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| 高梯度磁选技术的分选特点及应用领域 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-05-25 09:52:46 浏览次数： |
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（中国粉体技术网/班建伟）高梯度磁选作为上世纪70 年代发展起来的一项磁选新技术，主要特点是能产生很高的磁场梯度，对微细粒弱磁性颗粒产生很强的磁力，因而能有效回收磁性很弱、粒度很细的磁性物料。高梯度磁选不但为低品位、微细粒、弱磁性金属矿物的分选开辟了新途径，还对其它细粒和微细粒非金属难选物料选别的研究及应用指明了方向，并且在废水和固废处理及综合利用等方面的应用也越来越广。
1 高梯度磁选技术的分选特点
高梯度磁选技术作为一种物理分选技术，近年来，不仅在选矿还在环保生化、医药以及水处理等多领域内得到快速发展与应用，主要原因在于高梯度磁选技术具有以下优于传统磁选的特点：
一是高梯度磁选技术以充分利用磁选梯度为目的，把强磁性细线置于螺线管线圈内部的均匀磁场中，使得细线周围产生很高的磁场梯度，分选过程中，可为磁性颗粒提供强大的磁力来克服流体阻力和重力，使得微细粒弱磁性颗粒可以得到有效回收，回收粒度下限最低可达1μm；
二是高梯度磁选设备，在工业生产中，便于自动化控制，有利于降低生产成本；
三是高梯度磁选技术采用的磁化场是均匀的通过设备工作体积，因此，不仅能够在设备工作区产生较大的磁场梯度，还能够保证磁化空间的任何位置产生的磁场梯度数量级相同，这样有利于实现所有物料的有效分选；
四是高梯度磁选设备的介质填充率一般仅为5% ～ 12% ( 一般强磁选设备的介质填充率为50% ～ 70%) ，使得设备分选区的利用率较大，处理能力增大。
2 高梯度磁选技术的应用领域
由于高梯度磁选技术在分选技术上的诸多优点，使得高梯度磁选技术的不断发展与应用受到了世界各国的重视。20 世纪70 年代麻省理工学院和萨拉公司共同对高梯度磁分选进行深入研究，首先将高梯度磁选技术用于从高岭土中除去铁矿物，取代了过去使用的化学处理方法。随后的几十年里，高梯度磁选设备开始多样化和大型化，应用领域也不断扩大。近年来高梯度磁选技术除了应用于金属矿分选领域外，也较多地应用于非金属矿分选与提纯、工业废水处理、医学研究等其它领域，并取得了较好的应用效果。
2. 1 高梯度磁选技术在金属矿分选中的应用
我国拥有丰富的氧化铁矿、钍铁矿、锰矿、钨矿等弱磁性矿石资源，但绝大部分矿床的原矿品位低，嵌布粒度细，而原有的选矿设备和工艺不能满足选矿工业的要求，细粒选矿的回收率低和磁性精矿品位低是一个普遍存在的问题，高梯度磁选设备和技术的发展，较好地应对了解决了这一选矿难题。
近年来，我国生产的CHG 型高梯度磁选机先后对碳酸锰矿原矿和赤泥、赤铁矿、钨矿等矿样进行了选矿试验研究，均取得了良好的分选效果。例如，对湖南竹柿园多金属矿生产的白钨精矿进行了降杂、降锰的连续运转考察试验，试验结果表明，当给矿( 白钨精矿) 含锰0. 35%～0. 40% 时，经一次粗选，获得非磁性产品( 白钨精矿) 含锰为0. 08%～0. 095%，脱锰率为85%。
