新磁路永磁筒式磁選機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用

稀土永磁材料釹鐵硼的發(fā)展給筒式磁選機(jī)提高技術(shù)性能帶來了新的機(jī)遇。釹鐵硼永磁材料最大磁能積為263~335kJ/m，剩磁Br≥1.17~1.4T，矯頑力Hc≥1433~1592kA/m。這種高剩磁、高矯頑力、高磁能積的永磁材料在永磁磁路設(shè)計(jì)上，必然會(huì)大大改善永磁設(shè)備的磁特性。

自80年代初以來，國內(nèi)外就開展了用稀土材料制造磁選機(jī)的濃度。包頭新材料應(yīng)用設(shè)計(jì)研究所于1990年研制了國內(nèi)首臺(tái)高磁場、高梯度、多級(jí)、高性能稀土永磁磁選機(jī)，筒體表面場強(qiáng)達(dá)750mT。該磁選機(jī)采用特殊的磁路設(shè)計(jì)（磁系已申請(qǐng)專利，專利號(hào)：ZL91100572.2）。采用該專利技術(shù)已開發(fā)出系列產(chǎn)品，場強(qiáng)為100~750mT，極數(shù)為8~12極，磁包角為140°~150°，穿透深度及磁場梯度根據(jù)所選試料的不同可進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和制造。采用該系列磁選機(jī)分別對(duì)包鋼、舞鋼、酒鋼的鐵礦物進(jìn)行回收，對(duì)硫酸渣及高爐瓦斯灰進(jìn)行回收，均取得較好的成效。

1、新型永磁體磁系

新型永磁體磁系的設(shè)計(jì)必須遵循下述原則：

（1）磁選機(jī)工作區(qū)的磁通密度絕對(duì)值應(yīng)盡可能高；

（2）磁力HgradH的徑向分量盡可能高，而切向分量盡可能減??；

（3）保證磁場有足夠的作用深度；

（4）在滿足上述條件情況下，多極可以提高精礦品位。

Marinescu曾用解析和數(shù)值法設(shè)計(jì)出理想的方向磁化，是不同磁塊的磁化方向與垂直的中軸夾角，按一定方向旋轉(zhuǎn)相同角度，形成環(huán)形磁系。這種磁場在筒體表面即可獲得一個(gè)均勻高梯度與高磁通密度的磁場，它具有磁通密度高，切向磁場小，徑向梯度高的特點(diǎn)。

在實(shí)踐中，在磁系包角范圍內(nèi)的磁化方向連接調(diào)節(jié)是很難實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過多年探討，在磁路設(shè)計(jì)上，采用聚磁的辦法，獲得了筒體表面較為均勻的高梯度和高磁通密度的磁系設(shè)計(jì)，如圖1所示。

主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)是磁路設(shè)計(jì)技術(shù)，較大幅度地提高了磁場強(qiáng)度和梯度，也就是提高了磁力因數(shù)。與傳統(tǒng)磁選機(jī)相比，新型磁選機(jī)的磁場強(qiáng)度可達(dá)傳統(tǒng)磁選機(jī)的5倍，磁場強(qiáng)度（從磁系表面到筒皮表面的梯度）可達(dá)傳統(tǒng)磁選機(jī)的5.3倍，故磁力因數(shù)是傳統(tǒng)磁選機(jī)的26倍，而磁極個(gè)數(shù)是傳統(tǒng)磁選機(jī)的2倍以上。

新型磁選機(jī)在高梯度，多磁極的前提下，還能保持一定的磁場作用深度。如規(guī)格為φ1050mm×2400mm磁選機(jī)，磁極數(shù)為10極，筒表場強(qiáng)為H=700mT，距筒表面50mm處H=150mT，設(shè)計(jì)用4554異型磁體（梯形）進(jìn)行高度聚磁組合而成。實(shí)測結(jié)果：筒表場強(qiáng)H=750mT，距筒表50mm處H=200mT。除此之外，在磁系的堅(jiān)固性方面，本所采用一種特殊的固定密封技術(shù)，可保證磁系、磁體10年不脫落。

