高強度磁選機(高梯度強磁磁選機的工作原理)
高梯度強磁磁選機的工作原理
礦漿經(jīng)給礦箱流入槽體后，在給礦噴水管的水流作用下，礦粒呈松散狀態(tài)進入槽體的給礦區(qū)。在磁場的作用，磁性礦粒發(fā)生磁聚而形成“磁團”或“磁鏈”，“磁團”或“磁鏈”在礦漿中受磁力作用，向磁極運動，而被吸附在圓筒上。由于磁極的極性沿圓筒旋轉(zhuǎn)方向是交替排列的，并且在工作時固定不動，“磁團”或“磁鏈”在隨圓筒旋轉(zhuǎn)時，由于磁極交替而產(chǎn)生磁攪拌現(xiàn)象，被夾雜在“磁團”或“磁鏈”中的脈石等非磁性礦物在翻動中脫落下來，最終被吸在圓筒表面的“磁團”或“磁蓮”即是精礦。精礦隨圓筒轉(zhuǎn)到磁系邊緣磁力最弱處，在卸礦水管噴出的沖洗水流作用下被卸到精礦槽中。非磁性或弱磁性礦物被留在礦漿中隨礦漿排出槽外，即是尾礦。高梯度強磁磁選機的磁系，采用優(yōu)質(zhì)鐵氧體材料或與稀土磁鋼復合而成，筒表平均磁感應(yīng)強度為100～600mT。根據(jù)用戶需要，可提供順流、半逆流、逆流型等多種不同表強的磁選。本磁選機具有結(jié)構(gòu)簡單、處理量大、操作方便、易于維護等優(yōu)點。什么是高梯度強磁選機？
高梯度磁選機的分選原理是在包鐵螺線管所產(chǎn)生的均勻磁場中，設(shè)置鋼毛、鋼板網(wǎng)之類的聚磁介質(zhì)，使之被磁化后徑向表面產(chǎn)生高度不均勻的磁場，即高梯度的磁化磁場。因此，在背景場強不太高的情況下，可產(chǎn)生較高的磁場力，順磁性物料在這種磁場中將受到一個與外加磁場和磁場梯度的乘積成比例的磁引力，利用此高梯度不均勻磁場，可以分離一般磁選機難以分選的磁性極弱的微細粒物料，并大大降低分選粒度下限(可降至1μm)，改善分選指標。高梯度磁選機主要用于顯弱磁性金屬礦的回收。也可稱為雙立環(huán)高梯度磁選機。
鼎大機械高梯度磁選機具有富集比大、對給礦料度、濃度和品們波動適應(yīng)性強、工作可靠、操作維護方便等優(yōu)點。
低溫超導磁選機，貌似很厲害的樣子
磁選是非金屬礦除鐵應(yīng)用最廣泛和最有效的方法，廣泛應(yīng)用于高嶺土、鉀鈉長石、高純石英等的選礦提純。常用的磁選機有永磁筒式磁選機、干式磁選機、電磁感應(yīng)輥式強磁選機、Shp系列強磁選機、SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機等。
常規(guī)磁選設(shè)備對非金屬礦中嵌布粒度較細、比磁化系數(shù)較低、共生現(xiàn)象嚴重的鐵磁性礦物的去除效果不理想，而且大都采用電磁鐵或者螺線管作為磁體，其激磁功率和磁場強度的平方成正比，因此磁選機運轉(zhuǎn)電耗高。同時常規(guī)磁體受到鐵芯磁飽和以及線圈發(fā)熱需強制冷卻的限制，產(chǎn)生的最大磁場強度一般不會超過1600kA/m（20000Oe）。
1、什么是超導磁選機
超導磁體是利用Nb-Ti或者Nb3-Sn等超導材料繞制的線圈和長時間保持低溫的容器的總稱。超導磁體具有產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度高、勵磁功率小、設(shè)備重量輕、耗能少等優(yōu)勢。超導磁選機就是采用超導磁體對礦物進行選別的設(shè)備，超導磁選機的關(guān)鍵技術(shù)在于通過低溫技術(shù)來處理線圈，使線圈達到超導狀態(tài)，以提高磁體所產(chǎn)生的背景場強。
圖1 低溫超導磁選機
2、超導磁選機應(yīng)用現(xiàn)狀
