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| 強磁選設備在非金屬礦除鐵中的應用 |
| 來源：中國粉體技術網 更新時間：2015-01-07 09:23:17 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術網/遠志）非金屬礦是除金屬礦之外的重要的工業礦物，廣泛應用于建材、化工、能源、輕工等傳統行業以及航天、電子、通信、新材料等高新技術產業，近來在環保、新能源等方面也獲得了大量的應用，非金屬礦行業的快速發展，有力地推動了國民經濟快速發展。
非金屬礦物中的鐵雜質具有含量低、磁性弱、粒度細、去除難等特點，不同性質的物料需采用不同的方法進行除鐵作業。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備的選型原則，并對現有的永磁、電磁、高梯度及超導等強磁選設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、磁場可調節等特點，在非金屬礦除鐵行業獲得廣泛應用，目前應用較多的主要有以下幾種。
1.1 電磁平環強磁選機
電磁平環強磁選機是在水平放置的環體上設置若干個介質盒，介質盒內裝有多層豎直放置的齒板等感應介質，在轉環的帶動下，介質盒逐個進入強磁場區；分選時，礦漿從上部給入后，非磁性物穿過介質盒進入接礦槽，而磁性礦物被感應介質捕獲，并隨環體的轉動被帶至無磁場區，然后被高壓水沖出。電磁平環式強磁選機的特點是磁場強度高、連續運轉、分選精度高，缺點是介質盒容易堵塞，需經常清理和更換。用于非金屬礦除鐵時，根據分選物料的粒度及除鐵要求的不同，也可安裝鋼板網或鋼毛介質。
該機分選介質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 電磁立環強磁選機
電磁立環強磁選機是在豎直放置的轉環上設置若干個感應介質盒，在環體轉過磁場區域時對弱磁性礦物進行回收，介質形式有導磁不銹鋼棒或鋼板網等，在背景磁場1.0 T 時棒介質上的磁感應強度可達1.5 T 以上。工作時，轉環作順時針旋轉，礦漿從給礦斗給入，沿上鐵軛縫隙流經轉環，轉環內的磁介質在磁場中被磁化，磁介質表面形成高梯度磁場，礦漿中磁性物被吸附在磁介質表面，隨轉環轉動被帶至頂部無磁場區，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。
和電磁平環強磁選機相比，該機的一個優點是給礦方向和磁性產品的卸料方向相反，被吸附的磁性物料不用穿過介質盒，這樣能延緩介質的堵塞，缺點是能耗大，操作維護復雜，運行成本高。電磁立環強磁選機已在長石、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成的磁路中設置兩個特殊形狀的磁極頭，在兩磁極頭中間放置能夠轉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，當被帶至底部的弱磁場區時，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節。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構形式，感應輥上下布置時能實行礦物的連續兩次分選，水平布置時用于提高設備的處理能力。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構由“山”字形磁系、懸吊在磁系上方的旋轉圓盤和振動槽組成。電磁體設在輸送帶的下面，下磁極頭平面貼近輸送帶的下表面；旋轉的分選盤置于貼近輸送帶的上表面，盤的下周邊區做成齒狀溝槽，以聚斂磁力線形成強磁場，與下部磁體磁極頭對應構成分選區。工作時，物料經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的磁性產品接料斗中；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備將強磁性礦物除去。該設備的優點是分選精度很高，能將比磁化系數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，目前最高磁場已經達到1.5 T。永磁強磁選機具有節能環保、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，該磁系為開放式結構，磁輥表面磁場可達1.4T 以上。目前國內方面多家單位已研制出多種型號，最大輥徑已達350 mm。根據生產工藝要求，還可以在同一臺設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，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構，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設計了永磁磁系，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，隨著筒體的轉動，聚磁介質進入磁場區域時，其表面產生的高磁感應強度將磁性礦粒捕獲，隨筒體的轉動攜帶至無磁區，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。其基本結構是在兩平行不銹鋼帶內側設置有可以旋轉的永磁磁系，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，非磁性礦物沿兩帶間隙流走。
3 高梯度強磁選機
目前國內外設計了多形式的高梯度強磁選設備，其基本原理都是利用細小的聚磁介質在較高的背景磁場中產生很高的磁場梯度，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，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成一個分選空間，該空間內的背景磁場強度為0.8 T。該設備有兩個分選箱，可以周期式循環給礦，其運動機構通過PLC控制系統自動完成，單臺設備處理能力為1~1.5 t/h。該設備可以用于-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中已獲得應用。在對高嶺土除鐵生產中，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
贛州金環磁選設備有限公司在原來電磁立環式磁選機的基礎上增加了振動裝置，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，通過介質盒內的感應磁場將弱磁性物捕獲并在上部排出，可以實現微細粒物料的干式連續分選。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，該機有內外兩個永磁磁系，兩磁系之間的分選間隙可以調節。工作時，經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介質上，隨介質轉動離開分選空間并在磁介質的振動下脫落。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的填充有順磁性鋼毛的分選腔，鋼毛上產生的高梯度磁場能夠將極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，這種結果設計使得超導磁選機能夠連續工作。在生產實踐中，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，能夠產生5.0 T 的磁場，相信不久的將來，在非金屬礦除鐵提純領域就會出現更多更優的國產超導磁選設備。
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