高梯度強(qiáng)磁磁選機(jī)的工作原理

礦漿經(jīng)給礦箱流入槽體后，在給礦噴水管的水流作用下，礦粒呈松散狀態(tài)進(jìn)入槽體的給礦區(qū)。在磁場(chǎng)的作用，磁性礦粒發(fā)生磁聚而形成“磁團(tuán)”或“磁鏈”，“磁團(tuán)”或“磁鏈”在礦漿中受磁力作用，向磁極運(yùn)動(dòng)，而被吸附在圓筒上。由于磁極的極性沿圓筒旋轉(zhuǎn)方向是交替排列的，并且在工作時(shí)固定不動(dòng)，“磁團(tuán)”或“磁鏈”在隨圓筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于磁極交替而產(chǎn)生磁攪拌現(xiàn)象，被夾雜在“磁團(tuán)”或“磁鏈”中的脈石等非磁性礦物在翻動(dòng)中脫落下來，最終被吸在圓筒表面的“磁團(tuán)”或“磁蓮”即是精礦。精礦隨圓筒轉(zhuǎn)到磁系邊緣磁力最弱處，在卸礦水管噴出的沖洗水流作用下被卸到精礦槽中。非磁性或弱磁性礦物被留在礦漿中隨礦漿排出槽外，即是尾礦。高梯度強(qiáng)磁磁選機(jī)的磁系，采用優(yōu)質(zhì)鐵氧體材料或與稀土磁鋼復(fù)合而成，筒表平均磁感應(yīng)強(qiáng)度為100～600mT。根據(jù)用戶需要，可提供順流、半逆流、逆流型等多種不同表強(qiáng)的磁選。本磁選機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理量大、操作方便、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

什么是高梯度強(qiáng)磁選機(jī)？

高梯度磁選機(jī)的分選原理是在包鐵螺線管所產(chǎn)生的均勻磁場(chǎng)中，設(shè)置鋼毛、鋼板網(wǎng)之類的聚磁介質(zhì)，使之被磁化后徑向表面產(chǎn)生高度不均勻的磁場(chǎng)，即高梯度的磁化磁場(chǎng)。因此，在背景場(chǎng)強(qiáng)不太高的情況下，可產(chǎn)生較高的磁場(chǎng)力，順磁性物料在這種磁場(chǎng)中將受到一個(gè)與外加磁場(chǎng)和磁場(chǎng)梯度的乘積成比例的磁引力，利用此高梯度不均勻磁場(chǎng)，可以分離一般磁選機(jī)難以分選的磁性極弱的微細(xì)粒物料，并大大降低分選粒度下限(可降至1μm)，改善分選指標(biāo)。

高梯度磁選機(jī)主要用于顯弱磁性金屬礦的回收。也可稱為雙立環(huán)高梯度磁選機(jī)。

鼎大機(jī)械高梯度磁選機(jī)具有富集比大、對(duì)給礦料度、濃度和品們波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)、工作可靠、操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

低溫超導(dǎo)磁選機(jī)，貌似很厲害的樣子

磁選是非金屬礦除鐵應(yīng)用最廣泛和最有效的方法，廣泛應(yīng)用于高嶺土、鉀鈉長(zhǎng)石、高純石英等的選礦提純。常用的磁選機(jī)有永磁筒式磁選機(jī)、干式磁選機(jī)、電磁感應(yīng)輥式強(qiáng)磁選機(jī)、Shp系列強(qiáng)磁選機(jī)、SLon立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)等。

 

　　常規(guī)磁選設(shè)備對(duì)非金屬礦中嵌布粒度較細(xì)、比磁化系數(shù)較低、共生現(xiàn)象嚴(yán)重的鐵磁性礦物的去除效果不理想，而且大都采用電磁鐵或者螺線管作為磁體，其激磁功率和磁場(chǎng)強(qiáng)度的平方成正比，因此磁選機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電耗高。同時(shí)常規(guī)磁體受到鐵芯磁飽和以及線圈發(fā)熱需強(qiáng)制冷卻的限制，產(chǎn)生的最大磁場(chǎng)強(qiáng)度一般不會(huì)超過1600kA/m（20000Oe）。

　　1、什么是超導(dǎo)磁選機(jī)

　　超導(dǎo)磁體是利用Nb-Ti或者Nb3-Sn等超導(dǎo)材料繞制的線圈和長(zhǎng)時(shí)間保持低溫的容器的總稱。超導(dǎo)磁體具有產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度高、勵(lì)磁功率小、設(shè)備重量輕、耗能少等優(yōu)勢(shì)。超導(dǎo)磁選機(jī)就是采用超導(dǎo)磁體對(duì)礦物進(jìn)行選別的設(shè)備，超導(dǎo)磁選機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)在于通過低溫技術(shù)來處理線圈，使線圈達(dá)到超導(dǎo)狀態(tài)，以提高磁體所產(chǎn)生的背景場(chǎng)強(qiáng)。

　　圖1 低溫超導(dǎo)磁選機(jī)