近十多年來，國內(nèi)外對超導磁選機的研究已經(jīng)取得了突破性的進展，研制出多種類型的超導磁選機，對各種礦物的選別及提純均取得了較好的效果，并已開始在工業(yè)上應(yīng)用。
表1 國外超導磁選機
國家產(chǎn)品磁感應(yīng)強度/T用途德國AMS-400型磁選機4高嶺土、碳酸鹽、滑石、云母及其礦物美國埃利茲超導磁選機2周期式作業(yè)，采用液氦和液氮雙重制冷，用于除去高嶺土中的微粒含鐵雜質(zhì)，生產(chǎn)白度高的高嶺土產(chǎn)品捷克往復串罐式超導磁選機5用于高嶺土除鐵，通過兩個分選罐在超導磁選區(qū)的移進移出，實現(xiàn)了往復式連續(xù)生產(chǎn)英國我國超導磁選機大多采用水平式往復串罐式運轉(zhuǎn)，缺點是控制系統(tǒng)復雜、處理量較低、磁介質(zhì)易堵塞。近年來，隨著制冷與超導磁體技術(shù)的發(fā)展，我國已經(jīng)成功研制出液氦零揮發(fā)5。5T高梯度超導磁選機，并開始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。
圖2 往復式超導磁選機原理
3、高梯度超導磁選設(shè)備
?。?）高梯度超導磁選機的工作原理
高梯度超導磁選機是利用鈦、鈮三錫等超導材料制作的超導線，通過后期加工，將超導線環(huán)繞成特種線圈置于密閉良好的低溫杜瓦中。采用液氦浸泡及制冷系統(tǒng)傳導冷卻的方式，使超導線圈工作環(huán)境溫度維持在-268。8℃左右，此時超導線圈電阻為零。由于纏繞線圈電阻為零，電導率為無窮大，可以承載更大的電流，增加超導線圈匝數(shù)，以螺旋管的方式進行繞制，最終可獲得超高的背景磁場。
圖3 高梯度超導磁選分離系統(tǒng)工藝
該磁選機能夠接近連續(xù)地處理物料。這是利用設(shè)備內(nèi)交替地位于磁場內(nèi)的兩個分選腔段實現(xiàn)的。當一個分選腔段用于分選礦漿時，另一個被清洗并為其下一個工作周期做準備。
?。?）高梯度超導磁選機的性能優(yōu)勢
?、俦尘按艌鰪姸雀撸x別效果好
超導磁體所用線圈采用Nb-Ti超導材料制作，在低溫下電阻為零，能夠通過更大的電流卻不會產(chǎn)生太大的熱量，因此可以使線圈產(chǎn)生更大的背景磁場，目前最高可達7。0T。
作用在磁選顆粒上的磁力決定于顆粒的磁性和磁選設(shè)備的磁場力。背景磁場越高，磁性顆粒在磁場內(nèi)所受磁力越強，越容易被磁性介質(zhì)捕捉。超導磁選機超高的背景磁場可有效提高非金屬礦選礦中弱磁性顆粒的選別效果。
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采用低溫超導技術(shù)，超導磁體在-268。8℃低溫環(huán)境下作業(yè)，其線圈電阻為零，通電后實現(xiàn)超導狀態(tài)，有效杜絕磁體在導電過程中的發(fā)熱現(xiàn)象，高電流通過時其所產(chǎn)生熱值為零。GM制冷機僅需維持超導磁體處于這種低溫狀態(tài)，與常導磁體相比節(jié)電90%，完全解決了磁選作業(yè)能耗高的問題。
表2 常用的幾種選礦設(shè)備功率
設(shè)備名稱額定功率（KW）額定背景磁場（T）永磁筒式磁選機3-200。1-1。2濕式立環(huán)高梯度磁選機50-1801。0-1。7濕式電磁高梯度磁選機80-1301。0-1。8低溫超導磁選機9-13。55。0-7。0③適用范圍廣
