干式永磁磁选机的研制与应用探讨

刘 鹏，孙嫦娟

（北方重工矿山机械分公司，辽宁 沈阳 110023）

近年来，随着选矿难度的增加，选矿技术也在逐步提高。在品种繁多的选矿设备中，磁选机是关键性的设备。磁选是根据被分选矿物质的磁性差异，利用磁选机的磁场作用，将矿物质进行分选的一种工艺方法。根据分选介质，将磁选机分成干式磁选机和水暖工磁选机。也可根据磁铁的种类，将磁选机分为永磁磁选机和电磁磁选机。在各类磁选机中，干式永磁磁选机由于具有结构简单、运行成本低、节能环保等特点，所以适用范围较广，也值得进一步在选矿工业中推广。本文将对干式永磁磁选机的研制与应用，进行具体的分析研究。

1 永磁材料与磁选技术

1.1 永磁材料的发展目前用于赤铁矿选别的工艺流程主要是，阶段磨矿—重选—弱磁选—强磁选—阴离子反浮选。这种工艺流程，在我国的赤铁矿选矿厂的应用比较广。

高梯度磁选机，是赤铁矿强磁选矿中的重要设备，其性能对选别指标的影响较大，所以值得深入的研究。但是应用电能进行激磁的磁选设备，由于功率较大、耗能较多且结构比较复杂，所以采用改进的钕铁硼永磁材料所组成的永磁磁系，就可以有效地避免电磁选机的缺点，且也可以满足高梯度磁选机分选弱磁性矿物时所需要的磁场强度。

随着对铁精矿需要的加大，对新型高效的的矿物加工设备的要求也越来越高。因此，永磁筒式磁选机的应用率也越来越高，且大型化趋势也越来越明显。沈阳选矿机械研究所在2009年研发的GHC-1545大型高效永磁筒式磁选机，其规模和单机处理能力在国内来讲，都处在领先地位，对矿物具有较强的加工能力，是磁选机研制领域的重大突破。

2 干式永磁磁选机的研制和应用

2.1 干式弱磁场磁选机

主要包括干式弱磁场磁选机和大块矿石干式磁选机两种类型：

（1）干式永磁圆筒磁选机。对于细粒干式弱磁场的磁选设备，在应用率上越来越小，但细粒干式弱磁场磁选机的优点却不可忽视，其工艺流程较为简单，节省能源且投资成本较小，所占用的面积也相对较小。但是干式圆筒磁选机在性能上存在一定的缺点，其技术指标较低，而且粉尘的控制度较低，所以在越来越注重环境的现代，湿式弱磁选机比干式圆筒磁选机更有优势。近年来，细粒干式弱磁场磁选机主要应用于缺水或者较为严寒的地带。

干式圆筒磁选机，往往会受到应用范围的限制，所以发展受到了一定限制，现有的圆筒磁选机包括CTG型永磁筒式磁选机、LCG型永磁筒式磁选机两种。

CTG型永磁筒式磁选机，主要有单筒和双筒两种类型，其选箱内型式有两产品、三产品，磁系的固定式和旋转磁场式。其入选湿度要求在2%左右，选箱要密封。在选箱的顶部，装有除尘装置和与之连接的管道。CTG型磁选机的特点是极数多，且极距较小，主要应用于细粒极强磁性矿石的干选上，和从粉状物中剔除磁性杂质以及提纯磁性材料方面。其与干式自磨机共同组成干选系统，但是CTG型磁选机在处理细粒浸染贫磁铁矿石方面的铁精矿品位相对较低；磁系由铁氧体的永磁体构成，是LCG型永磁筒式磁选机的主要结构特点，其磁系的包角高达270°。这种磁选机包括单筒和双筒，单筒磁选机是由高速挡板来对磁选机的位置进行调整；而双筒磁选机是通过磁系偏角的调整来进行分选。

（2）大块矿石干式磁选机。目前，大块矿石干式永磁磁选机在选矿厂的预先抛尾方面比较有效，因此其具有较好的节能性质，应用范围也越来越广。大块矿石干式永磁磁选机的快速发展，带动了其设备性能指标的不断提高。大块矿石干式永磁磁选机的滚筒表面分选区磁感应强度，由乙级提高到240 mT以上，复合型磁系的磁选机由全钕铁硼磁材料组成，其磁感应的强度可高达400 mT，甚至更高；另外，钕铁硼磁材料组成的复合型磁选机磁场作用较深。随着大块矿石干式磁选机适用范围的不断扩大，其对粒度的处理上限，也在不断的提高，目前已经发展到了350 mm以上。

