淺析高梯度磁選機的發展現狀及應用

張強 張軍光

摘 要：高梯度磁選機在使用的時候主要的用途是分選弱磁性礦物。這種設備具有較高的適應性，同時，其工作的可靠性非常高，在維護方面也非常方便，因此得到了很大的青睞。高梯度磁選機能夠利用電磁體或永磁鐵產生的強磁場對微米級的物料進行選擇，在礦選方面效果非常好。對高梯度磁選機的現況進行分析，對其以后的發展和應用情況也能做出更好的判斷。

關鍵詞：高梯度磁選機；磁介質；超導

1 高梯度磁選理論基礎

在磁選機的設計中，磁場強度和磁場梯度是影響分選效果的兩個最重要變量。磁場強度是指通過單位面積的磁力線的數量。磁感應強度的單位采用高斯（1條/cm2）來衡量。

磁場梯度是指磁場強度在磁場方向上的變化率。圖1說明了兩種不同的磁場形態。

圖1 磁通量和梯度模型

案例A表示的是沒有梯度的均勻磁通線圖形，該磁場任一點的場強基本相同。因此進入磁場的磁性顆粒將被吸引到磁通線上，然后保持固定，不會被吸引到任何一個極片上。案例B所示的是一個磁通線收斂的高梯度磁場圖形。當此類磁通線通過一個較小區域時，磁場強度將會大幅度增加。進入此磁場的磁性顆粒不僅將會被吸引到磁通線上，而且還會向磁通密度最大的區域移動，通常在底部極片的頂端。簡言之，磁場強度吸附住顆粒，而磁場梯度則移動顆粒。

作用于顆粒上的磁吸力與磁場強度和磁場梯度之積成正比。為了使作用在顆粒上的磁吸力最大化，則磁場強度和磁場梯度的乘積必須是最優的。

磁選技術中已經證明的最大化磁場梯度最有效的方法是采用介質。介質通常類似于一個金屬網格，其中已采用了諸如篩網、金屬網、鋼珠、鋼毛等材料。

2 高梯度磁選設備

2.1 周期式高梯度磁選機

磁選機在最初設計的時候是為了對廢水進行處理，當技術慢慢成熟起來后，最終在礦物采選技術方面得到了更好的發展。我國的高梯度磁選機應用主要分為金屬礦和非金屬礦；而在進行研究的時候又分為實驗室和生產型，其中也有不確定的類型。比如在很多的鋼鐵廠中，應用了很多的廢水處理磁濾器，而且效果是非常好的，在很多的機器廠中實現了磁濾器的標準化作業，在型號方面有很多的類型，不同的型號在使用中效果存在著很大的不同，因此，企業在選擇過程中要做好必要的分析，使設備的性能與經濟性達到最優的狀態。

2.2 連續式高梯度磁選機

在很多原礦中，磁性物含量比較高，周期式高梯度磁選機在處理量上非常低，并不適用于連續作業。連續式高梯度磁選機主要分為平環式和立環式兩種。平環式高梯度磁選機由專業的磁力公司研制，在規格方面有很大的差別，這樣在磁力方面也有差別，我國的一些實驗室也在進行相關方面的研究，但是，并沒有取得很大的成績。立環式高梯度磁選機比平環式高梯度磁選機在磁介質方面更容易對出現堵塞的情況進行解決，因此，在應用方面更加廣泛。

2.3 “鐵輪”高梯度磁選機

圖2顯示了“鐵輪”高梯度磁選機的總體設計圖。分選環是垂直的，并按順時針方向旋轉。分選環由兩個內有聚磁介質的固定圓環組成。介質的深度通常為，英寸。為了移除分選后的產品，分選環中部設置了開口。磁系安裝在分選環的兩端，并通過介質產生一個磁場。

圖2 “鐵輪”高梯度磁選機工作原理圖

分選環上采用了兩對磁系，每個磁系包角大約60度。當進行磁性礦石精選時，給料進入位于分選環頂部附近磁場內的介質。在此“粗選”階段中，給料從分選環的外部流向中心。非磁性顆粒通過介質，并在分選環中心被收集，然后離開此系統。磁性顆粒被富集并吸附于聚磁介質內隨著介質旋轉出磁場，顆粒被沖洗出介質，并收集于分選環的中心。然后磁性部分進入“精選”階段，位于分選環底部。在精選階段內，給料從分選環的內部進入，然后向外流。非磁性顆粒在次通過介質，然后離開此系統。磁性顆粒被磁力吸附聚集然后沖洗介質，成為最終的磁性產品。

2.4 高梯度超導磁選機

該磁選機主要是罐式，由美國埃利茲公司研制，目前已商品化。該磁選機的技術關鍵是向磁體的高速給磁以及隨后的退磁，或在磁體不退磁的條件下如何把磁性物從磁介質表面沖洗下來。美國研制一種反復串罐式超導磁選機，基本解決了這一問題，其特點是分選罐往復交替進出磁場，實現分選。該機磁場強度2-10T ，可分選比磁化系數為1×10-6cm3/g微米級的弱磁性物料。與同類周期式高梯度磁選機相比，電耗大大降低，為其1/10，處理量為其10倍。為了擴大磁選的應用領域，使那些目前尚認為是非磁性的物料變為磁性物料（在高場強下磁化，磁性可大大增加），超導磁選則是一種關鍵的技術，也是重要的研究方向。

3 主要應用范圍

（1）純度要求高的玻璃或陶瓷工業產品提純，如高嶺土、石英砂、氧化鋁等。（2）用于熱力或火力發電站的粉狀硫化煤的提純。（3）工業水（選礦和冶金）、城市水，以及電力、熱力和核電站冷卻水的凈化，每平方米罐表面的處理流量大約為500m3/h。（4）揀選化工合成過程和動力工程或熱電站給入的蒸汽流體中的顆粒。

4 結束語

科學技術的發展推動著工業生產技術有了很大的進步，使其具有了原有的磁選機沒有的效果，應用的時候具有很好的優越性。高梯度磁選機和分離技術在發展過程中經歷了非常漫長的時間，但是，這種設備在價格方面比較高，這樣使其在應用的時候出現了很大的問題。很多的企業在生產過程中對經濟效益非常重視，因此，企業對設備的成本也非常重視，高梯度磁選設備在投資和生產費用方面和其他方法沒有辦法進行比較。高梯度磁選機具有很高的分選效率，處理能力非常強，而且選別指標非常高，因此這種設備在使用過程中能夠表現出來更多的優勢。在對有色金屬礦和氧化礦進行回收和分離的時候，高梯度磁選設備潛力非常好，在應用效果方面也非常明顯，但是，對回收和分離技術進行研究現在處于試驗階段，對其進行直接的應用還有很大距離，花費的時間也將是非常長的。但是，對其進行研究志在必行，這樣能夠促進我國礦業獲得更好的發展。

參考文獻

[1]周平，郭紹安.國外高梯度磁選的發展[J].昆明工學院學報，1994（5）1.

[2]熊大和.新一代強磁選設備-SLon立環脈動高梯度磁選機[J].有色金屬，2000（11）1.