ZQS周期式高梯度磁选机的研制和应用

陈俊明　钟森林　谢宝华　吴城材　赵　明

(1.广州粤有研矿物资源科技有限公司；2.广东省科学院)



ZQS周期式高梯度磁选机的研制和应用

陈俊明1钟森林1谢宝华1吴城材1赵明2

(1.广州粤有研矿物资源科技有限公司；2.广东省科学院)

摘要针对强磁选设备在去除非金属矿中铁矿物时，吸附在磁介质上的铁矿物易脱落而影响除铁效果的问题，广州粤有研矿物资源科技有限公司成功研制了ZQS周期式高梯度磁选机。高岭土除铁试验结果表明，该机除铁效果和效率明显优于立环高梯度磁选机。

关键词非金属除铁ZQS周期式高梯度磁选机应用

磁选工艺是非金属除铁常用方法之一，而磁选设备结构多种多样，其分类的方法也很多。如按磁感应强度分类有弱磁场磁选机、中磁场磁选机、强磁场磁选机之分；按磁源不同可分永磁磁选机和电磁磁选机两类；按作业方式不同分为干式磁选机和湿式磁选机[1]。近20年来，湿式强磁选设备(以下简称强磁机)在非金属除铁中得到广泛的应用，但是随着资源的开发利用愈来愈广，对强磁除铁效果和效率的要求也愈来愈高，目前在生产中得到广泛应用的强磁设备——立环高梯度磁选机(以下简称立环磁选机)在分选过程中由于磁场分布的不均匀、转环的转动、矿粒在矿浆中受流体力作用等，使得吸附在磁介质中的铁杂质容易脱落而掉回到非磁性产品中。广州粤有研矿物资源科技有限公司针对这一技术问题进行深入研究，成功研制了ZQS周期式高梯度磁选机(以下简称ZQS磁选机)，并在广东某地高岭土进行了验证试验。

1　ZQS周期式高梯度磁选机结构

ZQS周期式高梯度磁选机由磁系及激磁线圈装置、分选装置、清洗装置、PLC电气控制柜、机架及各进出管道等组成，设备结构见图1。

图1　ZQS周期式高梯度磁选机设备示意

磁系及激磁线圈。磁系及激磁线圈装置是产生和提供磁源的中心，而分选腔内的磁感应强度分布是影响选别指标的重要因素，因此在进行磁系设计时对分选腔内的磁感应强度分布进行有限元模拟，通过磁系及线圈结构的调整优化分选腔体内的磁感应强度分布，减少漏磁、降低电阻和提高电效率，使设备具有良好的激磁性能。激磁线圈采用空心铜管绕制，水冷散热，冷却水直接贴着铜管内壁流动，散热效率高，另外冷却水的流速高，使微细泥沙不易沉淀，可保证激磁线圈长期稳定工作，而且激磁线圈通过高电流低电压来激磁，可大大提高线圈的安全性能。

分选装置。分选腔内采用不锈导磁钢毛或钢板网作分选磁介质，磁场梯度大大提高，通常可达7.96×107kA/m2(对钢毛而言)[2]。分选腔内磁场分布均匀，采用圆柱形的分选腔，比采用圆弧形分选腔的立环磁选机容易实现分选腔磁场均匀。磁介质厚度可达立环磁选机磁介质的4～6倍，分选几率和分选时间成倍增加，能更有效地除去磁性杂质。

清洗装置。采用反向冲水和振动相结合的方式清理磁介质，通过大强度短时间的反向冲水，能有效地清洗吸附在介质上的磁性矿物，同时节省用水量。

PLC电气控制柜。该控制柜的电源采用了国际新兴“绿色”大功率高频开关电源技术[3]，由箱体、滤波器、三相整流模块(IPM)、IGBT模块、PWM控制器、可编程控制器(PLC)、中间继电器等组成。PLC电气控制柜的运行程序有自动程序和手动程序两种运行模式，通过手动程序模式可设定和更改各项生产操作参数，以保证生产指标。在生产中启动自动程序模式时，PLC自动向各中间继电器发出有序的指令并驱动其动作，从而控制激磁及各阀门的打开及关闭。该系统还可提供工业以太网接口和标准信号(0～5 V、0～10 V或4～20 mA)接口与工业自动化系统配合，实现全自动化生产。

2　ZQS周期式高梯度磁选机工作原理

ZQS周期式高梯度磁选机工作时每个周期分为两个阶段。第一阶段为进浆阶段，通磁后进浆；第二阶段为排铁阶段，断磁后排铁。

进浆阶段。进浆阶段的目的是对非金属矿除铁，得到高质量的精矿。当激磁线圈给入直流电时，在上磁极和下磁极之间的分选空间内形成磁场，聚磁介质在磁场中被磁化而产生磁场力。矿浆由下部进浆管道进入分选空间，由于磁场力的作用，磁性矿物颗粒被吸附在聚磁介质表面上，磁分选后的精矿从上部产品管道排出，停止给矿时把分选空间剩余的未排出的矿浆从回浆管回流到原矿池。

排铁阶段。排铁阶段的目的是清洗吸附在聚磁介质上的铁杂质。此时，先断开激磁线圈的直流电输入，开启振动电机使介质振动，同时冲洗水开始从

冲洗水管给入分选空间冲洗聚磁介质。清洗聚磁介质后的水从下部排铁管排出。

3　ZQS周期式高梯度磁选机的应用

3.1原料性质

对广东某高岭土厂原矿经制浆、分级后的 -0.043 mm粒级进行除铁。其主要杂质矿物为铁矿物、少量钛矿物，铁矿物主要为褐铁矿、黄铁矿和磁铁矿。原料多元素分析见表1。

表1　原料多元素分析结果 %

3.2除铁试验

试验采用ZQS-500磁选机进行试验，同时与SSS-Ⅰ-1000立环高梯度磁选机进行试验对比，试验条件见表2，试验结果见表3。

表2　磁选试验条件对比

注：高岭土矿浆黏度较高，添加六偏磷酸钠分散矿浆。

表3　ZQS-500磁选机高岭土除铁试验指标 %

表3表明：采用ZQS-500磁选机为除铁设备时，获得的非磁性产品Fe2O3含量低、白度高，分选指标好。

4　结　论

ZQS周期式磁选机设计合理，具有背景磁场强度高、磁场梯度大、磁场分布均匀和自动化程度高等优点。高岭土除铁对比试验结果表明，ZQS磁选机的除铁效果和效率明显高于立环磁选机。

参考文献

[1]《现代铁矿石选矿》编委会.现代铁矿石选矿[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2009.

[2]王常任.磁电选矿[M].北京：冶金工业出版社，2008.

[3]周志敏，周继海，纪爱华.逆变电源实用技术[M].北京：中国电力出版社，2005.

(收稿日期2016-05-05)

陈俊明(1980—)，男，工程师，510650 广东省广州市天河区长兴路363号。