淺析磁選機(jī)磁路結(jié)構(gòu)及磁場(chǎng)特性
磁選機(jī)是鐵礦選礦設(shè)備中不可缺少的核心設(shè)備。中國(guó)80%以上的礦產(chǎn)資源是“貧、雜、細(xì)”礦,各個(gè)地方的礦成因也大不相同。近年來(lái),鐵礦開(kāi)采的邊界品位越來(lái)越低,弱磁性鐵礦的開(kāi)發(fā)利用逐年增加,國(guó)內(nèi)磁選設(shè)備向著高磁感應(yīng)強(qiáng)度、大處理量、對(duì)磁性礦物的高回收率、設(shè)備規(guī)格的非標(biāo)性和針對(duì)不同礦石成因的一對(duì)一設(shè)計(jì)選型方向發(fā)展。磁選技術(shù)研究工作主要集中在新型高效磁選的研制和開(kāi)發(fā)上,尤其對(duì)磁系磁場(chǎng)特性和高梯度磁選過(guò)程的研究,建立高梯度磁選數(shù)學(xué)模型以及對(duì)磁系進(jìn)行設(shè)計(jì);其次是對(duì)傳統(tǒng)磁選的改進(jìn)和完善,主要圍繞著提高分離精度、擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域、增大處理能力、應(yīng)用新型磁性材料、節(jié)省能源消耗和采用先進(jìn)技術(shù)等方面發(fā)展。
永磁磁選設(shè)備中使用的永磁材料主要是鍶鐵氧體和燒結(jié)釹鐵硼材料。目前國(guó)內(nèi)用于磁選設(shè)備的鍶鐵氧體磁體的磁性能一般停留在Y30H-1水平,經(jīng)過(guò)磁路組合后,在磁選設(shè)備的有效選別區(qū)域產(chǎn)生的最高磁感應(yīng)強(qiáng)度不超過(guò)200mT,因此,選礦廠用于精礦選別的弱磁磁選設(shè)備一般都是用鍶鐵氧體磁體組合而成的磁系。近年來(lái),為了提高磁選設(shè)備的磁感應(yīng)強(qiáng)度,采用了燒結(jié)釹鐵硼磁性材料,將傳統(tǒng)磁選設(shè)備的磁感應(yīng)強(qiáng)度提高到了800mT以上,為采用磁選工藝提取弱磁性鐵礦資源提供了保證。
1、磁選機(jī)的磁系結(jié)構(gòu)
傳統(tǒng)的磁選機(jī)磁系主要由磁軛和磁極組通過(guò)螺栓取接而成,如圖1所示。
在磁選機(jī)的磁路設(shè)計(jì)過(guò)程中,只要設(shè)備所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度不是太高,磁極組一般均采用永磁鐵氧體材料,在圓周方向上磁極組以NS極交替排列的方式固定在磁軛面板上。由于永磁鐵氧體材料的磁性能不高,由其組成的磁系在磁極表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度最高為320mT,而距磁極表面10mm的磁感應(yīng)強(qiáng)度最高為200mT,這樣的磁選機(jī)只能用于處理比磁化系統(tǒng)較高的礦物。
要設(shè)計(jì)制造出磁極表面磁感應(yīng)強(qiáng)度高于350mT的磁選機(jī),就必須進(jìn)行磁路優(yōu)化設(shè)計(jì)或采用高性能的磁性材料,方可滿足設(shè)計(jì)要求。從理論上講,采用小磁極和擠壓磁極或感應(yīng)磁極的方式可以有效提高磁極表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度,但這種磁路結(jié)構(gòu)的磁選機(jī)磁場(chǎng)梯度大,磁場(chǎng)作用深度小,僅適用于非金屬礦除鐵和微細(xì)粒物料選鐵作業(yè)。由于其磁場(chǎng)有效作用深度小于10mm,無(wú)法用于大處理量的鐵礦選礦作業(yè)。為此,要生產(chǎn)用于弱磁性鐵礦選礦作業(yè)的磁選機(jī),鐵氧體永磁材料無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求,必須采用高性能的永磁材料。
2、磁選機(jī)的磁路構(gòu)成及特點(diǎn)
(1)鐵氧體磁路
在設(shè)計(jì)制造弱磁場(chǎng)磁選機(jī)時(shí),考慮到生產(chǎn)制造成本,均采用鐵氧體永磁材料作為磁源。傳統(tǒng)的磁選機(jī)磁路有2種形式:一種是磁極寬度為170mm的磁路構(gòu)成方式(距離磁系表面10mm,沿圓周方向的磁場(chǎng)分布如圖2所示);另一種是磁極寬度為130mm的磁路構(gòu)成方式(距離磁系表面10mm,沿圓周方向的磁場(chǎng)分布如圖3所示)。第1種磁路結(jié)構(gòu)磁場(chǎng)作用深度大,但磁場(chǎng)梯度相對(duì)較小,采用該磁路結(jié)構(gòu)的磁選機(jī)適用于分選強(qiáng)磁性鐵礦和單機(jī)處理量大的選礦作業(yè)。第2種磁路結(jié)構(gòu)的磁選機(jī)磁場(chǎng)作用深度小,但磁場(chǎng)梯度相對(duì)較大,適用于單機(jī)處理量小,物料粒度較細(xì)的選礦作業(yè)。
(2)鐵氧體與釹鐵硼組合磁路
在設(shè)計(jì)制造磁系表面磁感應(yīng)強(qiáng)度高于350mT的磁選機(jī)時(shí),一般采用鐵氧體永磁材料和燒結(jié)釹鐵硼永磁材料組合成磁極組,即將鐵氧體永磁材料疊放在釹鐵硼永磁材料下面,與磁軛面接觸,根據(jù)磁選機(jī)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小,選擇所用釹鐵硼永磁材料的性能牌號(hào)和所用磁體的厚度。該種磁路結(jié)構(gòu)的磁選機(jī),磁場(chǎng)作用深度較大,距離磁系表面60mm時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度還可以保持在150mT以上。同時(shí),磁場(chǎng)梯度也較大,磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化幅度平均達(dá)到18.5mt/mm,在距離磁系表面20mm以內(nèi)時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化幅度最大達(dá)到86mT/mm。
該種磁路結(jié)構(gòu)的磁選機(jī)用于鏡鐵礦的預(yù)選拋尾作業(yè),可將球磨前粒度為5-20mm、原礦品位為22.5%的鐵礦提高品位6.2百分點(diǎn),將尾礦品位控制在8.5%以下,有效同合格尾礦25%以上。某鏡鐵礦選礦廠采用直徑600mm,長(zhǎng)1150mm的該種磁路結(jié)構(gòu)的磁選機(jī),每年可節(jié)約水電費(fèi)和材料磨損費(fèi)500多萬(wàn)元。
3、總結(jié)
采用磁極寬度130mm的鐵氧體與釹鐵硼組合磁路,磁系表面磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到了1156mT,在距離磁系表面20mm以內(nèi)時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化幅度最大達(dá)到86mT/mm。將該種磁路組合的磁選機(jī)用于鏡鐵礦預(yù)選拋尾,可獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。