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| 非金屬礦除雜提純的磁選工藝設備介紹 |
| 來源：中國粉體技術網 更新時間：2014-12-22 10:27:13 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術網/班建偉）自然界中除較個別單一的黃金、金剛石、水晶、方解石與較純的煤炭等固體礦物外，各種礦物均以多種成份的共生結合體存在，加上開采和粗加工時的混雜等因素，使絕大部分礦產品需要不同程度的破碎、研磨、分選、除雜與提純等加工處理，如金屬礦的選礦與冶煉；煉焦煤的洗煤以及非金屬礦的除雜提純等。
但非金屬礦的除雜工藝和技術指標要求與金屬礦并不相同，它是除去影響制品白度和理化性能的少量有害雜質，如高嶺土原礦含Fe2O3 1.0% 左右，需降低到0.2%~0.5%，才能獲得優質高嶺土精泥產品，直接供陶瓷、造紙、油漆、涂料或填料等各種行業應用，故是終端產品，其質量和穩定性尤為重要。
非金屬礦則以重選和磁選為主，雖浮選也能除去高嶺土礦中的黃鐵礦或長石礦中的含鐵云母等礦物，但除鐵效果差，加工成本高和難于工業化，過去是從優質原礦著手，采用分挖分采和人工手選等較原始的除雜方法。由于用戶對優質非金屬礦產品的用量和質量不斷提升，迫使非金屬礦的除雜提純工藝也要不斷地提高與完善，而影響產品白度的鐵、鈦、錳等雜質礦物，雖均屬順磁性物，但因其具有磁性弱、粒度細（微米級）、含量少（1% 左右）等特性，用常規的磁選工藝設備處理，難于達到較好的除鐵效果，故非金屬礦磁選除鐵工藝的研究和新穎高效磁選設備的研制，值得重視。
1 磁選機原理
我國在上世紀五六十年代引進日本技術仿制了“除鐵皿”，在陶瓷廠廣泛應用，因該皿磁場低，只能除去原料中的機械鐵，解決了瓷皿表面的黑色斑點，難于提高瓷皿白度。造紙用優質高嶺土、石英和長石等精粉是通過酸浸和漂白等化學方法達到除鐵目的，但有加工成本高、環境污染嚴重、勞動強度大等缺點。
由于科學技術和高性能材料的快速發展，也促進了磁選工藝設備的發展。上世紀七十年代美國物理學界在尋找單磁子的研究工作中，應用了高梯度磁場技術，該技術能分離微細的弱磁性物料，適合高嶺土等微細非金屬礦粉料的磁選除鐵，稱為高梯度磁分離技術（HGNS）。不久美國太平洋電氣公司根據（HGNS）原理，研制成高嶺土除鐵專用的周期式高磁機，其結構是在螺線管線圈里所產生的均勻磁場中，用鋼毛或鋼板網之類的不銹導磁材料作磁介質，使其磁化后的表面產生高梯度不均勻磁場，能對微細弱磁性物產生較大的磁場吸力。
我國早已制造出EJG-200-440-2(T) 型周期式高磁機，于1982 年通過輕工部鑒定，并對我國大量高嶺土等礦，開展了試驗研究，均取得較好的除鐵效果；Φ750-300-1.5(T) 工業型高磁機的研制，系國家“八五”攻關項目（“85-603-01-03”專題）也于1994 年通過國家鑒定，已在高嶺土、長石等非金屬礦除鐵工藝中推廣應用。“HGNS”技術起源于美國，開始為高嶺土礦的專用設備，現已擴大到其它非金屬礦的除鐵、污水的凈化以及金屬礦的磁選。該工藝設備有四個基本要點：
①磁場梯度高，是因為采用微細的不銹導磁鋼毛或鋼板網做分選磁介質，使其表面對順磁性物產生很高的磁場梯度的“磁力”，從而能捕收微細的弱磁性礦物；
②該工藝是兩相分選，又稱礦漿柱式分選，分選過程中只有固相與液相，沒有氣相存在，從而能減少捕集磁性物的反向“力”，使微細磁性物牢牢地吸附在介質表面；
③磁場中的磁力線方向與礦漿流的方向平行，能使欲除去的磁性物吸附在介質的上、下面，不會堵塞礦漿流的通道；
