干式永磁磁選機的研制與應用探討

劉 鵬，孫嫦娟

（北方重工礦山機械分公司，遼寧 沈陽 110023）

近年來，隨著選礦難度的增加，選礦技術也在逐步提高。在品種繁多的選礦設備中，磁選機是關鍵性的設備。磁選是根據被分選礦物質的磁性差異，利用磁選機的磁場作用，將礦物質進行分選的一種工藝方法。根據分選介質，將磁選機分成干式磁選機和水暖工磁選機。也可根據磁鐵的種類，將磁選機分為永磁磁選機和電磁磁選機。在各類磁選機中，干式永磁磁選機由于具有結構簡單、運行成本低、節能環保等特點，所以適用范圍較廣，也值得進一步在選礦工業中推廣。本文將對干式永磁磁選機的研制與應用，進行具體的分析研究。

1 永磁材料與磁選技術

1.1 永磁材料的發展目前用于赤鐵礦選別的工藝流程主要是，階段磨礦—重選—弱磁選—強磁選—陰離子反浮選。這種工藝流程，在我國的赤鐵礦選礦廠的應用比較廣。

高梯度磁選機，是赤鐵礦強磁選礦中的重要設備，其性能對選別指標的影響較大，所以值得深入的研究。但是應用電能進行激磁的磁選設備，由于功率較大、耗能較多且結構比較復雜，所以采用改進的釹鐵硼永磁材料所組成的永磁磁系，就可以有效地避免電磁選機的缺點，且也可以滿足高梯度磁選機分選弱磁性礦物時所需要的磁場強度。

隨著對鐵精礦需要的加大，對新型高效的的礦物加工設備的要求也越來越高。因此，永磁筒式磁選機的應用率也越來越高，且大型化趨勢也越來越明顯。沈陽選礦機械研究所在2009年研發的GHC-1545大型高效永磁筒式磁選機，其規模和單機處理能力在國內來講，都處在領先地位，對礦物具有較強的加工能力，是磁選機研制領域的重大突破。

2 干式永磁磁選機的研制和應用

2.1 干式弱磁場磁選機

主要包括干式弱磁場磁選機和大塊礦石干式磁選機兩種類型：

（1）干式永磁圓筒磁選機。對于細粒干式弱磁場的磁選設備，在應用率上越來越小，但細粒干式弱磁場磁選機的優點卻不可忽視，其工藝流程較為簡單，節省能源且投資成本較小，所占用的面積也相對較小。但是干式圓筒磁選機在性能上存在一定的缺點，其技術指標較低，而且粉塵的控制度較低，所以在越來越注重環境的現代，濕式弱磁選機比干式圓筒磁選機更有優勢。近年來，細粒干式弱磁場磁選機主要應用于缺水或者較為嚴寒的地帶。

干式圓筒磁選機，往往會受到應用范圍的限制，所以發展受到了一定限制，現有的圓筒磁選機包括CTG型永磁筒式磁選機、LCG型永磁筒式磁選機兩種。

CTG型永磁筒式磁選機，主要有單筒和雙筒兩種類型，其選箱內型式有兩產品、三產品，磁系的固定式和旋轉磁場式。其入選濕度要求在2%左右，選箱要密封。在選箱的頂部，裝有除塵裝置和與之連接的管道。CTG型磁選機的特點是極數多，且極距較小，主要應用于細粒極強磁性礦石的干選上，和從粉狀物中剔除磁性雜質以及提純磁性材料方面。其與干式自磨機共同組成干選系統，但是CTG型磁選機在處理細粒浸染貧磁鐵礦石方面的鐵精礦品位相對較低；磁系由鐵氧體的永磁體構成，是LCG型永磁筒式磁選機的主要結構特點，其磁系的包角高達270°。這種磁選機包括單筒和雙筒，單筒磁選機是由高速擋板來對磁選機的位置進行調整；而雙筒磁選機是通過磁系偏角的調整來進行分選。

（2）大塊礦石干式磁選機。目前，大塊礦石干式永磁磁選機在選礦廠的預先拋尾方面比較有效，因此其具有較好的節能性質，應用范圍也越來越廣。大塊礦石干式永磁磁選機的快速發展，帶動了其設備性能指標的不斷提高。大塊礦石干式永磁磁選機的滾筒表面分選區磁感應強度，由乙級提高到240 mT以上，復合型磁系的磁選機由全釹鐵硼磁材料組成，其磁感應的強度可高達400 mT，甚至更高；另外，釹鐵硼磁材料組成的復合型磁選機磁場作用較深。隨著大塊礦石干式磁選機適用范圍的不斷擴大，其對粒度的處理上限，也在不斷的提高，目前已經發展到了350 mm以上。

