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| 高梯度磁選技術的分選特點及應用領域 |
| 來源：中國粉體技術網 更新時間：2015-05-25 09:52:46 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術網/班建偉）高梯度磁選作為上世紀70 年代發展起來的一項磁選新技術，主要特點是能產生很高的磁場梯度，對微細粒弱磁性顆粒產生很強的磁力，因而能有效回收磁性很弱、粒度很細的磁性物料。高梯度磁選不但為低品位、微細粒、弱磁性金屬礦物的分選開辟了新途徑，還對其它細粒和微細粒非金屬難選物料選別的研究及應用指明了方向，并且在廢水和固廢處理及綜合利用等方面的應用也越來越廣。
1 高梯度磁選技術的分選特點
高梯度磁選技術作為一種物理分選技術，近年來，不僅在選礦還在環保生化、醫藥以及水處理等多領域內得到快速發展與應用，主要原因在于高梯度磁選技術具有以下優于傳統磁選的特點：
一是高梯度磁選技術以充分利用磁選梯度為目的，把強磁性細線置于螺線管線圈內部的均勻磁場中，使得細線周圍產生很高的磁場梯度，分選過程中，可為磁性顆粒提供強大的磁力來克服流體阻力和重力，使得微細粒弱磁性顆?？梢缘玫接行Щ厥?，回收粒度下限最低可達1μm；
二是高梯度磁選設備，在工業生產中，便于自動化控制，有利于降低生產成本；
三是高梯度磁選技術采用的磁化場是均勻的通過設備工作體積，因此，不僅能夠在設備工作區產生較大的磁場梯度，還能夠保證磁化空間的任何位置產生的磁場梯度數量級相同，這樣有利于實現所有物料的有效分選；
四是高梯度磁選設備的介質填充率一般僅為5% ～ 12% ( 一般強磁選設備的介質填充率為50% ～ 70%) ，使得設備分選區的利用率較大，處理能力增大。
2 高梯度磁選技術的應用領域
由于高梯度磁選技術在分選技術上的諸多優點，使得高梯度磁選技術的不斷發展與應用受到了世界各國的重視。20 世紀70 年代麻省理工學院和薩拉公司共同對高梯度磁分選進行深入研究，首先將高梯度磁選技術用于從高嶺土中除去鐵礦物，取代了過去使用的化學處理方法。隨后的幾十年里，高梯度磁選設備開始多樣化和大型化，應用領域也不斷擴大。近年來高梯度磁選技術除了應用于金屬礦分選領域外，也較多地應用于非金屬礦分選與提純、工業廢水處理、醫學研究等其它領域，并取得了較好的應用效果。
2. 1 高梯度磁選技術在金屬礦分選中的應用
我國擁有豐富的氧化鐵礦、釷鐵礦、錳礦、鎢礦等弱磁性礦石資源，但絕大部分礦床的原礦品位低，嵌布粒度細，而原有的選礦設備和工藝不能滿足選礦工業的要求，細粒選礦的回收率低和磁性精礦品位低是一個普遍存在的問題，高梯度磁選設備和技術的發展，較好地應對了解決了這一選礦難題。
近年來，我國生產的CHG 型高梯度磁選機先后對碳酸錳礦原礦和赤泥、赤鐵礦、鎢礦等礦樣進行了選礦試驗研究，均取得了良好的分選效果。例如，對湖南竹柿園多金屬礦生產的白鎢精礦進行了降雜、降錳的連續運轉考察試驗，試驗結果表明，當給礦( 白鎢精礦) 含錳0. 35%～0. 40% 時，經一次粗選，獲得非磁性產品( 白鎢精礦) 含錳為0. 08%～0. 095%，脫錳率為85%。
