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| 强磁选设备在非金属矿除铁中的应用 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-01-07 09:23:17 浏览次数： |
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（中国粉体技术网/远志）非金属矿是除金属矿之外的重要的工业矿物，广泛应用于建材、化工、能源、轻工等传统行业以及航天、电子、通信、新材料等高新技术产业，近来在环保、新能源等方面也获得了大量的应用，非金属矿行业的快速发展，有力地推动了国民经济快速发展。
非金属矿物中的铁杂质具有含量低、磁性弱、粒度细、去除难等特点，不同性质的物料需采用不同的方法进行除铁作业。磁选是非金属矿除铁应用最广泛和最有效的方法，本文概括介绍了非金属矿除铁中磁选设备的选型原则，并对现有的永磁、电磁、高梯度及超导等强磁选设备的性能特点及在我国非金属矿除铁中的应用情况进行阐述。
1 电磁强磁选机
电磁强磁选机具有磁场强度高、磁场梯度大、磁场可调节等特点，在非金属矿除铁行业获得广泛应用，目前应用较多的主要有以下几种。
1.1 电磁平环强磁选机
电磁平环强磁选机是在水平放置的环体上设置若干个介质盒，介质盒内装有多层竖直放置的齿板等感应介质，在转环的带动下，介质盒逐个进入强磁场区；分选时，矿浆从上部给入后，非磁性物穿过介质盒进入接矿槽，而磁性矿物被感应介质捕获，并随环体的转动被带至无磁场区，然后被高压水冲出。电磁平环式强磁选机的特点是磁场强度高、连续运转、分选精度高，缺点是介质盒容易堵塞，需经常清理和更换。用于非金属矿除铁时，根据分选物料的粒度及除铁要求的不同，也可安装钢板网或钢毛介质。
该机分选介质上的磁感应强度最高可达1.8 T，适合于非金属矿物的除铁提纯，如硅线石、蓝晶石、霞石、石英砂等，也可用于弱磁性金属矿物的回收，如赤铁矿、褐铁矿、镜铁矿、菱铁矿、铬铁矿、钛铁矿和锰矿等。
1.2 电磁立环强磁选机
电磁立环强磁选机是在竖直放置的转环上设置若干个感应介质盒，在环体转过磁场区域时对弱磁性矿物进行回收，介质形式有导磁不锈钢棒或钢板网等，在背景磁场1.0 T 时棒介质上的磁感应强度可达1.5 T 以上。工作时，转环作顺时针旋转，矿浆从给矿斗给入，沿上铁轭缝隙流经转环，转环内的磁介质在磁场中被磁化，磁介质表面形成高梯度磁场，矿浆中磁性物被吸附在磁介质表面，随转环转动被带至顶部无磁场区，被高压水冲入精矿斗中，非磁性物沿下铁轭缝隙流入尾矿斗中排走。
和电磁平环强磁选机相比，该机的一个优点是给矿方向和磁性产品的卸料方向相反，被吸附的磁性物料不用穿过介质盒，这样能延缓介质的堵塞，缺点是能耗大，操作维护复杂，运行成本高。电磁立环强磁选机已在长石、霞石、石英砂等非金属矿除铁方面获得应用。据报道，采用该机在长石除铁时除铁率可达80%，精矿中的Fe2O3含量可降至0.1%以下；用于霞石除铁时，除铁率可达90%。
1.3 电磁感应辊强磁选机
电磁感应辊强磁选机是在由线圈和磁轭构成的磁路中设置两个特殊形状的磁极头，在两磁极头中间放置能够转动的由齿片组成的感应辊，磁极头和感应辊之间的缝隙称为工作间隙，工作间隙的大小对磁感应强度有非常重要的影响，最高磁场强度可达2.2 T。该机工作时物料经振动给料器均匀松散地给入工作间隙，弱磁性物被磁场捕获并随感应辊旋转，当被带至底部的弱磁场区时，在重力作用下落入接矿槽，非磁性矿物沿抛物线方向落下，磁性矿物与非磁性矿物的比例可由分矿板位置来进行调节。电磁感应辊有单辊、垂直双辊、平行双辊及上下四辊等多种结构形式，感应辊上下布置时能实行矿物的连续两次分选，水平布置时用于提高设备的处理能力。该机主要用于2 mm 以下的非金属矿物的除铁提纯，如高纯石英砂、蓝晶石、金红石、锆英砂、金刚石等，也可应用于选别锰矿、石榴石、钴土矿等弱磁性矿物。
1.4 电磁盘式强磁选机
电磁盘式强磁选机的主体结构由“山”字形磁系、悬吊在磁系上方的旋转圆盘和振动槽组成。电磁体设在输送带的下面，下磁极头平面贴近输送带的下表面；旋转的分选盘置于贴近输送带的上表面，盘的下周边区做成齿状沟槽，以聚敛磁力线形成强磁场，与下部磁体磁极头对应构成分选区。工作时，物料经振动槽被输送到圆盘下面的工作间隙，其中弱磁性矿物受不均匀磁场的作用被吸到圆盘的齿尖上，并随圆盘转到振动槽外，由于此处的磁场强度急剧下降，在重力和离心力的作用下落入振动槽两侧的磁性产品接料斗中；非磁性矿物则由振动槽的尾端排出进入非磁性产品接料斗中。为了防止强磁性物料堵塞，给料前需用弱磁场设备将强磁性矿物除去。该设备的优点是分选精度很高，能将比磁化系数差别较小的矿物分离开来，缺点是处理能力较小。
2 永磁强磁选机
