淺析磁選機(jī)磁路結(jié)構(gòu)及磁場特性

磁選機(jī)是鐵礦選礦設(shè)備中不可缺少的核心設(shè)備。中國80%以上的礦產(chǎn)資源是“貧、雜、細(xì)”礦，各個地方的礦成因也大不相同。近年來，鐵礦開采的邊界品位越來越低，弱磁性鐵礦的開發(fā)利用逐年增加，國內(nèi)磁選設(shè)備向著高磁感應(yīng)強(qiáng)度、大處理量、對磁性礦物的高回收率、設(shè)備規(guī)格的非標(biāo)性和針對不同礦石成因的一對一設(shè)計選型方向發(fā)展。磁選技術(shù)研究工作主要集中在新型高效磁選的研制和開發(fā)上，尤其對磁系磁場特性和高梯度磁選過程的研究，建立高梯度磁選數(shù)學(xué)模型以及對磁系進(jìn)行設(shè)計；其次是對傳統(tǒng)磁選的改進(jìn)和完善，主要圍繞著提高分離精度、擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域、增大處理能力、應(yīng)用新型磁性材料、節(jié)省能源消耗和采用先進(jìn)技術(shù)等方面發(fā)展。

永磁磁選設(shè)備中使用的永磁材料主要是鍶鐵氧體和燒結(jié)釹鐵硼材料。目前國內(nèi)用于磁選設(shè)備的鍶鐵氧體磁體的磁性能一般停留在Y30H-1水平，經(jīng)過磁路組合后，在磁選設(shè)備的有效選別區(qū)域產(chǎn)生的最高磁感應(yīng)強(qiáng)度不超過200mT，因此，選礦廠用于精礦選別的弱磁磁選設(shè)備一般都是用鍶鐵氧體磁體組合而成的磁系。近年來，為了提高磁選設(shè)備的磁感應(yīng)強(qiáng)度，采用了燒結(jié)釹鐵硼磁性材料，將傳統(tǒng)磁選設(shè)備的磁感應(yīng)強(qiáng)度提高到了800mT以上，為采用磁選工藝提取弱磁性鐵礦資源提供了保證。

1、磁選機(jī)的磁系結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的磁選機(jī)磁系主要由磁軛和磁極組通過螺栓取接而成，如圖1所示。

在磁選機(jī)的磁路設(shè)計過程中，只要設(shè)備所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度不是太高，磁極組一般均采用永磁鐵氧體材料，在圓周方向上磁極組以NS極交替排列的方式固定在磁軛面板上。由于永磁鐵氧體材料的磁性能不高，由其組成的磁系在磁極表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度最高為320mT，而距磁極表面10mm的磁感應(yīng)強(qiáng)度最高為200mT，這樣的磁選機(jī)只能用于處理比磁化系統(tǒng)較高的礦物。

要設(shè)計制造出磁極表面磁感應(yīng)強(qiáng)度高于350mT的磁選機(jī)，就必須進(jìn)行磁路優(yōu)化設(shè)計或采用高性能的磁性材料，方可滿足設(shè)計要求。從理論上講，采用小磁極和擠壓磁極或感應(yīng)磁極的方式可以有效提高磁極表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度，但這種磁路結(jié)構(gòu)的磁選機(jī)磁場梯度大，磁場作用深度小，僅適用于非金屬礦除鐵和微細(xì)粒物料選鐵作業(yè)。由于其磁場有效作用深度小于10mm，無法用于大處理量的鐵礦選礦作業(yè)。為此，要生產(chǎn)用于弱磁性鐵礦選礦作業(yè)的磁選機(jī)，鐵氧體永磁材料無法滿足設(shè)計要求，必須采用高性能的永磁材料。

2、磁選機(jī)的磁路構(gòu)成及特點(diǎn)

（1）鐵氧體磁路

在設(shè)計制造弱磁場磁選機(jī)時，考慮到生產(chǎn)制造成本，均采用鐵氧體永磁材料作為磁源。傳統(tǒng)的磁選機(jī)磁路有2種形式：一種是磁極寬度為170mm的磁路構(gòu)成方式（距離磁系表面10mm，沿圓周方向的磁場分布如圖2所示）；另一種是磁極寬度為130mm的磁路構(gòu)成方式（距離磁系表面10mm，沿圓周方向的磁場分布如圖3所示）。第1種磁路結(jié)構(gòu)磁場作用深度大，但磁場梯度相對較小，采用該磁路結(jié)構(gòu)的磁選機(jī)適用于分選強(qiáng)磁性鐵礦和單機(jī)處理量大的選礦作業(yè)。第2種磁路結(jié)構(gòu)的磁選機(jī)磁場作用深度小，但磁場梯度相對較大，適用于單機(jī)處理量小，物料粒度較細(xì)的選礦作業(yè)。

（2）鐵氧體與釹鐵硼組合磁路

在設(shè)計制造磁系表面磁感應(yīng)強(qiáng)度高于350mT的磁選機(jī)時，一般采用鐵氧體永磁材料和燒結(jié)釹鐵硼永磁材料組合成磁極組，即將鐵氧體永磁材料疊放在釹鐵硼永磁材料下面，與磁軛面接觸，根據(jù)磁選機(jī)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，選擇所用釹鐵硼永磁材料的性能牌號和所用磁體的厚度。該種磁路結(jié)構(gòu)的磁選機(jī)，磁場作用深度較大，距離磁系表面60mm時，磁感應(yīng)強(qiáng)度還可以保持在150mT以上。同時，磁場梯度也較大，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化幅度平均達(dá)到18.5mt/mm，在距離磁系表面20mm以內(nèi)時，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化幅度最大達(dá)到86mT/mm。

該種磁路結(jié)構(gòu)的磁選機(jī)用于鏡鐵礦的預(yù)選拋尾作業(yè)，可將球磨前粒度為5-20mm、原礦品位為22.5%的鐵礦提高品位6.2百分點(diǎn)，將尾礦品位控制在8.5%以下，有效同合格尾礦25%以上。某鏡鐵礦選礦廠采用直徑600mm，長1150mm的該種磁路結(jié)構(gòu)的磁選機(jī)，每年可節(jié)約水電費(fèi)和材料磨損費(fèi)500多萬元。

3、總結(jié)

采用磁極寬度130mm的鐵氧體與釹鐵硼組合磁路，磁系表面磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到了1156mT，在距離磁系表面20mm以內(nèi)時，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化幅度最大達(dá)到86mT/mm。將該種磁路組合的磁選機(jī)用于鏡鐵礦預(yù)選拋尾，可獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。