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磁选机工作原理及应用

发布日期:2018-03-19 23:48 浏览: 作者:磁选机生产厂家

  对于矿业而言,磁选机是选矿过程中最重要、应用最为广泛的机种之一。磁选机利用矿物之间的  磁性差异进行分选,起到提高矿石品位、净化固液  物料、对废弃物回收利用等作用。磁选机广泛应用  于粒度 50 mm 以下的锰矿、磁铁矿、磁黄铁矿、钛铁矿等磁性物料的湿式或干式磁选,非金属矿石  的除铁提纯作业,以及废弃物处理作业等。磁选机  按磁场强度的不同可以分为弱磁磁选机,中磁磁选  机和强磁磁选机。随着新型磁性材料及技术的发 展,高梯度磁选机及超导磁选机等新型磁选机也逐  渐成为主流设备。同时,随着绿色环保的理念的倡  导,磁选机也向着经济节能的方向发展,减少了污  染物的产生。

磁选机工作原理

一、弱磁场磁选机工作原理及应用

  弱磁场磁选机主要用于选别磁铁矿、磁黄铁矿和钛磁铁矿等强磁性矿物,分为干式和湿式两种。弱磁场磁选机随着磁系材料的发展而不断更新优化。19 世纪 50 年代,美国和瑞典率先发明出第一批干式电磁筒式磁选机后,磁选法开始得以应用;

  20 世纪初,瑞典研制出湿式电磁圆筒磁选机,可用于分选细粒磁铁矿石。20 世纪 60 年代,沈阳矿务局研发出我国第一台湿式永磁筒式磁选机后, 弱磁选机在国内迅速发展。不久后电磁磁系便被价格低廉、原料来源广的铁氧铁磁铁磁系所取代,并实现了弱磁场磁选设备的永磁化。近年来,新型铷铁硼合金的发展使磁系材料有了新的突破。

磁选机工作原理

二、干式弱磁选机工作原理及应用

  干式弱磁场磁选机用于细粒级强磁性矿石的富集及除去物料中的铁屑和强磁性杂质,我国矿山常用其对强磁性矿物进行预选。最早的干式弱磁场磁选机多为电磁磁选机。随着新型材料的发展,永磁磁选机成功面世并以其结构简单、工作可靠和 节能减耗等特点得到广泛应用。但干选容易造成粉 尘污染,因此,20 世纪 70 年代以来,干式磁选机逐渐被湿式磁选机所替代。

  干式弱磁选机最早以干式筒式弱磁性磁选机和 磁力滚筒应用最为广泛。干式筒式弱磁场磁选机可 和干式自磨机组成干选流程,主要适用于干旱缺水 和寒冷地区。以 CTG 型永磁筒式磁选机最为常见,分为单筒和双筒,其磁系由锶铁氧体永磁块组 成,特点为磁系极距小,极数多。随着新型材料的 出现,研究人员采用新型高磁性能稀土永磁材料

  ( 钕铁硼等) 或铷铁硼与铁氧体混合材料作为磁源,大大提高了铁精矿的品位和回收率。同时,也可采用增加磁极数,采用附加磁极,使用复合及变化磁场等方法使筒式磁选机的性能得以提高。2009 年,沈阳机械研究所成功研制 GHC - 1545 型大型磁选机,该设备设计处理能力在 800 ~ 1 000 m3 / h, 回收率高达 95% ,大大提高了处理能力和生产效率。这在设备研制方面是一个重大突破,也预示着磁选机设备的大型化趋势。

  磁力滚筒也称磁滑轮,适用于粗碎后粒度上限 为 350 mm 的块状原生磁铁矿石的干式磁选,在选矿厂预选抛尾过程中有重要应用,具有节能降耗的 特点。磁力滚筒的发展同样与新型材料的发展密切 相关。最早的典型设备为沈矿集团在 1970 年左右研制成功的 CT 型永磁磁力滚筒。但在实际应用中发现,该种磁选机在处理鞍山式类型磁铁矿石的过 程中,存在尾矿品位较高的问题,故磁选厂选用铈 钴铜永磁合金作为磁极材料和磁极间隙填充物,使 得筒表面磁场强度平均可达 171 kA / m,大大提高分选性能。20 世纪末期,马鞍山矿山研究院采用高性能铷铁硼作为磁极材料,研发出 CTDG 系列干式磁选机,大大提高了筒表面磁场强度和磁感应强 度,且磁系位置可以调整,被广泛应用于各大选矿 厂,成为干式永磁磁选机的代表设备。2000 年鞍钢弓长岭矿业公司引进该设备应用于生产,提高了 铁精矿品位,取得了巨大的经济效益。随着国 家对循环经济及节能减排的要求越来越高,沈阳隆 基电磁科技有限公司生产出一种矿渣微粉干式磁选 机,有效解决了微细矿渣难选别的问题,为选厂带 来了更大的经济效益和环境效益。

