磁選機的發展及應用

唐維維 謝曉宇

摘 要：磁選機在選礦廠對于分選磁性礦物有重要應用。隨著磁選技術和磁性材料的發展，各種新型高性能磁選機也逐漸替代老式磁選機成為主流設備。未來，磁選機將主要向大型化、經濟化、自動化和高梯度方向發展。

關鍵詞：磁選機；發展；應用

引言

隨著新型磁性材料及技術的發展，高梯度磁選機及超導磁選機等新型磁選機也逐漸成為主流設備。同時，隨著綠色環保的理念的倡導，磁選機也向著經濟節能的方向發展，減少了污染物的產生。

一、磁場篩選機的特點

常規的磁選機是在非均勻的磁場中，依靠磁場強度與磁場梯度直接吸引捕集磁性礦物，該方式磁性礦物回收率高，但由于磁性礦物易夾雜非磁性礦物，礦物產品的品位有待提高，為了達到生產要求，選礦廠不得不增加多段磁選流程而提高產品品位，相應增加了生產成本。磁場篩選機利用磁團聚的分選原理，將待分選礦物置于低于常規磁選機數十倍弱的均勻磁場中，利用單體鐵礦物與連生體礦物的磁性差異，使單體礦物實現磁團聚，團聚后的磁鐵礦在磁場篩選機的專用篩子上形成磁鏈，在重力作用下沿篩子進入精礦，而連生體礦物和脈石透過篩孔進入到中礦。

磁場篩選機與傳統磁團聚重選法相比，其弱磁性顆粒磁化后形成的磁鏈長，大于入篩物料直徑的幾十倍，遠大于另外的磁聚體與單顆粒脈石沉降的速度，所以比磁團聚重選法更有效分選粒度范圍更寬的物料，可進一步提高分選效率。磁場篩選機的給礦濃度為30%～40%，與常規磁選機相比節水10%～20%，其給礦粒度適應范圍較寬，磁鐵礦物只要已經單體解離，可用來提前分選出合格鐵精礦，遵循了選礦工藝“能拿早拿”的原則，減少了二、三段磨礦的通過量，類似于原礦破碎干（式）拋（尾），從而實現了減少磨礦、降低能耗的效果。

二、永磁高梯度磁選機

高梯度磁選機能夠有效解決微細粒弱磁性礦的分選難題，目前應用廣泛的高梯度磁選機多為電磁高梯度磁選機，其雖選別效果好，但造價高、維修復雜、能耗高，隨著稀土永磁材料的迅速發展，為永磁高梯度磁選機提供了可能。永磁高梯度磁選機造價低、維護簡單、運行能耗低，其采用永磁磁系無需激磁能耗與冷卻水系統，相比電磁高梯度磁選機生產成本降低80%，是一種節能省電、高效廉價的設備。

（1）板式永磁高梯度磁選機

由釹鐵硼組成2組磁系異極相對放置，導磁鋼作為磁軛包裹磁系組成磁回路，防止漏磁，2組磁系中間分選腔放置磁介質有利于提高磁場梯度，由上方給礦筒給礦，磁性礦物被吸附在磁介質上，2組氣缸左右拉動磁介質，當磁介質脫離磁系時，利用高壓氣流卸礦到尾礦倉，非磁性材料經過磁介質進入精礦倉。

（2）筒式永磁高梯度磁選機

永磁筒式磁選機是廣泛應用的磁選設備之一，傳統的筒式磁選機由永磁材料鐵氧體組成磁系，針對強磁性礦物分選。由稀土材料釹鐵硼替代鐵氧體組成磁系后經過不同的排列結構，磁場梯度為200～400mT/mm，筒體表面磁場強度為7000～8000GS。筒式永磁高梯度磁選機大部分由振動板振動給料進入分選區，磁性礦物被吸附到筒皮隨之翻轉到磁系的邊緣進入精礦槽，隨著滾筒的轉動，沒有被吸附的非磁性礦物由重力作用進入尾礦槽。市場上筒式高梯度磁選機在弱磁性礦物的回收、非金屬礦物除雜、2種磁性相近礦物的分離等方面得到應用。

