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| 強磁選設(shè)備在非金屬礦除鐵中的應用 |
| 來源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時間：2015-01-07 09:23:17 瀏覽次數(shù)： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/遠志）非金屬礦是除金屬礦之外的重要的工業(yè)礦物，廣泛應用于建材、化工、能源、輕工等傳統(tǒng)行業(yè)以及航天、電子、通信、新材料等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，近來在環(huán)保、新能源等方面也獲得了大量的應用，非金屬礦行業(yè)的快速發(fā)展，有力地推動了國民經(jīng)濟快速發(fā)展。
非金屬礦物中的鐵雜質(zhì)具有含量低、磁性弱、粒度細、去除難等特點，不同性質(zhì)的物料需采用不同的方法進行除鐵作業(yè)。磁選是非金屬礦除鐵應用最廣泛和最有效的方法，本文概括介紹了非金屬礦除鐵中磁選設(shè)備的選型原則，并對現(xiàn)有的永磁、電磁、高梯度及超導等強磁選設(shè)備的性能特點及在我國非金屬礦除鐵中的應用情況進行闡述。
1 電磁強磁選機
電磁強磁選機具有磁場強度高、磁場梯度大、磁場可調(diào)節(jié)等特點，在非金屬礦除鐵行業(yè)獲得廣泛應用，目前應用較多的主要有以下幾種。
1.1 電磁平環(huán)強磁選機
電磁平環(huán)強磁選機是在水平放置的環(huán)體上設(shè)置若干個介質(zhì)盒，介質(zhì)盒內(nèi)裝有多層豎直放置的齒板等感應介質(zhì)，在轉(zhuǎn)環(huán)的帶動下，介質(zhì)盒逐個進入強磁場區(qū)；分選時，礦漿從上部給入后，非磁性物穿過介質(zhì)盒進入接礦槽，而磁性礦物被感應介質(zhì)捕獲，并隨環(huán)體的轉(zhuǎn)動被帶至無磁場區(qū)，然后被高壓水沖出。電磁平環(huán)式強磁選機的特點是磁場強度高、連續(xù)運轉(zhuǎn)、分選精度高，缺點是介質(zhì)盒容易堵塞，需經(jīng)常清理和更換。用于非金屬礦除鐵時，根據(jù)分選物料的粒度及除鐵要求的不同，也可安裝鋼板網(wǎng)或鋼毛介質(zhì)。
該機分選介質(zhì)上的磁感應強度最高可達1.8 T，適合于非金屬礦物的除鐵提純，如硅線石、藍晶石、霞石、石英砂等，也可用于弱磁性金屬礦物的回收，如赤鐵礦、褐鐵礦、鏡鐵礦、菱鐵礦、鉻鐵礦、鈦鐵礦和錳礦等。
1.2 電磁立環(huán)強磁選機
電磁立環(huán)強磁選機是在豎直放置的轉(zhuǎn)環(huán)上設(shè)置若干個感應介質(zhì)盒，在環(huán)體轉(zhuǎn)過磁場區(qū)域時對弱磁性礦物進行回收，介質(zhì)形式有導磁不銹鋼棒或鋼板網(wǎng)等，在背景磁場1.0 T 時棒介質(zhì)上的磁感應強度可達1.5 T 以上。工作時，轉(zhuǎn)環(huán)作順時針旋轉(zhuǎn)，礦漿從給礦斗給入，沿上鐵軛縫隙流經(jīng)轉(zhuǎn)環(huán)，轉(zhuǎn)環(huán)內(nèi)的磁介質(zhì)在磁場中被磁化，磁介質(zhì)表面形成高梯度磁場，礦漿中磁性物被吸附在磁介質(zhì)表面，隨轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動被帶至頂部無磁場區(qū)，被高壓水沖入精礦斗中，非磁性物沿下鐵軛縫隙流入尾礦斗中排走。
和電磁平環(huán)強磁選機相比，該機的一個優(yōu)點是給礦方向和磁性產(chǎn)品的卸料方向相反，被吸附的磁性物料不用穿過介質(zhì)盒，這樣能延緩介質(zhì)的堵塞，缺點是能耗大，操作維護復雜，運行成本高。電磁立環(huán)強磁選機已在長石、霞石、石英砂等非金屬礦除鐵方面獲得應用。據(jù)報道，采用該機在長石除鐵時除鐵率可達80%，精礦中的Fe2O3含量可降至0.1%以下；用于霞石除鐵時，除鐵率可達90%。