　　2、超導(dǎo)磁選機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

　　近十多年來，國(guó)內(nèi)外對(duì)超導(dǎo)磁選機(jī)的研究已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展，研制出多種類型的超導(dǎo)磁選機(jī)，對(duì)各種礦物的選別及提純均取得了較好的效果，并已開始在工業(yè)上應(yīng)用。

　　表1 國(guó)外超導(dǎo)磁選機(jī)

　　國(guó)家產(chǎn)品磁感應(yīng)強(qiáng)度/T用途德國(guó)AMS-400型磁選機(jī)4高嶺土、碳酸鹽、滑石、云母及其礦物美國(guó)埃利茲超導(dǎo)磁選機(jī)2周期式作業(yè)，采用液氦和液氮雙重制冷，用于除去高嶺土中的微粒含鐵雜質(zhì)，生產(chǎn)白度高的高嶺土產(chǎn)品捷克往復(fù)串罐式超導(dǎo)磁選機(jī)5用于高嶺土除鐵，通過兩個(gè)分選罐在超導(dǎo)磁選區(qū)的移進(jìn)移出，實(shí)現(xiàn)了往復(fù)式連續(xù)生產(chǎn)英國(guó)我國(guó)超導(dǎo)磁選機(jī)大多采用水平式往復(fù)串罐式運(yùn)轉(zhuǎn)，缺點(diǎn)是控制系統(tǒng)復(fù)雜、處理量較低、磁介質(zhì)易堵塞。近年來，隨著制冷與超導(dǎo)磁體技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)成功研制出液氦零揮發(fā)5。5T高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)，并開始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。

　　圖2 往復(fù)式超導(dǎo)磁選機(jī)原理

　　3、高梯度超導(dǎo)磁選設(shè)備

　?。?）高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)的工作原理

　　高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)是利用鈦、鈮三錫等超導(dǎo)材料制作的超導(dǎo)線，通過后期加工，將超導(dǎo)線環(huán)繞成特種線圈置于密閉良好的低溫杜瓦中。采用液氦浸泡及制冷系統(tǒng)傳導(dǎo)冷卻的方式，使超導(dǎo)線圈工作環(huán)境溫度維持在-268。8℃左右，此時(shí)超導(dǎo)線圈電阻為零。由于纏繞線圈電阻為零，電導(dǎo)率為無窮大，可以承載更大的電流，增加超導(dǎo)線圈匝數(shù)，以螺旋管的方式進(jìn)行繞制，最終可獲得超高的背景磁場(chǎng)。

　　圖3 高梯度超導(dǎo)磁選分離系統(tǒng)工藝

　　該磁選機(jī)能夠接近連續(xù)地處理物料。這是利用設(shè)備內(nèi)交替地位于磁場(chǎng)內(nèi)的兩個(gè)分選腔段實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)一個(gè)分選腔段用于分選礦漿時(shí)，另一個(gè)被清洗并為其下一個(gè)工作周期做準(zhǔn)備。

　　（2）高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)的性能優(yōu)勢(shì)

　?、俦尘按艌?chǎng)強(qiáng)度高，選別效果好

　　超導(dǎo)磁體所用線圈采用Nb-Ti超導(dǎo)材料制作，在低溫下電阻為零，能夠通過更大的電流卻不會(huì)產(chǎn)生太大的熱量，因此可以使線圈產(chǎn)生更大的背景磁場(chǎng)，目前最高可達(dá)7。0T。

　　作用在磁選顆粒上的磁力決定于顆粒的磁性和磁選設(shè)備的磁場(chǎng)力。背景磁場(chǎng)越高，磁性顆粒在磁場(chǎng)內(nèi)所受磁力越強(qiáng)，越容易被磁性介質(zhì)捕捉。超導(dǎo)磁選機(jī)超高的背景磁場(chǎng)可有效提高非金屬礦選礦中弱磁性顆粒的選別效果。

　?、谀芎牡?/p>

　　采用低溫超導(dǎo)技術(shù)，超導(dǎo)磁體在-268。8℃低溫環(huán)境下作業(yè)，其線圈電阻為零，通電后實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)狀態(tài)，有效杜絕磁體在導(dǎo)電過程中的發(fā)熱現(xiàn)象，高電流通過時(shí)其所產(chǎn)生熱值為零。GM制冷機(jī)僅需維持超導(dǎo)磁體處于這種低溫狀態(tài)，與常導(dǎo)磁體相比節(jié)電90%，完全解決了磁選作業(yè)能耗高的問題。

　　表2 常用的幾種選礦設(shè)備功率

　　設(shè)備名稱額定功率（KW）額定背景磁場(chǎng)（T）永磁筒式磁選機(jī)3-200。1-1。2濕式立環(huán)高梯度磁選機(jī)50-1801。0-1。7濕式電磁高梯度磁選機(jī)80-1301。0-1。8低溫超導(dǎo)磁選機(jī)9-13。55。0-7。0③適用范圍廣