圖2為場強(qiáng)180mT、10極、全部鐵氧體的磁選機(jī)的筒體表面磁特性曲線。圖3為鐵氧體的磁選機(jī)的筒體表面磁特性曲線。圖3為實(shí)驗(yàn)室制作的φ400mm×330mm磁選機(jī)磁特性曲線，場強(qiáng)為600mT，極數(shù)為6極，采用釹鐵硼材料制作的磁選機(jī)。

從圖1、2中可以看出，無論采用何種永磁材料，均可以使筒體表面獲得均勻高梯度和高磁通密度磁場。其中多極是獲得均勻高梯度的措施之一，極數(shù)的多少一般遵循下列規(guī)律：

（1）筒皮表面附近磁通密度的平均值隨著極數(shù)的增多而增多；

（2）徑向磁場梯度隨極數(shù)的增多而增高，而徑向磁場強(qiáng)度隨極數(shù)的增多而迅速減小，這意味著筒皮表面附近的磁力較大，而離開筒皮磁力迅速減小，穿透深度很淺，因而不是極數(shù)越多越好，要選擇合適的極數(shù)。

2、應(yīng)用

2.1、處理包頭中貧氧化鐵礦的試驗(yàn)

1997年為包鋼研制了2臺(tái)φ1050×2400mm新型釹鐵硼磁選機(jī)，場強(qiáng)分別為400mT和750mT，目的是探索新型磁選機(jī)在包頭中貧氧化礦的選礦工藝中應(yīng)用的可能性，用于取代現(xiàn)用的CTN-1024永磁（400mT）中的磁機(jī)及氧化礦系列中精選用的瓊斯強(qiáng)磁選機(jī)（6000~8000mT）的可能性。

1998年1月至9月，在包鋼選礦廠的選礦車間，由包鋼選礦廠，包鋼綜合企業(yè)公司、包頭新材料設(shè)計(jì)研究所共同組成了試驗(yàn)組，分別作了新型釹鐵硼磁選機(jī)處理弱磁選尾礦、一粗一精代替中磁場磁選機(jī)及處理強(qiáng)磁選的粗精礦代替瓊斯強(qiáng)磁選機(jī)的工業(yè)試驗(yàn)。

新型釹鐵硼磁選機(jī)處理磁選尾礦工業(yè)試驗(yàn)，3月至4月進(jìn)行了穩(wěn)定試驗(yàn)，共取樣74批，新型送給選機(jī)選別結(jié)果大大優(yōu)于現(xiàn)生產(chǎn)應(yīng)用的中磁機(jī)，鐵粗精礦品位和回收率分別提高2.77和5.67個(gè)百分點(diǎn)，其對(duì)比結(jié)果見表1。

經(jīng)試驗(yàn)組測算：若年處理368萬t弱磁尾礦，將現(xiàn)有的中磁機(jī)改造成新型釹鐵硼磁選機(jī)，新增成本為600萬元，由于鐵精礦的品位和回收率提高，鐵精礦新增產(chǎn)值為1738.39萬元/a，年純?cè)鼋?jīng)濟(jì)效益為1138.39萬元。

新型釹鐵硼磁選機(jī)處理強(qiáng)磁粗精礦工業(yè)試驗(yàn)，在9月1日至20日的穩(wěn)定試驗(yàn)中，給礦量為30t/臺(tái)時(shí)，共取樣85批，新型磁選機(jī)選別結(jié)果強(qiáng)于現(xiàn)有強(qiáng)磁精選用的瓊斯強(qiáng)磁選機(jī)，使精礦品位和回收率分別提高4.32和9.86個(gè)百分點(diǎn)，穩(wěn)定試驗(yàn)指標(biāo)與現(xiàn)場生產(chǎn)流程指標(biāo)對(duì)比見下表2。

