ZQS周期式高梯度磁選機的研制和應用

陳俊明　鐘森林　謝寶華　吳城材　趙　明

(1.廣州粵有研礦物資源科技有限公司；2.廣東省科學院)

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ZQS周期式高梯度磁選機的研制和應用

陳俊明1鐘森林1謝寶華1吳城材1趙明2

(1.廣州粵有研礦物資源科技有限公司；2.廣東省科學院)

摘要針對強磁選設備在去除非金屬礦中鐵礦物時，吸附在磁介質上的鐵礦物易脫落而影響除鐵效果的問題，廣州粵有研礦物資源科技有限公司成功研制了ZQS周期式高梯度磁選機。高嶺土除鐵試驗結果表明，該機除鐵效果和效率明顯優于立環高梯度磁選機。

關鍵詞非金屬除鐵ZQS周期式高梯度磁選機應用

磁選工藝是非金屬除鐵常用方法之一，而磁選設備結構多種多樣，其分類的方法也很多。如按磁感應強度分類有弱磁場磁選機、中磁場磁選機、強磁場磁選機之分；按磁源不同可分永磁磁選機和電磁磁選機兩類；按作業方式不同分為干式磁選機和濕式磁選機[1]。近20年來，濕式強磁選設備(以下簡稱強磁機)在非金屬除鐵中得到廣泛的應用，但是隨著資源的開發利用愈來愈廣，對強磁除鐵效果和效率的要求也愈來愈高，目前在生產中得到廣泛應用的強磁設備——立環高梯度磁選機(以下簡稱立環磁選機)在分選過程中由于磁場分布的不均勻、轉環的轉動、礦粒在礦漿中受流體力作用等，使得吸附在磁介質中的鐵雜質容易脫落而掉回到非磁性產品中。廣州粵有研礦物資源科技有限公司針對這一技術問題進行深入研究，成功研制了ZQS周期式高梯度磁選機(以下簡稱ZQS磁選機)，并在廣東某地高嶺土進行了驗證試驗。

1　ZQS周期式高梯度磁選機結構

ZQS周期式高梯度磁選機由磁系及激磁線圈裝置、分選裝置、清洗裝置、PLC電氣控制柜、機架及各進出管道等組成，設備結構見圖1。

圖1　ZQS周期式高梯度磁選機設備示意

磁系及激磁線圈。磁系及激磁線圈裝置是產生和提供磁源的中心，而分選腔內的磁感應強度分布是影響選別指標的重要因素，因此在進行磁系設計時對分選腔內的磁感應強度分布進行有限元模擬，通過磁系及線圈結構的調整優化分選腔體內的磁感應強度分布，減少漏磁、降低電阻和提高電效率，使設備具有良好的激磁性能。激磁線圈采用空心銅管繞制，水冷散熱，冷卻水直接貼著銅管內壁流動，散熱效率高，另外冷卻水的流速高，使微細泥沙不易沉淀，可保證激磁線圈長期穩定工作，而且激磁線圈通過高電流低電壓來激磁，可大大提高線圈的安全性能。

分選裝置。分選腔內采用不銹導磁鋼毛或鋼板網作分選磁介質，磁場梯度大大提高，通常可達7.96×107kA/m2(對鋼毛而言)[2]。分選腔內磁場分布均勻，采用圓柱形的分選腔，比采用圓弧形分選腔的立環磁選機容易實現分選腔磁場均勻。磁介質厚度可達立環磁選機磁介質的4～6倍，分選幾率和分選時間成倍增加，能更有效地除去磁性雜質。

清洗裝置。采用反向沖水和振動相結合的方式清理磁介質，通過大強度短時間的反向沖水，能有效地清洗吸附在介質上的磁性礦物，同時節省用水量。

PLC電氣控制柜。該控制柜的電源采用了國際新興“綠色”大功率高頻開關電源技術[3]，由箱體、濾波器、三相整流模塊(IPM)、IGBT模塊、PWM控制器、可編程控制器(PLC)、中間繼電器等組成。PLC電氣控制柜的運行程序有自動程序和手動程序兩種運行模式，通過手動程序模式可設定和更改各項生產操作參數，以保證生產指標。在生產中啟動自動程序模式時，PLC自動向各中間繼電器發出有序的指令并驅動其動作，從而控制激磁及各閥門的打開及關閉。該系統還可提供工業以太網接口和標準信號(0～5 V、0～10 V或4～20 mA)接口與工業自動化系統配合，實現全自動化生產。

2　ZQS周期式高梯度磁選機工作原理

ZQS周期式高梯度磁選機工作時每個周期分為兩個階段。第一階段為進漿階段，通磁后進漿；第二階段為排鐵階段，斷磁后排鐵。

進漿階段。進漿階段的目的是對非金屬礦除鐵，得到高質量的精礦。當激磁線圈給入直流電時，在上磁極和下磁極之間的分選空間內形成磁場，聚磁介質在磁場中被磁化而產生磁場力。礦漿由下部進漿管道進入分選空間，由于磁場力的作用，磁性礦物顆粒被吸附在聚磁介質表面上，磁分選后的精礦從上部產品管道排出，停止給礦時把分選空間剩余的未排出的礦漿從回漿管回流到原礦池。

排鐵階段。排鐵階段的目的是清洗吸附在聚磁介質上的鐵雜質。此時，先斷開激磁線圈的直流電輸入，開啟振動電機使介質振動，同時沖洗水開始從

沖洗水管給入分選空間沖洗聚磁介質。清洗聚磁介質后的水從下部排鐵管排出。

3　ZQS周期式高梯度磁選機的應用

3.1原料性質

對廣東某高嶺土廠原礦經制漿、分級后的 -0.043 mm粒級進行除鐵。其主要雜質礦物為鐵礦物、少量鈦礦物，鐵礦物主要為褐鐵礦、黃鐵礦和磁鐵礦。原料多元素分析見表1。

表1　原料多元素分析結果 %

3.2除鐵試驗

試驗采用ZQS-500磁選機進行試驗，同時與SSS-Ⅰ-1000立環高梯度磁選機進行試驗對比，試驗條件見表2，試驗結果見表3。

表2　磁選試驗條件對比

注：高嶺土礦漿黏度較高，添加六偏磷酸鈉分散礦漿。

表3　ZQS-500磁選機高嶺土除鐵試驗指標 %

表3表明：采用ZQS-500磁選機為除鐵設備時，獲得的非磁性產品Fe2O3含量低、白度高，分選指標好。

4　結　論

ZQS周期式磁選機設計合理，具有背景磁場強度高、磁場梯度大、磁場分布均勻和自動化程度高等優點。高嶺土除鐵對比試驗結果表明，ZQS磁選機的除鐵效果和效率明顯高于立環磁選機。

參考文獻

[1]《現代鐵礦石選礦》編委會.現代鐵礦石選礦[M].合肥：中國科學技術大學出版社，2009.

[2]王常任.磁電選礦[M].北京：冶金工業出版社，2008.

[3]周志敏，周繼海，紀愛華.逆變電源實用技術[M].北京：中國電力出版社，2005.

(收稿日期2016-05-05)

陳俊明(1980—)，男，工程師，510650 廣東省廣州市天河區長興路363號。