電磁漿料磁選機在非金屬礦物提純方面的應用*

王兆連 王寶春 劉風亮 丁長田 馬光強 陳傳君 薛 鵬

(山東華特磁電科技股份有限公司 山東 臨朐 262600)

前言

非金屬礦物作為基礎性功能材料，被廣泛應用于信息技術、高端裝備、新材料、新能源、節能環保等產業中，非金屬礦行業的快速發展，有力推動了經濟快速發展。非金屬礦物材料一般對純度要求較高，雜質含量往往決定了產品的質量等級，特別是其中的鐵含量，在非金屬礦的加工過程中一般都需要進行除鐵作業。

目前非金屬礦的除鐵提純方法主要有磁選法、浮選法、重選法、電選法、化學選礦法、摩擦選礦法、光電揀選法等。隨著人類對環境保護意識的提高和礦產資源高效利用的需要，磁選法成為了非金屬礦除雜的主要方法。一般非金屬礦物中的鐵、鈦雜質具有磁性弱、粒度細、去除難等特點。針對目前除鐵磁選設備存在的技術問題，山東某公司研發生產了HTDZ電磁漿料磁選機，該設備具有選礦效率高、適應面廣、選礦成本低、 設備作業率高、使用壽命長等優點，可廣泛應用于石英、長石、霞石、高嶺土等非金屬礦物的除鐵提純，可有效降低鐵、鈦等有害雜質的含量。

1 HTDZ電磁漿料磁選機簡介

1.1 HTDZ電磁漿料磁選機結構

該設備主要由磁系、激磁線圈、冷卻系統、分選系統、沖洗系統、電氣控制柜、支架總成及物料管道等組成，設備結構見圖1。通過磁系及線圈結構的調整，優化了分選腔體內的磁感應強度分布，減少漏磁和提高電效率，使設備具有良好的激磁性能。

1-磁系總成 2-線圈總成 3-沖水總成 4-物料管道總成 5-冷卻系統 6-支架總成

圖1 HTDZ電磁漿料磁選機設備結構

選礦工作時在分選腔中裝入特殊材料的導磁介質(鋼毛、鋼板網、波紋片等)，通過磁場感應，使分選介質表面產生高梯度磁場，當礦物流經分選區中的導磁介質時，鐵磁性雜質會被有效的吸除。

在沖洗時采用正、反沖水和高壓氣體結合的方式清理磁介質，通過大流量、高壓力短時間的正反向沖洗，能有效地清洗吸附在介質上的磁性礦物，同時節省用水量。

1.2 HTDZ電磁漿料磁選機技術特點

1.2.1 采用油冷卻方式

電磁漿料高梯度磁選機采用全密封油冷卻方式，外置式高效熱交換器進行油水熱量交換，實現油水復合冷卻，冷卻速度快，線圈溫度穩定，保證了穩定的磁場強度。

1.2.2 獨特的線圈結構

線圈采用多層繞組結構浸泡在變壓器油中，使線圈的換熱面積倍增，在每一層線圈之間形成相對獨立的冷卻油通道，有效地控制了冷卻油的流動，實現了線圈與變壓器油的快速熱交換，保證了線圈溫度不大于25 ℃。

1.2.3 特殊磁分選介質

質節點處產生極高的磁場梯度，除鐵效果更佳。介質采用特制的導磁不銹鋼材質，在背景磁場的激發下可以產生極高的梯度磁場，對于低含量的弱磁性雜質有很強的吸附作用，除鐵效果更佳。

1.2.4 先進的控制系統

控制系統采用可編程控制器作為核心控制部件，能有效控制各執行機構按照工藝需求周期運行；并實時檢測現場數據，方便用戶查詢。同時采用先進的人機界面技術，通過Host Link總線與可編程控制器實時高速通信，可實現互聯網在線監控設備運行狀況和故障診斷。

1.2.5 氣水組合式卸礦

設備除鐵時，使用高壓水和壓縮空氣對介質清洗，并且可以實現清洗時間的用戶設定，對于不同礦物、不同階段除鐵可做分別設定，滿足不同礦物的除鐵要求。

1.2.6 背景場強高

采用計算機模擬技術對磁體進行有限元素分析，可定量計算磁場的分布及大小，保證了磁路的合理設計，背景場強可達1.8 T。

目前某公司生產的HTDZ電磁漿料磁選機系列產品有HTDZ-520、780、1000、1200、1500、2000 等機型。

2 HTDZ電磁漿料磁選機在非金屬礦除雜中的應用

2.1 在高嶺土除雜中的應用

福建某廠高嶺土中的磁性物主要為：鈦鐵礦、褐鐵礦以及少量黃鐵礦。該高嶺土礦采用電磁漿料磁選機提純高嶺土行之有效，而且流程簡單、工業上也易實施。通過分析該廠原礦中鐵、鈦等雜質礦物的特性，采用HTDZ-2000型周期式高梯度磁選機作為工業除鐵設備。其磁選生產工藝簡圖，如圖2所示。

