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| 強磁選設備在非金屬礦除鐵中的應用 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-01-07 09:23:17 瀏覽次數： |
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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(lái)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(dòng)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(diǎn)，不同性質(zhì)的物料需采用不同的方法進(jìn)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(diǎn)及在我國非金屬礦除鐵中的應用情況進(jìn)行闡述。
1 電磁強磁選機
電磁強磁選機具有磁場(chǎng)強度高、磁場(chǎng)梯度大、磁場(chǎng)可調節等特點(diǎn)，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)體上設置若干個(gè)介質(zhì)盒，介質(zhì)盒內裝有多層豎直放置的齒板等感應介質(zhì)，在轉環(huán)的帶動(dòng)下，介質(zhì)盒逐個(gè)進(jìn)入強磁場(chǎng)區；分選時(shí)，礦漿從上部給入后，非磁性物穿過(guò)介質(zhì)盒進(jìn)入接礦槽，而磁性礦物被感應介質(zhì)捕獲，并隨環(huán)體的轉動(dòng)被帶至無(wú)磁場(chǎng)區，然后被高壓水沖出。電磁平環(huán)式強磁選機的特點(diǎn)是磁場(chǎng)強度高、連續運轉、分選精度高，缺點(diǎn)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(shí)，根據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(xiàn)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環(huán)上設置若干個(gè)感應介質(zhì)盒，在環(huán)體轉過(guò)磁場(chǎng)區域時(shí)對弱磁性礦物進(jìn)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(chǎng)1.0 T 時(shí)棒介質(zhì)上的磁感應強度可達1.5 T 以上。工作時(shí)，轉環(huán)作順時(shí)針旋轉，礦漿從給礦斗給入，沿上鐵軛縫隙流經(jīng)轉環(huán)，轉環(huán)內的磁介質(zhì)在磁場(chǎng)中被磁化，磁介質(zhì)表面形成高梯度磁場(chǎng)，礦漿中磁性物被吸附在磁介質(zhì)表面，隨轉環(huán)轉動(dòng)被帶至頂部無(wú)磁場(chǎng)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(huán)強磁選機相比，該機的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)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(guò)介質(zhì)盒，這樣能延緩介質(zhì)的堵塞，缺點(diǎn)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(cháng)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(cháng)石除鐵時(shí)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(shí)，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(xiàn)圈和磁軛構成的磁路中設置兩個(gè)特殊形狀的磁極頭，在兩磁極頭中間放置能夠轉動(dòng)的由齒片組成的感應輥，磁極頭和感應輥之間的縫隙稱(chēng)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(chǎng)強度可達2.2 T。該機工作時(shí)物料經(jīng)振動(dòng)給料器均勻松散地給入工作間隙，弱磁性物被磁場(chǎng)捕獲并隨感應輥旋轉，當被帶至底部的弱磁場(chǎng)區時(shí)，在重力作用下落入接礦槽，非磁性礦物沿拋物線(xiàn)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(lái)進(jìn)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(shí)能實(shí)行礦物的連續兩次分選，水平布置時(shí)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(pán)式強磁選機
電磁盤(pán)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(pán)和振動(dòng)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(pán)置于貼近輸送帶的上表面，盤(pán)的下周邊區做成齒狀溝槽，以聚斂磁力線(xiàn)形成強磁場(chǎng)，與下部磁體磁極頭對應構成分選區。工作時(shí)，物料經(jīng)振動(dòng)槽被輸送到圓盤(pán)下面的工作間隙，其中弱磁性礦物受不均勻磁場(chǎng)的作用被吸到圓盤(pán)的齒尖上，并隨圓盤(pán)轉到振動(dòng)槽外，由于此處的磁場(chǎng)強度急劇下降，在重力和離心力的作用下落入振動(dòng)槽兩側的磁性產(chǎn)品接料斗中；非磁性礦物則由振動(dòng)槽的尾端排出進(jìn)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(chǎng)設備將強磁性礦物除去。該設備的優(yōu)點(diǎn)是分選精度很高，能將比磁化系數差別較小的礦物分離開(kāi)來(lái)，缺點(diǎn)是處理能力較小。
