影响脱磁器效果的原因分析

魏建民 赵永成 于忠涛 朱立杰 王海霞

(河钢矿业滦县司家营北区分公司)

我国铁矿石品位低，在已探明的铁矿石保有储量中，只有5%的富铁矿，能够形成一定的开采规模并能够单独开采的富铁矿就更少了。磁铁矿是典型的强磁性矿物，属亚铁磁质结构，它的一个特性就是在外加磁场中可以被磁化，并产生磁滞和剩磁。如果要消除剩磁，就必须对物体施加一个反方向的磁场，这个反方向的磁场称为矫顽力[1]。

强磁性矿物磁选时，除了颗粒自身磁化外，还会形成聚团，并在离开磁场后，这些团聚会有一部分保持聚团形态。这种磁团聚现象会对分级、过滤作业等产生负面影响。故在磁铁矿选矿时，经常会采用脱磁器退磁，但在矿山实际工作中发现，脱磁器在选矿厂的应用部分效果不理想。为此，通过分析影响脱磁器工作的原因探讨其影响脱磁效果的可能性。

1 脱磁器的技术要求及发展

传统脱磁器(见图1)主要由非磁性材料的工作管道和套在其上的塔形线圈组成，线圈中通入某种频率的交流电。脱磁器的工作原理是在不同的外磁场作用下，强磁性矿物磁感应强度(或磁化强度)和外磁场强度形成形状相似而面积不等的磁滞回线而进行脱磁。当脱磁器通入交流电后，在线圈中心线方向产生方向时时变化，而大小逐渐变小的磁场[1]。矿浆通过脱磁器线圈时，矿浆中的磁性矿物颗粒在期间进行反复脱磁，直至最后失去磁性。脱磁器的脱磁原理见图2[2]。

根据生产实践经验和有关资料介绍，脱磁器最大的磁场强度为矿物矫顽磁力的5倍以上，可以得到较好的退磁效果。对于天然磁铁矿，脱磁磁场强度应在48 kA/m以上，当采用50赫兹交流电时，应保证磁场反复变化12次以上，脱磁时间应大于0.24 s[1]。

图1 传统脱磁器结构示意

图2 脱磁器脱磁原理

20世纪70年代前，选矿厂多采用低压工频交流电直接向脱磁器线圈供电，由于电流小，磁场强度低，脱磁器效果差。后来，出现了高频或高压脱磁器，脱磁效果得到明显改善。近年，又出现了新型脱磁器，该种脱磁器利用LC阻尼振荡原理，选用电容、电感衰减振荡电路，其原理是脱磁器起动后，在脱磁线圈内产生强大的脉冲振荡磁场，磁选后的矿浆经过脱磁器线圈时，磁性物料在线圈里受到高频交换的退磁场作用，最终使剩磁消失。

2 影响脱磁器效果的原因分析

许多选矿厂使用脱磁器取得了比较理想的脱磁效果，分级效率大幅提高；但也有相当部分选矿厂应用效果不理想。通过对脱磁器工作原理的分析研究，认为脱磁器使用不理想的原因可能受以下几个方面的影响。

2.1 矿浆流速与脱磁时间的影响

强磁性矿物用50 Hz交流电时，应保证磁场反复变化12次以上，脱磁时间应大于0.24 s。如果改变交流电频率，每次磁场的反复变化时间改变了，但变化次数不应改变。

脱磁器的一个主要参数是每小时的矿浆通过体积量或通过流速。例如，某脱磁器管径100 mm，通过量要求在85 m3/h。根据流体力学知识，有压管路流体流动速度并不是均匀流动，有压管路流体流动速度示意见图3。

图3 有压管路流体流动速度示意

由于脱磁器的安装角度很小，一般不超过15°，而且是安装在比较长的稳定管路中间，所以，其矿浆流动应更接近层流性质。这样，其最大流速会远大于平均流速，其中间部分脱磁的时间会远小于外圈，这可能影响脱磁器的脱磁效果。同时，其中间部分单位面积通过量大于平均通过量，影响更大。

2.2 磁场强度的影响

脱磁器的脱磁磁场强度的要求对天然磁铁矿应为48 kA/m以上。管路中间由于流速快，脱磁时间短且单位面积通过量大，影响大。脱磁器如果电流和电压不变，增加管路直径，其对应磁场强度降低。所以，管路直径增加，脱磁器的电流和电压没有达到相应的增加，也有可能影响脱磁器工作效果。另外，脱磁器的磁场强度达到最高值的时间较短(见图4[2])，受中间流速快和粒度的影响，也可能影响脱磁器的脱磁效果。

2.3 粒度及连生体的因素影响

矿粒粒度的大小对磁性影响的一般规律是比磁化系数随粒度尺寸的减小而减小，矫顽力随粒度尺寸的减小而增加；尤其是当粒度为-40 μm后，比磁化系数急剧减小，矫顽力急剧增加(见图5[1])。

图4 脱磁器磁场变化曲线

图5 磁铁矿的比磁化系数与矫顽力和矿粒粒度之间的关系

连生体对矿物的磁性也有影响，铁磁矿物含量低时，其比磁化系数较小，但比磁化系数随着铁磁矿物含量的增加而增加，但是，并不是直线关系，当铁磁矿物含量超过50%时，会迅速上升。磨矿后，矿物单体解离度会随着粒度的降低而增加，当矿物粒度为-40 μm时，矿物单体解离度很高。因此，脱磁器在脱磁过程中，细粒级的影响很大，需要的磁场强度很高，这可能是脱磁器脱磁效果不好的重要原因。

3 结 语

(1)通过对影响脱磁器效果的原因分析可知，由于有压管路流体流动速度并不是均匀的，且中间部分脱磁的时间会远小于外圈，所以矿浆流速与脱磁时间均可能影响脱磁器的脱磁效果。

(2)管路直径增加，脱磁器的电流和电压没有达到相应的增加，可能影响脱磁器工作效果。

(3)脱磁器磁场强度达到最高值的时间较短，受中间流速快的影响，可能影响脱磁器的脱磁效果。

(4)脱磁器在脱磁过程中，细粒级的影响很大，需要的磁场强度很高，可能是脱磁器脱磁效果不好的重要原因。