圖2 生產工藝簡圖

HTDZ周期式高梯度磁選機給料的主要元素分析結果，如表1所示。

表1 高嶺土磁選給料的主要元素分析結果

經HTDZ周期式高梯度磁選機成品的主要元素分析結果，如表2所示。

通過生產結果表明，通過2道漿料高梯度磁，精礦Fe2O3含量可降低58%左右，可獲得良好的除鐵效果。產品白度提高效果明顯。該設備質量穩定，各項指標達到設計要求，標志我國第1臺分選腔直徑為2 000 mm的大型電磁漿料磁選機，在高嶺土除鐵提純工業中成功應用。

表2 磁選精礦主要元素分析結果

2.2 在長石除雜中的應用

河南洛陽某企業的長石原礦品質較差，主要磁性物Fe2O3含量為0.5%，原礦白度為22。該公司采用永磁板式磁選機、LHGC-1750型立環高梯度磁選機、2臺HTDZ-780(1.5 T)電磁漿料磁選機串聯工藝，對長石進行提純除鐵，工藝流程簡圖如圖3所示。

圖3 河南洛陽長石工業生產流程簡圖

永磁板式磁選機處理量大，先除去部分磁性鐵等，立環高梯度磁選機介質感應磁場高，可以有效去除大顆粒的弱磁性雜質， 得到白度為42度的粗精礦。長石粗精礦再通過HTDZ-780(1.5T)電磁漿料磁選機進行精選，去除礦漿中細粒級、弱磁性鐵雜質。經提純后長石精礦鐵含量降低到0.08%，白度可以提高到64，可以滿足優質陶瓷原料的要求。

HTDZ-780周期式高梯度磁選機給料的主要元素分析結果，如表3所示。

表3 粗精礦的主要元素分析結果

經HTDZ-780周期式高梯度磁選機成品的主要元素分析結果，如表4所示。

表4 長石精礦主要元素分析結果

2.3 在石英砂除雜中的應用

石英砂的物理、化學特性具有獨特性，在航空航天、微電子、集成電路、AI人工智能等領域中占有重要地位。因為石英砂特殊的分子結構使其具有的耐高溫、熱膨脹系數小、高度絕緣、耐腐蝕、壓電效應、諧振效應以及其獨特的光學特性，在許多高科技產品中發揮著越來越重要的作用。

在高科技領域對石英砂的純度要求極為嚴格，尤其是鐵、鈦雜質的含量，必須保證在非常低的范圍以下。近年來，HTDZ周期式高梯度磁選機在河北邢臺、廣東湛江、安徽鳳陽、山東臨朐、臨沂沂水等地得到了廣泛的應用，該設備操作簡單、運行可靠，受到用戶的一致好評。

在廣東湛江某選礦廠，該廠石英砂中的雜質主要為長石、云母、赤鐵礦、褐鐵礦、黑云母、閃角石等。該礦石的主要成分如表5所示。

表5 廣東湛江某選礦廠石英砂原礦主要成分

該選礦廠采用選礦的流程如圖4所示。

該選礦工藝流程經過脫泥，螺旋溜槽擦洗，一次永磁板式磁選機，主要是去除強磁性礦物，磁化部分弱磁性礦物，再經過LHGC立環高梯度磁選機，去除粗顆粒弱磁性礦物，最后通過HTDZ-1250型周期式磁選機，去除細粒級弱磁性礦物。HTDZ-1250型周期式磁選機給礦的主要元素含量如表6所示，HTDZ-1250型周期式磁選機精礦的主要元素含量如表7所示。

圖4 石英砂選礦的流程簡圖

表6 HTDZ-1250型周期式磁選機給礦的主要元素成分

表7 HTDZ-1250型周期式磁選機精礦的主要元素成分

3 結論

1)電磁漿料磁選機，目前已廣泛應用于高嶺土、長石、石英砂等行業，該設備自動化程度高、磁場梯度大、同時利用鋼毛(或菱形網)作為介質，能有效排除微細粒級弱磁性礦物。

2)周期式漿料磁選機可以有效降低非金屬礦物中的雜質，使產品的質量等級大幅提升，經濟效益顯著，具有較大的推廣應用價值。

3)目前周期式漿料磁選機是非金屬礦除鐵提純的先進設備之一，在非金屬礦選礦領域對于高嶺土、細粒級長石等物料的除鐵效果要優于常規磁選機。