CT系列干式永磁磁選機，是由北京礦冶研究院研發成功的磁選機。其進行分選時，粒度可達300 mm，對于塊礦礦石的預選和尾礦分選上應用效果較好，同時還能進行有色金屬和非金屬礦的除鐵作業。馬鞍山礦山研究院研制的CTDC系列磁選機，一般應用在干式礦石的預選方面，CTDC磁選機主要采用上部給料，其外形類似于短皮帶的運輸機，內部設置永磁磁系，且采用電磁調整；永磁大塊礦石干式磁選機，可采用嵌入式工藝設計，將干選設備和干選工藝嵌入到現有的三段一閉路破碎篩分工藝流程里面。干選磁滑輪的運行平穩可靠，磁滑輪采用串聯預選，第一道磁滑輪保拋尾，可將廢石料盡量拋干凈，還可以釋放細碎，緩解細碎機的循環負荷。第二道磁滑輪可以保證回收率，使礦石的回收率大大提高，基本上保持在99%以上。

干式磁選機作為干選的核心設備，對不銹鋼筒體的同心度、兩端蓋的同心度、磁系和芯軸同心度的要求，要做到四心合一。采用嵌入式技術的干選機，其技術含量必須達到標準，尤其在在皮帶機的速度控制上，可采用增加變頻設備的方法，來實現干選設備的速度控制。這樣對拋尾效率的提高，能夠起到很大的幫助。干選磁滾筒永磁磁選機在設計時，應該考慮到其端蓋的拆卸方便與維修的定位。另外對于筒皮、筒體以及外軸承與內軸承等構件的指標，要求都必須得到保障。

2.2 干式中磁場磁選機

干式中磁場磁選機，介于弱磁場磁選機與強磁場磁選機之間，其磁感應的強度一般在300～800 mT之間。目前國內的干式中磁場磁遷機的永磁化技術比較成熟，應用的范圍也較廣，比如在磁鐵礦、風化磁鐵礦、焙燒磁鐵礦等礦廠中，都可以應用。在清除磁礦物和鐵性雜質方面，干式中磁場磁選機的預選功能較強。另外，干式中磁場磁選機，還可以進行尾礦回收和提純工作。釹鐵硼永磁材料是一種較為新型的永磁合金材料。其為永磁機提供了更加可靠且高性能的技術支持，目前中磁場的干式磁選機的永磁化，已經比較完善。在磁極結構的設計方面，中磁磁場永磁磁選機的永磁磁系，采用了稀土材料和具有輔助磁極結構的聚磁技術。這兩種技術的有效應用，為磁選機的磁筒表磁場強度，達到中場強度要求提供了保證。中磁場的干式磁選機具有能耗小、結構簡單、成本低且應用范圍較廣的特點。

筒式磁選機的研發，比輥式磁選機晚，但在磁性的材料上，已經能夠實現以釹鐵硼代替輥式常用的鐵氧體。具體的機構布置可分為隨滾筒一同轉動的和滾筒單獨轉動而磁極不轉的兩種類型。目前所應用的永磁筒式磁選機基磁系通常采用4～6個開放式的磁極，為了提高磁場的強度和深度，一般會以磁極組的間隙處設置楔形磁鋼。

CXY稀土永磁搖擺磁系筒式磁選機，其磁系為開放式，漸開的線扇形結構（如圖1），其設計思路選擇了搖擺動磁系來進行。其磁筒表面的磁感強度可以達到0.3～0.8 T。其克服了稀土輥式磁選機超薄皮帶比較容易損壞的問題，采用電磁振動給料機給料的方式。

圖1 筒式磁選機的磁系結構

2.3 干式永磁強磁場磁選機

雖然永磁輥式磁選機的磁感強度調整較難，對不同粒度的不同磁化，可以通過選擇永磁機和輥的幾何外形來實現。電磁感應輥式磁選機在尺寸和品質上，較永磁輥式磁選機要小得多，而且沒有空氣間隙，在技術和經濟方面占有一定的優勢。

品字形永磁磁選機的磁極，采用“品”字形多層排列（見圖2）。設計時可根據物料的性質和對產品的要求，來決定永磁棒的長度和磁極的層數。品字形干式永磁磁選機具有結構簡單、磁場強度高、性能穩定的特點，且分選的效果也比較明顯。此外擠壓型永磁輥式磁選機的表面磁感應強度可以達到2.0 T。它采用中間軟鐵作為極靴的形式，將極性相同的兩個磁塊相對的擠壓在一起，目前在礦物的分選上應用較廣。

圖2 品字形永磁磁選機的磁極

3 結束語

目前，國內對磁選機的研制和開發，往往只注重其磁場的強度和梯度，而忽略了對磁場特性和磁路結構的研究。因此，今后對于干式永磁磁選機的研制與應用，應該有效的將分離物的特性與磁場的特性相結合，采用合理的磁選技術和磁選材料進行科學的研究和設計。

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