④該工藝設備是采用下部給礦方式，使礦漿從下部平穩而均勻地上升到上部精礦排出口，停磁后，又有利于從上往下高壓水沖洗干凈磁性物。國內不少廠家所生產的高梯度磁選機，不同程度上未達到“HGNS”技術要求，故其分選效果受到了限制。
2 磁選機應用現狀
“HGNS”磁選機雖有較好的除鐵與分選效果，但其缺點也不小，尤其是設備的作業率低、處理能力小、能耗大（PEM84 型需400kW）、設備造價高等，嚴重影響該工藝設備的推廣應用。隨著科學技術的不斷發展，Sala 型連續式高磁機、往復罐式超導高磁機以及永磁高磁機等各種不同性能的高效新穎高梯度磁選機均已問世。
Sala 型連續式高梯度磁選機是瑞典首先研發，并在瑞典和巴西分選鐵礦工藝上應用，該機是在周期式高磁機的基礎上研制的工業型設備，為達到（HGNS）高磁機的四大要點，同樣采用鋼板網或鋼毛作分選介質，能達到很高的磁場梯度；通過上下兩組馬鞍形螺線管線圈組成窗框磁系，讓分選盤在窗框磁系內通過，滿足了磁力線與礦漿流同向（平行）的結構；為達到兩相分選工藝，分選轉盤內各分選腔采用“水”密封裝置，分選腔轉入磁系前先沖滿清水；若應用于非金屬礦除鐵工藝，則需改用鋼毛作介質，并改用下部給礦即可。
上世紀90 年代美國Carpco 公司已生產系列超導高磁機，由于是高嶺土礦的除鐵專用設備，市場有限。該機的特點是：背景場強高達5~7T ；耗電低；每個分選罐內裝10 個并聯分選腔，故處理能力大；采用一組超導磁系，兩個分選罐往復分選，作業率較高。超導高磁機的結構與周期式高磁機相同，也具備四大要點，只是一組橫向超導磁系，兩個分選罐在內往復作業。廣西北海高嶺土公司引進一套5T/500 型超導高磁機，用在-1250 目淘洗泥的除鐵工藝，可將Fe2O3含量由0.8% 左右降低到0.45%~0.50%，除鐵效果與周期式高磁機相同。
磁性材料的發展，帶動了永磁磁選機發展，尤其稀土永磁材料能使磁選設備的磁場強度成倍地提高，也給永磁高磁機的研制開發創造了條件，國外已有永磁“鐵輪”高梯度磁選機，國內也已生產，但未推廣應用。近期不少廠家生產了所謂的永磁夾板式高磁機，但對（HGNS）技術的四大要點沒有很好的考慮，設備性能與除鐵效果不夠理想。廣東佛山萬達利磁選設備廠，應廣西合浦滬天高嶺土公司要求，設計制造出WD-YC 系列永磁高磁機，該機除礦漿流向與磁力線方向沒有同向（平行）外，其余三大要點完全達到（HGNS）技術要求，即采用充填率高達10% 左右的綱毛介質塊，確保了兩相分選和下部供礦上部沖洗磁性物的措施，故達到較好的除鐵效果。該機的主要缺點是磁系背景場強較低，第1 臺場強為0.7T，現已提高到1.0T ；因分選腔面積小，處理能力亦小，雖并聯分選腔可從4 個增加到10 個，但處理量仍不大。該機用于北海某高嶺土礦除鐵，產品的白度能提高3%~5%，達到設計要求；對長石礦除鐵工藝效果更佳，含Fe2O30.35% 左右的鈉長石第一次降到0.18%，第二次降至0.10% 左右；含Fe2O3 0.87% 的劣質鉀長石能降到0.25% 左右，設備造價低，操作簡易等優點，正在很好的推廣應用中。
結語
非金屬礦的除雜提純工藝中，除鐵是關鍵工藝之一，由于非金屬礦所含的鐵礦物，具有磁性弱、粒度細、含量少等特點，常規磁選設備難于達到理想的除鐵效果，上世紀70 年代美國首先為高嶺土除鐵研究了高梯度磁選分離技術（HGNS），并研制出具有四大要點的高磁機，現已應用在長石、石英等非金屬礦的除鐵，也適合微細金屬礦的分選與提純，以及污水凈化等特殊要求的作業。我國在這方面的研究與研制，做過不少工作，取得較好的成效，但推廣應用有待進一步提高。
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