立环高梯度磁选机磁系结构优化及改进

许丽敏，何建全，王丽娟，陈俊明，赵 明，徐少华，林恬盛，王 威

（1.广州粤有研矿物资源科技有限公司，广东广州 510650；2.广州有色金属研究院，广东广州 510650）

1 立环高梯度磁选机的工作原理

如图1所示，激磁线圈通入直流电，在上磁极与下磁极形成的弧形分选空间内形成磁场，聚磁介质在磁场中被磁化而形成磁场力，分选环上的每一个分选小室中都充满聚磁介质。

矿浆由给矿斗均匀地给入分选空间，由于磁场力的作用，磁性矿物颗粒被吸附在聚磁介质棒表面上，磁性极弱和非磁性颗粒受到的磁场力极小，它们受到矿浆的流体动力、重力的作用大于磁场力，不能被聚磁介质吸住而通过介质之间的空隙进入尾矿斗成为尾矿；吸附在聚磁介质表面上的磁性物随分选环转动，进入精选区，由于磁场强度逐渐降低，同时调整中矿脉动装置的冲程或冲次，磁性较弱的颗粒和连生体受到的磁场力小于流体动力和重力的合力，它们将会脱离聚磁介质表面通过介质之间的空隙进入尾矿斗成为尾矿，达到进一步提高选别指标的目的。而不脱落的磁性较强的颗粒群受到的磁场力大于流体动力和重力的合力，吸附在聚磁介质表面上继续随同分选环转动，逐渐脱离磁场，进入磁性产品卸矿区，用气水卸矿装置将磁性物从聚磁介质表面冲洗下来并进入精矿斗中，即为精矿，从而使磁性不同的颗粒群得到有效的分离。

图1 设备示意图

2 立环高梯度磁选机的磁系结构

立环高梯度磁选机的磁系结构如图2所示，激磁线圈中通入直流电，在分选腔体内产生磁场。磁包角一般采用α=β的对称结构。磁包角的大小影响矿物的选别时间以及磁包角内的磁感应强度分布，同时影响到磁包角内的空间高度，进而影响选别区液面的高度及矿浆所浸泡的导磁介质数量。适度增加磁包角有利于提高设备的选别性能。

3 原有的磁系结构及存在问题

在未进行磁系结构优化之前，笔者公司立环高梯度磁选机的磁系采用α=β的对称结构，如图3所示。位于分选腔体内的矿浆会随转环的转动形成中矿端高尾矿端低的现象，当矿浆随转环向中矿端移动的过程中有一部分液体来不及沿下磁极缝隙流入尾矿斗而从图中所示的溢流出口处流出。在实际应用的过程中发现，设备在分选强磁性矿物时分选指标较好，但是在分选中磁性及弱磁性矿物时指标要差很多，主要表现在尾矿品位偏高，经过现场考察及对设备分选腔体内磁感应强度的分布进行测试，找出了出现问题的原因。

图2 磁系结构示意图

图3 原有磁系结构示意图

通过分角度测量分选腔体内部的磁感应强度分布情况，发现当探头脱离磁包角范围后磁感应强度会立即下降，而设备转环带动聚磁介质脱离分选空间时还会带动较大量的水从溢流口排出，如果分选的是强磁性矿物，脱离分选空间后磁场力不会下降的太快，磁场力还会大于流体力与重力的合力，所以磁性矿物不会脱落返回尾矿，而中磁性矿物及弱磁性矿物则不同，随着分选环上的介质转出分选空间，中磁性及弱磁性矿物所受的磁场力会下降很多，当磁场力低于流体力及重力的合力的时候，磁性矿物就会从介质棒上脱落返回尾矿，从而造成尾矿品位偏高。

图4 非对称结构新型磁系

表1 中尾矿场强对比

为了验证，在分选中磁性矿物的设备上做了实验，根据的推断，问题应该出在溢流出口的位置磁感应强度低，但是有大量的水从此位置流出，水的流体冲刷力大于磁性物所受的磁场力与重力的合力，因此有部分磁性弱的矿物被水冲刷下来进入尾矿，造成尾矿品位偏高。为了减小溢流出口处的水量，将分选腔体内液面的高度降低，以至于溢流出口没有水流出，经过现场测试，设备的分选指标有了而明显提高，这对后续设备的改进提供了有力的数据支持。

4 改进后的磁系结构及优势

随着分选环转动，分选腔体内的液面会形成中矿端高尾矿端低的现象，因此将磁系结构改成α≠β的非对称结构，即中矿端磁包角大于尾矿端磁包角，在总磁包角不变的情况下更加有效地利用磁包角空间。在背景磁感应强度1.1 T、充填导磁介质的条件下，测试结果显示从中心偏转相同的角度中矿区的磁场强度比给矿区的磁场强度高出近一倍（测量位置见图4，测量结果见表1），中矿端磁场的提高尤其是溢流出口出磁场强度的提高，可以避免弱磁性矿物在转出矿液面时脱落，提高设备的分选效果。

鉴于中矿端磁包角增大，将溢流口位置置于磁包角之内，提高脱水区的背景磁感应强度，防止吸附在聚磁介质棒上的弱磁性矿物因为流体力及重力的作用随水流返回尾矿，改进后的磁系结构如图5所示，具有以下优势：

（1）和原来的对称结构磁系相比，非对称结构磁系可以在不增加原材料及激磁动力消耗的情况下更加有效地利用磁包角空间，提高设备的选别性能；

图5 改进后磁系结构示意图

（2）在不增加原材料及激磁动力消耗的情况下提高了脱水区（溢流出口处）的背景磁感应强度；

（3）全部的排矿出口都位于磁系的下部，磁系上部不会有敞开式的水流通道，减少了滴漏及溅射。

经过大规模工业应用，改进后的磁系结构在选别指标上更稳定，适用范围更广，设备的跑冒滴漏现象有了明显改善。

5 结论

改进后的磁系结构在总磁包角不变的情况下提高了脱水区（溢流出口处）的背景磁感应强度，溢流出口位于磁包角内，有效降低了因水流作用造成弱磁性矿物在脱水时的脱落。全部的排矿出口都位于磁系的下部，磁系上部不会有敞开式的水流通道，减少了滴漏及溅射。目前此种磁系结构已经在工业上大规模应用，设备的性能及选矿指标都有了明显的改善。

［1］何健全.高梯度磁选机磁系校核及优化［J］.机电工程技术，2009，38（11）：72-73.