立環(huán)高梯度磁選機(jī)磁系結(jié)構(gòu)優(yōu)化及改進(jìn)

許麗敏，何建全，王麗娟，陳俊明，趙 明，徐少華，林恬盛，王 威

（1.廣州粵有研礦物資源科技有限公司，廣東廣州 510650；2.廣州有色金屬研究院，廣東廣州 510650）

1 立環(huán)高梯度磁選機(jī)的工作原理

如圖1所示，激磁線圈通入直流電，在上磁極與下磁極形成的弧形分選空間內(nèi)形成磁場，聚磁介質(zhì)在磁場中被磁化而形成磁場力，分選環(huán)上的每一個分選小室中都充滿聚磁介質(zhì)。

礦漿由給礦斗均勻地給入分選空間，由于磁場力的作用，磁性礦物顆粒被吸附在聚磁介質(zhì)棒表面上，磁性極弱和非磁性顆粒受到的磁場力極小，它們受到礦漿的流體動力、重力的作用大于磁場力，不能被聚磁介質(zhì)吸住而通過介質(zhì)之間的空隙進(jìn)入尾礦斗成為尾礦；吸附在聚磁介質(zhì)表面上的磁性物隨分選環(huán)轉(zhuǎn)動，進(jìn)入精選區(qū)，由于磁場強(qiáng)度逐漸降低，同時調(diào)整中礦脈動裝置的沖程或沖次，磁性較弱的顆粒和連生體受到的磁場力小于流體動力和重力的合力，它們將會脫離聚磁介質(zhì)表面通過介質(zhì)之間的空隙進(jìn)入尾礦斗成為尾礦，達(dá)到進(jìn)一步提高選別指標(biāo)的目的。而不脫落的磁性較強(qiáng)的顆粒群受到的磁場力大于流體動力和重力的合力，吸附在聚磁介質(zhì)表面上繼續(xù)隨同分選環(huán)轉(zhuǎn)動，逐漸脫離磁場，進(jìn)入磁性產(chǎn)品卸礦區(qū)，用氣水卸礦裝置將磁性物從聚磁介質(zhì)表面沖洗下來并進(jìn)入精礦斗中，即為精礦，從而使磁性不同的顆粒群得到有效的分離。

圖1 設(shè)備示意圖

2 立環(huán)高梯度磁選機(jī)的磁系結(jié)構(gòu)

立環(huán)高梯度磁選機(jī)的磁系結(jié)構(gòu)如圖2所示，激磁線圈中通入直流電，在分選腔體內(nèi)產(chǎn)生磁場。磁包角一般采用α=β的對稱結(jié)構(gòu)。磁包角的大小影響礦物的選別時間以及磁包角內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，同時影響到磁包角內(nèi)的空間高度，進(jìn)而影響選別區(qū)液面的高度及礦漿所浸泡的導(dǎo)磁介質(zhì)數(shù)量。適度增加磁包角有利于提高設(shè)備的選別性能。

3 原有的磁系結(jié)構(gòu)及存在問題

在未進(jìn)行磁系結(jié)構(gòu)優(yōu)化之前，筆者公司立環(huán)高梯度磁選機(jī)的磁系采用α=β的對稱結(jié)構(gòu)，如圖3所示。位于分選腔體內(nèi)的礦漿會隨轉(zhuǎn)環(huán)的轉(zhuǎn)動形成中礦端高尾礦端低的現(xiàn)象，當(dāng)?shù)V漿隨轉(zhuǎn)環(huán)向中礦端移動的過程中有一部分液體來不及沿下磁極縫隙流入尾礦斗而從圖中所示的溢流出口處流出。在實(shí)際應(yīng)用的過程中發(fā)現(xiàn)，設(shè)備在分選強(qiáng)磁性礦物時分選指標(biāo)較好，但是在分選中磁性及弱磁性礦物時指標(biāo)要差很多，主要表現(xiàn)在尾礦品位偏高，經(jīng)過現(xiàn)場考察及對設(shè)備分選腔體內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布進(jìn)行測試，找出了出現(xiàn)問題的原因。