河北鋼鐵集團采用11臺SLon立環脈動高梯度強磁機( 8 臺SLon－175 立環脈動高梯度強磁機和3 臺SLon－2000 立環脈動高梯度強磁機) ，用于控制細粒級尾礦品位，12 臺SLon－1750 立環脈動高梯度強磁用于控制螺旋溜槽尾礦品位，較好地控制了選廠尾礦綜合品位，使選廠鐵回收率達70% 左右。國內某大型矽卡巖型多金屬礦，日處理量2 400 t，主要回收鉍鋅銅鐵四種元素，日產尾礦1 700 t，含WO30. 12%左右，達到綜合回收水平。
廣州有色研究院對該尾礦首先采用中磁和高梯度磁選機脫除50%～60%產率的磁性及弱磁性礦物，然后對高梯度磁選機的非磁產品進行硫化礦浮選和白鎢浮選，可獲得較好的選礦指標。但是大量的生產實踐表明，高梯度磁選機的背景磁場強度進一步提高，高梯度磁選技術才能有更廣闊的應用前景。
2. 2 高梯度磁選技術在非金屬礦分選中的應用
2. 2. 1 高梯度磁選技術在高嶺土除雜、提純中的應用
高嶺土用途廣泛，從普通陶瓷、耐火磚、電瓷到橡膠、石油催化劑、造紙填料、涂料都要用到，以上工業應用對高嶺土的純度和顏色要求較高。高嶺土的主要成分是含水鋁硅酸鹽的高嶺石礦物(3 Al2O3 2SiO2·2H2O) ，高嶺土常因含鐵質的云母和電氣石而引起色變，而這些雜質比純高嶺土具有更大的磁化系數，顯然在高嶺土的提純加工中需要用到高梯度磁選技術。例如湛江高嶺土聯合開發公司應用高梯度磁選技術，生產出了高檔高嶺土產品，其產品及指標情況見表1。
為減少燃煤煙氣中SO2的排放量，減少環境污染，煤的脫硫技術一直受到煤炭加工界的廣泛重視，高梯度磁選脫硫技術是一種新型煤燃前物理脫硫技術，具有能耗低、工藝簡單和經濟環保等突出優點，從20 世紀60 年代以來，一直受到人們的關注。
煤中的硫分按其存在形態可分為有機硫和無機硫兩大類，其中有機硫是指與煤的有機結構相結合的硫，而無機硫主要以硫化礦物黃鐵礦為主，同時還存在少量的硫酸鹽，通常以晶粒狀態夾雜在煤中，約占煤中總硫量的60%～70% 。煤的脫硫主要是脫除煤中的無機硫。純煤主要是碳氫化合物，是逆磁性物質，而煤系黃鐵礦及部分灰分礦物質是順磁性物質，利用這一特點可用磁選法來進行煤的脫硫。早期受磁選設備的限制，煤的脫硫研究與應用，大都采用的是低磁場強度和低磁場梯度的磁選設備，獲得的煤脫硫效果不佳。
而近年來，隨著高梯度磁選設備的不斷發展與多樣化，研究和應用較多、脫硫效率更高的方法是采用濕法高梯度磁選脫硫或干法高梯度磁選脫硫技術進行脫硫。
中國礦業大學的鄭建中等人，采用CHG－10 型仿Sala連續式高梯度磁選機( 分選環直徑為1 m，額定處理量0. 2 t /h) ，進行了＜ 0. 3 mm 粉煤的濕法磁選試驗，主要考察了入料濃度、精煤沖洗水量同精煤中黃鐵礦硫脫出率之間的關系，在礦漿濃度為5%、精煤沖洗水量0. 04 m3 /min、分選槽線速度8. 73 cm /s 的條件下，脫硫率為60%，相應的精煤產率為65%。
查莊煤的分選加工過程中，采用Slon －100 周期式脈動高梯度磁選機進行原煤濕法磁選脫硫，脫硫率和脫灰率分別達到56. 34% 和62. 97%，淄博煤采用采用該工藝技術進行原煤脫硫，脫硫率和脫灰率亦分別達到56. 26% 和54. 08%的較好效果。對查莊煤采用干式磁選脫硫，脫硫率、脫灰率分別為42. 21% 和40. 23%，熱量回收率僅為57. 73%，不能有效地將有機質碳與黃鐵礦、成灰礦物分離。
2. 2. 3 高梯度磁選技術在其它非金屬礦選礦中的應用
