SLon高梯度磁選機的設計參數分析

肖觀發 張鎮宇

(贛州金環磁選設備有限公司)

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SLon高梯度磁選機的設計參數分析

肖觀發 張鎮宇

(贛州金環磁選設備有限公司)

介紹了SLon立環脈動高梯度磁選機的結構及工作原理，以SLon2000(1.0 T)磁選機為例進行磁感應強度的測試，發現激磁功率、磁感應強度均與激磁電流呈正相關，分別呈凹、凸型曲線增長；線圈電阻相對恒定，略微增大。對于不同設計磁感應強度的SLon2000機型，轉環直徑相同時，要達到同一磁感應強度，設計磁感應強度越大的機型所需的激磁電流越小，能耗越小，但制造成本上升。

高梯度磁選機 磁感應強度測試 激磁電流 功率

自從20世紀80年代末第一臺SLon立環脈動高梯度磁選機問世，它就極大地改善了磁性礦物的分選質量。近30年，SLon立環脈動高梯度磁選機不斷朝著大型化、自動化、多樣化方向發展[1]。目前，世界范圍內SLon磁選機保有量在3 500臺左右，廣泛運用于氧化鐵礦、鈦鐵礦、錳礦、鉻鐵礦、鎢礦等弱磁性礦石的選礦及石英、長石、高嶺土等非金屬礦的提純[2]。

1 SLon磁選機

SLon立環脈動高梯度磁選機主要由脈動機構、激磁線圈、磁系部分、轉環和各種礦斗、水斗組成，結構見圖1[3]。

圖1 SLon立環脈動高梯度磁選機結構示意

SLon立環脈動高梯度磁選機是利用設備產生的磁場，結合重力場和流體力，實現磁性礦物質的分選。工作原理：對激磁線圈通直流電，根據線圈規格及激磁電流的不同，在分選區產生磁感應強度不同的感應磁場。轉環上的磁介質經過分選區時產生高梯度磁場，轉環作順時針旋轉，將磁介質棒不斷送入或運出分選區。給礦斗給出礦漿，經上磁頭的縫隙通過轉環上的磁介質，其中磁性顆粒吸附在磁介質棒的表面，被順時針旋轉的轉環帶到遠離強磁場的分選區，在轉環頂部被沖洗水反向沖洗，沖入精礦斗；非磁性顆粒在重力及脈動流體力的作用下實現與磁性顆粒的分離，穿過磁介質堆，沿下磁頭的縫隙流入尾礦斗后排出。

激磁線圈是SLon立環脈動高梯度磁選機最重要的結構部件之一，設備中的激磁線圈由金屬管材繞制而成，并由不銹鋼板制成的線圈罩罩著。激磁線圈和激磁線圈罩分別見圖2和圖3。

圖2 激磁線圈

圖3 激磁線圈罩

一臺SLon立環脈動高梯度磁選機的激磁線圈含4～8餅數量不等的線圈，每餅線圈分上、下兩層。線圈繞制時，在管材表面套以熱縮管使其與周圍管材絕緣，再用環氧樹脂板間隔一餅線圈。設備運行時，對激磁線圈通電會使線圈發熱。為防止燒壞線圈，需對線圈管材通以冷卻水或冷卻油實現冷卻。根據采用不同的餅數、管材長度、管材截面積和壁厚，可獲得不同磁感應強度的激磁線圈。

2 高梯度磁選機磁感應強度測試

設備裝配完成后對磁感應強度進行測試，檢驗是否達到設計要求。以SLon2000(1.0T)機(轉環直徑2 m，設計磁感應強度1.0 T)為例，從轉環的最低點起至轉環的1/4圓周長之間均勻取7個測試點，采用由測試用探頭、電壓與場強顯示器、電機及其控制裝置組成的測試系統對設備磁感應強度進行測試，磁感應強度顯示儀見圖4。

圖4 磁感應強度顯示儀

3 測試結果及分析

SLon2000(1.0 T)磁感應強度測試的激磁電流以100 A為起始點，按100 A增幅逐漸增大。不同激磁電流與磁感應強度、激磁功率、線圈電阻的關系分別見圖5、圖6、圖7。