1.3 電磁感應輥強磁選機
電磁感應輥強磁選機是在由線圈和磁軛構(gòu)成的磁路中設(shè)置兩個特殊形狀的磁極頭，在兩磁極頭中間放置能夠轉(zhuǎn)動的由齒片組成的感應輥，磁極頭和感應輥之間的縫隙稱為工作間隙，工作間隙的大小對磁感應強度有非常重要的影響，最高磁場強度可達2.2 T。該機工作時物料經(jīng)振動給料器均勻松散地給入工作間隙，弱磁性物被磁場捕獲并隨感應輥旋轉(zhuǎn)，當被帶至底部的弱磁場區(qū)時，在重力作用下落入接礦槽，非磁性礦物沿拋物線方向落下，磁性礦物與非磁性礦物的比例可由分礦板位置來進行調(diào)節(jié)。電磁感應輥有單輥、垂直雙輥、平行雙輥及上下四輥等多種結(jié)構(gòu)形式，感應輥上下布置時能實行礦物的連續(xù)兩次分選，水平布置時用于提高設(shè)備的處理能力。該機主要用于2 mm 以下的非金屬礦物的除鐵提純，如高純石英砂、藍晶石、金紅石、鋯英砂、金剛石等，也可應用于選別錳礦、石榴石、鈷土礦等弱磁性礦物。
1.4 電磁盤式強磁選機
電磁盤式強磁選機的主體結(jié)構(gòu)由“山”字形磁系、懸吊在磁系上方的旋轉(zhuǎn)圓盤和振動槽組成。電磁體設(shè)在輸送帶的下面，下磁極頭平面貼近輸送帶的下表面；旋轉(zhuǎn)的分選盤置于貼近輸送帶的上表面，盤的下周邊區(qū)做成齒狀溝槽，以聚斂磁力線形成強磁場，與下部磁體磁極頭對應構(gòu)成分選區(qū)。工作時，物料經(jīng)振動槽被輸送到圓盤下面的工作間隙，其中弱磁性礦物受不均勻磁場的作用被吸到圓盤的齒尖上，并隨圓盤轉(zhuǎn)到振動槽外，由于此處的磁場強度急劇下降，在重力和離心力的作用下落入振動槽兩側(cè)的磁性產(chǎn)品接料斗中；非磁性礦物則由振動槽的尾端排出進入非磁性產(chǎn)品接料斗中。為了防止強磁性物料堵塞，給料前需用弱磁場設(shè)備將強磁性礦物除去。該設(shè)備的優(yōu)點是分選精度很高，能將比磁化系數(shù)差別較小的礦物分離開來，缺點是處理能力較小。
2 永磁強磁選機
隨著高性能永磁材料的發(fā)展，永磁強磁選機的磁場性能得到了較大的提高，目前最高磁場已經(jīng)達到1.5 T。永磁強磁選機具有節(jié)能環(huán)保、運行成本低的特點，已在非金屬礦除鐵中獲得廣泛應用。
2.1 永磁輥式強磁選機
永磁輥式強磁選機的磁系部件采用高性能環(huán)形磁性材料，和純鐵片交替安裝在不銹鋼軸上組成磁輥，該磁系為開放式結(jié)構(gòu)，磁輥表面磁場可達1.4T 以上。目前國內(nèi)方面多家單位已研制出多種型號，最大輥徑已達350 mm。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，還可以在同一臺設(shè)備上布置多個磁輥進行多次分選。工作時，物料通過振動給料器給到薄皮帶上被帶至磁輥表面，磁性物料在磁場力作用下被吸附在皮帶上，離開磁場后落入接料斗內(nèi)，非磁性物由于不受磁場力的作用，直接被拋落。
2.2 永磁筒式強磁選機
永磁筒式強磁選機采用擠壓式磁系結(jié)構(gòu)，磁系外面是不銹鋼圓筒，筒體表面磁場強度可達0.9 T以上。和永磁輥式強磁選機相比，該機具有以下幾個優(yōu)點：一是物料通過振動給料器直接給到磁筒表面，克服了永磁輥式磁選機超薄皮帶易磨損和更換的問題，磁場利用率較高；二是磁筒直徑可以設(shè)計得較大，目前已達900 mm。缺點是磁場強度偏低，處理能力偏小。該機可用于石英砂、鉀長石、蛭石、金紅石、錫石、鈦合金等物料的除鐵提純。
2.3 其他類型強磁選設(shè)備
東北大學研制了一種PHGM 型永磁強磁選機，該機在豎直放置的圓筒內(nèi)設(shè)計了永磁磁系，筒體表面磁場強度可達0.65 T 以上，在筒體表面有聚磁介質(zhì)，隨著筒體的轉(zhuǎn)動，聚磁介質(zhì)進入磁場區(qū)域時，其表面產(chǎn)生的高磁感應強度將磁性礦粒捕獲，隨筒體的轉(zhuǎn)動攜帶至無磁區(qū)，在卸礦水流的沖洗作用下脫落。該機最高磁感應強度可達1.2 T，據(jù)報道，在弱磁性礦物分選和非金屬礦除鐵的試驗中都取得了較好的效果。
