水平磁系永磁高梯度磁選機的研制

陳立　倪明亮　黃沛洋

摘要：文章介紹一種水平磁系永磁高梯度磁選機。該設備采用NdFeB材料組成磁系，背景磁感應強度為0.56-0.63T，導磁介質選用導磁不銹鋼棒，介質表面磁感應強度可達到1.13T。實驗室應用試驗結果表明，水平磁系永磁高梯度磁選機對承德黑山鐵礦選鐵尾礦具有良好的分選指標。

關鍵詞：水平磁系永磁高梯度磁選機；分選原理；磁系特性；實驗室應用試驗

中圖分類號：TD457 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0093-02

高梯度磁選機在細粒弱磁性礦物選別和非金屬礦除鐵、廢水處理等方面已得到廣泛應用。目前國內研制的高梯度磁選機多采用電力激磁方式，電磁磁系的激磁功率較高，造成運行成本增高；設備加工中需用大量的導電銅管以及導磁工業純鐵，設備價格昂貴；設備運行中，需加冷卻水對電磁磁系進行冷卻，維修操作和管理不方便。

隨著永磁材料和永磁技術的發展，高梯度磁選機永磁化是高梯度磁選機一個重要發展方向和必然趨勢，特別是第三代高磁能積和高剩余磁感應強度永磁體-釹鐵硼（NdFeB）的出現，使得高梯度磁選機永磁化得以實現。

本文介紹一種水平磁系永磁高梯度磁選機（專利申請號201210158985.1），背景磁感應強度可達0.56-0.63T，使用導磁不銹鋼聚磁介質后，最大磁感應強度可達1.13T，在對承德黑山鐵礦選鐵尾礦進行選別試驗中取得了較好的指標。

1 水平磁系永磁高梯度磁選機的結構及分選原理

如圖1所示，水平磁系永磁高梯度磁選機由機架（1）、永磁磁系（3）、分選轉環驅動系統（4）、精礦斗（5）、分選轉環（7）、主軸（8）、液位箱（9）、尾礦管（11）、脈動機構（12）、脈動驅動系統（14）、給料斗（15）、沖洗水斗（16）等部分。若干個分選轉環（7）豎直并列安裝在主軸（8）上，分置于對應的永磁磁系（3）中，通過主軸（8）與分選轉環驅動系統（4）相連接固定在機架（1）上，并由分選轉環驅動系統（4）驅動。分選轉環（7）以磁包角為90?～100?分置于永磁磁系（3）中；永磁磁系下方設有與脈動機構（12）相連通的尾礦通道（10）；機架（1）的側面裝有顯示礦漿液位的液位箱（9）。

水平磁系永磁高梯度磁選機的分選原理如下：

礦物以礦漿的形式通過給料斗（15）加入到置于分選轉環（7）上的聚磁介質盒（2）上表面，由于由稀土永磁材料制成的永磁磁系（3）的存在，聚磁介質盒中的聚磁介質上產生非均勻磁場即高梯度磁場，礦漿中的弱磁性礦物被聚磁介質所吸附，同時由于脈動機構（12）和沖洗水斗（16）的存在，使礦漿產生與磁力線相垂直的往復運動，沖洗出其中夾雜的非磁性物質。分選轉環（7）在分選轉環驅動系統（4）的驅動下作順時針旋轉，將吸附有弱磁性礦物的聚磁介質盒轉至分選轉環（4）的頂部，由沖洗水管（6）中的沖洗水沖洗到精礦斗（5），并通過精礦管（13）輸出設備，完成富集；非磁性顆粒在重力、脈動流體力的作用下穿過聚磁介質盒，沿永磁磁系上的縫隙，流經尾礦通道（10）和脈動機構（12），由尾礦管（11）排除設備，達到分選目的。

2 水平磁系永磁高梯度磁選機的磁系特性

如圖2所示，水平磁系永磁高梯度磁選機磁系采用Nd-Fe-B為主體磁體，由小型磁體組成充磁方向均為水平方向且極性相反的兩組閉合大型磁體（3-3）。永磁磁極（3）工作面設有一層非導磁不銹鋼保護薄層（3-2）；非工作面（除工作面之外的磁極表面）設有一層厚度為10mm左右的導磁不銹鋼（3-1），以形成閉合磁系，減少漏磁。