　　在非金屬礦選礦中，常規(guī)磁選機(jī)對(duì)磁化率較高的順磁性礦物或者鐵磁性礦物能夠較好地去除，選別粒度下限可低至20μm。高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)擁有極高的背景場(chǎng)強(qiáng)，可以捕捉到礦漿中粒度極細(xì)、比磁化率更低的磁性顆粒，除鐵效果好。低溫超導(dǎo)磁選機(jī)對(duì)于磁化率在10-8-10-10m3/kg的磁性礦物都能夠有效地去除，且分選粒度下限可低至微米級(jí)。

　?、芴幚砹看?/p>

　　超導(dǎo)磁選機(jī)實(shí)際作業(yè)中分選腔可雙向交替分選、沖洗作業(yè)，可在勵(lì)磁狀態(tài)下連續(xù)不間斷作業(yè)運(yùn)行，分選效率高。如5。5T/300低溫超導(dǎo)磁選機(jī)（CGC）對(duì)高嶺土、粉煤灰等非金屬礦最大處理量可達(dá)100t/d左右，5T/500型低溫超導(dǎo)磁選機(jī)最大處理量高達(dá)350t/d左右，可完全滿足目前非金屬礦山的生產(chǎn)需求。

　?、葑詣?dòng)化程度高

　　超導(dǎo)磁選機(jī)的作業(yè)過程可進(jìn)行自動(dòng)化控制，并通過實(shí)時(shí)采集并監(jiān)控溫度、壓力、電流、真空度等運(yùn)行參數(shù)，保證了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，對(duì)生產(chǎn)管理和產(chǎn)品質(zhì)量的控制提供極大的便利。

　　4、高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)在高嶺土選礦中的應(yīng)用

　?。?）廣東某地區(qū)高嶺土選礦實(shí)踐

　　原礦：廣東某地高嶺土原礦，脈石礦物有石英、白云母、黑云母和長(zhǎng)石，有少量的赤、褐鐵礦等。石英主要富集在 0。045mm粒級(jí)中，云母和長(zhǎng)石類礦物的含量在中間粒級(jí)富集（0。02-0。6mm），高嶺石及少量暗色礦物的含量隨著粒度的減小逐漸增加，高嶺石在-0。045mm開始富集，在-0。020 mm粒級(jí)中明顯富集。

　　該地高嶺土原礦含鐵量為1。2%左右，經(jīng)破碎、研磨流程后，控制礦石粒級(jí)-0。045mm含量為百分之百，經(jīng)兩段電磁漿料作業(yè)后精礦產(chǎn)品無法達(dá)到產(chǎn)品要求，當(dāng)采用5。5T低溫超導(dǎo)磁選聯(lián)合一段電磁選作業(yè)后可得含鐵量0。40%左右的高嶺土精礦，分選效果較為理想。

　　表3 兩段電磁選工藝與電磁 超導(dǎo)磁選工藝成品指標(biāo)對(duì)比

　　樣品TFe含量/%白度原礦1。0469。2兩段電磁選精礦0。5677。6電磁 超導(dǎo)磁選精礦0。4085。3（2）云南某地區(qū)高嶺土選礦實(shí)踐

　　原礦：云南某地高嶺土礦屬花崗巖蝕變礦床，礦物組成主要為高嶺石、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和石英，還包含少量鋯石、褐鐵礦、銳鈦礦和黃鐵礦。其中高嶺石主要賦存在-0。038 mm粒級(jí)范圍內(nèi)，礦石粒度組成較細(xì)。礦石中鐵含量約為0。66%，其主要以獨(dú)立礦物賦存于褐鐵礦中，部分鐵以類質(zhì)同象形式與高嶺石伴生，這是造成高嶺土精礦自度較低的主要原因。

　　采用5T/500低溫超導(dǎo)磁選機(jī)對(duì)該地區(qū)礦石分選，通過控制分選作業(yè)礦石入料粒度、礦漿濃度及流速，合理搭配鋼毛，將原礦含鐵量為0。66%的高嶺土進(jìn)行一段超導(dǎo)磁選作業(yè)，最終獲得了鐵含量為0。34%的磁選精礦。

　　表4 云南某地生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)除鐵效果

　　樣品TFe含量/%白度原礦0。6685電磁精礦0。4289超導(dǎo)磁選精礦0。34925、結(jié)語

　　超導(dǎo)磁選分離技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的高端選礦技術(shù)之一，在非金屬礦選礦領(lǐng)域?qū)τ谖⒓?xì)粒級(jí)物料的除鐵效果要優(yōu)于常規(guī)磁選機(jī)。超導(dǎo)磁體在低溫條件下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，勵(lì)磁成功后不再耗能，節(jié)能效果顯著。隨著科技進(jìn)步和工業(yè)實(shí)踐的發(fā)展，超導(dǎo)磁分離技術(shù)已廣泛應(yīng)用于高嶺土選礦提純、礦石選礦、燃煤脫硫、污水處理等。

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