在非金屬礦選礦中，常規(guī)磁選機對磁化率較高的順磁性礦物或者鐵磁性礦物能夠較好地去除，選別粒度下限可低至20μm。高梯度超導磁選機擁有極高的背景場強，可以捕捉到礦漿中粒度極細、比磁化率更低的磁性顆粒，除鐵效果好。低溫超導磁選機對于磁化率在10-8-10-10m3/kg的磁性礦物都能夠有效地去除，且分選粒度下限可低至微米級。
④處理量大
超導磁選機實際作業(yè)中分選腔可雙向交替分選、沖洗作業(yè)，可在勵磁狀態(tài)下連續(xù)不間斷作業(yè)運行，分選效率高。如5。5T/300低溫超導磁選機（CGC）對高嶺土、粉煤灰等非金屬礦最大處理量可達100t/d左右，5T/500型低溫超導磁選機最大處理量高達350t/d左右，可完全滿足目前非金屬礦山的生產(chǎn)需求。
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超導磁選機的作業(yè)過程可進行自動化控制，并通過實時采集并監(jiān)控溫度、壓力、電流、真空度等運行參數(shù)，保證了設(shè)備運行的可靠性，對生產(chǎn)管理和產(chǎn)品質(zhì)量的控制提供極大的便利。
4、高梯度超導磁選機在高嶺土選礦中的應(yīng)用
?。?）廣東某地區(qū)高嶺土選礦實踐
原礦：廣東某地高嶺土原礦，脈石礦物有石英、白云母、黑云母和長石，有少量的赤、褐鐵礦等。石英主要富集在 0。045mm粒級中，云母和長石類礦物的含量在中間粒級富集（0。02-0。6mm），高嶺石及少量暗色礦物的含量隨著粒度的減小逐漸增加，高嶺石在-0。045mm開始富集，在-0。020 mm粒級中明顯富集。
該地高嶺土原礦含鐵量為1。2%左右，經(jīng)破碎、研磨流程后，控制礦石粒級-0。045mm含量為百分之百，經(jīng)兩段電磁漿料作業(yè)后精礦產(chǎn)品無法達到產(chǎn)品要求，當采用5。5T低溫超導磁選聯(lián)合一段電磁選作業(yè)后可得含鐵量0。40%左右的高嶺土精礦，分選效果較為理想。
表3 兩段電磁選工藝與電磁 超導磁選工藝成品指標對比
樣品TFe含量/%白度原礦1。0469。2兩段電磁選精礦0。5677。6電磁 超導磁選精礦0。4085。3（2）云南某地區(qū)高嶺土選礦實踐
原礦：云南某地高嶺土礦屬花崗巖蝕變礦床，礦物組成主要為高嶺石、鉀長石、斜長石和石英，還包含少量鋯石、褐鐵礦、銳鈦礦和黃鐵礦。其中高嶺石主要賦存在-0。038 mm粒級范圍內(nèi)，礦石粒度組成較細。礦石中鐵含量約為0。66%，其主要以獨立礦物賦存于褐鐵礦中，部分鐵以類質(zhì)同象形式與高嶺石伴生，這是造成高嶺土精礦自度較低的主要原因。
采用5T/500低溫超導磁選機對該地區(qū)礦石分選，通過控制分選作業(yè)礦石入料粒度、礦漿濃度及流速，合理搭配鋼毛，將原礦含鐵量為0。66%的高嶺土進行一段超導磁選作業(yè)，最終獲得了鐵含量為0。34%的磁選精礦。
表4 云南某地生產(chǎn)現(xiàn)場除鐵效果
樣品TFe含量/%白度原礦0。6685電磁精礦0。4289超導磁選精礦0。34925、結(jié)語
超導磁選分離技術(shù)是目前國內(nèi)最先進的高端選礦技術(shù)之一，在非金屬礦選礦領(lǐng)域?qū)τ谖⒓毩＜壩锪系某F效果要優(yōu)于常規(guī)磁選機。超導磁體在低溫條件下實現(xiàn)超導，勵磁成功后不再耗能，節(jié)能效果顯著。隨著科技進步和工業(yè)實踐的發(fā)展，超導磁分離技術(shù)已廣泛應(yīng)用于高嶺土選礦提純、礦石選礦、燃煤脫硫、污水處理等。
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