3 水平磁系永磁高梯度磁選機的特點

（1）由于采用稀土永磁材料作為背景磁場，在保證了背景磁場的磁場強度足夠大之外，不需要冷卻和電流激磁，大大降低了運行費用，操作簡單。

（2）通過多個分選轉環并列安裝，提高設備的處理能力。

（3）通過相連并列安裝的分選轉環共用一個永磁磁極，減小設備的規模，并實現稀土永磁材料的充分利用。

（4）由于磁場為水平方向，傳導磁力線的主要聚集區在圓柱形介質棒的左右表面，使磁力線的分布更密集，磁場強度更高，磁性礦物在介質表面受到的吸附力更大。

（5）可以采用設置磁包角的大小來調節聚磁介質盒中的感應磁場。

4 水平磁系永磁高梯度磁選機實驗室應用試驗

4.1 礦樣性質

（1）試驗樣品來源。此次試驗樣品為承德黑山鐵礦選鐵尾礦。

（2）樣品礦石特性分析。根據礦物的利用情況和工藝性能，其礦物成分可分為鐵礦物、鈦礦物、硫化物以及脈石礦物。其中，鐵礦物主要為鈦磁鐵礦，以及少量的鈦赤鐵礦、磁赤鐵礦、針鐵礦、褐鐵礦等，礦物含量為15.56%；鈦礦物主要為鈦鐵礦，以及很少量的白鈦石等，礦物含量為8.66%；脈石礦物則以綠泥石和斜長石為主，尚有少量黑云母、石英、方解石、磷灰石等，礦物含量為77.01%；硫化物很少，其礦物為磁黃鐵礦、黃鐵礦和黃銅礦，礦物含量為0.91%。樣品化學多元素分析結果和鐵物相分析結果如表1和表2所示。

4.2 實驗室應用試驗

采用水平磁系永磁高梯度磁選機對上述礦樣進行實驗室小型試驗。小型試驗固條件為：沖程為8mm，脈沖頻率為26Hz，轉環轉速為2r/min，介質盒為φ4mm、充填率為14%的聚磁介質棒介質盒，礦漿濃度為20%，給礦速度為15L/min，漂洗水量為800mL/5s。試驗結果見表3。

實驗室應用試驗結果表明：采用水平磁系永磁高梯度磁選機處理承德黑山鐵礦選鐵尾礦，在給料鐵礦尾礦全鐵品位為15.56%時，經一次磁選可獲得全鐵品位為29.52%、回收率為67.48%的良好指標。

5 結語

從設備結構來看，水平磁系永磁高梯度磁選機采用了永磁磁系構成的水平磁系，具有背景磁場高，有效防止聚磁介質盒堵塞，運行費用低，操作簡單等特點，且可以采用多個分選轉環并列安裝來提高設備的處理能力和采用設置磁包角的大小來調節聚磁介質盒中的感應磁場，是高梯度磁選機永磁化研究和發展的重要方向。

從實驗室應用試驗研究結果來看，水平磁系永磁高梯度磁選機在鐵礦尾礦回收鐵領域具有良好的應用

價值。

參考文獻

[1] 郭小飛，馮泉，韓躍新.PHGM-600型永磁高梯度磁選機的研制[J].金屬礦山，2010（2）：100-102.

[2] 李小靜，周岳遠，曹傳輝，等.CRIMM型雙箱往復式永磁高梯度磁選機研制及應用[J].非金屬礦，2008（31）：47-48.

[3] 劉鵬，焦紅光，陳清如.永磁高梯度磁選機的發展現狀及解析[J].礦山機械，2008，21（36）：105-108.

[4] 馮定五，彭世英，孫仲元等.永磁帶式高梯度磁選機的研制[J].礦冶，1996，5（1）：50-53.