磁选机工作原理

三、湿式弱磁选机工作原理及应用

  湿式弱磁场磁选机分为电磁和永磁两种。早期以电磁湿式弱磁选机为主要磁选设备,用于除铁作业。1965 年,我国研发出了以锶铁氧体作磁系材料的湿式永磁磁选机,并在本钢南芬选矿厂试验成 功,永磁弱磁选机从此逐渐代替电磁弱磁选机成为 主要应用的设备。随着技术发展,磁力脱水槽、磁 团聚重选机和磁选柱成为主要的新型设备得以广泛 应用。

  湿式永磁筒式磁选机的代表设备为 CT 系列永磁筒式永磁磁选机。根据槽体结构的不同,可分为顺流型 ( CTS 型)、逆流形 ( CTN 型) 和半逆流型( CTB 型) 三种,其中半逆流型槽体应用最多。为提高磁场强度,研究人员将高性能永磁材料铷铁硼作为主要磁源与铁氧体组成复合磁系,并成功研制出 Φ1050 系列永磁磁选机,其筒表面平均磁场强度可达 160 kA / m,处理量大,对于易选矿石分选效果好。我国包头新材料应用设计研究所也研制了以铷铁硼磁体作为磁系的新型磁选机,以 BX 永磁磁选机为代表设备,筒体表面场强最高可达557 kA / m,且分选结果好。经 2003 年包钢选矿厂实践表明,精矿品位可提高 2. 07% ,带来巨大的经济效益。但现阶段,贫细杂难选矿石越来越多,普通弱磁选机难以解决细粒矿物的选别问题的现象越来越严重。因此,马鞍山市天工科技有限公司研制出了 T - GCT 系列高效筒式磁选机,相较于普通设备可达到更高的选别指标。在马钢集团南山矿业公司凹山选矿厂处理贫铁矿石的过程中, 显著提高了铁精矿品位和选矿效率[9]。

  磁力脱水槽和磁团聚重选机均为利用多种作用 力结合而成的复合力场进行分选。磁力脱水槽是一 种靠重力、磁力和上升水流力的综合作用进行分选 的设备。我国主要使用的是由沈矿及辽研磁生产

  CS 型永磁脱水槽,具有结构简单、维护方便、操作简单、不耗电等优点。目前,天源科技以及辽研 磁也生产出类似的 MCS 系列永磁脱水槽。磁团聚重选机主要利用同心圆筒永磁磁系产生不均匀的弱 磁场及重力作用来进行分选,广泛应用于微细粒矿 物的选别,尤其是强磁性细粒矿物的精选。首钢矿业公司与地矿所于 1985 年共同研制出磁团聚重选机已在国内得到广泛应用。其磁系磁场是由多个小 磁场叠加而成,磁场强度分布较为均匀,且为脉动 式。与传统永磁筒式磁选机相比,它的磁性选择性 及选别精度更高,可有效解决有用矿物和连生体的 分离的问题。

  磁选柱是一种电磁式选矿设备,最早由鞍山科技大学研制成功,用于精选铁磁性矿物的低品位精矿,降低硅、磷、硫等杂质含量,成功解决了强磁 性铁矿石分选时的非磁性夹杂问题。其原理是利用 磁场使磁性颗粒磁团聚,再利用水动力或气泡爆破 力破坏磁团聚。未来可能引入电磁脉冲力或声波代 替水动力。但早期 的磁选柱仍存在耗水量过高及处理量低的问题,因此研究人员采用PID 控制代替人工手动控制,可有效降低耗水量,并提高选矿效 率和精矿品位。故利用先进的智能控制理论,对磁 选柱进行智能控制是将来改良的主要方向。磁选柱 的大型化和自动化也是主要发展方向。

磁选机工作原理

四、强磁场磁选机工作原理及应用

  强磁场磁选机主要用于褐铁矿、锰矿、赤泥矿等弱磁性矿的分选和非金属矿的除铁。按照工作形 式可分为干式和湿式。

  1、干式强磁选机工作原理及应用

  干式强磁选机分为盘式、辊式和筒式,以辊式应用较为广泛。辊式强磁选机分为感应辊式磁 选机和永磁辊式磁选机。感应辊式磁选机即电磁感 应强磁选机,原理是利用磁场中的铁磁性辊子在其 表面感生与相邻磁极极性相反的磁场,使磁性物料 被辊吸住,非磁物料转离磁场后落到接料槽中,从 而实现分离。近几年以 GCG 型干式电磁感应辊强磁选机为主要应用设备,适用于非金属矿物的除铁 提纯。永磁辊式强磁选机的应用更为普遍,代表设 备是由中钢集团安徽天源科技股份有限公司研制的

