水平磁系永磁高梯度磁选机的研制

摘要:文章介绍一种水平磁系永磁高梯度磁选机。该设备采用NdFeB材料组成磁系,背景磁感应强度为0.56-0.63T,导磁介质选用导磁不锈钢棒,介质表面磁感应强度可达到1.13T。实验室应用试验结果表明,水平磁系永磁高梯度磁选机对承德黑山铁矿选铁尾矿具有良好的分选指标。
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  摘要:文章介绍一种水平磁系永磁高梯度磁选机。该设备采用NdFeB材料组成磁系,背景磁感应强度为0.56-0.63T,导磁介质选用导磁不锈钢棒,介质表面磁感应强度可达到1.13T。实验室应用试验结果表明,水平磁系永磁高梯度磁选机对承德黑山铁矿选铁尾矿具有良好的分选指标。
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  关键词:水平磁系永磁高梯度磁选机;分选原理;磁系特性;实验室应用试验
  中图分类号:TD457 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2014)10-0093-02
  高梯度磁选机在细粒弱磁性矿物选别和非金属矿除铁、废水处理等方面已得到广泛应用。目前国内研制的高梯度磁选机多采用电力激磁方式,电磁磁系的激磁功率较高,造成运行成本增高;设备加工中需用大量的导电铜管以及导磁工业纯铁,设备价格昂贵;设备运行中,需加冷却水对电磁磁系进行冷却,维修操作和管理不方便。
  随着永磁材料和永磁技术的发展,高梯度磁选机永磁化是高梯度磁选机一个重要发展方向和必然趋势,特别是第三代高磁能积和高剩余磁感应强度永磁体-钕铁硼(NdFeB)的出现,使得高梯度磁选机永磁化得以实现。
  本文介绍一种水平磁系永磁高梯度磁选机(专利申请号201210158985.1),背景磁感应强度可达0.56-0.63T,使用导磁不锈钢聚磁介质后,最大磁感应强度可达1.13T,在对承德黑山铁矿选铁尾矿进行选别试验中取得了较好的指标。
  1 水平磁系永磁高梯度磁选机的结构及分选原理
  如图1所示,水平磁系永磁高梯度磁选机由机架(1)、永磁磁系(3)、分选转环驱动系统(4)、精矿斗(5)、分选转环(7)、主轴(8)、液位箱(9)、尾矿管(11)、脉动机构(12)、脉动驱动系统(14)、给料斗(15)、冲洗水斗(16)等部分。若干个分选转环(7)竖直并列安装在主轴(8)上,分置于对应的永磁磁系(3)中,通过主轴(8)与分选转环驱动系统(4)相连接固定在机架(1)上,并由分选转环驱动系统(4)驱动。分选转环(7)以磁包角为90?~100?分置于永磁磁系(3)中;永磁磁系下方设有与脉动机构(12)相连通的尾矿通道(10);机架(1)的侧面装有显示矿浆液位的液位箱(9)。
  水平磁系永磁高梯度磁选机的分选原理如下:
  矿物以矿浆的形式通过给料斗(15)加入到置于分选转环(7)上的聚磁介质盒(2)上表面,由于由稀土永磁材料制成的永磁磁系(3)的存在,聚磁介质盒中的聚磁介质上产生非均匀磁场即高梯度磁场,矿浆中的弱磁性矿物被聚磁介质所吸附,同时由于脉动机构(12)和冲洗水斗(16)的存在,使矿浆产生与磁力线相垂直的往复运动,冲洗出其中夹杂的非磁性物质。分选转环(7)在分选转环驱动系统(4)的驱动下作顺时针旋转,将吸附有弱磁性矿物的聚磁介质盒转至分选转环(4)的顶部,由冲洗水管(6)中的冲洗水冲洗到精矿斗(5),并通过精矿管(13)输出设备,完成富集;非磁性颗粒在重力、脉动流体力的作用下穿过聚磁介质盒,沿永磁磁系上的缝隙,流经尾矿通道(10)和脉动机构(12),由尾矿管(11)排除设备,达到分选目的。