作者簡介：陳立（1979—），男，湖南攸縣人，四川環能德美科技股份有限公司工程師，碩士，研究方向：礦物加工、礦用設備和廢舊塑料回收。endprint

摘要：文章介紹一種水平磁系永磁高梯度磁選機。該設備采用NdFeB材料組成磁系，背景磁感應強度為0.56-0.63T，導磁介質選用導磁不銹鋼棒，介質表面磁感應強度可達到1.13T。實驗室應用試驗結果表明，水平磁系永磁高梯度磁選機對承德黑山鐵礦選鐵尾礦具有良好的分選指標。

關鍵詞：水平磁系永磁高梯度磁選機；分選原理；磁系特性；實驗室應用試驗

中圖分類號：TD457 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0093-02

高梯度磁選機在細粒弱磁性礦物選別和非金屬礦除鐵、廢水處理等方面已得到廣泛應用。目前國內研制的高梯度磁選機多采用電力激磁方式，電磁磁系的激磁功率較高，造成運行成本增高；設備加工中需用大量的導電銅管以及導磁工業純鐵，設備價格昂貴；設備運行中，需加冷卻水對電磁磁系進行冷卻，維修操作和管理不方便。

隨著永磁材料和永磁技術的發展，高梯度磁選機永磁化是高梯度磁選機一個重要發展方向和必然趨勢，特別是第三代高磁能積和高剩余磁感應強度永磁體-釹鐵硼（NdFeB）的出現，使得高梯度磁選機永磁化得以實現。

本文介紹一種水平磁系永磁高梯度磁選機（專利申請號201210158985.1），背景磁感應強度可達0.56-0.63T，使用導磁不銹鋼聚磁介質后，最大磁感應強度可達1.13T，在對承德黑山鐵礦選鐵尾礦進行選別試驗中取得了較好的指標。

1 水平磁系永磁高梯度磁選機的結構及分選原理

如圖1所示，水平磁系永磁高梯度磁選機由機架（1）、永磁磁系（3）、分選轉環驅動系統（4）、精礦斗（5）、分選轉環（7）、主軸（8）、液位箱（9）、尾礦管（11）、脈動機構（12）、脈動驅動系統（14）、給料斗（15）、沖洗水斗（16）等部分。若干個分選轉環（7）豎直并列安裝在主軸（8）上，分置于對應的永磁磁系（3）中，通過主軸（8）與分選轉環驅動系統（4）相連接固定在機架（1）上，并由分選轉環驅動系統（4）驅動。分選轉環（7）以磁包角為90?～100?分置于永磁磁系（3）中；永磁磁系下方設有與脈動機構（12）相連通的尾礦通道（10）；機架（1）的側面裝有顯示礦漿液位的液位箱（9）。

水平磁系永磁高梯度磁選機的分選原理如下：

礦物以礦漿的形式通過給料斗（15）加入到置于分選轉環（7）上的聚磁介質盒（2）上表面，由于由稀土永磁材料制成的永磁磁系（3）的存在，聚磁介質盒中的聚磁介質上產生非均勻磁場即高梯度磁場，礦漿中的弱磁性礦物被聚磁介質所吸附，同時由于脈動機構（12）和沖洗水斗（16）的存在，使礦漿產生與磁力線相垂直的往復運動，沖洗出其中夾雜的非磁性物質。分選轉環（7）在分選轉環驅動系統（4）的驅動下作順時針旋轉，將吸附有弱磁性礦物的聚磁介質盒轉至分選轉環（4）的頂部，由沖洗水管（6）中的沖洗水沖洗到精礦斗（5），并通過精礦管（13）輸出設備，完成富集；非磁性顆粒在重力、脈動流體力的作用下穿過聚磁介質盒，沿永磁磁系上的縫隙，流經尾礦通道（10）和脈動機構（12），由尾礦管（11）排除設備，達到分選目的。

2 水平磁系永磁高梯度磁選機的磁系特性

如圖2所示，水平磁系永磁高梯度磁選機磁系采用Nd-Fe-B為主體磁體，由小型磁體組成充磁方向均為水平方向且極性相反的兩組閉合大型磁體（3-3）。永磁磁極（3）工作面設有一層非導磁不銹鋼保護薄層（3-2）；非工作面（除工作面之外的磁極表面）設有一層厚度為10mm左右的導磁不銹鋼（3-1），以形成閉合磁系，減少漏磁。

