新型LYC-720濕式永磁立環(huán)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)的研制及應(yīng)用研究

張穎新，李洪潮，張成強(qiáng)，田 敏，張紅新

(1. 中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所, 河南 鄭州 450006 ；2. 國家非金屬礦資源綜合利用工程技術(shù)研究中心, 河南 鄭州 450006)

隨著永磁材料的不斷發(fā)展，高性能釹鐵硼磁材在磁選設(shè)備的研制和應(yīng)用方面極大地推動了永磁磁選設(shè)備的進(jìn)步和發(fā)展。本研究順應(yīng)世界磁分離技術(shù)的發(fā)展趨勢，針對非金屬礦除鐵的特點，而設(shè)計出了LYC-720濕式永磁立環(huán)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)。該設(shè)備采用獨特的永磁磁系結(jié)構(gòu)，達(dá)到了較高的分選區(qū)背景磁場強(qiáng)度，且在分選腔內(nèi)通過高性能聚磁介質(zhì)，達(dá)到了具有高梯度的工作場強(qiáng)。整機(jī)磁系的設(shè)計，有機(jī)地把高梯度聚磁介質(zhì)磁選機(jī)和永磁磁路結(jié)合起來，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計新穎，給永磁磁選設(shè)備的研發(fā)提供了新的途徑，是一種適合于分選細(xì)粒弱磁性礦物的高效節(jié)能設(shè)備。永磁強(qiáng)磁選設(shè)備的工業(yè)化，可以大大節(jié)省能耗，使生產(chǎn)設(shè)備的機(jī)動性加強(qiáng)而造價降低。

1 LYC-720磁選機(jī)的結(jié)構(gòu)

LYC-720機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要部件由12-永磁磁系、9-分選環(huán)、11-傳動裝置、3-調(diào)節(jié)螺桿及13-機(jī)架組成。磁系由鎧裝釹鐵硼磁體組成，相對磁極形成閉合永磁磁路。分選腔內(nèi)由高性能導(dǎo)磁齒形板構(gòu)成，在齒尖角處形成高梯度磁場，有效地捕獲弱磁性礦物。

圖1 LYC-720型永磁立環(huán)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

該立環(huán)主體結(jié)構(gòu)，采用非導(dǎo)磁不銹鋼和高強(qiáng)度合金組成；立環(huán)側(cè)板與聚磁齒板、楔錠，采用了特殊的裝配設(shè)計，使16個分選腔形成一個有機(jī)的整體，結(jié)構(gòu)巧妙，實用。可調(diào)磁系，利用調(diào)節(jié)手柄來調(diào)節(jié)磁系間距，以此來調(diào)整工作場強(qiáng)的大小，可針對磁性不同的礦物進(jìn)行選擇性調(diào)整，靈活、方便。

2 LYC-720磁選機(jī)的工作原理

礦漿由進(jìn)料緩沖斗經(jīng)管道進(jìn)入進(jìn)料盒，礦漿沿進(jìn)料盒底部縫隙均勻流經(jīng)旋轉(zhuǎn)的分選環(huán)內(nèi)進(jìn)行磁性分選。在分選環(huán)的各分選室內(nèi)，由聚磁介質(zhì)形成高梯度磁場，非磁性礦粒在重力和礦漿流的作用下，穿過聚磁介質(zhì)的間隙脫離磁場隨礦漿進(jìn)入非磁料盒，磁性礦粒則被吸在具有高磁場梯度的聚磁介質(zhì)表面上，隨著分選環(huán)一起轉(zhuǎn)動離開磁場區(qū)。當(dāng)分選室運轉(zhuǎn)到環(huán)體最高位置時，在壓力水的沖洗下，分選室內(nèi)的磁性礦粒被沖到磁性料盒中隨管道流出。由于鎧裝磁系形成高背景工作場強(qiáng)，經(jīng)聚磁介質(zhì)形成分選高梯度磁場，對弱磁性物進(jìn)行有效地捕獲，從而保證了弱磁性礦物的高效分離。非磁性礦物在礦漿流的作用下，從介質(zhì)空隙中排出流入非磁料盒，磁性礦物隨分選環(huán)旋轉(zhuǎn)至磁系外區(qū)時，由于磁場強(qiáng)度減小，在壓力沖洗水管噴出的沖洗水的作用下，掉入磁性料盒中，從而實現(xiàn)了對弱磁性礦物與非磁物有效分離的目的。

3 LYC-720磁選機(jī)設(shè)備特點

該LYC-720濕式永磁立環(huán)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)，分選環(huán)為立式旋轉(zhuǎn)，通過壓力水沖磁性產(chǎn)品，富集比高，其實際工作場強(qiáng)>1.0T,完全滿足高場強(qiáng)、高磁場梯度的要求。該機(jī)永磁磁系具有可調(diào)裝置，根據(jù)礦石性質(zhì)的不同進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到最佳分選效果。設(shè)備整機(jī)體積小，重量輕，運行可靠且易操作和維護(hù)，其能耗僅為常規(guī)電磁磁選設(shè)備的1/20。

4 LYC-720磁選機(jī)磁系技術(shù)參數(shù)及性能參數(shù)

LYC-720磁選機(jī)采用Nd-Fe-B為主體磁體，由小型磁體組成相對的“—N—S—N—”閉合大型磁體。由于本磁選機(jī)的分選區(qū)內(nèi)的磁場具有對稱性，通過數(shù)學(xué)模型的建立和計算機(jī)數(shù)據(jù)處理(2)結(jié)合各項參數(shù)的對比試驗，同時考慮使礦物顆粒在聚磁介質(zhì)形成的分選區(qū)內(nèi)能夠有效地分選，而確定了工作磁極在永久磁場內(nèi)的最佳參數(shù)值。

