永磁輥式強(qiáng)磁選機(jī)的研究及應(yīng)用

近幾年來(lái)，我國(guó)的非金屬礦行業(yè)發(fā)展非常迅速，對(duì)非金屬礦產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。對(duì)大多數(shù)非金屬產(chǎn)品而言，含鐵雜質(zhì)是其最主要同時(shí)也是最有害的雜質(zhì)成份。在一些行業(yè)如玻璃、陶瓷原料、耐火材料等應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)礦物原料進(jìn)行除鐵降雜已成為必須的工藝要求。這些行業(yè)非常需要適合非金屬礦除鐵去雜的高效、低成本的相應(yīng)分選設(shè)備。大量實(shí)踐證明，采用干式強(qiáng)磁選除鐵的方式，是非金屬除鐵提純最有效、費(fèi)用最低、工藝流程最簡(jiǎn)單的方式，最為用戶所接受。

當(dāng)前，對(duì)其他的弱磁性礦物例如錳礦、赤鐵礦的磁分選中，多采用電磁式強(qiáng)磁選機(jī)。電磁強(qiáng)磁選機(jī)存在耗電高、易堵塞、成本高等問(wèn)題，也迫切需要一種低成本、不堵塞的干式磁選設(shè)備。

1、強(qiáng)磁輥研究

1.1、輥體磁系設(shè)計(jì)思路：非金屬礦物中鐵主要分兩種：破碎或磨礦（主要是磨礦）中混入的機(jī)械鐵以及組成礦物本身的弱磁性鐵礦物和強(qiáng)磁性鐵礦物。對(duì)于機(jī)械鐵而言，除鐵比較容易，采用弱磁選機(jī)就可以將其分離。礦物本身的強(qiáng)磁性鐵礦物分離效果由其解離度決定，如果破碎或磨礦后強(qiáng)磁性礦物已經(jīng)解離，采用弱磁分選設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)除鐵提純。最難于分離的是礦物中含有的弱磁性鐵礦物，其分選需要很大的磁場(chǎng)力，這就要求采用具有高場(chǎng)強(qiáng)和高梯度的強(qiáng)磁選設(shè)備來(lái)選別。同時(shí)，待分選礦物的力度范圍可能比較大，所以也要考慮磁場(chǎng)的作用深度。

根據(jù)磁場(chǎng)力的公式可知，磁性顆粒受到的磁場(chǎng)力不僅與顆粒的磁化系數(shù)有關(guān)，還與磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)梯度有關(guān)。而高梯度和大的磁場(chǎng)作用深度是互相矛盾的兩個(gè)指標(biāo)，這就要求磁系設(shè)計(jì)中對(duì)各個(gè)指標(biāo)給予充分的考慮以滿足選別需要，選別強(qiáng)磁鐵礦的常規(guī)磁系結(jié)構(gòu)顯然無(wú)法滿足新的要求。在綜合上述因素以及磁路基礎(chǔ)性研究的情況下，強(qiáng)磁選機(jī)輥體磁系結(jié)構(gòu)采用擠壓磁系結(jié)構(gòu)，用磁環(huán)同極性排列而成。磁極的極性是沿圓周方向和沿軸向相同。由于這樣的磁系設(shè)計(jì)使磁系表面磁力線趨于均勻分布、圓周方向磁場(chǎng)強(qiáng)度變化不大，磁性顆粒不會(huì)發(fā)生磁翻轉(zhuǎn)，可被空白點(diǎn)空白點(diǎn)地吸在輥體表面，強(qiáng)化了磁性礦物的分離作用，使磁性礦物充分與非磁性礦物有效分離。輥體結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖1。

磁環(huán)由高剩磁、高矯頑力的高性能釹鐵硼永磁材料制成，以保證具有高的磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)和一定的磁場(chǎng)深度，兩個(gè)磁環(huán)之間是磁極，由具有良好導(dǎo)磁性能的純鐵材料加工而成。采用不同的磁環(huán)寬度與純鐵環(huán)寬度搭配組合，可以使磁輥表面形成不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)分布以滿足不同情況下的分選要求。目前RGC型強(qiáng)磁選機(jī)輥體表面工作場(chǎng)強(qiáng)大于13000高斯。