3 水平磁系永磁高梯度磁選機的特點

（1）由于采用稀土永磁材料作為背景磁場，在保證了背景磁場的磁場強度足夠大之外，不需要冷卻和電流激磁，大大降低了運行費用，操作簡單。

（2）通過多個分選轉環并列安裝，提高設備的處理能力。

（3）通過相連并列安裝的分選轉環共用一個永磁磁極，減小設備的規模，并實現稀土永磁材料的充分利用。

（4）由于磁場為水平方向，傳導磁力線的主要聚集區在圓柱形介質棒的左右表面，使磁力線的分布更密集，磁場強度更高，磁性礦物在介質表面受到的吸附力更大。

（5）可以采用設置磁包角的大小來調節聚磁介質盒中的感應磁場。

4 水平磁系永磁高梯度磁選機實驗室應用試驗

4.1 礦樣性質

（1）試驗樣品來源。此次試驗樣品為承德黑山鐵礦選鐵尾礦。

（2）樣品礦石特性分析。根據礦物的利用情況和工藝性能，其礦物成分可分為鐵礦物、鈦礦物、硫化物以及脈石礦物。其中，鐵礦物主要為鈦磁鐵礦，以及少量的鈦赤鐵礦、磁赤鐵礦、針鐵礦、褐鐵礦等，礦物含量為15.56%；鈦礦物主要為鈦鐵礦，以及很少量的白鈦石等，礦物含量為8.66%；脈石礦物則以綠泥石和斜長石為主，尚有少量黑云母、石英、方解石、磷灰石等，礦物含量為77.01%；硫化物很少，其礦物為磁黃鐵礦、黃鐵礦和黃銅礦，礦物含量為0.91%。樣品化學多元素分析結果和鐵物相分析結果如表1和表2所示。

4.2 實驗室應用試驗

采用水平磁系永磁高梯度磁選機對上述礦樣進行實驗室小型試驗。小型試驗固條件為：沖程為8mm，脈沖頻率為26Hz，轉環轉速為2r/min，介質盒為φ4mm、充填率為14%的聚磁介質棒介質盒，礦漿濃度為20%，給礦速度為15L/min，漂洗水量為800mL/5s。試驗結果見表3。

實驗室應用試驗結果表明：采用水平磁系永磁高梯度磁選機處理承德黑山鐵礦選鐵尾礦，在給料鐵礦尾礦全鐵品位為15.56%時，經一次磁選可獲得全鐵品位為29.52%、回收率為67.48%的良好指標。

5 結語

從設備結構來看，水平磁系永磁高梯度磁選機采用了永磁磁系構成的水平磁系，具有背景磁場高，有效防止聚磁介質盒堵塞，運行費用低，操作簡單等特點，且可以采用多個分選轉環并列安裝來提高設備的處理能力和采用設置磁包角的大小來調節聚磁介質盒中的感應磁場，是高梯度磁選機永磁化研究和發展的重要方向。

從實驗室應用試驗研究結果來看，水平磁系永磁高梯度磁選機在鐵礦尾礦回收鐵領域具有良好的應用

價值。

參考文獻

[1] 郭小飛，馮泉，韓躍新.PHGM-600型永磁高梯度磁選機的研制[J].金屬礦山，2010（2）：100-102.

[2] 李小靜，周岳遠，曹傳輝，等.CRIMM型雙箱往復式永磁高梯度磁選機研制及應用[J].非金屬礦，2008（31）：47-48.

[3] 劉鵬，焦紅光，陳清如.永磁高梯度磁選機的發展現狀及解析[J].礦山機械，2008，21（36）：105-108.

[4] 馮定五，彭世英，孫仲元等.永磁帶式高梯度磁選機的研制[J].礦冶，1996，5（1）：50-53.