河北钢铁集团采用11台SLon立环脉动高梯度强磁机( 8 台SLon－175 立环脉动高梯度强磁机和3 台SLon－2000 立环脉动高梯度强磁机) ，用于控制细粒级尾矿品位，12 台SLon－1750 立环脉动高梯度强磁用于控制螺旋溜槽尾矿品位，较好地控制了选厂尾矿综合品位，使选厂铁回收率达70% 左右。国内某大型矽卡岩型多金属矿，日处理量2 400 t，主要回收铋锌铜铁四种元素，日产尾矿1 700 t，含WO30. 12%左右，达到综合回收水平。
广州有色研究院对该尾矿首先采用中磁和高梯度磁选机脱除50%～60%产率的磁性及弱磁性矿物，然后对高梯度磁选机的非磁产品进行硫化矿浮选和白钨浮选，可获得较好的选矿指标。但是大量的生产实践表明，高梯度磁选机的背景磁场强度进一步提高，高梯度磁选技术才能有更广阔的应用前景。
2. 2 高梯度磁选技术在非金属矿分选中的应用
2. 2. 1 高梯度磁选技术在高岭土除杂、提纯中的应用
高岭土用途广泛，从普通陶瓷、耐火砖、电瓷到橡胶、石油催化剂、造纸填料、涂料都要用到，以上工业应用对高岭土的纯度和颜色要求较高。高岭土的主要成分是含水铝硅酸盐的高岭石矿物(3 Al2O3 2SiO2·2H2O) ，高岭土常因含铁质的云母和电气石而引起色变，而这些杂质比纯高岭土具有更大的磁化系数，显然在高岭土的提纯加工中需要用到高梯度磁选技术。例如湛江高岭土联合开发公司应用高梯度磁选技术，生产出了高档高岭土产品，其产品及指标情况见表1。
为减少燃煤烟气中SO2的排放量，减少环境污染，煤的脱硫技术一直受到煤炭加工界的广泛重视，高梯度磁选脱硫技术是一种新型煤燃前物理脱硫技术，具有能耗低、工艺简单和经济环保等突出优点，从20 世纪60 年代以来，一直受到人们的关注。
煤中的硫分按其存在形态可分为有机硫和无机硫两大类，其中有机硫是指与煤的有机结构相结合的硫，而无机硫主要以硫化矿物黄铁矿为主，同时还存在少量的硫酸盐，通常以晶粒状态夹杂在煤中，约占煤中总硫量的60%～70% 。煤的脱硫主要是脱除煤中的无机硫。纯煤主要是碳氢化合物，是逆磁性物质，而煤系黄铁矿及部分灰分矿物质是顺磁性物质，利用这一特点可用磁选法来进行煤的脱硫。早期受磁选设备的限制，煤的脱硫研究与应用，大都采用的是低磁场强度和低磁场梯度的磁选设备，获得的煤脱硫效果不佳。
而近年来，随着高梯度磁选设备的不断发展与多样化，研究和应用较多、脱硫效率更高的方法是采用湿法高梯度磁选脱硫或干法高梯度磁选脱硫技术进行脱硫。
中国矿业大学的郑建中等人，采用CHG－10 型仿Sala连续式高梯度磁选机( 分选环直径为1 m，额定处理量0. 2 t /h) ，进行了＜ 0. 3 mm 粉煤的湿法磁选试验，主要考察了入料浓度、精煤冲洗水量同精煤中黄铁矿硫脱出率之间的关系，在矿浆浓度为5%、精煤冲洗水量0. 04 m3 /min、分选槽线速度8. 73 cm /s 的条件下，脱硫率为60%，相应的精煤产率为65%。
查庄煤的分选加工过程中，采用Slon －100 周期式脉动高梯度磁选机进行原煤湿法磁选脱硫，脱硫率和脱灰率分别达到56. 34% 和62. 97%，淄博煤采用采用该工艺技术进行原煤脱硫，脱硫率和脱灰率亦分别达到56. 26% 和54. 08%的较好效果。对查庄煤采用干式磁选脱硫，脱硫率、脱灰率分别为42. 21% 和40. 23%，热量回收率仅为57. 73%，不能有效地将有机质碳与黄铁矿、成灰矿物分离。
2. 2. 3 高梯度磁选技术在其它非金属矿选矿中的应用