南方冶金學院研制了一種YDQC 型永磁帶式強磁選機，該機最高磁場強度可達2 T。其基本結(jié)構(gòu)是在兩平行不銹鋼帶內(nèi)側(cè)設(shè)置有可以旋轉(zhuǎn)的永磁磁系，工作時，兩不銹鋼帶做同向運動，礦漿給入后磁性物被吸附在兩鋼帶表面被帶出磁場區(qū)，非磁性礦物沿兩帶間隙流走。
3 高梯度強磁選機
目前國內(nèi)外設(shè)計了多形式的高梯度強磁選設(shè)備，其基本原理都是利用細小的聚磁介質(zhì)在較高的背景磁場中產(chǎn)生很高的磁場梯度，對微細粒的弱磁場顆粒進行回收，其特點是磁力大，能有效地脫除非金屬礦中的弱磁性雜質(zhì)，其缺點是當要求場強較高時，處理能力小，能耗高。下面介紹幾種國內(nèi)獲得應用的高梯度強磁選機。
3.1 往復式永磁高梯度磁選機
長沙礦冶研究院研制了CRIMM 型雙箱往復式永磁高梯度磁選機，在永磁材料組成的閉合磁路上構(gòu)成一個分選空間，該空間內(nèi)的背景磁場強度為0.8 T。該設(shè)備有兩個分選箱，可以周期式循環(huán)給礦，其運動機構(gòu)通過PLC控制系統(tǒng)自動完成，單臺設(shè)備處理能力為1~1.5 t/h。該設(shè)備可以用于-0.045 mm 微細粒物料的分選，在長石、霞石和高嶺土等非金屬礦除鐵生產(chǎn)中已獲得應用。在對高嶺土除鐵生產(chǎn)中，可使Fe2O3含量從0.81%降至0.35%，精礦中除鐵率在60%以上。
3.2 振動高梯度強磁選機
贛州金環(huán)磁選設(shè)備有限公司在原來電磁立環(huán)式磁選機的基礎(chǔ)上增加了振動裝置，采用振動給礦和振動排礦的方式保持微細粒干粉物料的流動性，通過介質(zhì)盒內(nèi)的感應磁場將弱磁性物捕獲并在上部排出，可以實現(xiàn)微細粒物料的干式連續(xù)分選。在對安徽某煤系高嶺土除鐵試驗中，原料Fe2O3 含量從0.73%降至0.5%，和濕選結(jié)果相當。
3.3 干式永磁高梯度強磁選機
長沙礦冶研究院研制出一種干式永磁高梯度強磁選機，該機有內(nèi)外兩個永磁磁系，兩磁系之間的分選間隙可以調(diào)節(jié)。工作時，經(jīng)過葉輪分散的干燥物料隨葉輪風力帶入磁選機的分選空間，非磁性物隨自身的軌跡拋落出去，磁性物吸附于鋼板網(wǎng)介質(zhì)上，隨介質(zhì)轉(zhuǎn)動離開分選空間并在磁介質(zhì)的振動下脫落。機械振動能提高物料分選精度，筒式可以避免物料的機械夾雜。該機用于鉀長石除鐵時，給料粒度為-0.045 mm，經(jīng)分選后含Fe2O3含量從0.27%降至0.18%，除鐵效果明顯。
4 超導強磁選機
超導磁選機是利用超導材料通過強電流產(chǎn)生超高的磁場，主要用于高嶺土等細粒物料的除鐵提純。超導磁選機的背景場強高達5 T 以上，該機一個顯著的特點是，當達到超導狀態(tài)后幾乎沒有熱量損失，能耗很低。工作時，礦漿通過位于強磁場內(nèi)的填充有順磁性鋼毛的分選腔，鋼毛上產(chǎn)生的高梯度磁場能夠?qū)O其微小的弱磁性物捕獲，兩個獨立的分選腔交替地工作，當一個分選腔用于分選礦漿時，另一個則被清洗并準備下一個工作循環(huán)，這種結(jié)果設(shè)計使得超導磁選機能夠連續(xù)工作。在生產(chǎn)實踐中，對硐采高嶺土礦進行除鐵提純時，可以使Fe2O3 含量從0.71%下降到0.23%，自然白度從79.1%提高到84.3%，燒成白度從82.5%提高到93.2%，除鐵效果遠高于其他磁選設(shè)備。
目前我國已研制出了用于煤炭除鐵的超導除鐵器，能夠產(chǎn)生5.0 T 的磁場，相信不久的將來，在非金屬礦除鐵提純領(lǐng)域就會出現(xiàn)更多更優(yōu)的國產(chǎn)超導磁選設(shè)備。
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