多段式高效陶瓷玻璃原料除铁机的研制

王丽娟　张超达　钟森林　吴城材　陈俊明　许丽敏　赵　明

(1.广州粤有研矿物资源科技有限公司；2.广东省科学院)



多段式高效陶瓷玻璃原料除铁机的研制

王丽娟1张超达1钟森林1吴城材1陈俊明1许丽敏1赵明2

(1.广州粤有研矿物资源科技有限公司；2.广东省科学院)

摘要针对工业上采用多段强磁选工艺脱除非金属矿中的铁矿物，不仅会成倍增大设备布置场地、设备投资及其配套系统，还会增大工艺流程的复杂性、降低系统的稳定性。广州粤有研矿物资源科技有限公司研发的多段式高效陶瓷玻璃原料除铁机，具有磁选效率高、选别效果好、占地面积小，能耗和成本低、工艺流程简单等优点，对比试验效果明显优于常规型磁选机的选别效果，为下一步工业应用奠定了基础。

关键词除铁机多段式磁选分选筒

非金属矿广泛应用于建材、化工、能源、轻工等传统行业以及航天、电子、通信、新材料等高新技术产业。对纯度要求较高，杂质含量往往决定了产品的质量等级，特别是其中的铁含量，在非金属矿的加工过程中一般都需要进行除铁作业。非金属矿物中的铁杂质具有含量低、磁性弱、粒度细、去除难等特点，不同性质的物料需采用不同的方法除铁[1]。

磁选是非金属矿有效、环保且应用广泛的除铁方法，电磁高梯度强磁选机具有磁场强度高、磁场梯度大、磁场可调节等特点，在非金属矿除铁行业得到广泛应用。目前的电磁高梯度强磁选设备种类较多，如立环脉动高梯度强磁选机、平环脉动高梯度强磁选机等，其基本原理都是利用细小的聚磁介质在较高的背景磁场中产生很高的磁场梯度，既能对微细粒弱磁性颗粒进行回收，也能有效地脱除非金属矿中的弱磁性杂质[2]。

近几年研制的周期式陶瓷玻璃原料除铁机因具有磁介质厚且密、磁介质表面感应磁场强度高、除铁效果好而成为目前较为理想的非金属除铁设备，广泛应用于非金属矿(例如：长石、石英、霞石、萤石、硅线石、锂辉石、高岭土等)的除铁和提纯。现场为确保除铁效果，常采用多段磁选工艺，这不仅成倍增大设备布置场地、设备投资及其配套系统，还增大工艺流程的复杂性、降低系统的稳定性。因此，研发性能优良的非金属矿高效脱铁设备具有重要意义。

1多段式高效陶瓷玻璃原料除铁机的结构特点

广州粤有研矿物资源科技有限公司自主研发的适合陶瓷玻璃原料高效除铁的多段式磁选机包括主体部分(图1)和电气控制柜部分。主体部分包括机架、磁系装置、励磁线圈、筒体、清洗装置及管道系统。设置在机架上的磁系装置包含下磁极板、侧磁极板、上磁极板、上磁极头和下磁极头；励磁线圈设置在磁系装置内部，包着上磁极头、下磁极头和分选筒；筒体内装载磁介质；筒体的上部连接清洗装置，该清洗装置配备有振动机构，包含弹簧、振动电机等，依靠振动原理清洗磁介质；管道系统连接筒体，包括给矿管道、回流管道、回浆管道、排铁管道、冲洗水管道等实现各种功能的管道、气动阀、手动阀、泵等。电气控制柜部分包括控制励磁线圈的励磁和断磁，控制管路系统中各阀门的动作和复位、故障报警等。该除铁机对给矿粒度、浓度和品位波动的适应性强、工作可靠、操作维护方便，自动化程度高。

图1　设备结构示意

该设备与常规陶瓷玻璃原料除铁机的最大区别在于筒体的设计，筒体内设置隔板，将筒体分隔为多个分选筒(图中显示为2个分选筒)，并在多个分选筒中设置上磁极头和下磁极头进而形成多个独立的分选腔，每个分选腔内装载磁介质，一个分选腔可完成一次磁分选过程。多个分选筒之间可以根据选矿需要，设置为上部连通、下部连通或不连通。上部连通可以通过在隔板上部开设溢流孔或连通管道，下部连通可通过下部设置连通管道，不连通则可以设置外部储矿池，通过泵输送到下一分选筒。

