影響脫磁器效果的原因分析

魏建民 趙永成 于忠濤 朱立杰 王海霞

(河鋼礦業灤縣司家營北區分公司)

我國鐵礦石品位低，在已探明的鐵礦石保有儲量中，只有5%的富鐵礦，能夠形成一定的開采規模并能夠單獨開采的富鐵礦就更少了。磁鐵礦是典型的強磁性礦物，屬亞鐵磁質結構，它的一個特性就是在外加磁場中可以被磁化，并產生磁滯和剩磁。如果要消除剩磁，就必須對物體施加一個反方向的磁場，這個反方向的磁場稱為矯頑力[1]。

強磁性礦物磁選時，除了顆粒自身磁化外，還會形成聚團，并在離開磁場后，這些團聚會有一部分保持聚團形態。這種磁團聚現象會對分級、過濾作業等產生負面影響。故在磁鐵礦選礦時，經常會采用脫磁器退磁，但在礦山實際工作中發現，脫磁器在選礦廠的應用部分效果不理想。為此，通過分析影響脫磁器工作的原因探討其影響脫磁效果的可能性。

1 脫磁器的技術要求及發展

傳統脫磁器(見圖1)主要由非磁性材料的工作管道和套在其上的塔形線圈組成，線圈中通入某種頻率的交流電。脫磁器的工作原理是在不同的外磁場作用下，強磁性礦物磁感應強度(或磁化強度)和外磁場強度形成形狀相似而面積不等的磁滯回線而進行脫磁。當脫磁器通入交流電后，在線圈中心線方向產生方向時時變化，而大小逐漸變小的磁場[1]。礦漿通過脫磁器線圈時，礦漿中的磁性礦物顆粒在期間進行反復脫磁，直至最后失去磁性。脫磁器的脫磁原理見圖2[2]。

根據生產實踐經驗和有關資料介紹，脫磁器最大的磁場強度為礦物矯頑磁力的5倍以上，可以得到較好的退磁效果。對于天然磁鐵礦，脫磁磁場強度應在48 kA/m以上，當采用50赫茲交流電時，應保證磁場反復變化12次以上，脫磁時間應大于0.24 s[1]。

圖1 傳統脫磁器結構示意

圖2 脫磁器脫磁原理

20世紀70年代前，選礦廠多采用低壓工頻交流電直接向脫磁器線圈供電，由于電流小，磁場強度低，脫磁器效果差。后來，出現了高頻或高壓脫磁器，脫磁效果得到明顯改善。近年，又出現了新型脫磁器，該種脫磁器利用LC阻尼振蕩原理，選用電容、電感衰減振蕩電路，其原理是脫磁器起動后，在脫磁線圈內產生強大的脈沖振蕩磁場，磁選后的礦漿經過脫磁器線圈時，磁性物料在線圈里受到高頻交換的退磁場作用，最終使剩磁消失。

2 影響脫磁器效果的原因分析

許多選礦廠使用脫磁器取得了比較理想的脫磁效果，分級效率大幅提高；但也有相當部分選礦廠應用效果不理想。通過對脫磁器工作原理的分析研究，認為脫磁器使用不理想的原因可能受以下幾個方面的影響。

2.1 礦漿流速與脫磁時間的影響

強磁性礦物用50 Hz交流電時，應保證磁場反復變化12次以上，脫磁時間應大于0.24 s。如果改變交流電頻率，每次磁場的反復變化時間改變了，但變化次數不應改變。

脫磁器的一個主要參數是每小時的礦漿通過體積量或通過流速。例如，某脫磁器管徑100 mm，通過量要求在85 m3/h。根據流體力學知識，有壓管路流體流動速度并不是均勻流動，有壓管路流體流動速度示意見圖3。

圖3 有壓管路流體流動速度示意

由于脫磁器的安裝角度很小，一般不超過15°，而且是安裝在比較長的穩定管路中間，所以，其礦漿流動應更接近層流性質。這樣，其最大流速會遠大于平均流速，其中間部分脫磁的時間會遠小于外圈，這可能影響脫磁器的脫磁效果。同時，其中間部分單位面積通過量大于平均通過量，影響更大。

2.2 磁場強度的影響

脫磁器的脫磁磁場強度的要求對天然磁鐵礦應為48 kA/m以上。管路中間由于流速快，脫磁時間短且單位面積通過量大，影響大。脫磁器如果電流和電壓不變，增加管路直徑，其對應磁場強度降低。所以，管路直徑增加，脫磁器的電流和電壓沒有達到相應的增加，也有可能影響脫磁器工作效果。另外，脫磁器的磁場強度達到最高值的時間較短(見圖4[2])，受中間流速快和粒度的影響，也可能影響脫磁器的脫磁效果。

2.3 粒度及連生體的因素影響

礦粒粒度的大小對磁性影響的一般規律是比磁化系數隨粒度尺寸的減小而減小，矯頑力隨粒度尺寸的減小而增加；尤其是當粒度為-40 μm后，比磁化系數急劇減小，矯頑力急劇增加(見圖5[1])。

圖4 脫磁器磁場變化曲線

圖5 磁鐵礦的比磁化系數與矯頑力和礦粒粒度之間的關系

連生體對礦物的磁性也有影響，鐵磁礦物含量低時，其比磁化系數較小，但比磁化系數隨著鐵磁礦物含量的增加而增加，但是，并不是直線關系，當鐵磁礦物含量超過50%時，會迅速上升。磨礦后，礦物單體解離度會隨著粒度的降低而增加，當礦物粒度為-40 μm時，礦物單體解離度很高。因此，脫磁器在脫磁過程中，細粒級的影響很大，需要的磁場強度很高，這可能是脫磁器脫磁效果不好的重要原因。

3 結 語

(1)通過對影響脫磁器效果的原因分析可知，由于有壓管路流體流動速度并不是均勻的，且中間部分脫磁的時間會遠小于外圈，所以礦漿流速與脫磁時間均可能影響脫磁器的脫磁效果。

(2)管路直徑增加，脫磁器的電流和電壓沒有達到相應的增加，可能影響脫磁器工作效果。

(3)脫磁器磁場強度達到最高值的時間較短，受中間流速快的影響，可能影響脫磁器的脫磁效果。

(4)脫磁器在脫磁過程中，細粒級的影響很大，需要的磁場強度很高，可能是脫磁器脫磁效果不好的重要原因。