磁選機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用

唐維維 謝曉宇

摘 要：磁選機(jī)在選礦廠對(duì)于分選磁性礦物有重要應(yīng)用。隨著磁選技術(shù)和磁性材料的發(fā)展，各種新型高性能磁選機(jī)也逐漸替代老式磁選機(jī)成為主流設(shè)備。未來(lái)，磁選機(jī)將主要向大型化、經(jīng)濟(jì)化、自動(dòng)化和高梯度方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：磁選機(jī)；發(fā)展；應(yīng)用

引言

隨著新型磁性材料及技術(shù)的發(fā)展，高梯度磁選機(jī)及超導(dǎo)磁選機(jī)等新型磁選機(jī)也逐漸成為主流設(shè)備。同時(shí)，隨著綠色環(huán)保的理念的倡導(dǎo)，磁選機(jī)也向著經(jīng)濟(jì)節(jié)能的方向發(fā)展，減少了污染物的產(chǎn)生。

一、磁場(chǎng)篩選機(jī)的特點(diǎn)

常規(guī)的磁選機(jī)是在非均勻的磁場(chǎng)中，依靠磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)梯度直接吸引捕集磁性礦物，該方式磁性礦物回收率高，但由于磁性礦物易夾雜非磁性礦物，礦物產(chǎn)品的品位有待提高，為了達(dá)到生產(chǎn)要求，選礦廠不得不增加多段磁選流程而提高產(chǎn)品品位，相應(yīng)增加了生產(chǎn)成本。磁場(chǎng)篩選機(jī)利用磁團(tuán)聚的分選原理，將待分選礦物置于低于常規(guī)磁選機(jī)數(shù)十倍弱的均勻磁場(chǎng)中，利用單體鐵礦物與連生體礦物的磁性差異，使單體礦物實(shí)現(xiàn)磁團(tuán)聚，團(tuán)聚后的磁鐵礦在磁場(chǎng)篩選機(jī)的專(zhuān)用篩子上形成磁鏈，在重力作用下沿篩子進(jìn)入精礦，而連生體礦物和脈石透過(guò)篩孔進(jìn)入到中礦。

磁場(chǎng)篩選機(jī)與傳統(tǒng)磁團(tuán)聚重選法相比，其弱磁性顆粒磁化后形成的磁鏈長(zhǎng)，大于入篩物料直徑的幾十倍，遠(yuǎn)大于另外的磁聚體與單顆粒脈石沉降的速度，所以比磁團(tuán)聚重選法更有效分選粒度范圍更寬的物料，可進(jìn)一步提高分選效率。磁場(chǎng)篩選機(jī)的給礦濃度為30%～40%，與常規(guī)磁選機(jī)相比節(jié)水10%～20%，其給礦粒度適應(yīng)范圍較寬，磁鐵礦物只要已經(jīng)單體解離，可用來(lái)提前分選出合格鐵精礦，遵循了選礦工藝“能拿早拿”的原則，減少了二、三段磨礦的通過(guò)量，類(lèi)似于原礦破碎干（式）拋（尾），從而實(shí)現(xiàn)了減少磨礦、降低能耗的效果。

二、永磁高梯度磁選機(jī)

高梯度磁選機(jī)能夠有效解決微細(xì)粒弱磁性礦的分選難題，目前應(yīng)用廣泛的高梯度磁選機(jī)多為電磁高梯度磁選機(jī)，其雖選別效果好，但造價(jià)高、維修復(fù)雜、能耗高，隨著稀土永磁材料的迅速發(fā)展，為永磁高梯度磁選機(jī)提供了可能。永磁高梯度磁選機(jī)造價(jià)低、維護(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)行能耗低，其采用永磁磁系無(wú)需激磁能耗與冷卻水系統(tǒng)，相比電磁高梯度磁選機(jī)生產(chǎn)成本降低80%，是一種節(jié)能省電、高效廉價(jià)的設(shè)備。

（1）板式永磁高梯度磁選機(jī)