  2 水平磁系永磁高梯度磁选机的磁系特性
  如图2所示,水平磁系永磁高梯度磁选机磁系采用Nd-Fe-B为主体磁体,由小型磁体组成充磁方向均为水平方向且极性相反的两组闭合大型磁体(3-3)。永磁磁极(3)工作面设有一层非导磁不锈钢保护薄层(3-2);非工作面(除工作面之外的磁极表面)设有一层厚度为10mm左右的导磁不锈钢(3-1),以形成闭合磁系,减少漏磁。
  3 水平磁系永磁高梯度磁选机的特点
  (1)由于采用稀土永磁材料作为背景磁场,在保证了背景磁场的磁场强度足够大之外,不需要冷却和电流激磁,大大降低了运行费用,操作简单。
  (2)通过多个分选转环并列安装,提高设备的处理能力。
  (3)通过相连并列安装的分选转环共用一个永磁磁极,减小设备的规模,并实现稀土永磁材料的充分利用。
  (4)由于磁场为水平方向,传导磁力线的主要聚集区在圆柱形介质棒的左右表面,使磁力线的分布更密集,磁场强度更高,磁性矿物在介质表面受到的吸附力更大。
  (5)可以采用设置磁包角的大小来调节聚磁介质盒中的感应磁场。
  4 水平磁系永磁高梯度磁选机实验室应用试验
  4.1 矿样性质
  (1)试验样品来源。此次试验样品为承德黑山铁矿选铁尾矿。
  (2)样品矿石特性分析。根据矿物的利用情况和工艺性能,其矿物成分可分为铁矿物、钛矿物、硫化物以及脉石矿物。其中,铁矿物主要为钛磁铁矿,以及少量的钛赤铁矿、磁赤铁矿、针铁矿、褐铁矿等,矿物含量为15.56%;钛矿物主要为钛铁矿,以及很少量的白钛石等,矿物含量为8.66%;脉石矿物则以绿泥石和斜长石为主,尚有少量黑云母、石英、方解石、磷灰石等,矿物含量为77.01%;硫化物很少,其矿物为磁黄铁矿、黄铁矿和黄铜矿,矿物含量为0.91%。样品化学多元素分析结果和铁物相分析结果如表1和表2所示。
  4.2 实验室应用试验
  采用水平磁系永磁高梯度磁选机对上述矿样进行实验室小型试验。小型试验固条件为:冲程为8mm,脉冲频率为26Hz,转环转速为2r/min,介质盒为φ4mm、充填率为14%的聚磁介质棒介质盒,矿浆浓度为20%,给矿速度为15L/min,漂洗水量为800mL/5s。试验结果见表3。
  实验室应用试验结果表明:采用水平磁系永磁高梯度磁选机处理承德黑山铁矿选铁尾矿,在给料铁矿尾矿全铁品位为15.56%时,经一次磁选可获得全铁品位为29.52%、回收率为67.48%的良好指标。
  5 结语
  从设备结构来看,水平磁系永磁高梯度磁选机采用了永磁磁系构成的水平磁系,具有背景磁场高,有效防止聚磁介质盒堵塞,运行费用低,操作简单等特点,且可以采用多个分选转环并列安装来提高设备的处理能力和采用设置磁包角的大小来调节聚磁介质盒中的感应磁场,是高梯度磁选机永磁化研究和发展的重要方向。
  从实验室应用试验研究结果来看,水平磁系永磁高梯度磁选机在铁矿尾矿回收铁领域具有良好的应用
  价值。
  参考文献
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  [4] 冯定五,彭世英,孙仲元等.永磁带式高梯度磁选机的研制[J].矿冶,1996,5(1):50-53.
  作者简介:陈立(1979―),男,湖南攸县人,四川环能德美科技股份有限公司工程师,硕士,研究方向:矿物加工、矿用设备和废旧塑料回收。

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