2 永磁強磁選機
隨著(zhù)高性能永磁材料的發(fā)展，永磁強磁選機的磁場(chǎng)性能得到了較大的提高，目前最高磁場(chǎng)已經(jīng)達到1.5 T。永磁強磁選機具有節能環(huán)保、運行成本低的特點(diǎn)，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(kāi)放式結構，磁輥表面磁場(chǎng)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(chǎn)工藝要求，還可以在同一臺設備上布置多個(gè)磁輥進(jìn)行多次分選。工作時(shí)，物料通過(guò)振動(dòng)給料器給到薄皮帶上被帶至磁輥表面，磁性物料在磁場(chǎng)力作用下被吸附在皮帶上，離開(kāi)磁場(chǎng)后落入接料斗內，非磁性物由于不受磁場(chǎng)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(chǎng)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(gè)優(yōu)點(diǎn)：一是物料通過(guò)振動(dòng)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(wèn)題，磁場(chǎng)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(diǎn)是磁場(chǎng)強度偏低，處理能力偏小。該機可用于石英砂、鉀長(cháng)石、蛭石、金紅石、錫石、鈦合金等物料的除鐵提純。
2.3 其他類(lèi)型強磁選設備
東北大學(xué)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(chǎng)強度可達0.65 T 以上，在筒體表面有聚磁介質(zhì)，隨著(zhù)筒體的轉動(dòng)，聚磁介質(zhì)進(jìn)入磁場(chǎng)區域時(shí)，其表面產(chǎn)生的高磁感應強度將磁性礦粒捕獲，隨筒體的轉動(dòng)攜帶至無(wú)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(xué)院研制了一種YDQC 型永磁帶式強磁選機，該機最高磁場(chǎng)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(shí)，兩不銹鋼帶做同向運動(dòng)，礦漿給入后磁性物被吸附在兩鋼帶表面被帶出磁場(chǎng)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(zhì)在較高的背景磁場(chǎng)中產(chǎn)生很高的磁場(chǎng)梯度，對微細粒的弱磁場(chǎng)顆粒進(jìn)行回收，其特點(diǎn)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(diǎn)是當要求場(chǎng)強較高時(shí)，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(cháng)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(gè)分選空間，該空間內的背景磁場(chǎng)強度為0.8 T。該設備有兩個(gè)分選箱，可以周期式循環(huán)給礦，其運動(dòng)機構通過(guò)PLC控制系統自動(dòng)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(cháng)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(dòng)高梯度強磁選機
贛州金環(huán)磁選設備有限公司在原來(lái)電磁立環(huán)式磁選機的基礎上增加了振動(dòng)裝置，采用振動(dòng)給礦和振動(dòng)排礦的方式保持微細粒干粉物料的流動(dòng)性，通過(guò)介質(zhì)盒內的感應磁場(chǎng)將弱磁性物捕獲并在上部排出，可以實(shí)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(cháng)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(gè)永磁磁系，兩磁系之間的分選間隙可以調節。工作時(shí)，經(jīng)過(guò)葉輪分散的干燥物料隨葉輪風(fēng)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)轉動(dòng)離開(kāi)分選空間并在磁介質(zhì)的振動(dòng)下脫落。機械振動(dòng)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(cháng)石除鐵時(shí)，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(guò)強電流產(chǎn)生超高的磁場(chǎng)，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(chǎng)強高達5 T 以上，該機一個(gè)顯著(zhù)的特點(diǎn)是，當達到超導狀態(tài)后幾乎沒(méi)有熱量損失，能耗很低。工作時(shí)，礦漿通過(guò)位于強磁場(chǎng)內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(chǎng)能夠將極其微小的弱磁性物捕獲，兩個(gè)獨立的分選腔交替地工作，當一個(gè)分選腔用于分選礦漿時(shí)，另一個(gè)則被清洗并準備下一個(gè)工作循環(huán)，這種結果設計使得超導磁選機能夠連續工作。在生產(chǎn)實(shí)踐中，對硐采高嶺土礦進(jìn)行除鐵提純時(shí)，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(chǎn)生5.0 T 的磁場(chǎng)，相信不久的將來(lái)，在非金屬礦除鐵提純領(lǐng)域就會(huì )出現更多更優(yōu)的國產(chǎn)超導磁選設備。
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