  YCG 系列粗粒永磁辊式强磁选机。该系列设备具有比较深的磁场深度及较高的磁辊表面磁感应强 度,选别效率较高。针对细粒物料,中钢集团安徽天源科技有限公司公开了一种实用新型细粒强磁场辊式磁选机。主要特点是用整体式磁块代替组合式磁块,形成环形磁系配置,使磁选机的磁感应强度能达到 1. 4 T,能够有效处理非金属矿的除铁提纯问题,并可应用于有色金属矿和稀有金属的选别过程。此外,北京矿冶研究总院也研制出 ZC 型槽式振动强磁选机用于解决微细粒的分选问题, 并已成功用于提纯钽粉[1]。目前,生产实践中应用的干式强磁场盘式磁选机中应主要为 Φ576 mm 系列干式强磁场双盘磁选机,用于含稀有金属矿物的粗精矿的再精选。近年,随着我国对稀土矿等非金属矿的需求增大,永磁辊式强磁场磁选机的应用也越来越广泛。提高除铁提纯效果或许将成为强磁场磁选机未来的发展方向。

  2、湿式强磁选机工作原理及应用

  湿式强磁选机分为永磁湿式磁选机和电磁湿式磁选机,一般永磁湿式磁选机的磁场可达 1. 6 T; 而电磁湿式磁选机的磁场可达 2. 0 T 以上,对氧化铁的选矿效果佳。目前投入生产的主要为感应辊式 磁选机,如马鞍山矿山研究所研制的 CS 型电磁感应辊式磁选机,最高场强可至1 488 kA / m,主要适用于粗粒级矿物的选别。而琼斯型湿式强磁选机更 适合处理细粒弱磁性物料 (0. 03 ~ 1. 00 mm) 的分

  选,具有处理量大,能耗低,可靠性强等优点。其 中比较常用的有德国洪堡公司生产的琼斯型磁选

  机。环式磁选机主要有国产 SQC - 6 - 2770 型磁选机和英国拉皮特公司生产的 HIW 型,后者主要用于处理较粗颗粒物料。2002 年长沙矿冶研究所发明的广义分选空间湿式永磁强磁选机为 - 6 mm 弱磁性矿物的选别提供了条件,其主要特点为采用上 部给料方式,目的为补偿磁场不足。2015 年,该研究所又研制出了针对微细粒弱磁性矿物分选的湿式永磁辊式强磁选机,其主要特点为表面峰值磁场 高,强磁力捕收线分布密度大。

  3、中磁场磁选机工作原理及应用

  中磁场磁选机主要应用于钛铁矿和假性赤铁矿等中强磁性矿物的选别作业和非金属矿物的除铁作业。其典型设备是由广州有色金属研究院研制的DYC 型带式永磁磁选机。该设备结构简单,操作方便。其表面为薄壁材料,且与磁系贴合,目的为 提高分选表面磁场强度和回收率。磁系采用永磁材 料,不仅降低成本,还提高了安全系数。除选别矿物外, 在多种物料的除铁过程中也有着广泛应用。

  除此之外,经攀钢 ( 集团) 矿业公司在 2009 年的实践表明,马鞍山市天工科技有限公司生产的  T - GCTS1230 型中磁场磁选机可在粗选作业中取得更高品位的粗精矿,且提高了细粒级别钛铁矿的 回收率,并最终大量投入使用。该设备属于湿式中 场强顺流高效永磁磁选机,其节能环保的效果与当 代绿色科技的理念相符。它的磁系按分选功能分为分选区、扫选区和精选区。其中分选区占的弧线最 长,以提供高磁场强度和磁场梯度,从而取得更高 的精矿品位。精选区磁场强度越来越低,扫选区磁

场强度渐变增高,这使降低尾矿品位同时,还能保 证较高的精矿品位及回收率。

磁选机工作原理

  4、高梯度磁选机工作原理及应用

  高梯度磁选机是一种新型设备,通过磁介质和颗粒的相互作用来提高磁场力和磁选机的处理能力,主要用以解决微细粒矿物的分选问题。我 国从 70 年代后期开始研究高梯度磁分离技术,到现在已研制出多种类型的电磁高梯度磁选机。但随 着稀土材料的发展,永磁高梯度磁选机以其节能省 电、高效廉价的优点逐渐成为主流设备。

  立环高梯度磁选机主要应用于难选矿石的选别,是最重要的新型磁选设备之一。其中 SLON 型立环脉动高梯度磁选机主要利用磁力、脉动流体力 和重力构成的综合力场分选矿石,具有富集比大和 选矿效率高的优点,且成本较低。近年,赣州金环 磁选设备有限公司研制出的新型 SLON 立环脉动高梯度磁选机的性能更加优异。与老式的 SLON -

