干式磁選機在非金屬礦磁選中的應用
——干式對輥強磁選機

周鑫

（湖南科美達電氣股份有限公司，湖南 岳陽 414000）

1 干式對輥強磁選機

1.1 背景

非金屬礦產資源、金屬礦產資源和燃料礦產資源并稱為世界上三大類礦產資源，其中，非金屬礦產資源由于特殊的理化性能而被廣泛應用于航天、電子、能源、通信、建材等領域。

近年來，我國非金屬礦發展迅速，并且對非金屬礦質量要求越來越高。對于大多數非金屬礦產品而言，含鐵元素雜質是其中最主要也是最有害的成分，直接影響非金屬礦的產品質量等級。在一些行業如石英玻璃、耐火材料和陶瓷原料等諸多應用領域，對非金屬礦進行除鐵提純已經成為非金屬礦選礦中重要的工藝步驟。非金屬礦中的鐵分為兩種，即混入機械鐵和礦物本身所含有的強磁及弱磁性鐵礦物。強磁性雜質比較容易去除，采用弱磁選設備即可實現，但是，其中的弱磁性雜質由于磁性弱、含量少、粒度細常規設備難以去除，需要一種高分選精度、高磁場強度和高磁場梯度的磁選設備進行選別。湖南科美達公司針對非金屬礦除鐵提純難、提純成本高、提純效果差的的問題，研發了干式對輥強磁選機，該設備磁場強度高，磁場梯度大，對于-2mm 以下細粒級非金屬礦物的分選效果好。目前，該設備在高純石英砂、藍晶石、鉀長石等非金屬礦除鐵提純中得到應用，提高了非金屬礦的質量等級，取得了較好的經濟效益。

1.2 工作原理

如圖1 所示，工作時，電磁輥產生磁通，由于感應輥的聚磁作用，在分選空間內產生高場強。隨著電磁輥轉動，非磁性物料直接通過下落，磁性物料則被電磁輥帶至非磁場區，最終被毛刷掃落，完成分選過程。

1.3 設計特點

（1）磁場分布合理，磁感應強度大。如圖2 所示，輥面采用齒形結構設計，磁場梯度大，細小鐵磁物質吸附效果好。磁場強度高且可調，磁場可達到23000GS 以上。

（2）齒面設計，磁場梯度大，分選效果好：如圖3 所示，磁極兩兩相對形成閉合磁回路，背景磁場強度高；輥面采用齒形磁極，磁場梯度大，對細小鐵磁物質吸附效果好。

（3）給料方式是通過振動給料機實現物料在磁輥表面的均勻分布，通過控制放料板和擋條的間隙不僅能均勻給料，而且還能控制給料量的大小，保證料層厚度在合適范圍，確保最優磁選效果。

圖1 分選原理圖1

圖2 齒形聚磁結構

圖3 磁路分布形式

（4）干選工藝簡易高效：整個流水線低能耗，工藝簡單、生產成本低，無濕選過程中的脫水和烘干工藝。若以整線工藝考慮，節電80%以上。

（5）除鐵效率高：機械鐵除鐵率達99%，氧化鐵除鐵率50%以上。

（6）封閉式設計，預留吸塵口，環保清潔，避免使用現場的粉塵污染。

2 產品應用

2.1 在高純石英砂除鐵中的應用

高純石英砂一般是指SiO2含量高于99.99% 的石英分體，是石英玻璃、石英坩堝和集成電路塑封料的主要原材料，廣泛應用于大規模及超大規模集成電路、太陽能電池板、航天、軍事等行業中。高純石英砂礦中除去石英外，還含有長石、云母及含鐵礦物等雜質，必須通過浮選或者磁選方法去除這些雜質來提高高純石英砂純度等級。大幅降低了高純石英砂的含鐵量，實現了高純石英砂礦的有效利用。

圖4 高純石英砂選礦流程圖

2.2 在藍晶石除鐵中的應用

藍晶石是一種重要的非金屬原料，主要用途是生產高溫耐火材料，而藍晶石中的Fe2O3是有害成分，會導致藍晶石制品耐火度降低，力學性能變差，嚴重影響了藍晶石的使用性能。

圖5 藍晶石選礦工藝流程

河北某藍晶石廠生產藍晶石，主要礦物成分有藍晶石、黑云母片、石榴石和石英等，主要雜質是磁鐵礦、赤鐵礦及少量鈦鐵礦和黃鐵礦。該廠在進行設備改造前，采用磁選-浮選-磁選的生產工藝流程，原礦經破碎磨礦至-74μm 占60%左右，經兩次濕式磁選、一次浮選后藍晶石含鐵量在1.86%左右，干燥后再經過一次強磁干選后終獲得藍晶石含鐵量在1.64%左右，除鐵率為11.8%，其中強磁干選設備采用永磁筒式干選機，磁場強度為4000Gs。為了降低藍晶石礦含鐵量，采用干式對輥強磁選機取代原流程末端的永磁筒式干選機，選礦流程見圖9。實踐表明，在給入磁選機藍晶石含鐵量1.86%條件下，經過該設備后，藍晶石含鐵量降低到1.02%，除鐵率在45%以上，給該企業帶來了較好的經濟效益。

2.3 在鉀長石除鐵中的應用

鉀長石是一種富含鉀的硅酸鹽礦物，其分子式為KAlSi3O8，具有熔融溫度低，熔融間隔時間長及熔融液黏度高的特點，是工業上生產玻璃和陶瓷的重要原材料。在鉀長石應用過程中鐵是有害雜質，直接影響其使用性能，因此，去除鉀長石中的鐵是高效利用鉀長石資源的關鍵。

圖6 鉀長石選礦工藝流程

河南某鉀長石廠2012 年新建一條年處理3 萬噸鉀長石生產線，原礦經破碎-高壓輥磨-弱磁干選后得到含鐵量為0.58%的鉀長石精礦。為了降低精礦含鐵量，提高企業的經濟效益，2013 年，該廠進行工藝流程改造，采用干式對輥強磁選機進行鉀長石精礦的干法強磁除鐵提純，生產流程見圖7。實踐表明，經過干式對輥強磁選機后，鉀長石含鐵量由0.58%降低到0.11%，除鐵率在81%以上，產品質量得到了大幅提升。

3 結語

（1）采用對式結構磁系和電磁輥的齒形磁極作用，磁場梯度大，磁選區域磁感應強度最高可以達到2.5T；選別效果好，能夠對干燥細小物料進行分選，大幅降低了細粒級干物料的分選難度。

（2）干選方式簡化了脫水烘干等分選工藝，配套生產線占地面積小，投產成本低，省水省電，在水資源匱乏地區亦可以投產，且無環境污染。

（3）均勻給料裝置實現了非金屬物料單層顆粒均勻布料的目的，解決給料層過厚導致磁選效果不佳的問題。

（4）干式對輥強磁選機用于細粒級非磁性顆粒的除鐵提存，如石英砂、鉀鈉長石、耐火材料等非磁性物料的干式分選。高純石英砂、藍晶石及鉀長石等非金屬礦的除鐵提純作業，取得了良好的除鐵效果，實現了非金屬礦的高效利用。