2工作原理

以下部给矿(上部连通)方式为例，分选前，电气控制柜接通励磁线圈电源，此时，每个分选腔在励磁线圈和磁系装置作用下，内部均产生垂直方向、恒定不变的磁场，位于分选腔内的磁介质表面形成高梯度感应磁场。分选时，原矿浆通过管道系统从第一个分选筒的出口1给入，矿浆通过第一个分选腔内的磁介质，磁性颗粒(如铁泥)受磁场力作用吸附在磁介质表面，而非磁性颗粒则通过磁介质成为一次精矿，实现第一段磁选。紧接着，一次精矿经过第一个分选筒后，通过溢流孔或连通管道溢流至第二个分选筒中，进而进入第二个分选腔进行二次分选，得到二次精矿，实现第二段磁选；依次进行上述步骤，原矿经过第N个分选腔进行N次分选，进而能够得到N次精矿，实现多段磁选。这种多段式磁选机可以根据不同的矿石性质，采用从分选筒下部或上部给矿的方式。

多段式高效陶瓷玻璃原料除铁机采用在一个筒体内形成多个分选腔的形式实现多段分选，磁选效率高、磁介质静态分选，选分路径长，选别效果好、且占地面积小，能够有效降低能源损耗和成本、简化工艺流程、操作维护方便。

该设备已获得国家实用新型专利(专利号ZL2015209985969)，磁选机及其多段磁选方法也已申请国家发明专利(申请号CN201510884949.7，公开(公告)号CN105344468A)。

3试验结果与分析

为验证多段式高效陶瓷玻璃原料除铁机的分选效果，在小型多段式高效陶瓷玻璃原料除铁机上进行了常规型与多段型磁选效果对比试验，试验采用1次粗选流程。

3.1试验原料

试验原料(0.043～0mm)来源于广东某高岭土厂，白度为64.9%，主要化学成分分析结果见表1，铁相态分析结果见表2。

表1　原料主要化学成分分析结果　%

表2　原料铁物相分析结果　%

3.2对比试验

对比试验的给矿浓度为10%、分选腔内的背景磁感应强度为1.0T、矿浆流速为0.48cm/s(120mL/s)，常规型试验给矿从下部“出口1”给入，经过分选腔1的磁介质分选后，产品从上部“出口3”排出；多段式磁选试验给矿从下部“出口1”给入，经过分选腔1的磁介质分选后，矿浆从隔板的上部溢流至分选腔2，经过分选腔2磁介质二次分选，产品从下部“出口2”排出。对比试验结果见表3。

表3　对比试验高岭土产品指标　%

由表3可看出，在相同流速、相同给矿量条件下，多段式高效陶瓷玻璃原料除铁机相比常规型的选别指标有明显提高，白度提高了6.3个百分点，Fe2O3含量低0.17个百分点。

4结语

湿式强磁选是非金属矿有效、环保且应用广泛的除铁方法。多段式高效陶瓷玻璃原料除铁机具有分选路径长、磁选效率高、选别效果好、占地面积小、能耗和成本低、工艺流程简单等特点，其推广应用前景巨大。

参考文献

[1]徐星佩．非金属矿除杂提纯的磁选工艺设备概述[J].非金属矿，2009(2)：37-38.

[2]冉红想，卢刚．强磁选设备在非金属矿除铁中的应用[J].有色金属:选矿部分，2011(2)：150-151.

(收稿日期2016-04-05)

DevelopmentofHighEfficientGlass-ceramicRawMaterialIron-removalSeparatorinMultipleStageMagneticSeparation

WangLijuan1ZhangChaoda1ZhongSenlin1WuChengcai1ChenJunming1XuLimin1ZhaoMing2

(1.GuangzhouYueyouyanMineralResourcesTechnologyCo.,Ltd.；2.GuangdongAcademyofScience)

AbstractMultiple stage magnetic separation process was used to remove the iron minerals in non-metallic ore in industry, which will not only increase area for equipment layout multiply, the cost of equipment, pipeline configuration, but also increase the complexity of process and decrease the stability of the system. High Efficient Glass-ceramic Raw Material Iron-removal Separator developed by Guangzhou Yueyouyan Mineral Resources Technology Co., Ltd. has advantages of high magnetic separation efficiency, good separation index, little land occupy, low energy consumption and cost, process simplicity. The beneficiation index was better than the conventional magnetic separator, provide basis for next step industry application.

KeywordsIron removal machine， Multiple stage magnetic separation， Separation cylinder

王丽娟(1983—)，女，工程师，510650 广东省广州市天河区长兴路363号。