高梯度磁選機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用

1、引言

在高梯度磁選機(jī)于1968年出現(xiàn)以前，磁力應(yīng)用于分選或過濾只限于粒度約為50μm以上的強(qiáng)磁性顆粒。1968年，第一臺高梯度磁選設(shè)備安裝在喬治亞洲的一個高嶺土工廠，用以除去粘土中亮度不夠的、小于2μm的弱磁性顆粒。由于高梯度磁選機(jī)能產(chǎn)生很強(qiáng)的磁力，對于小于20μm的物料也能有效地回收，它可以分選微米級的物料。

自從第一臺高梯度磁選機(jī)研制出來以后的30多年中，已對這種工藝可能用于礦物加工、水處理和其它固-固及固-液分離等各種問題進(jìn)行了深入的研究。由此導(dǎo)致一些大專院校的科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行高梯度磁選的理論研究和應(yīng)用發(fā)展，獲得了喜人的成果，也研制和開發(fā)了一批高效節(jié)能的磁選設(shè)備。

2、高梯度磁選及其研究應(yīng)用

在高梯度磁選中，作用于細(xì)料上的磁力大大超過以前的工藝設(shè)備中可獲得的磁力。利用有效電磁體產(chǎn)生的強(qiáng)背景磁場和能產(chǎn)生高磁場梯度的捕集表面，才使得磁力的增大成為可能。由于在這種磁選機(jī)中，即便極細(xì)的弱磁性顆粒所受的磁力，理論和實(shí)際值也比所受的重力及流體阻力大得多，因而磁選適用的物質(zhì)和粒度范圍，由于高梯度磁選的發(fā)展，大大擴(kuò)展了。

近些年來，國外對高梯度磁選進(jìn)行了大師的理論研究和應(yīng)用研究工作。理論研究得較多的是建立高梯度磁分離數(shù)學(xué)模型，并有很多研究者對HGMS過程提出了多種理論和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。進(jìn)行這些研究的目的，在于通過對某些基本參數(shù)的測定，用計(jì)算的方法求出最佳的分選條件，預(yù)測分選機(jī)的性能。應(yīng)用已有研究成果投入工業(yè)生產(chǎn)，以取得較大的成效。

3、高梯度磁選設(shè)備

3.1、周期式高梯度磁選機(jī)

周期式高梯度磁選機(jī)是20世紀(jì)60年代末在美國開始發(fā)展、70年代成熟起來的一項(xiàng)新技術(shù)。1971年美國太平洋電機(jī)公司開始設(shè)計(jì)和制造工業(yè)型周期式高梯度磁選機(jī)。1973年生產(chǎn)出的第一臺PEM84英寸（分選腔內(nèi)徑84in，深20in）機(jī)，用于高嶺土提純。分選空間背景場強(qiáng)為2T，能耗為500kW，現(xiàn)在生產(chǎn)的新PEM84機(jī)的能耗已降到270kW。PFM84機(jī)的處理量，對于高嶺土為60t/h，每處理一噸高嶺土的能耗低于6kWh。PEM公司還生產(chǎn)分選腔內(nèi)徑為20、33、60、120in的PEM機(jī)，PEM120機(jī)的處理量為130t/h干高嶺土，能耗400kW。

3.2、連續(xù)式高梯度磁選機(jī)

當(dāng)原礦中磁性物含量較高時(shí)，周期式高梯度磁選機(jī)處理量太低，這就需要連續(xù)式高梯度磁選機(jī)，此類機(jī)有平環(huán)式和立環(huán)式兩種。

平環(huán)式高梯度磁選機(jī)20世紀(jì)70年代后期由SALA磁力公司研制，其系列規(guī)格（轉(zhuǎn)環(huán)平均直徑）為120、185、240、350、480mm。最大機(jī)型為480，場強(qiáng)0.5T，有4個磁極頭，每個頭的最大處理量可達(dá)2000t/h。我國一些部門也研制了實(shí)驗(yàn)室型和生產(chǎn)型平環(huán)式高梯度磁選機(jī)，但尚未形成系列。

3.3、立環(huán)式高梯度磁選機(jī)

立環(huán)式在一定程度上克服平環(huán)式高梯度磁選機(jī)磁介質(zhì)產(chǎn)生堵塞這一缺點(diǎn)。捷克與前蘇聯(lián)先后研制成VMS和VMKS-1立環(huán)式高梯度磁選機(jī)，前者磁系在立環(huán)上部，后者則在其下部。

VMS機(jī)分選區(qū)場強(qiáng)最高為1.7T，處理量25~30t/h、VMKS-1機(jī)主要用于高嶺土提純，其分選區(qū)最高場強(qiáng)2T，處理量為1t/h（干高嶺土）。

3.4、SLon型脈動高梯度磁選機(jī)