作者簡介：陳立（1979—），男，湖南攸縣人，四川環能德美科技股份有限公司工程師，碩士，研究方向：礦物加工、礦用設備和廢舊塑料回收。endprint

摘要：文章介紹一種水平磁系永磁高梯度磁選機。該設備采用NdFeB材料組成磁系，背景磁感應強度為0.56-0.63T，導磁介質選用導磁不銹鋼棒，介質表面磁感應強度可達到1.13T。實驗室應用試驗結果表明，水平磁系永磁高梯度磁選機對承德黑山鐵礦選鐵尾礦具有良好的分選指標。

關鍵詞：水平磁系永磁高梯度磁選機；分選原理；磁系特性；實驗室應用試驗

中圖分類號：TD457 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）10-0093-02

高梯度磁選機在細粒弱磁性礦物選別和非金屬礦除鐵、廢水處理等方面已得到廣泛應用。目前國內研制的高梯度磁選機多采用電力激磁方式，電磁磁系的激磁功率較高，造成運行成本增高；設備加工中需用大量的導電銅管以及導磁工業純鐵，設備價格昂貴；設備運行中，需加冷卻水對電磁磁系進行冷卻，維修操作和管理不方便。

隨著永磁材料和永磁技術的發展，高梯度磁選機永磁化是高梯度磁選機一個重要發展方向和必然趨勢，特別是第三代高磁能積和高剩余磁感應強度永磁體-釹鐵硼（NdFeB）的出現，使得高梯度磁選機永磁化得以實現。

本文介紹一種水平磁系永磁高梯度磁選機（專利申請號201210158985.1），背景磁感應強度可達0.56-0.63T，使用導磁不銹鋼聚磁介質后，最大磁感應強度可達1.13T，在對承德黑山鐵礦選鐵尾礦進行選別試驗中取得了較好的指標。

1 水平磁系永磁高梯度磁選機的結構及分選原理

如圖1所示，水平磁系永磁高梯度磁選機由機架（1）、永磁磁系（3）、分選轉環驅動系統（4）、精礦斗（5）、分選轉環（7）、主軸（8）、液位箱（9）、尾礦管（11）、脈動機構（12）、脈動驅動系統（14）、給料斗（15）、沖洗水斗（16）等部分。若干個分選轉環（7）豎直并列安裝在主軸（8）上，分置于對應的永磁磁系（3）中，通過主軸（8）與分選轉環驅動系統（4）相連接固定在機架（1）上，并由分選轉環驅動系統（4）驅動。分選轉環（7）以磁包角為90?～100?分置于永磁磁系（3）中；永磁磁系下方設有與脈動機構（12）相連通的尾礦通道（10）；機架（1）的側面裝有顯示礦漿液位的液位箱（9）。

水平磁系永磁高梯度磁選機的分選原理如下：

礦物以礦漿的形式通過給料斗（15）加入到置于分選轉環（7）上的聚磁介質盒（2）上表面，由于由稀土永磁材料制成的永磁磁系（3）的存在，聚磁介質盒中的聚磁介質上產生非均勻磁場即高梯度磁場，礦漿中的弱磁性礦物被聚磁介質所吸附，同時由于脈動機構（12）和沖洗水斗（16）的存在，使礦漿產生與磁力線相垂直的往復運動，沖洗出其中夾雜的非磁性物質。分選轉環（7）在分選轉環驅動系統（4）的驅動下作順時針旋轉，將吸附有弱磁性礦物的聚磁介質盒轉至分選轉環（4）的頂部，由沖洗水管（6）中的沖洗水沖洗到精礦斗（5），并通過精礦管（13）輸出設備，完成富集；非磁性顆粒在重力、脈動流體力的作用下穿過聚磁介質盒，沿永磁磁系上的縫隙，流經尾礦通道（10）和脈動機構（12），由尾礦管（11）排除設備，達到分選目的。

2 水平磁系永磁高梯度磁選機的磁系特性

如圖2所示，水平磁系永磁高梯度磁選機磁系采用Nd-Fe-B為主體磁體，由小型磁體組成充磁方向均為水平方向且極性相反的兩組閉合大型磁體（3-3）。永磁磁極（3）工作面設有一層非導磁不銹鋼保護薄層（3-2）；非工作面（除工作面之外的磁極表面）設有一層厚度為10mm左右的導磁不銹鋼（3-1），以形成閉合磁系，減少漏磁。

