高梯度磁选机磁介质丝的断裂分析与改进措施

李建设

(1.赣州金环磁选设备有限公司；2.赣州有色冶金研究所)

高梯度磁选机磁介质丝的断裂分析与改进措施

李建设1，2

(1.赣州金环磁选设备有限公司；2.赣州有色冶金研究所)

高梯度磁选机软磁钢丝介质棒通常焊接固定于支架钢板上形成介质盒，发挥磁选作用。在使用过程中，直径较小的介质棒易断裂甚至断丝，降低选矿效果。为解决该问题，对介质棒断裂的原因进行了分析，并对断裂面进行电镜扫描。结果表明焊接过程产生的热影响是介质棒断裂的主要原因。通过降低介质棒含碳量、提高铬含量及对焊接后的磁选丝进行退火热处理措施，改善了磁选丝的抗腐蚀性和硬脆性。实践结果表明，在相同使用时间下，改进后的介质棒断裂数降低了80%。该措施可为改善介质盒质量提供新思路。

介质棒断裂 电镜扫描 焊接 淬火

SLon系列磁选机是一种用于弱磁性矿选别的强磁选设备，因选矿效率高的突出优点，广泛应用于全国乃至世界的弱磁性矿选矿工艺中，占有较大的市场份额。目前，SLon系列磁选机世界范围内保有量至少达3 000台以上[1]。SLon立环脉动高梯度磁选机结构见图1[2-3]。

图1 SLon立环脉动高梯度磁选机结构示意

磁介质是高梯度磁选机的重要组成部分，工作原理是：磁选机中的激磁线圈通电后产生强磁场，导磁材料制成的磁介质靠近或远离磁场可控制磁感应强度的大小，分选出矿浆中的磁性矿物。SLon立环脉动高梯度磁选机的磁介质为软磁钢丝材质，又称为介质棒或磁选丝，通过焊接固定在支架钢板上，制成介质盒安装到磁选机上，发挥磁介质的磁选选矿作用。将一定数量的介质棒两端焊接到支架板，形成小介质盒，将小介质盒的支架板焊接在一起后在两块侧板上焊接4个耳朵板，使其固定到磁选机转环上，介质盒一般由两个小介质盒组成。

1 磁介质研究现状

磁介质性能的优劣直接影响磁选机的选矿效果。众多专家学者对磁介质的研究从未间断，并取得了一些成果。

中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所刘磊[4]等对鞍山式贫赤铁矿石进行高梯度磁选试验，研究在相同的介质棒排布间隙条件下，直径对分选指标的影响。昆明理工大学的曾剑武、陈禄政[5]等客观、全面、准确地了解了不同直径介质棒组合而成的组合式介质棒和单一直径介质棒对高梯度磁选机磁选效果的影响，确定了最佳排列直径的介质棒组合方式应通过试验确定。在改进介质棒及用介质棒制成的介质盒性能的过程中，也产生了许多专利产品[6]。

2 磁选丝断裂原因分析

2.1 外观分析

SLon立环脉动高梯度磁选机介质盒中介质棒实际运用中，直径较小的磁选丝，经常断丝，影响磁选机磁选效果。磁选丝断裂情况见图2，漏焊情况见图3，热影响区见图4。

图2 断裂的磁选丝

图3 漏焊的磁选丝

图4 磁选丝的热影响区

磁选丝位于支架板的一侧，焊接是在另一侧进行。从图2、图3可看出，断裂情况多集中在直径较细的磁选丝上。支架板背面磁选丝的穿孔没有被氩弧焊焊接堵牢，出现漏焊现象，致使磁选丝与支架板焊接不牢，磁选丝易断裂。但断裂位置大都不是紧贴在支架板上，而是距板有一定距离。从图4可发现，焊接产生高温在磁选丝靠近支架板两端的部分发红，都出现了一段热影响区，淬火效应、晶粒粗大和脆性相的析出等破坏了材质原有性能。

用手轻度按压钢丝，可感觉到钢丝中部相对较软而两端靠近钢板处较硬的一小段。而实际断裂部位位于中部相对较软处过渡到两端较硬处的一小段结合部位，有时还可见明显腐蚀凹陷。磁选机运行过程中的强磁场力等各种不同方向的力对磁选丝产生不同方向的扭曲，使这一部位更易断裂。

综上，做出猜测：焊接工艺导致的磁选丝理化性能变化是断裂的主要原因。

2.2 断口扫描电镜观察

为了进一步验证该猜测，对断口进行扫描电镜观察分析，结果见图5。

图5 磁选丝断口扫描电镜分析结果

由图5可知，磁选丝断裂不是单纯的脆性断裂，而是在钢丝直径方向的一侧或两侧腐蚀到一定深度后因疏松再断裂。尽管钢丝的其他部位也存在腐蚀，但断裂多集中在磁选丝两端靠近支架板处的一定距离处。对于直径较大的磁选丝，受热影响区的影响轻微，较直径细的磁选丝不易断裂。

3 改进措施及效果

针对磁选丝断裂的原因分析，进行了以下改进措施：

(1)由于磁选丝的含碳量及含铬量对磁选丝抗腐蚀性有较大影响，因此，尽可能降低含碳量、提高含铬量以改善磁选丝的抗腐蚀性。因此，磁选丝材质应选择低碳、高铬钢丝，含铬量应大于13%。

(2)通过在磁选丝焊接后增加一道退火热处理工序，以降低焊接磁选丝两端的硬脆性。具体是对钢丝加热至600～800 ℃，保温1 h后出炉快冷使用。

以SLon2000机型的介质盒磁选丝为试验对象，实施上述改进措施后，介质棒断裂现象明显减少。对比改进前后两种介质盒的使用情况发现，在相同使用时间下，改进后的磁选丝断裂数降低了80%，效果明显。

4 结 论

(1)高梯度磁选机磁介质盒的磁选丝容易出现断裂现象，影响磁选机的选矿效果。磁选丝外观分析和断口扫描电镜分析结果表明，焊接工艺产生的热影响改变钢丝理化性能是磁选丝断裂的主要原因。

(2)通过降低磁选丝含碳量、提高铬含量，并在焊接后增加退火热处理工艺，改善了磁选丝的抗腐蚀性和硬脆性。应用实践结果显示，实施改进措施后的磁选丝断裂数降低了80%。

(3)电镜扫描是磁选丝断口检测与分析的有效工具，可从微观上揭示断裂原因，有针对性地提出改进措施。应用结果表明改进措施的有效性，确保了磁选机高效、稳定的工作，为同类问题的解决提供了借鉴。

[1] 熊大和.SLon立环脉动高梯度磁选机在多种金属矿选矿中的应用[J].矿产保护与利用，2013(6)：51-56.

[2] 饶宇欢,罗仙平,李 磊，等.周油坊铁矿提高选矿回收率工业试验[J].现代矿业，2014(2)：155-157.

[3] 熊大和.SLon立环脉动高梯度磁选机大型化研究与应用[J].有色金属，2011(11)：163-167.

[4] 刘 磊，岳铁兵，郭珍旭，等.介质棒排布对细粒高梯度磁选指标的影响[J].中国矿业，2014(1)：104-108.

[5] 曾剑武，陈禄政，丁 利，等.棒介质组合方式对脉动高梯度磁选效果的影响[J].金属矿山，2015(3):67-69.

[6] 佛山市赛科科技股份有限公司.一种介质盒及具有该介质盒的除铁装置:中国，ZL2014107993617[P]，2015-04-08.

2015-07-10)

李建设(1974—)，男，副总经理，高级工程师，341000 江西省赣州市沙河工业园。