由釹鐵硼組成2組磁系異極相對(duì)放置，導(dǎo)磁鋼作為磁軛包裹磁系組成磁回路，防止漏磁，2組磁系中間分選腔放置磁介質(zhì)有利于提高磁場(chǎng)梯度，由上方給礦筒給礦，磁性礦物被吸附在磁介質(zhì)上，2組氣缸左右拉動(dòng)磁介質(zhì)，當(dāng)磁介質(zhì)脫離磁系時(shí)，利用高壓氣流卸礦到尾礦倉(cāng)，非磁性材料經(jīng)過(guò)磁介質(zhì)進(jìn)入精礦倉(cāng)。

（2）筒式永磁高梯度磁選機(jī)

永磁筒式磁選機(jī)是廣泛應(yīng)用的磁選設(shè)備之一，傳統(tǒng)的筒式磁選機(jī)由永磁材料鐵氧體組成磁系，針對(duì)強(qiáng)磁性礦物分選。由稀土材料釹鐵硼替代鐵氧體組成磁系后經(jīng)過(guò)不同的排列結(jié)構(gòu)，磁場(chǎng)梯度為200～400mT/mm，筒體表面磁場(chǎng)強(qiáng)度為7000～8000GS。筒式永磁高梯度磁選機(jī)大部分由振動(dòng)板振動(dòng)給料進(jìn)入分選區(qū)，磁性礦物被吸附到筒皮隨之翻轉(zhuǎn)到磁系的邊緣進(jìn)入精礦槽，隨著滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，沒(méi)有被吸附的非磁性礦物由重力作用進(jìn)入尾礦槽。市場(chǎng)上筒式高梯度磁選機(jī)在弱磁性礦物的回收、非金屬礦物除雜、2種磁性相近礦物的分離等方面得到應(yīng)用。

三、高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)

微細(xì)粒弱磁性礦物一般需要較高磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)梯度進(jìn)行分選，由于永磁材料的限制，難以達(dá)到較高場(chǎng)強(qiáng)，電磁式高梯度磁選機(jī)磁系材料一般采用銅管或銅線，由于其電阻與發(fā)熱的限制，背景場(chǎng)強(qiáng)2T以上實(shí)現(xiàn)較困難。從20世紀(jì)70年代，國(guó)外開(kāi)始采用超導(dǎo)材料做為高梯度磁選機(jī)的磁系，超導(dǎo)材料在某一臨界溫度下電阻為零，導(dǎo)電性能提高，可得到較高的磁場(chǎng)強(qiáng)度。在背景磁場(chǎng)強(qiáng)度較高的情況下，磁介質(zhì)的形狀可以根據(jù)分選礦物的屬性自由切換，從而達(dá)到理想的磁場(chǎng)梯度。高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)通過(guò)提高磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)梯度等參數(shù)提高了在磁性物料的作用力，改進(jìn)了對(duì)非磁性礦物的磁分離效果。

高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)的結(jié)構(gòu)可分為三大部分：（1）磁系部分。由超導(dǎo)材料（鈮鈦合金）繞制成螺旋線圈，水平放置在液氦中；（2）分選空間。其主要集中在螺旋線圈的中間位置，其中內(nèi)置3個(gè)虛擬筒與2個(gè)分選筒，一個(gè)分選筒在磁體內(nèi)工作時(shí)，非磁性礦物被沖劑水沖出分選區(qū)入精礦槽，磁性礦物被吸附在分選筒內(nèi)的磁介質(zhì)上，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間間隔，分選筒被傳送到磁體外進(jìn)行清洗，卸掉磁性礦物，同時(shí)另一個(gè)分選筒進(jìn)入磁體內(nèi)分選礦漿，2個(gè)分選筒交替分選，提高分選效率，3個(gè)虛擬筒始終處在磁回路區(qū)域，使分選腔磁力平衡，從而分選機(jī)構(gòu)在較小的外力作用下在磁場(chǎng)內(nèi)移動(dòng)；（3）冷卻系統(tǒng)?，F(xiàn)國(guó)際上較先進(jìn)冷卻系統(tǒng)裝置為零揮發(fā)液氦低溫恒溫器，由G-M制冷機(jī)保持低溫和氦氣的液化，冷卻溫度保持在4.2K。超導(dǎo)線圈全部浸在內(nèi)部液氦容器中，液氦容器外加裝真空玻璃光纖加固容器，其頂端的服務(wù)裝置供固定電流引線和制冷冷頭。在液氦容器的內(nèi)外部有一個(gè)單獨(dú)的隔熱層包裹于表面，以達(dá)到溫度的穩(wěn)定。高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中有四大特點(diǎn)：