赤铁矿、铁矿、钛铁矿和角闪石是石英砂、白云石与长石矿中赋存铁元素的主要矿物，其磁性很弱，普通磁选机由于磁场强度达不到要求，很难通过磁选将其除去，致使它们仍残存在石英砂、白云石或长石精矿中。而其它的选矿方法例如酸洗和浮选等除铁方法，或因成本高而难以大规模推广，或因影响环境而使用受限。因此，寻找一种磁场强度高、梯度大、作用范围深、能除去弱磁性矿物的磁选设备就成为首要问题。
近年来在石英砂、白云石与长石矿的选矿研究中，大多采用了山东华特磁电科技有限公司为非金属矿物特别研制生产的新型高梯度磁选机，较好地解决了这一问题。例如，安徽省来安县某玻璃陶瓷原料有限公司的钾长石矿中，长石矿的主要杂质是褐铁矿、赤铁矿以及磨矿产生的机械铁等。 为了有效除去长石矿中的弱磁性褐铁矿和赤铁矿等杂质，该厂采用背景磁场强度为11 000 Gs 的华特公司生产的高梯度磁选机进行除铁，给矿浓度为30%，粒度为0. 075 －0. 425 mm( 35 －200 目) ，处理量为30 t /h。选别后长石中的铁含量由原矿中的0. 7%降至0. 12%，铁降低率达82. 86%，非磁性产品即长石精矿产率达到91. 20%，产品白度由原矿的10% 提高到精矿的63%。
2. 3 高梯度磁选技在工业废水处理中的应用
虽然污水系统中的多数杂质为非铁磁性物质，但若加入其它磁性颗粒及一定量的絮凝剂到污水中，则这些磁性颗粒会与污水系统中的杂质化学地结合或物理地固着，则导致两种类型的颗粒胶合成絮凝体，易于用高梯度磁选法分出。例如，萨拉磁力设备有限公司与瑞典Boliden KemiAB合作设计和建设的具有50 m3 处理能力的半工业污水处理厂，在污水进入絮凝器的通路上添加BolidenMVＲ药剂( 凝聚剂硫酸铝和加种剂硫酸铁的组合药剂) ，并使之与污水很好地混合，当达到完全絮凝时，采用Sala 高梯度磁虑器进行污水系统的处理，可使絮凝的杂质迅速地分出，并获得几乎不溶解任何污染物的水。
D. M. Allen 等人对不同城市和工业来源的废水处理进行了大量的详细研究，结果表明除悬浮颗粒外，各种各样的有机污染物，如海藻、细菌、过滤性病毒和油亦能用加种高梯度磁虑器进行处理。大量实验研究还表明，即使是可溶性污染物如溶解的磷，用高梯度磁选机处理后，含量也会大大降低。
3 结语
高梯度磁选技术经过较短时间的发展，已经在21徐国印，等高梯度磁选技术的分选特点及其应用领域许多领域取得较好的应用效果。目前高梯度磁选技术已经显示出了极大的优越性和广阔的应用前景。随着环境问题的不断加剧、磁选理论研究及技术装备的不断进步，未来该技术将会在很多污染严重的重工业生产及“三废”处理等诸多领域显现出其更大的优势。由于材料科学、技术装备和理论研究的发展限制，同时高梯度磁选生产应用研究的领域越来越广，导致高梯度磁选在生产和研究中还存在一定的问题：
（1） 自动化程度不强，不能及时根据矿石性质的变化，实时调整工作条件，导致选别指标波动大，能耗偏高；
（2）背景场强不够高，严重限制了高梯度磁选的应用领域和范围；
（3）磁系结构和配置的优化不够；
（4）磁性材料的研制有待加强；
（5） 引入更多复合力场及其它选矿方法结合的研究不够深入。
综上所述，未来高梯度磁选研究和生产应用中，应该向高度自动化控制、进一步增强背景场强、持续优化磁系结构、引入更多复合力场及与其它选矿方法结合的方向发展。
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