎在一起，掛標(biāo)識牌。④對每個鋼號的齒板毛坯進行化學(xué)成分分析、金相分析。測試每個鋼號齒板毛坯退火前的磁場性能。⑤執(zhí)行每個鋼號的退火方案，對齒板毛坯進行退火。退火后對每個鋼種裁出尺寸小于20mm×20mm的樣塊，打好標(biāo)號，用作后續(xù)金相分析。

(3)加工齒板

①檢查毛坯鋼號標(biāo)識。將齒板毛坯薄厚（6+0.12～ +0.04mm）及寬度（50mm+0～-0.1mm）加工至尺寸，長度方向暫不加工，留作加工齒形裝卡時的工藝卡頭。加工時先加工上下面的一面，加工另一面時需用百分表找正平面度，確保薄厚公差，最后加工寬度尺寸。

②檢查毛坯鋼號標(biāo)識。在XK2416B數(shù)控龍門銑加工齒形及四周臺階，加工完成后將工藝卡頭切除至圖紙尺寸。加工過程中使用組合卡具保證各部位尺寸，并用百分表找正，確保齒板形位公差符合圖紙要求。

5.加工出的齒板性能比較

(1)磁場性能

先后對GY060、GY061、GY062、GY063、GY064、GY065、GY066、GY067材質(zhì)的齒板，在選礦實驗室強磁選機上進行了磁場性能檢測。綜合比較，GY062、GY065材質(zhì)的齒板磁飽和強度高，剩磁低。見表3。檢測完畢后，對GY062、GY065材質(zhì)的齒板作了表面處理，分別噴涂碳化鎢、鎳基合金、滲氮處理，完成表面處理后仍在選礦實驗室強磁選機檢測磁場性能，發(fā)現(xiàn)表面處理后的齒板導(dǎo)磁性能下降，磁場強度衰減約10%左右。

表3 各典型材質(zhì)加工出的齒板在選礦實驗室平環(huán)強磁選機上測試的磁場性能

(2)耐腐蝕性能

用電化學(xué)工作站測得各材質(zhì)的極化曲線，從極化曲線上看出，隨著腐蝕時間的推移，所有材質(zhì)腐蝕速率均變大，腐蝕電位均負移；其中，GY062和GY063鋼種腐蝕傾向和腐蝕速率變大較快，GY064、GY065、GY066、GY067腐蝕傾向和腐蝕速率均變化不大。單純考慮耐腐蝕性能，選材時考慮用GY065及以上鋼種作為齒板的材質(zhì)。

6.工業(yè)試驗情況

綜合考慮導(dǎo)磁性能、耐磨耐腐蝕性能和原料成本，最終選擇GY062作為加工聚磁介質(zhì)齒板的原材料，加工制造出了一臺新型齒板組。

(1)新型齒板組批量加工制造情況

新型齒板在加工過程中，改進熱處理工藝，促使等軸晶組織中晶粒進一步細化和均勻化，提高了等軸晶粒度等級，新型齒板的導(dǎo)磁性能從而得到提升。齒板的齒形區(qū)在專用數(shù)控銑床加工時，使用硬質(zhì)合金專用銑刀加工，表面粗糙度控制在Ra1.6以內(nèi)；在齒形加工過程中，應(yīng)用合理的切削速度使齒板齒形區(qū)得到“冷作硬化”，具有高硬度和高光潔度，增強了齒板表面耐腐蝕、耐磨損、抗結(jié)垢的性能。

(2)新型齒板組與普通齒板組工業(yè)對比試驗情況

新型齒板組安裝在酒鋼選礦工序10#平環(huán)強磁選機，與同等條件下新安裝了普通新齒板組的9#強磁選機開展工業(yè)對比試驗。工業(yè)對比試驗持續(xù)半年后，整體對調(diào)互換9#強磁選機的齒板組與10#強磁選機的齒板組，新型聚磁介質(zhì)齒板組在指標(biāo)方面依然占有優(yōu)勢。從選礦工藝指標(biāo)的結(jié)果來看，新型聚磁介質(zhì)齒板組在金屬回收率方面優(yōu)于普通齒板組。在精礦品位相當(dāng)?shù)那闆r下，安裝了新型聚磁介質(zhì)齒板組的強磁機比安裝了普通齒板組的強磁機金屬回收率提升10%以上。

(3)齒板組使用維護情況

結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的新型齒板組，每半組齒板重量30公斤左右，在現(xiàn)場卸裝作業(yè)時比較卸裝整組齒板輕便了許多。安裝“一拆二”齒板組的強磁選機，只需要拆卸轉(zhuǎn)盤外圈的半組齒板，就可完成更換“T”型螺栓作業(yè)，強磁選機常規(guī)性維護因此變得容易。觀察新型齒板組，再沒有出現(xiàn)螺母“滑絲”、齒板松散的現(xiàn)象。

7.結(jié)論

（1）導(dǎo)磁不銹鋼可以滿足平環(huán)強磁選機聚磁介質(zhì)齒板組作業(yè)工況對材質(zhì)的特殊要求，新研制的齒板組較好地兼?zhèn)淞舜判阅?、耐磨耐蝕性能。

（2）結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的新型齒板組便于現(xiàn)場運輸和卸裝作業(yè)，齒板組使用時不易松散。

（3）安裝新型齒板組的平環(huán)強磁選機金屬回收率指標(biāo)獲得提升。