新型圓盤干式磁選機的分析與設(shè)計

【摘 要】本文介紹一種新型的干式磁選機，該磁選機包括給料箱，兩個磁極圓盤（分別帶有N極和S極），一個離心盤，雙層傳動軸、動力輸出裝置、分選箱，接料槽以及外殼組成。利用礦物的電特性和磁特性來對礦物進行分選，首先將給礦加靜電，使礦物通過接觸的方式得電，再利用電粒子在磁場中受到的洛侖茲力來使磁鐵礦和其他雜質(zhì)的分離。整個系統(tǒng)的驅(qū)動部分采用西門子MM440變頻器驅(qū)動，西門子S7-200PLC作為中央處理器，對磁選機的分選過程進行控制。

【關(guān)鍵詞】圓盤；洛侖茲力；變頻器；PLC

赤鐵礦在我國的鐵礦資源中占有相當(dāng)大的比例，赤鐵礦與磁鐵礦相比，大部分赤鐵礦嵌布粒度細(xì)、含泥量大，選礦難度較大。因此自“六五”以來我國就把赤鐵礦作為國家的科研攻關(guān)項目，并且取得了豐碩的成果。一些大型赤鐵礦礦山在選礦工藝、設(shè)備和藥劑等方面積累了許多經(jīng)驗，取得了較好的選別指標(biāo)。由于大多數(shù)工藝流程復(fù)雜、設(shè)備投資多和選礦成本高等缺點，因此對于一些中小型的赤鐵礦礦山，尤其是赤鐵礦與磁鐵礦混合的中小型礦山來說，這些工藝難以被采用。我國大型赤鐵礦礦山較少，而中小型赤鐵礦礦山較多，因此研究適合于中小型赤鐵礦礦山的選礦工藝尤為重要。

1.新型圓盤干式磁選機設(shè)備提出的理由

赤鐵礦又名紅礦其化學(xué)分子式為Fe2O3，它是一種弱磁性鐵礦物，可浮性較磁鐵礦好，是煉鐵的主要原料之一。其主要選礦工藝有重選、浮選和強磁選或是多種選礦工藝并用，也有過磁化焙燒后弱磁選的工藝。

早期的赤鐵礦選礦一般多采用重選工藝，主要有跳汰機、離心選礦機、螺旋溜槽、螺旋選礦機、搖床等，由于其選礦處理能力小，選礦品位低、回收率低而逐漸被淘汰。

后來赤鐵礦選礦發(fā)展了浮選工藝和強磁選工藝，主要以氧化石蠟皂為捕收劑的正浮選工藝和以電磁平環(huán)強磁選機為選別設(shè)備的強磁選工藝。但是其選別技術(shù)指標(biāo)均沒有達到令人滿意的效果。還有電選機的應(yīng)用，電選機是利用赤鐵礦的電特性對赤鐵礦進行采選的，其正常工作需要較高的電壓來形成點暈，通過點暈現(xiàn)象來采選赤鐵礦，這種方法雖然能夠?qū)⒊噼F礦分選出來，但是由于其需要高壓，使其具有一定的安全隱患并且造價較高、具有一些不可避免的缺點。

這些傳統(tǒng)的方法還是以提高場強或者只以赤鐵礦的電特性為契機來實現(xiàn)對赤鐵礦的分選，雖然其能夠?qū)崿F(xiàn)赤鐵礦的分選，但是效果不佳且效率較低，針對于這種現(xiàn)狀，提出了利用赤鐵礦的電特性，并且還依照應(yīng)用磁選設(shè)備的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對赤鐵礦的分選。

2.基本原理

新型圓盤干式磁選機是一種用于分選赤鐵礦的新型設(shè)備。該設(shè)備能夠用于導(dǎo)電率高和導(dǎo)電率低的有色金屬混合物以及赤鐵礦石的精選等場合。