圖5 激磁電流與磁感應強度關系

圖6 激磁電流與激磁功率關系

從圖5中可知，當激磁電流為1 200 A以上時，激磁線圈產生的磁感應強度超過1.0 T。磁感應強度隨激磁電流增大呈凸型遞增方式遞增，即隨著激磁電流的增加，磁感應強度的增幅不是等差遞增，而是逐漸減小的，這與線圈材料的物理特性有關。

圖7 激磁電流與線圈電阻關系

由圖6中可知，隨著激磁電流的增大，激磁功率逐漸增大，且呈凹型曲線增大；根據功率、電流及電壓之間的關系可知，圖中曲線的斜率為激磁電壓值，結合凹型曲線可以判定，隨著激磁電流的增大，激磁電壓值也逐漸增大。原因主要是隨著激磁電流的增大，激磁線圈發熱，線圈電阻值增大，最終導致激磁電壓值增大。

從圖7可以看出，該激磁線圈電阻為0.03 Ω左右，并隨激磁電流的增大呈逐漸遞增趨勢。線圈采用特殊材料制成，電阻很小。在測試初始若干個點，線圈中的水分、空氣濕度、線圈溫度及測試系統等因素導致電阻波動較大。隨著激磁電流的增大，電阻趨于穩定，遞增趨勢顯著。

4 不同SLon2000機型參數分析

隨著市場的需要，出現了不同機型的立環脈動高梯度磁選機，如SLon2000系列已有設計磁感應強度0.6 T、0.7 T、1.0 T、1.3 T 4種機型。不同SLon2000機型激磁電流與激磁功率的關系見圖8，與磁感應強度的關系見圖9。

圖8 SLon2000不同場強機型與激磁電流關系

圖9 磁感應強度與電流關系

由圖8可知，隨著激磁電流的增大，激磁功率和磁選機能耗逐漸增大；磁選機磁感應強度越大，激磁功率越大。原因是不同磁感應強度的機型所用的銅管規格、長度存在差異，導致線圈電阻不同，即使銅管材質相同，因相同激磁電流產生的激磁電壓也不同，激磁功率也存在差異。

由圖9可知，對于不同機型的磁選機，當激磁電流不斷增加時，磁感應強度呈凸型曲線增加；磁感應強度越大的機型，在同一激磁電流下磁感應強度越大，同一磁感應強度所需的激磁電流也不同。

在不考慮激磁線圈的材料規格及制作成本的條件下，設計磁感應強度越大的機型達到一定磁感應強度所需的激磁功率越小。但設計磁感應強度高的機型，生產成本也較高。因此，在不增加生產成本的前提下，制造設計磁感應強度高的機型是節能減排背景下高梯度磁選機發展的必然趨勢。

5 結 論

(1)SLon2000(1.0 T)立環脈動高梯度磁選機在激磁電流從100 A增加到1 400 A過程中，磁感應強度隨激磁電流的增大呈凸型曲線增大，最大超過1.0 T；激磁功率隨激磁電流的增大呈凹型曲線增大，最大可達60 kW；激磁線圈的電阻主要受線圈材料本身特性影響，在設備運行過程中，激磁線圈的電阻相對穩定，僅隨線圈溫度的升高而上升。

(2)對SLon2000系列立環脈動高梯度磁選機而言，不同設計磁感應強度的機型，在同一激磁電流下產生的磁感應強度不同；設計磁感應強度越大的機型，達到相同的磁感應強度所需的激磁電流越小，能耗越小，但會引起生產成本的升高。

[1] 熊大和.SLon立環脈動高梯度磁選機技術創新與應用 [J].金屬礦山，2010(S)：603-607.

[2] 熊大和.SLon立環脈動高梯度磁選機在多種金屬礦選礦中的應用[J].礦產保護與利用，2013(6)：51-56.

[3] 李建設.高梯度磁選機磁介質材質優選方案探索[J].四川有色金屬，2015(4)：57-66.

2016-08-10)

肖觀發(1985—)，男，碩士研究生，341000 江西省贛州市章貢區沙河工業園。