1.2、強(qiáng)磁選機(jī)結(jié)構(gòu)與技術(shù)參數(shù)：圖2為北京礦冶研究總院研制開(kāi)發(fā)的工業(yè)2-RGC強(qiáng)磁選機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，為上下雙輥布置。分選物料通過(guò)給料斗2后被振動(dòng)給料器3給到皮帶5上，在重力、磁場(chǎng)力和離心力以及摩擦力的綜合作用下，磁性物被吸附后隨著皮帶繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)直到離開(kāi)磁場(chǎng)落入磁性物料斗，而由于非磁性物不受磁場(chǎng)力的作用，直接被拋入非磁性物料斗，磁性物和非磁性物得以分離。高速分礦板7的不同位置，可以得到不同產(chǎn)率和品位的產(chǎn)品。上下雙輥磁環(huán)和純鐵位置互相錯(cuò)開(kāi)以增加磁性物被捕收的機(jī)會(huì)。每個(gè)磁輥都配有一個(gè)調(diào)頻器，這樣可以根據(jù)物料的不同磁性、粒度以及料層厚度來(lái)調(diào)整磁輥的轉(zhuǎn)速以滿足不同的分選要求。設(shè)備采用整體密封方式進(jìn)行粉塵污染控制，同時(shí)配有除塵接口4，便于粉塵的排出以減少對(duì)環(huán)境的粉塵污染。

目前設(shè)備已經(jīng)系列化，常用磁輥直徑為120mm、150mm、200mm和300mm，長(zhǎng)度系列為500mm和1000mm，表1列出了長(zhǎng)度為1000mm時(shí)不同直徑的技術(shù)參數(shù)，其中2-RGC表示雙輥配置，實(shí)際生產(chǎn)中可以根據(jù)需要采用單輥或多輥配置。

1.3、強(qiáng)磁選機(jī)特點(diǎn)：輥體磁系結(jié)構(gòu)特殊設(shè)計(jì)，分選磁場(chǎng)高，比磁力大，分選效果明顯；入選粒度范圍寬（0.1~20mm），分選效率高；設(shè)備有單輥、雙輥和三輥配置，可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多選；采用變頻器調(diào)速，處理能力、料層厚度可調(diào)節(jié)；高性能永磁材料和高純度純鐵，性能穩(wěn)定可靠；高強(qiáng)度超薄輸送帶，壽命大、更換方便，磁輥無(wú)磨損；干式分選，節(jié)水環(huán)保；運(yùn)行費(fèi)用低、功耗只有電磁強(qiáng)磁選機(jī)的1/10；全封閉設(shè)計(jì)，低噪音，無(wú)污染；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地少，安裝方便。由于具有上述特點(diǎn)，RGC型強(qiáng)磁選機(jī)不令在許多應(yīng)用領(lǐng)域可取代電磁強(qiáng)磁選機(jī)，而且還可有效分選其它磁選設(shè)備難以處理的粗粒弱磁性礦物。

2、試驗(yàn)與工業(yè)應(yīng)用

設(shè)備研制成功后已在不同地區(qū)和不同行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，主要應(yīng)用和試驗(yàn)情況如下。

2.1、紅柱石：新疆巴州益隆紅柱石選礦廠是目前亞洲規(guī)模最大的紅柱石選礦廠，我國(guó)主要紅柱石生產(chǎn)廠家之一。年產(chǎn)5萬(wàn)t紅柱石精礦，粒度為-5+1mm，作為紅柱石骨料銷售。工藝流程為破碎-分級(jí)-重選拋尾-強(qiáng)磁選拋尾，強(qiáng)磁選為2-RGC系列產(chǎn)品，輥直徑為120mm和150mm兩種。具有指標(biāo)為原礦（紅柱石品位12%~17%），經(jīng)過(guò)工藝流程處理，精礦為Al2O355%~58%，F(xiàn)e2O3小于1.0%，精礦產(chǎn)率12%，回收率62%，分選指標(biāo)良好。