經(jīng)試驗(yàn)組測算：若年處理491萬t強(qiáng)磁粗精礦，將現(xiàn)有的瓊斯強(qiáng)磁選機(jī)改造成新型釹鐵硼磁選機(jī)，新增成本1171.66萬元。由于鐵精礦品位和回收率的提高，新增產(chǎn)值為2885.85萬元，年純?cè)鼋?jīng)濟(jì)效益為1714.19萬元。

上述兩項(xiàng)試驗(yàn)，除有直接經(jīng)濟(jì)效益外，特別是鐵精礦的雜質(zhì)含量（主要指K2O、Na2O）將大幅度降低，而且從設(shè)備維護(hù)、維修及操作上也簡單易行，對(duì)新建廠、設(shè)備一次性投資將大大降低。因?yàn)樾滦外S鐵硼磁選機(jī)的價(jià)格，是仿瓊斯強(qiáng)磁選機(jī)的1/3~1/4。

2.2、硫酸渣中鐵礦物的回收

1998年對(duì)寶雞劑山硫酸渣采用新型釹鐵硼磁選機(jī)進(jìn)行了選礦試驗(yàn)。齊山硫酸渣鐵品位為51.80%，含磁性鐵25%，其余為弱磁性赤鐵礦，磨礦細(xì)度為-200目65.87%，經(jīng)過一次選別，可獲得鐵精礦品位為60%，回收率為60%~70%的結(jié)果。經(jīng)過我們對(duì)寶雞硫酸渣回收鐵礦物的選礦試驗(yàn)，寶雞已定購2臺(tái)φ750mm/1200mm新型釹鐵硼磁選機(jī)并已投產(chǎn)，獲得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

全國每年產(chǎn)生硫酸廢渣近700萬t，其中主要成分為再造的Fe2O3和Fe2O3，一般硫酸渣鐵品位在50%，但硫酸渣全國的利用率只占20%左右，還有數(shù)百萬噸硫酸渣就地堆放，產(chǎn)生酸性廢水和粉塵造成污染。由于硫酸渣浸染粒度細(xì)及赤鐵礦回收的困難，國內(nèi)多采用重選及浮選的方法，其精礦的品位和回收率都不盡如人意，而且成本也特別高。

2.3、對(duì)包鋼鋼廠含鐵塵泥的回收

包鋼每年有15萬t塵泥（瓦斯灰、瓦斯泥、除塵灰、高爐灰、轉(zhuǎn)爐泥等），既占用場地又污染環(huán)境。為使二次資源得到回收利用，我們采用新型釹鐵硼磁選機(jī)作了選礦流程試驗(yàn)，對(duì)原礦鐵品位29.63%的瓦斯灰，一次磨礦細(xì)度-200目85%時(shí)，采用600mT半逆流筒式永磁磁選機(jī)，粗選可以獲得品位為55.68%的粗精礦，回收率為73.76%；粗精礦再磨至-320目80%時(shí)，采用400mT磁選機(jī)可獲得鐵品位62.65%的精礦，回收率為69.23%。

3、結(jié)語

（1）我所開發(fā)研制的新型釹鐵硼磁選機(jī)，經(jīng)過周密、完善的磁路設(shè)計(jì)（已獲得專利），已形成不同參數(shù)的系列產(chǎn)品，特別是近幾年的選礦工藝試驗(yàn)及選礦工業(yè)實(shí)踐，更加證明了這種新型釹鐵硼磁選機(jī)，具有強(qiáng)大的生命力。

（2）鑒于我國鐵礦資源有相當(dāng)一部分是屬于弱磁性鐵礦物，國內(nèi)選礦工藝中，急需400~750mT的磁選機(jī)。對(duì)于原生的磁鐵礦的回收，也要求高性能磁選機(jī)。經(jīng)過對(duì)包鋼、舞鋼、酒鋼、四川滬活鐵礦及內(nèi)蒙附近礦點(diǎn)的選礦試驗(yàn)，這種新型釹鐵硼磁選機(jī)均已取得了滿意的指標(biāo)。

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