赤鐵礦、鐵礦、鈦鐵礦和角閃石是石英砂、白云石與長石礦中賦存鐵元素的主要礦物，其磁性很弱，普通磁選機由于磁場強度達不到要求，很難通過磁選將其除去，致使它們仍殘存在石英砂、白云石或長石精礦中。而其它的選礦方法例如酸洗和浮選等除鐵方法，或因成本高而難以大規模推廣，或因影響環境而使用受限。因此，尋找一種磁場強度高、梯度大、作用范圍深、能除去弱磁性礦物的磁選設備就成為首要問題。
近年來在石英砂、白云石與長石礦的選礦研究中，大多采用了山東華特磁電科技有限公司為非金屬礦物特別研制生產的新型高梯度磁選機，較好地解決了這一問題。例如，安徽省來安縣某玻璃陶瓷原料有限公司的鉀長石礦中，長石礦的主要雜質是褐鐵礦、赤鐵礦以及磨礦產生的機械鐵等。 為了有效除去長石礦中的弱磁性褐鐵礦和赤鐵礦等雜質，該廠采用背景磁場強度為11 000 Gs 的華特公司生產的高梯度磁選機進行除鐵，給礦濃度為30%，粒度為0. 075 －0. 425 mm( 35 －200 目) ，處理量為30 t /h。選別后長石中的鐵含量由原礦中的0. 7%降至0. 12%，鐵降低率達82. 86%，非磁性產品即長石精礦產率達到91. 20%，產品白度由原礦的10% 提高到精礦的63%。
2. 3 高梯度磁選技在工業廢水處理中的應用
雖然污水系統中的多數雜質為非鐵磁性物質，但若加入其它磁性顆粒及一定量的絮凝劑到污水中，則這些磁性顆粒會與污水系統中的雜質化學地結合或物理地固著，則導致兩種類型的顆粒膠合成絮凝體，易于用高梯度磁選法分出。例如，薩拉磁力設備有限公司與瑞典Boliden KemiAB合作設計和建設的具有50 m3 處理能力的半工業污水處理廠，在污水進入絮凝器的通路上添加BolidenMVＲ藥劑( 凝聚劑硫酸鋁和加種劑硫酸鐵的組合藥劑) ，并使之與污水很好地混合，當達到完全絮凝時，采用Sala 高梯度磁慮器進行污水系統的處理，可使絮凝的雜質迅速地分出，并獲得幾乎不溶解任何污染物的水。
D. M. Allen 等人對不同城市和工業來源的廢水處理進行了大量的詳細研究，結果表明除懸浮顆粒外，各種各樣的有機污染物，如海藻、細菌、過濾性病毒和油亦能用加種高梯度磁慮器進行處理。大量實驗研究還表明，即使是可溶性污染物如溶解的磷，用高梯度磁選機處理后，含量也會大大降低。
3 結語
高梯度磁選技術經過較短時間的發展，已經在21徐國印，等高梯度磁選技術的分選特點及其應用領域許多領域取得較好的應用效果。目前高梯度磁選技術已經顯示出了極大的優越性和廣闊的應用前景。隨著環境問題的不斷加劇、磁選理論研究及技術裝備的不斷進步，未來該技術將會在很多污染嚴重的重工業生產及“三廢”處理等諸多領域顯現出其更大的優勢。由于材料科學、技術裝備和理論研究的發展限制，同時高梯度磁選生產應用研究的領域越來越廣，導致高梯度磁選在生產和研究中還存在一定的問題：
（1） 自動化程度不強，不能及時根據礦石性質的變化，實時調整工作條件，導致選別指標波動大，能耗偏高；
（2）背景場強不夠高，嚴重限制了高梯度磁選的應用領域和范圍；
（3）磁系結構和配置的優化不夠；
（4）磁性材料的研制有待加強；
（5） 引入更多復合力場及其它選礦方法結合的研究不夠深入。
綜上所述，未來高梯度磁選研究和生產應用中，應該向高度自動化控制、進一步增強背景場強、持續優化磁系結構、引入更多復合力場及與其它選礦方法結合的方向發展。
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