2.2、鉀長(zhǎng)石除鐵：本設(shè)備應(yīng)用于遼寧大石橋和湖北隨州地區(qū)的兩個(gè)選廠，具體指標(biāo)見(jiàn)表2。

兩個(gè)選廠生產(chǎn)的精礦粉主要用做玻璃原料，客戶要求含鐵低于0.2%。永磁強(qiáng)磁輥兩次分選后指標(biāo)良好，精礦中鐵品位均滿足要求。

2.3、棕剛玉磨料：河南伊川礬土資源豐富，儲(chǔ)量達(dá)2億t。棕剛玉是以優(yōu)質(zhì)磨料級(jí)礬土為原料，配以輔料，于電弧爐中經(jīng)2250℃以上高溫精煉制成。伊川縣某礦業(yè)公司為降低棕剛玉磨料中的磁性物含量，采用2PGC型強(qiáng)磁輥進(jìn)行除鐵，效果良好，指標(biāo)見(jiàn)表3。

2.4、石英砂：石英砂是重要的工業(yè)礦物原料，來(lái)源廣泛，大量應(yīng)用于玻璃、鑄造、陶瓷及耐火材料、冶煉硅鐵、冶金熔劑、冶金、建筑、化工、塑料、橡膠、磨料等工業(yè)。由于所應(yīng)用的行業(yè)不同，對(duì)石英砂中的Fe2O3含量要求也不同。表4為工業(yè)應(yīng)用或試驗(yàn)情況統(tǒng)計(jì)。從表中可以看出，經(jīng)過(guò)RGC系列強(qiáng)磁輥2次或3次分選，F(xiàn)e2O3含量明顯下降，而且產(chǎn)率也相當(dāng)高。

2.5、鑄鋼砂：干砂采自河北承德地區(qū)，全部為露天礦，儲(chǔ)量非常大。干砂粒度較細(xì)，粒度范圍為40~140目之間，其SiO2品位為87.9%，本身就可以作為鑄造砂銷售，而經(jīng)過(guò)雙輥型永磁輥磁選機(jī)選別后，SiO2品位可以提高到97.2%，而品位高于97%的干砂可以作為鑄鋼砂銷售，由于兩者價(jià)格相差較大，選別后可以明顯增加經(jīng)濟(jì)效益。

2.6、錳礦分選：礦石來(lái)自新疆某縣，為200mm左右塊狀硬錳礦。采用慣性圓錐破碎機(jī)對(duì)其進(jìn)行破碎至-10mm后進(jìn)行全粒級(jí)和分粒級(jí)試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表6和表7。

從表6和表7結(jié)果可以看出，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.3T，礦樣分粒級(jí)強(qiáng)磁選結(jié)果與全粒級(jí)入選指標(biāo)基本相當(dāng)。分粒級(jí)磁選精礦Mn品位為35.77%，回收率為95.67%，而全粒級(jí)強(qiáng)磁選精礦Mn品位為36.77%，回收率為91.52%，分選指標(biāo)非常理想。

3、結(jié)論

1、RGC系列永磁輥式強(qiáng)磁選機(jī)，采用獨(dú)特的磁路設(shè)計(jì)并用高剩磁高矯頑力的稀土釹鐵硼以及高導(dǎo)磁純鐵材料組成的磁系，輥表場(chǎng)強(qiáng)高，磁場(chǎng)梯度大。采用調(diào)頻器對(duì)輥體轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理。

2、設(shè)備采用整體密封式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，留有除塵接口，可有效減少微細(xì)粒粉塵對(duì)環(huán)境和操作人員的污染與危害。

3、試驗(yàn)研究和工業(yè)應(yīng)用表明，該型永磁強(qiáng)磁選機(jī)對(duì)長(zhǎng)石礦、石英砂、紅柱石等非金屬礦的除鐵降雜有明顯的效果，對(duì)于錳礦等弱磁性礦物也有很好的分選作用。

4、RGC系列永磁輥式強(qiáng)磁選機(jī)為干式強(qiáng)磁選設(shè)備，具有濕式磁選和電磁選無(wú)法比擬的費(fèi)用低、工藝流程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，十分適合非金屬提純以及弱磁性礦物的分選，值得大力推廣應(yīng)用。

相關(guān)設(shè)備：永磁筒式磁選機(jī)、雙立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)、赤鐵礦選礦設(shè)備。