圓盤式磁選機包括給料箱，兩個磁極圓盤（分別帶有N極和S極），一個離心盤，雙層傳動軸、動力輸出裝置、分選箱，接料槽以及外殼組成。分選箱中帶有兩個平行的固定磁極，離心盤夾在兩個磁極圓盤的中間做切割磁感線工作，雙層傳動軸其中外層傳動軸連接在兩個磁極圓盤上，內(nèi)層傳動軸連接在離心盤上，在設(shè)備工作時動力輸出裝置帶動雙層傳動軸的外層傳動部分轉(zhuǎn)動使兩個磁極圓盤旋轉(zhuǎn)，這樣就相當(dāng)于離心盤在切割兩個磁極圓盤的磁感線，這樣在兩個磁極盤旋轉(zhuǎn)的同時在離心盤上就會產(chǎn)生由外側(cè)指向內(nèi)側(cè)的感應(yīng)電流，并且離心盤會隨著兩個磁極盤旋轉(zhuǎn)的方向旋轉(zhuǎn)（異步電動機原理），此時離心盤就相當(dāng)于一個邊緣帶負(fù)電，中間帶正電的旋轉(zhuǎn)帶電體，進行分選時，礦物由給料箱進入到離心盤上，礦物在這個帶電的離心盤上做圓周運動，同時金屬物料就會帶有離心盤邊緣的負(fù)電荷，待物料由離心力的作用被甩到分選箱后，在分選箱中的兩個固定磁極對帶電物料就會產(chǎn)生洛侖茲力，這樣就使得金屬和非金屬物料得以分離。

該技術(shù)應(yīng)用了礦料混合物中物料的電特性的不同來分離礦物和非礦物質(zhì)的，是基于對目前的電選機和干式磁選機的綜合分析設(shè)計開發(fā)出來的，分選盤的運動原理是依據(jù)異步電動機的工作原理，工作原理簡圖如圖1所示：該結(jié)構(gòu)由銅或鋁材料制成的離心盤和離心盤上下兩個永久磁鐵組成，圓形在圓盤的上下位置分別放有永磁鐵，永磁鐵能夠繞中間的圓軸進行旋轉(zhuǎn)，當(dāng)永磁鐵旋轉(zhuǎn)時，圓盤相當(dāng)于切割永久磁鐵的磁感線，圓盤相當(dāng)于無窮多個導(dǎo)體棒，這些導(dǎo)體棒均切割永久磁鐵的磁感線，這樣會使得圓盤形成由邊緣指向圓心側(cè)的感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的方向為由圓盤的邊緣指向圓心，根據(jù)左右定則，這個電流會使圓盤受到一個電磁力，使圓盤隨著永久磁鐵旋轉(zhuǎn)的方向旋轉(zhuǎn)。同時圓盤的邊緣會形成負(fù)電荷，而圓盤的圓心側(cè)會形成正電荷，從外側(cè)看，圓盤相當(dāng)于圓心是正極，邊緣是負(fù)極的直流電源，這樣當(dāng)?shù)V物給到圓盤上時，導(dǎo)體礦物就會因接觸圓盤而帶負(fù)電，同時礦物也會因圓盤的轉(zhuǎn)動受到離心力的作用，這就完成了礦物的帶電和運動的工作。

圖1

接下來，礦物就會由離心力的作用進入到分選箱，分選箱的上下兩端加裝固定永久磁鐵，當(dāng)?shù)V物在離心力的作用下由圓盤進入分選箱時，導(dǎo)體礦物還會保持原來的電特性，即帶負(fù)電，那么它在固定磁場中會受到洛侖茲力，而非導(dǎo)體物料將不受此力，通過兩個受力情況的不同，分開兩種礦料，最終實現(xiàn)分選，圓盤式干式分選機的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 新型圓盤干式磁選機簡化模型圖

3.經(jīng)濟和社會效益分析

我國每個磁鐵礦采礦廠每年都要剝離數(shù)以百萬噸計的低品位赤鐵礦石，品味通常都在18%以下，按照目前各選礦廠的生產(chǎn)工藝，這些剝離物只能作為圍巖處理，不但造成資源浪費，而且污染了環(huán)境。資源高效利用的途徑之一就是降低采礦的邊界品味，使一部分表外礦資源化，但實現(xiàn)這一目標(biāo)的前提是實現(xiàn)預(yù)拋尾；或者通過高溫焙燒的方法改變赤鐵礦的化學(xué)性質(zhì)進行分選，最后再將其還原為三氧化二鐵。由于這些處理方法繁瑣且實現(xiàn)起來較麻煩，使得赤鐵礦的分選效率低，而且分選效果不好，新型圓盤干式磁選機成功的解決了這些問題。 [科]

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