①磁場(chǎng)強(qiáng)度高，可達(dá)40000～120000GS；②能量消耗低，一臺(tái)背景磁場(chǎng)強(qiáng)度50000GS的高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)，耗電量小于11kW/h；③節(jié)約用水，高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)的磁系為稀有金屬材料，利用零揮發(fā)液氦進(jìn)行冷卻，無(wú)需冷卻水；④超導(dǎo)磁體重量輕、體積小，由于超導(dǎo)體的電流密度比普通銅線的電流密度高很多倍，磁場(chǎng)強(qiáng)度雖高，但十分輕便。

四、結(jié)束語(yǔ)

（1）強(qiáng)磁性礦物低場(chǎng)強(qiáng)磁選機(jī)主要針對(duì)強(qiáng)磁性礦物的分選，現(xiàn)普遍鐵礦山精礦品位偏低，主要因?yàn)榈V物嵌布粒度細(xì)，難以分選，在磁系設(shè)計(jì)中可增加NS極交替頻率，提高磁翻滾次數(shù)，一臺(tái)磁選機(jī)相當(dāng)于多臺(tái)磁選機(jī)的利用率，從而提高精礦品位。另外，可增加磁場(chǎng)分選區(qū)域的面積提高分選空間，如筒式磁選機(jī)由一筒變多筒的分選方式而提高分選指標(biāo)；

（2）弱磁性非金屬礦物利用高梯度磁選機(jī)對(duì)弱磁性非金屬礦物分選是很多礦山企業(yè)的使用的工藝方式之一，高梯度磁選機(jī)的功率消耗較大，背景磁場(chǎng)強(qiáng)度為150000GS，處理量60t的高梯度磁選機(jī)功率一般為130kW/h，生產(chǎn)成本較高。永磁式高梯度磁選機(jī)為其替代產(chǎn)品之一，可降低生產(chǎn)成本，目前的永磁式高梯度磁選機(jī)普遍存在磁場(chǎng)不均勻，處理量低的缺點(diǎn)，改進(jìn)永磁式磁選機(jī)將為重要發(fā)展方向；

（3）弱磁性金屬礦物利用中高場(chǎng)強(qiáng)磁選機(jī)對(duì)鈦鐵礦、鎢、錳等弱磁性礦物進(jìn)行分選，但對(duì)夾雜嚴(yán)重，精礦品位偏低，許多礦山企業(yè)在磁選后加浮選的試驗(yàn)流程，通過(guò)磁選機(jī)的優(yōu)化，增強(qiáng)磁場(chǎng)的波動(dòng)或者電磁振蕩的頻率，降低夾雜，可省去或減少浮選部分，降低生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]任劍.新型高梯度電磁磁選機(jī)在煤炭脫硫中的應(yīng)用[J].煤礦現(xiàn)代化，2018（04）：132-133+136.

[2]王芝偉，胡永會(huì)，尚紅亮，成磊，李國(guó)平.干式筒式磁選機(jī)聯(lián)用技術(shù)研究及實(shí)踐[J].有色金屬（選礦部分），2018（02）：82-86.

[3]楊富.新型外磁式磁選機(jī)在金屬礦山選礦廠中的應(yīng)用[J].世界有色金屬，2017（19）：70-71.

[4]張強(qiáng)，張軍光.淺析高梯度磁選機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（14）：94-95.

[5]余志翠.我國(guó)磁選設(shè)備的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].職業(yè)技術(shù)，2014（10）：180-181.