三、高梯度超導磁選機

微細粒弱磁性礦物一般需要較高磁場強度與磁場梯度進行分選，由于永磁材料的限制，難以達到較高場強，電磁式高梯度磁選機磁系材料一般采用銅管或銅線，由于其電阻與發熱的限制，背景場強2T以上實現較困難。從20世紀70年代，國外開始采用超導材料做為高梯度磁選機的磁系，超導材料在某一臨界溫度下電阻為零，導電性能提高，可得到較高的磁場強度。在背景磁場強度較高的情況下，磁介質的形狀可以根據分選礦物的屬性自由切換，從而達到理想的磁場梯度。高梯度超導磁選機通過提高磁場強度與磁場梯度等參數提高了在磁性物料的作用力，改進了對非磁性礦物的磁分離效果。

高梯度超導磁選機的結構可分為三大部分：（1）磁系部分。由超導材料（鈮鈦合金）繞制成螺旋線圈，水平放置在液氦中；（2）分選空間。其主要集中在螺旋線圈的中間位置，其中內置3個虛擬筒與2個分選筒，一個分選筒在磁體內工作時，非磁性礦物被沖劑水沖出分選區入精礦槽，磁性礦物被吸附在分選筒內的磁介質上，經過一定的時間間隔，分選筒被傳送到磁體外進行清洗，卸掉磁性礦物，同時另一個分選筒進入磁體內分選礦漿，2個分選筒交替分選，提高分選效率，3個虛擬筒始終處在磁回路區域，使分選腔磁力平衡，從而分選機構在較小的外力作用下在磁場內移動；（3）冷卻系統。現國際上較先進冷卻系統裝置為零揮發液氦低溫恒溫器，由G-M制冷機保持低溫和氦氣的液化，冷卻溫度保持在4.2K。超導線圈全部浸在內部液氦容器中，液氦容器外加裝真空玻璃光纖加固容器，其頂端的服務裝置供固定電流引線和制冷冷頭。在液氦容器的內外部有一個單獨的隔熱層包裹于表面，以達到溫度的穩定。高梯度超導磁選機在實際應用中有四大特點：

①磁場強度高，可達40000～120000GS；②能量消耗低，一臺背景磁場強度50000GS的高梯度超導磁選機，耗電量小于11kW/h；③節約用水，高梯度超導磁選機的磁系為稀有金屬材料，利用零揮發液氦進行冷卻，無需冷卻水；④超導磁體重量輕、體積小，由于超導體的電流密度比普通銅線的電流密度高很多倍，磁場強度雖高，但十分輕便。

四、結束語

（1）強磁性礦物低場強磁選機主要針對強磁性礦物的分選，現普遍鐵礦山精礦品位偏低，主要因為礦物嵌布粒度細，難以分選，在磁系設計中可增加NS極交替頻率，提高磁翻滾次數，一臺磁選機相當于多臺磁選機的利用率，從而提高精礦品位。另外，可增加磁場分選區域的面積提高分選空間，如筒式磁選機由一筒變多筒的分選方式而提高分選指標；

（2）弱磁性非金屬礦物利用高梯度磁選機對弱磁性非金屬礦物分選是很多礦山企業的使用的工藝方式之一，高梯度磁選機的功率消耗較大，背景磁場強度為150000GS，處理量60t的高梯度磁選機功率一般為130kW/h，生產成本較高。永磁式高梯度磁選機為其替代產品之一，可降低生產成本，目前的永磁式高梯度磁選機普遍存在磁場不均勻，處理量低的缺點，改進永磁式磁選機將為重要發展方向；

（3）弱磁性金屬礦物利用中高場強磁選機對鈦鐵礦、鎢、錳等弱磁性礦物進行分選，但對夾雜嚴重，精礦品位偏低，許多礦山企業在磁選后加浮選的試驗流程，通過磁選機的優化，增強磁場的波動或者電磁振蕩的頻率，降低夾雜，可省去或減少浮選部分，降低生產成本。

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