高梯度磁選機磁介質(zhì)絲的斷裂分析與改進措施

李建設(shè)

(1.贛州金環(huán)磁選設(shè)備有限公司；2.贛州有色冶金研究所)

高梯度磁選機磁介質(zhì)絲的斷裂分析與改進措施

李建設(shè)1，2

(1.贛州金環(huán)磁選設(shè)備有限公司；2.贛州有色冶金研究所)

高梯度磁選機軟磁鋼絲介質(zhì)棒通常焊接固定于支架鋼板上形成介質(zhì)盒，發(fā)揮磁選作用。在使用過程中，直徑較小的介質(zhì)棒易斷裂甚至斷絲，降低選礦效果。為解決該問題，對介質(zhì)棒斷裂的原因進行了分析，并對斷裂面進行電鏡掃描。結(jié)果表明焊接過程產(chǎn)生的熱影響是介質(zhì)棒斷裂的主要原因。通過降低介質(zhì)棒含碳量、提高鉻含量及對焊接后的磁選絲進行退火熱處理措施，改善了磁選絲的抗腐蝕性和硬脆性。實踐結(jié)果表明，在相同使用時間下，改進后的介質(zhì)棒斷裂數(shù)降低了80%。該措施可為改善介質(zhì)盒質(zhì)量提供新思路。

介質(zhì)棒斷裂 電鏡掃描 焊接 淬火

SLon系列磁選機是一種用于弱磁性礦選別的強磁選設(shè)備，因選礦效率高的突出優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于全國乃至世界的弱磁性礦選礦工藝中，占有較大的市場份額。目前，SLon系列磁選機世界范圍內(nèi)保有量至少達(dá)3 000臺以上[1]。SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機結(jié)構(gòu)見圖1[2-3]。

圖1 SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機結(jié)構(gòu)示意

磁介質(zhì)是高梯度磁選機的重要組成部分，工作原理是：磁選機中的激磁線圈通電后產(chǎn)生強磁場，導(dǎo)磁材料制成的磁介質(zhì)靠近或遠(yuǎn)離磁場可控制磁感應(yīng)強度的大小，分選出礦漿中的磁性礦物。SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機的磁介質(zhì)為軟磁鋼絲材質(zhì)，又稱為介質(zhì)棒或磁選絲，通過焊接固定在支架鋼板上，制成介質(zhì)盒安裝到磁選機上，發(fā)揮磁介質(zhì)的磁選選礦作用。將一定數(shù)量的介質(zhì)棒兩端焊接到支架板，形成小介質(zhì)盒，將小介質(zhì)盒的支架板焊接在一起后在兩塊側(cè)板上焊接4個耳朵板，使其固定到磁選機轉(zhuǎn)環(huán)上，介質(zhì)盒一般由兩個小介質(zhì)盒組成。

1 磁介質(zhì)研究現(xiàn)狀

磁介質(zhì)性能的優(yōu)劣直接影響磁選機的選礦效果。眾多專家學(xué)者對磁介質(zhì)的研究從未間斷，并取得了一些成果。

中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所劉磊[4]等對鞍山式貧赤鐵礦石進行高梯度磁選試驗，研究在相同的介質(zhì)棒排布間隙條件下，直徑對分選指標(biāo)的影響。昆明理工大學(xué)的曾劍武、陳祿政[5]等客觀、全面、準(zhǔn)確地了解了不同直徑介質(zhì)棒組合而成的組合式介質(zhì)棒和單一直徑介質(zhì)棒對高梯度磁選機磁選效果的影響，確定了最佳排列直徑的介質(zhì)棒組合方式應(yīng)通過試驗確定。在改進介質(zhì)棒及用介質(zhì)棒制成的介質(zhì)盒性能的過程中，也產(chǎn)生了許多專利產(chǎn)品[6]。

2 磁選絲斷裂原因分析

2.1 外觀分析

SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機介質(zhì)盒中介質(zhì)棒實際運用中，直徑較小的磁選絲，經(jīng)常斷絲，影響磁選機磁選效果。磁選絲斷裂情況見圖2，漏焊情況見圖3，熱影響區(qū)見圖4。

圖2 斷裂的磁選絲

圖3 漏焊的磁選絲

圖4 磁選絲的熱影響區(qū)

磁選絲位于支架板的一側(cè)，焊接是在另一側(cè)進行。從圖2、圖3可看出，斷裂情況多集中在直徑較細(xì)的磁選絲上。支架板背面磁選絲的穿孔沒有被氬弧焊焊接堵牢，出現(xiàn)漏焊現(xiàn)象，致使磁選絲與支架板焊接不牢，磁選絲易斷裂。但斷裂位置大都不是緊貼在支架板上，而是距板有一定距離。從圖4可發(fā)現(xiàn)，焊接產(chǎn)生高溫在磁選絲靠近支架板兩端的部分發(fā)紅，都出現(xiàn)了一段熱影響區(qū)，淬火效應(yīng)、晶粒粗大和脆性相的析出等破壞了材質(zhì)原有性能。