3 水平磁系永磁高梯度磁選機的特點

（1）由于采用稀土永磁材料作為背景磁場，在保證了背景磁場的磁場強度足夠大之外，不需要冷卻和電流激磁，大大降低了運行費用，操作簡單。

（2）通過多個分選轉環并列安裝，提高設備的處理能力。

（3）通過相連并列安裝的分選轉環共用一個永磁磁極，減小設備的規模，并實現稀土永磁材料的充分利用。

（4）由于磁場為水平方向，傳導磁力線的主要聚集區在圓柱形介質棒的左右表面，使磁力線的分布更密集，磁場強度更高，磁性礦物在介質表面受到的吸附力更大。

（5）可以采用設置磁包角的大小來調節聚磁介質盒中的感應磁場。

4 水平磁系永磁高梯度磁選機實驗室應用試驗

4.1 礦樣性質

（1）試驗樣品來源。此次試驗樣品為承德黑山鐵礦選鐵尾礦。

（2）樣品礦石特性分析。根據礦物的利用情況和工藝性能，其礦物成分可分為鐵礦物、鈦礦物、硫化物以及脈石礦物。其中，鐵礦物主要為鈦磁鐵礦，以及少量的鈦赤鐵礦、磁赤鐵礦、針鐵礦、褐鐵礦等，礦物含量為15.56%；鈦礦物主要為鈦鐵礦，以及很少量的白鈦石等，礦物含量為8.66%；脈石礦物則以綠泥石和斜長石為主，尚有少量黑云母、石英、方解石、磷灰石等，礦物含量為77.01%；硫化物很少，其礦物為磁黃鐵礦、黃鐵礦和黃銅礦，礦物含量為0.91%。樣品化學多元素分析結果和鐵物相分析結果如表1和表2所示。

4.2 實驗室應用試驗

采用水平磁系永磁高梯度磁選機對上述礦樣進行實驗室小型試驗。小型試驗固條件為：沖程為8mm，脈沖頻率為26Hz，轉環轉速為2r/min，介質盒為φ4mm、充填率為14%的聚磁介質棒介質盒，礦漿濃度為20%，給礦速度為15L/min，漂洗水量為800mL/5s。試驗結果見表3。

實驗室應用試驗結果表明：采用水平磁系永磁高梯度磁選機處理承德黑山鐵礦選鐵尾礦，在給料鐵礦尾礦全鐵品位為15.56%時，經一次磁選可獲得全鐵品位為29.52%、回收率為67.48%的良好指標。

5 結語

從設備結構來看，水平磁系永磁高梯度磁選機采用了永磁磁系構成的水平磁系，具有背景磁場高，有效防止聚磁介質盒堵塞，運行費用低，操作簡單等特點，且可以采用多個分選轉環并列安裝來提高設備的處理能力和采用設置磁包角的大小來調節聚磁介質盒中的感應磁場，是高梯度磁選機永磁化研究和發展的重要方向。

從實驗室應用試驗研究結果來看，水平磁系永磁高梯度磁選機在鐵礦尾礦回收鐵領域具有良好的應用

價值。

參考文獻

[1] 郭小飛，馮泉，韓躍新.PHGM-600型永磁高梯度磁選機的研制[J].金屬礦山，2010（2）：100-102.

[2] 李小靜，周岳遠，曹傳輝，等.CRIMM型雙箱往復式永磁高梯度磁選機研制及應用[J].非金屬礦，2008（31）：47-48.

[3] 劉鵬，焦紅光，陳清如.永磁高梯度磁選機的發展現狀及解析[J].礦山機械，2008，21（36）：105-108.

[4] 馮定五，彭世英，孫仲元等.永磁帶式高梯度磁選機的研制[J].礦冶，1996，5（1）：50-53.

作者簡介：陳立（1979—），男，湖南攸縣人，四川環能德美科技股份有限公司工程師，碩士，研究方向：礦物加工、礦用設備和廢舊塑料回收。endprint