CT系列干式永磁磁选机，是由北京矿冶研究院研发成功的磁选机。其进行分选时，粒度可达300 mm，对于块矿矿石的预选和尾矿分选上应用效果较好，同时还能进行有色金属和非金属矿的除铁作业。马鞍山矿山研究院研制的CTDC系列磁选机，一般应用在干式矿石的预选方面，CTDC磁选机主要采用上部给料，其外形类似于短皮带的运输机，内部设置永磁磁系，且采用电磁调整；永磁大块矿石干式磁选机，可采用嵌入式工艺设计，将干选设备和干选工艺嵌入到现有的三段一闭路破碎筛分工艺流程里面。干选磁滑轮的运行平稳可靠，磁滑轮采用串联预选，第一道磁滑轮保抛尾，可将废石料尽量抛干净，还可以释放细碎，缓解细碎机的循环负荷。第二道磁滑轮可以保证回收率，使矿石的回收率大大提高，基本上保持在99%以上。

干式磁选机作为干选的核心设备，对不锈钢筒体的同心度、两端盖的同心度、磁系和芯轴同心度的要求，要做到四心合一。采用嵌入式技术的干选机，其技术含量必须达到标准，尤其在在皮带机的速度控制上，可采用增加变频设备的方法，来实现干选设备的速度控制。这样对抛尾效率的提高，能够起到很大的帮助。干选磁滚筒永磁磁选机在设计时，应该考虑到其端盖的拆卸方便与维修的定位。另外对于筒皮、筒体以及外轴承与内轴承等构件的指标，要求都必须得到保障。

2.2 干式中磁场磁选机

干式中磁场磁选机，介于弱磁场磁选机与强磁场磁选机之间，其磁感应的强度一般在300～800 mT之间。目前国内的干式中磁场磁迁机的永磁化技术比较成熟，应用的范围也较广，比如在磁铁矿、风化磁铁矿、焙烧磁铁矿等矿厂中，都可以应用。在清除磁矿物和铁性杂质方面，干式中磁场磁选机的预选功能较强。另外，干式中磁场磁选机，还可以进行尾矿回收和提纯工作。钕铁硼永磁材料是一种较为新型的永磁合金材料。其为永磁机提供了更加可靠且高性能的技术支持，目前中磁场的干式磁选机的永磁化，已经比较完善。在磁极结构的设计方面，中磁磁场永磁磁选机的永磁磁系，采用了稀土材料和具有辅助磁极结构的聚磁技术。这两种技术的有效应用，为磁选机的磁筒表磁场强度，达到中场强度要求提供了保证。中磁场的干式磁选机具有能耗小、结构简单、成本低且应用范围较广的特点。

筒式磁选机的研发，比辊式磁选机晚，但在磁性的材料上，已经能够实现以钕铁硼代替辊式常用的铁氧体。具体的机构布置可分为随滚筒一同转动的和滚筒单独转动而磁极不转的两种类型。目前所应用的永磁筒式磁选机基磁系通常采用4～6个开放式的磁极，为了提高磁场的强度和深度，一般会以磁极组的间隙处设置楔形磁钢。

CXY稀土永磁摇摆磁系筒式磁选机，其磁系为开放式，渐开的线扇形结构（如图1），其设计思路选择了摇摆动磁系来进行。其磁筒表面的磁感强度可以达到0.3～0.8 T。其克服了稀土辊式磁选机超薄皮带比较容易损坏的问题，采用电磁振动给料机给料的方式。

图1 筒式磁选机的磁系结构

2.3 干式永磁强磁场磁选机

虽然永磁辊式磁选机的磁感强度调整较难，对不同粒度的不同磁化，可以通过选择永磁机和辊的几何外形来实现。电磁感应辊式磁选机在尺寸和品质上，较永磁辊式磁选机要小得多，而且没有空气间隙，在技术和经济方面占有一定的优势。

品字形永磁磁选机的磁极，采用“品”字形多层排列（见图2）。设计时可根据物料的性质和对产品的要求，来决定永磁棒的长度和磁极的层数。品字形干式永磁磁选机具有结构简单、磁场强度高、性能稳定的特点，且分选的效果也比较明显。此外挤压型永磁辊式磁选机的表面磁感应强度可以达到2.0 T。它采用中间软铁作为极靴的形式，将极性相同的两个磁块相对的挤压在一起，目前在矿物的分选上应用较广。

图2 品字形永磁磁选机的磁极

3 结束语

目前，国内对磁选机的研制和开发，往往只注重其磁场的强度和梯度，而忽略了对磁场特性和磁路结构的研究。因此，今后对于干式永磁磁选机的研制与应用，应该有效的将分离物的特性与磁场的特性相结合，采用合理的磁选技术和磁选材料进行科学的研究和设计。

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