用手輕度按壓鋼絲，可感覺到鋼絲中部相對較軟而兩端靠近鋼板處較硬的一小段。而實際斷裂部位位于中部相對較軟處過渡到兩端較硬處的一小段結(jié)合部位，有時還可見明顯腐蝕凹陷。磁選機運行過程中的強磁場力等各種不同方向的力對磁選絲產(chǎn)生不同方向的扭曲，使這一部位更易斷裂。

綜上，做出猜測：焊接工藝導(dǎo)致的磁選絲理化性能變化是斷裂的主要原因。

2.2 斷口掃描電鏡觀察

為了進一步驗證該猜測，對斷口進行掃描電鏡觀察分析，結(jié)果見圖5。

圖5 磁選絲斷口掃描電鏡分析結(jié)果

由圖5可知，磁選絲斷裂不是單純的脆性斷裂，而是在鋼絲直徑方向的一側(cè)或兩側(cè)腐蝕到一定深度后因疏松再斷裂。盡管鋼絲的其他部位也存在腐蝕，但斷裂多集中在磁選絲兩端靠近支架板處的一定距離處。對于直徑較大的磁選絲，受熱影響區(qū)的影響輕微，較直徑細(xì)的磁選絲不易斷裂。

3 改進措施及效果

針對磁選絲斷裂的原因分析，進行了以下改進措施：

(1)由于磁選絲的含碳量及含鉻量對磁選絲抗腐蝕性有較大影響，因此，盡可能降低含碳量、提高含鉻量以改善磁選絲的抗腐蝕性。因此，磁選絲材質(zhì)應(yīng)選擇低碳、高鉻鋼絲，含鉻量應(yīng)大于13%。

(2)通過在磁選絲焊接后增加一道退火熱處理工序，以降低焊接磁選絲兩端的硬脆性。具體是對鋼絲加熱至600～800 ℃，保溫1 h后出爐快冷使用。

以SLon2000機型的介質(zhì)盒磁選絲為試驗對象，實施上述改進措施后，介質(zhì)棒斷裂現(xiàn)象明顯減少。對比改進前后兩種介質(zhì)盒的使用情況發(fā)現(xiàn)，在相同使用時間下，改進后的磁選絲斷裂數(shù)降低了80%，效果明顯。

4 結(jié) 論

(1)高梯度磁選機磁介質(zhì)盒的磁選絲容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，影響磁選機的選礦效果。磁選絲外觀分析和斷口掃描電鏡分析結(jié)果表明，焊接工藝產(chǎn)生的熱影響改變鋼絲理化性能是磁選絲斷裂的主要原因。

(2)通過降低磁選絲含碳量、提高鉻含量，并在焊接后增加退火熱處理工藝，改善了磁選絲的抗腐蝕性和硬脆性。應(yīng)用實踐結(jié)果顯示，實施改進措施后的磁選絲斷裂數(shù)降低了80%。

(3)電鏡掃描是磁選絲斷口檢測與分析的有效工具，可從微觀上揭示斷裂原因，有針對性地提出改進措施。應(yīng)用結(jié)果表明改進措施的有效性，確保了磁選機高效、穩(wěn)定的工作，為同類問題的解決提供了借鑒。

[1] 熊大和.SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機在多種金屬礦選礦中的應(yīng)用[J].礦產(chǎn)保護與利用，2013(6)：51-56.

[2] 饒宇歡,羅仙平,李 磊，等.周油坊鐵礦提高選礦回收率工業(yè)試驗[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014(2)：155-157.

[3] 熊大和.SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機大型化研究與應(yīng)用[J].有色金屬，2011(11)：163-167.

[4] 劉 磊，岳鐵兵，郭珍旭，等.介質(zhì)棒排布對細(xì)粒高梯度磁選指標(biāo)的影響[J].中國礦業(yè)，2014(1)：104-108.

[5] 曾劍武，陳祿政，丁 利，等.棒介質(zhì)組合方式對脈動高梯度磁選效果的影響[J].金屬礦山，2015(3):67-69.

[6] 佛山市賽科科技股份有限公司.一種介質(zhì)盒及具有該介質(zhì)盒的除鐵裝置:中國，ZL2014107993617[P]，2015-04-08.

2015-07-10)

李建設(shè)(1974—)，男，副總經(jīng)理，高級工程師，341000 江西省贛州市沙河工業(yè)園。