  2000 型号相比,SLON - 2250 型的处理能力可以提高大约 40 个百分点。在多家选厂的实践中,由SLON - 2000 - 1. 3T 型高梯度磁选机处理的尾矿铁品位平均下降 4 ~ 7 个百分点,回收率提高约 20 个百分点。马鞍山市天工科技有限公司针对旧式 磁选机存在的处理量小、能耗大等问题进行改进与  优化,研制出 YTC 永磁高梯度磁选机。其最大特点是选择精度高、节能节耗,且背景磁感应强度可  进行小范围调整 (200 ~ 300  mT)。山东华特磁电科技股份有限公司开发的强制油冷立环高梯度磁  选机也具有其独特的优势。其主要创新点在于采用  油冷却方法代替老式水冷却方法,不仅节省大量水  资源,也解决了水冷却时易结垢等缺点。2012 年, 魏桥铝业引入该设备用于赤泥中回收铁矿物,铁精 矿经两段选别后可达 46. 38% , 回 收 率 可 达

  80. 72% ,生产指标较高。总而言之,新型设备更加趋向于大处理量、大型化和节能化,这也是以 后磁选设备的主要发展方向。

  垂直磁系高梯度磁选机早先也被用于生产实践 中,但在应用过程中,普遍存在磁介质易堵塞现 象,而且磁极长期浸泡在矿浆中易被腐蚀和磨损。因此研究人员对磁系进行了改造,成功研制出水平  磁系高梯度磁选机。以 SSS  型系列湿式双频双 立环高梯度磁选机为代表。

  平板式高梯度磁选机的主要特点为磁场强度高、磁场梯度大以及磁力作用力强,且结构简单易 于操作。广东某选厂利用该设备处理较粗粒级的石榴石, 可获得优于脉动高梯度磁选机处理的结果。

  旋流高梯度磁选机结合了离心设备和高梯度磁选机的优点,以离心力、磁力及重力共同构成复合力场,利用颗粒密度和比磁化系数的差异分选矿物。不仅避免了机械夹杂,还加强了分选选择性,是一次全新的尝试。可以缩短作业流程,提高分选 效率。

  未来,单层介质和多层介质的发展和对颗粒滞留理论的研究对磁选机有着重要作用。高梯度磁选机的研制会主要致力于新型磁源的开发和优化磁介质配置方式, 以达到增大处理量和降低能耗的目的。

磁选机工作原理

  5 、 超导磁选机工作原理及应用

  随着超导技术的兴起,超导磁选机已成为新的研究方向。超导高梯度磁选机具有其它类型磁选机 无可比拟的优点,它可以在很大空间内产生很高的 磁场强度,且只需消耗极小的能量。

  自 1970 年班尼斯特发明超导磁选机之后,美、英、德等国也先后开展了超导磁选机的研制,并取得重大成果。超导磁选机一般分为开梯度超导磁选机和高梯度超导磁选机两类。德国洪堡 - 韦达格公司研制的 DESCOS 筒式超导磁选机属于开梯度超导磁选机,由超导磁系、冷却系统、分选筒三大部分组成。分选过程与一般筒式磁选机相同。该机已在土耳其图特卢卡应用于弱磁性蛇纹石和非磁性菱镁矿的分离,以除去硅、铁杂质。超导高梯度磁选机的的发展归功于英国 OXFOED 仪表公司开发的低温磁系。据报道,英国采用该超导高梯度磁选机从铀金矿浸渣中很有效率的回收了两种稀有矿石,精矿品位为1 027 g / t,回收率达到了 61% ; 而采用常规高梯度磁选机时,精矿品位和回收率只能达到790 g / t 和 51%[28]。

  我国在超导磁选机方面的研究起步较晚,目前大多采用水平式往复串罐式运转的超导磁选机,存 在着控制系统复杂、处理量较低的问题。为解决该 类问题,赣州金环磁选设备有限公司采用超导磁体 作为磁系,背景磁感应强度远高于普通的高梯度磁选机。未来超导磁选机将成为我国未来磁选机发 展的主要方向,其中超导材料和制冷系统将成为主 要研究点。

六、磁选机工作原理及应用总结

  随着稀土材料的发展和环保理念的提倡,磁选设备永磁化已经取代电磁化成为新的发展趋势,并取得了许多创新成果和成功范例。同时,将超导技术、离心技术等先进技术用于磁选机也将成为新的研究方向。未来,磁选设备将继续向着大型化、节能化、经济化发展,加强磁选技术和理论的研究, 与现代高新技术相结合,应用于新型设备的研制, 将有助于我国磁选技术的进一步发展。

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