随着高性能永磁材料的发展，永磁强磁选机的磁场性能得到了较大的提高，目前最高磁场已经达到1.5 T。永磁强磁选机具有节能环保、运行成本低的特点，已在非金属矿除铁中获得广泛应用。
2.1 永磁辊式强磁选机
永磁辊式强磁选机的磁系部件采用高性能环形磁性材料，和纯铁片交替安装在不锈钢轴上组成磁辊，该磁系为开放式结构，磁辊表面磁场可达1.4T 以上。目前国内方面多家单位已研制出多种型号，最大辊径已达350 mm。根据生产工艺要求，还可以在同一台设备上布置多个磁辊进行多次分选。工作时，物料通过振动给料器给到薄皮带上被带至磁辊表面，磁性物料在磁场力作用下被吸附在皮带上，离开磁场后落入接料斗内，非磁性物由于不受磁场力的作用，直接被抛落。
2.2 永磁筒式强磁选机
永磁筒式强磁选机采用挤压式磁系结构，磁系外面是不锈钢圆筒，筒体表面磁场强度可达0.9 T以上。和永磁辊式强磁选机相比，该机具有以下几个优点：一是物料通过振动给料器直接给到磁筒表面，克服了永磁辊式磁选机超薄皮带易磨损和更换的问题，磁场利用率较高；二是磁筒直径可以设计得较大，目前已达900 mm。缺点是磁场强度偏低，处理能力偏小。该机可用于石英砂、钾长石、蛭石、金红石、锡石、钛合金等物料的除铁提纯。
2.3 其他类型强磁选设备
东北大学研制了一种PHGM 型永磁强磁选机，该机在竖直放置的圆筒内设计了永磁磁系，筒体表面磁场强度可达0.65 T 以上，在筒体表面有聚磁介质，随着筒体的转动，聚磁介质进入磁场区域时，其表面产生的高磁感应强度将磁性矿粒捕获，随筒体的转动携带至无磁区，在卸矿水流的冲洗作用下脱落。该机最高磁感应强度可达1.2 T，据报道，在弱磁性矿物分选和非金属矿除铁的试验中都取得了较好的效果。
南方冶金学院研制了一种YDQC 型永磁带式强磁选机，该机最高磁场强度可达2 T。其基本结构是在两平行不锈钢带内侧设置有可以旋转的永磁磁系，工作时，两不锈钢带做同向运动，矿浆给入后磁性物被吸附在两钢带表面被带出磁场区，非磁性矿物沿两带间隙流走。
3 高梯度强磁选机
目前国内外设计了多形式的高梯度强磁选设备，其基本原理都是利用细小的聚磁介质在较高的背景磁场中产生很高的磁场梯度，对微细粒的弱磁场颗粒进行回收，其特点是磁力大，能有效地脱除非金属矿中的弱磁性杂质，其缺点是当要求场强较高时，处理能力小，能耗高。下面介绍几种国内获得应用的高梯度强磁选机。
3.1 往复式永磁高梯度磁选机
长沙矿冶研究院研制了CRIMM 型双箱往复式永磁高梯度磁选机，在永磁材料组成的闭合磁路上构成一个分选空间，该空间内的背景磁场强度为0.8 T。该设备有两个分选箱，可以周期式循环给矿，其运动机构通过PLC控制系统自动完成，单台设备处理能力为1~1.5 t/h。该设备可以用于-0.045 mm 微细粒物料的分选，在长石、霞石和高岭土等非金属矿除铁生产中已获得应用。在对高岭土除铁生产中，可使Fe2O3含量从0.81%降至0.35%，精矿中除铁率在60%以上。
3.2 振动高梯度强磁选机
赣州金环磁选设备有限公司在原来电磁立环式磁选机的基础上增加了振动装置，采用振动给矿和振动排矿的方式保持微细粒干粉物料的流动性，通过介质盒内的感应磁场将弱磁性物捕获并在上部排出，可以实现微细粒物料的干式连续分选。在对安徽某煤系高岭土除铁试验中，原料Fe2O3 含量从0.73%降至0.5%，和湿选结果相当。
3.3 干式永磁高梯度强磁选机
长沙矿冶研究院研制出一种干式永磁高梯度强磁选机，该机有内外两个永磁磁系，两磁系之间的分选间隙可以调节。工作时，经过叶轮分散的干燥物料随叶轮风力带入磁选机的分选空间，非磁性物随自身的轨迹抛落出去，磁性物吸附于钢板网介质上，随介质转动离开分选空间并在磁介质的振动下脱落。机械振动能提高物料分选精度，筒式可以避免物料的机械夹杂。该机用于钾长石除铁时，给料粒度为-0.045 mm，经分选后含Fe2O3含量从0.27%降至0.18%，除铁效果明显。
4 超导强磁选机
超导磁选机是利用超导材料通过强电流产生超高的磁场，主要用于高岭土等细粒物料的除铁提纯。超导磁选机的背景场强高达5 T 以上，该机一个显著的特点是，当达到超导状态后几乎没有热量损失，能耗很低。工作时，矿浆通过位于强磁场内的填充有顺磁性钢毛的分选腔，钢毛上产生的高梯度磁场能够将极其微小的弱磁性物捕获，两个独立的分选腔交替地工作，当一个分选腔用于分选矿浆时，另一个则被清洗并准备下一个工作循环，这种结果设计使得超导磁选机能够连续工作。在生产实践中，对硐采高岭土矿进行除铁提纯时，可以使Fe2O3 含量从0.71%下降到0.23%，自然白度从79.1%提高到84.3%，烧成白度从82.5%提高到93.2%，除铁效果远高于其他磁选设备。
目前我国已研制出了用于煤炭除铁的超导除铁器，能够产生5.0 T 的磁场，相信不久的将来，在非金属矿除铁提纯领域就会出现更多更优的国产超导磁选设备。
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