LHGC-F型立环高梯度磁选机的特性及其应用

王兆连，刘风亮，贾洪利，魏黎明，曾亮亮，王宝春，田凌佳，张金庆

（山东华特磁电科技股份有限公司，山东 潍坊 262600）

1 引言

华特是我国目前最重要的磁选设备生产厂家之一，年产值在同行业中名列前茅。公司装备先进，技术力量雄厚，同时，与中国科学院高能物理研究所等单位及专家合作，研制并开发出新产品，近来经过重大创新的LHGC-F型立环高梯度磁选机就是其主要成果之一。同时又研制出低温超导磁选机等多种技术含量高的先进磁选设备，已成为我国高科技磁电设备的重要生产企业。

根据我国矿物处理行业的需要，在成功研制和应用第三代强制油冷立环高梯度磁选机的基础上，华特公司又研制出更先进的、磁场强度更高的第四代油水复合冷却立环高梯度磁选机。2012年7月初，第四代油水复合冷却立环高梯度磁选机已经过省部级鉴定，其结论是：该产品属国内外首创，技术性能达到同类产品国际领先水平。目前，该磁选机已在我国非金属矿选矿方面得到成功应用，受到用户的广泛好评。

2 LHGC-F型立环高梯度磁选机的特性

2.1 结构

磁选机的外貌示于图1，结构示于图2。

图1 立环高梯度磁选机外貌

图2 油水复合冷却立环高梯度磁选机结构

该机主要由机架、上下磁轭、转环、进矿斗、冲水斗、精矿斗、磁介质盒、尾矿箱、脉动机构、励磁线圈、油水复合冷却系统、控制系统等组成。

励磁线圈。采用特殊设计结构，用电工纯铁制成铁铠包裹线圈两端。各绕组线圈之间设有能够通过冷却油的间隙，形成相对独立的冷却通道，将绕组线圈产生的热量带走。线圈采用全密封结构，具有防尘、防潮、耐高温的特点，可以在恶劣环境中工作。

油水复合冷却系统如图3所示。它主要由绕组线圈、进油管、回油管、热交换器、循环油泵、流量表、流量阀、热电偶、补油箱、呼吸器等组成。油冷却系统采用全密封外循环结构，能在各种恶劣环境中工作。在变压器冷却线圈之后，便进入热交换器，再用水冷却油，以达到更好的冷却效果。带走油热量的水上升到磁选机顶部，用作冲洗磁介质上所吸附磁性矿粒的卸矿水。该冷却系统为智能化控制，励磁线圈温度恒定，磁场波动小。采用大流量盘式变压器油泵，油循环速度快，热交换能力强。

图3 油水复合冷却示意

磁介质。该磁选机磁介质的材质为耐磨导磁不锈钢，磁介质采用独特结构和复合排列方式，有自主知识产权，磁场梯度大。

脉动箱。脉动冲程箱由电动机、皮带轮、轴、连杆、推杆等做往复运动的一套装置以及鼓膜组成。

机架。采用优质型钢焊接而成，借助先进的计算机辅助分析手段，提高支架的强度水平，保证了机架的整体强度。

磁轭。采用高导磁性的电工纯铁，铁芯采用阶梯式叠装结构，使用专用设备，工装压紧，埋弧焊接，结构严密，导磁效果好。

控制柜。其外壳采用双层门结构，防护等级为IP54，防尘防水，适应恶劣现场环境。

2.2 工作原理

立环高梯度磁选机的工作原理如图4所示。

图4 立环高梯度磁选机工作原理

磁轭固定在机架上，与固定在其上的激磁线圈共同产生强磁场，转环由转环驱动装置带动顺时针旋转，缓慢通过磁场。在转环上安装了多个分选盒，分选盒内装有由导磁材料制成的多层介质，转环通过磁场时，磁介质被磁化，在表面形成高梯度磁场。选矿时，矿浆自给矿箱给入，沿上磁极缝隙流经转环，同时，转环的下部浸没在矿浆内，其中的磁性颗粒被吸附在磁介质表面，随转环转至上部无磁区，来自油水热交换器的热水用作卸矿水，冲掉分选盒中磁介质棒上吸附的磁性矿粒并进入其收集箱，而非磁性颗粒沿下磁极缝隙流入非磁性物料箱并排出。

与平环运动方式相比，立环的给矿方向与精矿卸矿方向相反，使吸于磁介质上的粗粒易于排出。

LHGC-F系列立环脉动高梯度磁选机安装了脉动装置，鼓膜在脉动箱的驱动下往复运动，反复冲刷吸附在磁介质表面的物料，从而有效地排除夹杂在其中的非磁性颗粒。同时脉动矿浆有利于消除磁介质的堵塞现象，使工作更有效。

2.3 创新点和技术参数

2.3.1 技术创新点

(1)铁铠部分：①避免线圈漏磁对人身安全造成危害；②为了避免出现漏磁，线圈两端采用电工纯铁作为铁铠包裹，背景场强达1.3T以上，使分选区磁场均匀度提高50%以上，磁场强度提高8%以上，选矿效果提高20%以上；③有效保护线圈，免受外界冲击。

(2)冷却系统：①冷却系统采用全密封外循环结构，防雨、防尘、防腐蚀，能在各种恶劣环境下工作；②采用风冷式冷凝器或油水复合冷却冷凝器，智能化控制，励磁线圈温度恒定，磁场波动极小(小于2%)，国内其他厂家冷却方式因为线圈温升过高，使得磁场波动在15%～30%，对选矿指标造成相当大的不良影响；③采用大流量盘式变压器油泵，循环速度快，热交换能力强。