圖2 磁系結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 原有磁系結(jié)構(gòu)示意圖

通過分角度測量分選腔體內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布情況，發(fā)現(xiàn)當(dāng)探頭脫離磁包角范圍后磁感應(yīng)強(qiáng)度會立即下降，而設(shè)備轉(zhuǎn)環(huán)帶動聚磁介質(zhì)脫離分選空間時還會帶動較大量的水從溢流口排出，如果分選的是強(qiáng)磁性礦物，脫離分選空間后磁場力不會下降的太快，磁場力還會大于流體力與重力的合力，所以磁性礦物不會脫落返回尾礦，而中磁性礦物及弱磁性礦物則不同，隨著分選環(huán)上的介質(zhì)轉(zhuǎn)出分選空間，中磁性及弱磁性礦物所受的磁場力會下降很多，當(dāng)磁場力低于流體力及重力的合力的時候，磁性礦物就會從介質(zhì)棒上脫落返回尾礦，從而造成尾礦品位偏高。

圖4 非對稱結(jié)構(gòu)新型磁系

表1 中尾礦場強(qiáng)對比

為了驗(yàn)證，在分選中磁性礦物的設(shè)備上做了實(shí)驗(yàn)，根據(jù)的推斷，問題應(yīng)該出在溢流出口的位置磁感應(yīng)強(qiáng)度低，但是有大量的水從此位置流出，水的流體沖刷力大于磁性物所受的磁場力與重力的合力，因此有部分磁性弱的礦物被水沖刷下來進(jìn)入尾礦，造成尾礦品位偏高。為了減小溢流出口處的水量，將分選腔體內(nèi)液面的高度降低，以至于溢流出口沒有水流出，經(jīng)過現(xiàn)場測試，設(shè)備的分選指標(biāo)有了而明顯提高，這對后續(xù)設(shè)備的改進(jìn)提供了有力的數(shù)據(jù)支持。

4 改進(jìn)后的磁系結(jié)構(gòu)及優(yōu)勢

隨著分選環(huán)轉(zhuǎn)動，分選腔體內(nèi)的液面會形成中礦端高尾礦端低的現(xiàn)象，因此將磁系結(jié)構(gòu)改成α≠β的非對稱結(jié)構(gòu)，即中礦端磁包角大于尾礦端磁包角，在總磁包角不變的情況下更加有效地利用磁包角空間。在背景磁感應(yīng)強(qiáng)度1.1 T、充填導(dǎo)磁介質(zhì)的條件下，測試結(jié)果顯示從中心偏轉(zhuǎn)相同的角度中礦區(qū)的磁場強(qiáng)度比給礦區(qū)的磁場強(qiáng)度高出近一倍（測量位置見圖4，測量結(jié)果見表1），中礦端磁場的提高尤其是溢流出口出磁場強(qiáng)度的提高，可以避免弱磁性礦物在轉(zhuǎn)出礦液面時脫落，提高設(shè)備的分選效果。

鑒于中礦端磁包角增大，將溢流口位置置于磁包角之內(nèi)，提高脫水區(qū)的背景磁感應(yīng)強(qiáng)度，防止吸附在聚磁介質(zhì)棒上的弱磁性礦物因?yàn)榱黧w力及重力的作用隨水流返回尾礦，改進(jìn)后的磁系結(jié)構(gòu)如圖5所示，具有以下優(yōu)勢：

（1）和原來的對稱結(jié)構(gòu)磁系相比，非對稱結(jié)構(gòu)磁系可以在不增加原材料及激磁動力消耗的情況下更加有效地利用磁包角空間，提高設(shè)備的選別性能；

圖5 改進(jìn)后磁系結(jié)構(gòu)示意圖

（2）在不增加原材料及激磁動力消耗的情況下提高了脫水區(qū)（溢流出口處）的背景磁感應(yīng)強(qiáng)度；

（3）全部的排礦出口都位于磁系的下部，磁系上部不會有敞開式的水流通道，減少了滴漏及濺射。

經(jīng)過大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，改進(jìn)后的磁系結(jié)構(gòu)在選別指標(biāo)上更穩(wěn)定，適用范圍更廣，設(shè)備的跑冒滴漏現(xiàn)象有了明顯改善。

5 結(jié)論

改進(jìn)后的磁系結(jié)構(gòu)在總磁包角不變的情況下提高了脫水區(qū)（溢流出口處）的背景磁感應(yīng)強(qiáng)度，溢流出口位于磁包角內(nèi)，有效降低了因水流作用造成弱磁性礦物在脫水時的脫落。全部的排礦出口都位于磁系的下部，磁系上部不會有敞開式的水流通道，減少了滴漏及濺射。目前此種磁系結(jié)構(gòu)已經(jīng)在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用，設(shè)備的性能及選礦指標(biāo)都有了明顯的改善。

［1］何健全.高梯度磁選機(jī)磁系校核及優(yōu)化［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2009，38（11）：72-73.