一般高梯度磁選機(jī)都存在磁介質(zhì)機(jī)械夾雜問題，為了克服這一缺點(diǎn)，研制了脈動高梯度磁選機(jī)。采用立環(huán)，環(huán)下部裝一產(chǎn)生脈動水流的裝置，分選區(qū)內(nèi)的礦粒受到脈動水流的作用而消除機(jī)械夾雜，該機(jī)的系列規(guī)格為SLon-500、Slon-750、Slon-1000、SLon-1250、SLon-1500、SLon-1750、SLon-2000，分選區(qū)場強(qiáng)均為1.0T，分選粒度-200目60%~100%，處理量為0.05~0.25、0.1~0.5、4~7、10~18、20~30、30~50、50~70t/h。

振動、脈動高梯度磁選機(jī)正在調(diào)試中，既有振動又有脈動，預(yù)計(jì)分選效果會更好。

3.5、高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)

高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)主要是罐式，由美國埃利茲公司研制，目前已商品化。

高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵是向磁體的高速給磁以及隨后的退磁，或在磁體不退磁的條件下把磁性物從磁介質(zhì)表面沖洗下來。

美國研制一種反復(fù)串罐式超導(dǎo)磁選機(jī)，基本解決了這一問題，其特點(diǎn)是分選罐往復(fù)交替進(jìn)出磁場，實(shí)現(xiàn)分選。該機(jī)磁場強(qiáng)度2~10T，可分選比磁化系數(shù)為1×10(-6)cm3/g微米級的弱磁性物料。與同類周期式高梯度磁選機(jī)相比，電耗降低為其1/10，處理量為其10倍。為了擴(kuò)大磁選的應(yīng)用領(lǐng)域，使那些目前尚認(rèn)為是“非磁性的物料”變?yōu)榇判晕锪希ㄔ诟邎鰪?qiáng)下磁化，磁性可大大增加），超導(dǎo)磁選則是一種關(guān)鍵的技術(shù)，應(yīng)是重要的研究方向。

由于這些磁選機(jī)都存在磁介質(zhì)機(jī)械夾雜、易堵、磁性產(chǎn)品質(zhì)量難以提高的問題。為了克服這一問題，國內(nèi)又研制了振動高梯度磁選機(jī)、脈動高梯度磁選機(jī)、振動-脈動高梯度磁選機(jī)。

4、高梯度磁選機(jī)的主要應(yīng)用范圍

高梯度磁選機(jī)主要用于：①純度要求高的玻璃或陶瓷工業(yè)產(chǎn)品提純。如高嶺土、砂石、霞石正長巖的提純；②用于熱力或火力發(fā)電站的粉狀硫化煤的提純；③工業(yè)水（選礦和冶金）、城市水、以及電力、熱力和核電站的冷卻水的凈化，罐表面的處理流量大約為500m3/h；④揀選化工合成過程和動力工程給入的或熱電站給入的蒸汽流體中的顆粒；⑤鐵、鉬、鎢、鈦和稀土超細(xì)粒礦物的選別，金屬渣的分選回收再利用；⑥環(huán)境或再循環(huán)中不同工業(yè)流體的凈化（表面處理工業(yè)，水冶和石油工業(yè)）；⑦廢催化劑的處理；⑧食品生物化學(xué)及生物學(xué)（等離子生產(chǎn)）領(lǐng)域。

5、結(jié)語

（1）高梯度磁選機(jī)對于處理細(xì)粒的順磁性礦物，特別是分選細(xì)粒的弱磁性鐵礦石，效果是明顯的，其優(yōu)越性是強(qiáng)磁選機(jī)無法比擬的。

（2）現(xiàn)代高梯度磁選機(jī)及分離技術(shù)雖然已經(jīng)有30多年的發(fā)展歷史，但仍然存在著設(shè)備價(jià)格高和電耗大的問題。經(jīng)濟(jì)效益是一切生產(chǎn)企業(yè)的中心和關(guān)鍵。固然，高梯度磁選設(shè)備的直接投資和生產(chǎn)費(fèi)用與其它方法相比沒有節(jié)省，但是分選效率高、處理能力大、選別指標(biāo)好等又是高梯度磁選機(jī)的最大特點(diǎn)。因此，高梯度磁選機(jī)是占有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

（3）有我金屬硫化礦或氧化礦的回收與分離，高梯度磁選的潛在可能越來越明顯，并在一定程度上有仰臥起坐浮選的可能。但這種回收與分離，目前尚處于試驗(yàn)研究階段，直接應(yīng)用于生產(chǎn)還有較大的距離。因此研究超導(dǎo)高場強(qiáng)高梯度勢在必行。

相關(guān)設(shè)備：雙立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)、磁選機(jī)、永磁筒式磁選機(jī)。