LYC-720磁選機(jī)性能參數(shù)：處理量 0.3～3t/h；電機(jī)功率 1.5kW；處理粒度 -0.5mm；工作場強(qiáng) >1.05T；外形尺寸 1400mm×1200mm×1350mm；機(jī)重 500kg。

與目前螺線管線圈磁系的電激磁式磁選機(jī)相比，LYC-720濕式永磁立環(huán)高梯度磁選機(jī)，具有低能耗、高場強(qiáng)、操作靈活、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。

5 LYC-720磁選機(jī)應(yīng)用效果

5.1 非金屬礦除鐵提純試驗

試驗選用河南某地紅柱石礦作為磁選提純物料，因礦石中Fe2O3含量較高，直接影響著最終精礦的質(zhì)量。通過磁選作業(yè)，合理有效地對其中Fe2O3等弱磁性礦物雜質(zhì)進(jìn)行剔除，將很大程度上提高精礦的品級。

利用研制的新型LYC-720永磁立環(huán)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)，對該紅柱石細(xì)粒礦進(jìn)行了磁選提純試驗，并與電磁式強(qiáng)磁選機(jī)進(jìn)行對比試驗，電磁激磁場強(qiáng)為1.1T。給礦粒度-0.3mm，礦漿濃度40%，試驗流程見圖2，試驗結(jié)果見表1。

圖2 紅柱石礦磁選除鐵試驗流程

由試驗數(shù)據(jù)可看出，采用研制的新型永磁立環(huán)強(qiáng)磁選機(jī)，對紅柱石進(jìn)行除鐵提純有著明顯的效果。其中紅柱石重選粗精礦經(jīng)該設(shè)備兩段磁選提純后，F(xiàn)e2O3雜質(zhì)含量明顯降低，達(dá)到紅柱石精礦質(zhì)量一級水平。同時，設(shè)備針對非金屬礦除鐵提純的選別，大大降低了選礦的能耗，且設(shè)備操作簡單實用，維護(hù)少、設(shè)備輕、占地小，易對非金屬礦進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化使用。

表1 LYC-720永磁強(qiáng)磁選機(jī)與電磁式磁選機(jī)對比試驗結(jié)果

5.2 褐鐵礦、黑鎢礦磁選提純試驗

該永磁強(qiáng)磁選機(jī)對非金屬的試驗應(yīng)用取得了明顯的效果，說明在其永磁磁系產(chǎn)生的高磁場梯度下，能夠?qū)θ醮判缘V物進(jìn)行有效地捕獲，對于非金屬礦可以達(dá)到除鐵提純的目的。因此，也可對部分弱磁性金屬礦物，如赤鐵礦、褐鐵礦、黑鎢礦、錳礦、鉻鐵礦等進(jìn)行磁選選別，應(yīng)該會產(chǎn)生較好的效果。試驗對遼寧某褐鐵礦、新疆某黑鎢粗精礦分別進(jìn)行了磁選試驗。試驗流程見圖3、圖4，試驗結(jié)果見表2。

圖3 鐵礦原礦磁選選別試驗流程

圖4 黑鎢粗精礦磁選選別試驗流程

采用研制的LYC-720永磁立環(huán)強(qiáng)磁選機(jī)，對褐鐵礦、黑鎢礦粗精礦進(jìn)行了選別。褐鐵礦原礦經(jīng)兩段磁選選別，可達(dá)到TFe47.57%的品位，回收率72.51%。如對磁選尾礦增加掃選后，可進(jìn)一步提高TFe的回收率。對黑鎢粗精礦進(jìn)行兩段精選后，可提高10.08%的品位，作業(yè)回收率75.37%，有效地對黑鎢進(jìn)行了富集，達(dá)到黑鎢精礦國家二級標(biāo)準(zhǔn)。試驗說明，該立環(huán)永磁強(qiáng)磁選機(jī)對弱磁性金屬礦種的磁選提純，有著良好的可應(yīng)用性。

表2 永磁強(qiáng)磁選機(jī)對弱磁性金屬礦選別試驗結(jié)果

6 結(jié)論

(1)采用研制的LYC-720永磁立環(huán)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)，進(jìn)行了紅柱石重選粗精礦磁選精選試驗。紅柱石粗精礦中Fe2O34.94%，經(jīng)過兩段磁選精選后，精礦中Fe2O3含量降到0.46%，使紅柱石精礦質(zhì)量明顯提高，達(dá)到紅柱石精礦品級一級水平，且比電磁式強(qiáng)磁選機(jī)效果更好。因此，該永磁強(qiáng)磁選機(jī)適合于非金屬礦磁選除鐵提純領(lǐng)域的應(yīng)用。

(2)采用研制的LYC-720永磁立環(huán)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)，對遼寧某褐鐵礦、新疆某鎢錫礦進(jìn)行了磁選試驗，也取得了良好的效果。因此，在對部分弱磁性金屬礦種磁選精選方面，可考慮選用研制的永磁強(qiáng)磁選機(jī)替代傳統(tǒng)能耗高的電磁式強(qiáng)磁選機(jī)，降低能耗，節(jié)約成本。

(3)該永磁強(qiáng)磁選機(jī)具有能耗低、操作簡單、易于維護(hù)等優(yōu)點，可完全替代傳統(tǒng)的電磁式強(qiáng)磁選機(jī)。

[1] 郭紹安.國內(nèi)高梯度磁選發(fā)展的探討[J].昆明工學(xué)院學(xué)報，1994，19(3)：38-45.

[2] 蔣美仙，彭會清.稀土濕式永磁帶式強(qiáng)磁選機(jī)的優(yōu)化設(shè)計[J].南方冶金學(xué)院學(xué)報，2002，23(1)：75-78.