(3)磁介质部分：磁介质为耐磨导磁不锈钢，采用独特结构和复合排列方式，由具有自主知识产权的不同截面形状的介质棒(圆棒、带棱角棒、齿形棒等)组成，磁场梯度大。

(4)磁轭部分：采用经过高温磁性退火处理的高导磁电工纯铁作为磁轭，铁芯采用阶梯式叠装结构，采用专用设备、工装压紧，埋弧焊接，结合严密，导磁效果好。

(5)控制部分：①采用施耐德低压电气元件和PLC，运行安全、可靠，使用寿命长；②控制部分采用了先进的软启动功能，避免了突然通电对线圈的冲击以及通电时线圈的窜动，可有效地保护线圈；③具有先进的故障自诊断系统，可选择配套远程协助功能，在设备发生故障时，能在第一时间将故障信息传给公司技术人员，为用户提供准确、及时的技术支持和保障；④控制柜外壳采用双层门结构，防护等级为IP54，防尘防水、适应恶劣现场环境。

2.3.2 技术参数

华特公司生产的新型LHGC-F系列高梯度磁选机的技术参数见下表。

不同型号立环脉动高梯度磁选机的主要技术参数

3 立环高梯度磁选机的应用

华特公司生产的该磁选机应用范围很广，适用于-1.2mm(-200目占30%～100%)的细粒红铁矿(赤铁矿、褐铁矿等)、锰矿、钛铁矿、铬铁矿、钨矿等多种弱磁性金属矿的湿式分选，也适用于非金属矿如石英、长石、金红石、硅灰石、萤石、高岭土等的提纯除铁。

本文主要介绍华特研制和生产的LHGC-F型立环高梯度磁选机在非金属矿除铁提纯中的应用。

近来，用LHGC-F型立环高梯度磁选机对来自全国各地的长石和石英矿样做了大量除铁提纯试验，均取得了良好结果，并且购买了这种新型高效的立环高梯度磁选机用于正在建设的选厂。这里仅各举几个例子说明其良好的除铁提纯效果。

3.1 长石矿除铁提纯

山西省忻州一长石矿原矿含铁0.939%，给矿粒度为-60+150目，经过一次分选后，长石精矿铁含量降到0.154%。山东省青岛市一长石矿原矿含铁0.981%，给矿粒度为-48目，经过一次分选后，长石精矿铁含量降到0.099%。广东从化市一长石矿原矿含铁0.469%，给矿粒度为-30+120目，经一次分选后，铁含量降到0.129%，经第二次分选后，长石精矿铁含量下降到0.075%。这三个长石矿的精矿产率均在90%以上。我国对长石精矿的规定是，铁含量在0.30%以下均为特级品。上述长石矿磁选结果表明，长石精矿的铁含量均远低于0.30%，可见均为质优的特级长石精矿。

3.2 石英矿除铁提纯

陕西省汉中一石英矿原矿含铁0.096%，给矿粒度为30～200目，经过一次磁选后，石英精矿的铁含量下降到0.018%。湖北省宜昌市一石英砂矿原矿含铁0.123%，经一次磁选后铁降低到0.043%，经二次磁选后石英精矿中的铁含量降低到0.020%。湖南省一石英砂矿原矿铁含量0.295%，给矿粒度30～200目，经一次磁选后石英精矿中的铁含量降低到0.01%以下。按照国家标准规定[2]，平板玻璃用石英砂优等品(最高级别)的Fe2O3含量不大于0.05%，上述3种石英精矿均达到此优等品标准。普通水晶玻璃用石英砂要求Fe2O3含量0.02%，有二种石英精矿也达到了标准要求。

由于长石矿和石英矿的矿物组成和性质不同，经过磁选后精矿中的含铁量有差别，但是都能起到显著的除铁提纯作用，使矿石品级大幅度提升，矿石售价大幅度提高，因而经济效益相当显著。

4 结语

(1)油水复合冷却立环高梯度磁选机具有先进的冷却系统，线圈为全密封强制油冷外循环，采用油水热交换原理，用卸矿水快速带走线圈所产生的热量，使线圈温升小于25℃，磁场热衰减极小。

(2)线圈两端采用铁铠包裹，提高了磁能利用率，使分选区磁场强度提高8%以上，背景磁场达1.3T以上。

(3)线圈外壳采用全密封，防雨、防尘、防腐蚀，保证设备能在各种恶劣环境下工作。

(4)采用卸矿水冷却变压器油，无需额外使用冷却水，节能、环保、节约了水资源。

(5)磁介质采用不同截面的棒介质结构，磁场梯度大，场强高。

(6)具有先进的故障诊断系统和远程控制系统，实现了设备的智能化运行控制。

(7)对石英和长石矿的广泛磁选试验和应用表明，该新型高梯度磁选机是湿式磁选石英和长石的最佳设备，所选精矿达到优等品级别，因而销售价格大幅度提高，给用户带来重大经济效益，在短时期内即可收回磁选设备投资成本。

(8)新型高梯度磁选机在非金属矿选矿中的广泛应用，必将使我国非金属矿产品的质量上一个台阶，从而大幅度提高其使用价值，为国民创造更多的财富。

[1]郑水林,袁继祖.非金属矿加工技术与应用手册[M].北京:冶金工业出版社,2005:414-415.

[2]国家建筑材料工业局.JC/T 529-1994平板玻璃用硅质原料[S].北京:中国标准出版社,1994.