SLon高梯度磁选机的设计参数分析

肖观发 张镇宇

(赣州金环磁选设备有限公司)



SLon高梯度磁选机的设计参数分析

肖观发 张镇宇

(赣州金环磁选设备有限公司)

介绍了SLon立环脉动高梯度磁选机的结构及工作原理，以SLon2000(1.0 T)磁选机为例进行磁感应强度的测试，发现激磁功率、磁感应强度均与激磁电流呈正相关，分别呈凹、凸型曲线增长；线圈电阻相对恒定，略微增大。对于不同设计磁感应强度的SLon2000机型，转环直径相同时，要达到同一磁感应强度，设计磁感应强度越大的机型所需的激磁电流越小，能耗越小，但制造成本上升。

高梯度磁选机 磁感应强度测试 激磁电流 功率

自从20世纪80年代末第一台SLon立环脉动高梯度磁选机问世，它就极大地改善了磁性矿物的分选质量。近30年，SLon立环脉动高梯度磁选机不断朝着大型化、自动化、多样化方向发展[1]。目前，世界范围内SLon磁选机保有量在3 500台左右，广泛运用于氧化铁矿、钛铁矿、锰矿、铬铁矿、钨矿等弱磁性矿石的选矿及石英、长石、高岭土等非金属矿的提纯[2]。

1 SLon磁选机

SLon立环脉动高梯度磁选机主要由脉动机构、激磁线圈、磁系部分、转环和各种矿斗、水斗组成，结构见图1[3]。

图1 SLon立环脉动高梯度磁选机结构示意

SLon立环脉动高梯度磁选机是利用设备产生的磁场，结合重力场和流体力，实现磁性矿物质的分选。工作原理：对激磁线圈通直流电，根据线圈规格及激磁电流的不同，在分选区产生磁感应强度不同的感应磁场。转环上的磁介质经过分选区时产生高梯度磁场，转环作顺时针旋转，将磁介质棒不断送入或运出分选区。给矿斗给出矿浆，经上磁头的缝隙通过转环上的磁介质，其中磁性颗粒吸附在磁介质棒的表面，被顺时针旋转的转环带到远离强磁场的分选区，在转环顶部被冲洗水反向冲洗，冲入精矿斗；非磁性颗粒在重力及脉动流体力的作用下实现与磁性颗粒的分离，穿过磁介质堆，沿下磁头的缝隙流入尾矿斗后排出。

激磁线圈是SLon立环脉动高梯度磁选机最重要的结构部件之一，设备中的激磁线圈由金属管材绕制而成，并由不锈钢板制成的线圈罩罩着。激磁线圈和激磁线圈罩分别见图2和图3。

图2 激磁线圈

图3 激磁线圈罩

一台SLon立环脉动高梯度磁选机的激磁线圈含4～8饼数量不等的线圈，每饼线圈分上、下两层。线圈绕制时，在管材表面套以热缩管使其与周围管材绝缘，再用环氧树脂板间隔一饼线圈。设备运行时，对激磁线圈通电会使线圈发热。为防止烧坏线圈，需对线圈管材通以冷却水或冷却油实现冷却。根据采用不同的饼数、管材长度、管材截面积和壁厚，可获得不同磁感应强度的激磁线圈。

2 高梯度磁选机磁感应强度测试

设备装配完成后对磁感应强度进行测试，检验是否达到设计要求。以SLon2000(1.0T)机(转环直径2 m，设计磁感应强度1.0 T)为例，从转环的最低点起至转环的1/4圆周长之间均匀取7个测试点，采用由测试用探头、电压与场强显示器、电机及其控制装置组成的测试系统对设备磁感应强度进行测试，磁感应强度显示仪见图4。

图4 磁感应强度显示仪

3 测试结果及分析

SLon2000(1.0 T)磁感应强度测试的激磁电流以100 A为起始点，按100 A增幅逐渐增大。不同激磁电流与磁感应强度、激磁功率、线圈电阻的关系分别见图5、图6、图7。

图5 激磁电流与磁感应强度关系

图6 激磁电流与激磁功率关系

从图5中可知，当激磁电流为1 200 A以上时，激磁线圈产生的磁感应强度超过1.0 T。磁感应强度随激磁电流增大呈凸型递增方式递增，即随着激磁电流的增加，磁感应强度的增幅不是等差递增，而是逐渐减小的，这与线圈材料的物理特性有关。

图7 激磁电流与线圈电阻关系

由图6中可知，随着激磁电流的增大，激磁功率逐渐增大，且呈凹型曲线增大；根据功率、电流及电压之间的关系可知，图中曲线的斜率为激磁电压值，结合凹型曲线可以判定，随着激磁电流的增大，激磁电压值也逐渐增大。原因主要是随着激磁电流的增大，激磁线圈发热，线圈电阻值增大，最终导致激磁电压值增大。

从图7可以看出，该激磁线圈电阻为0.03 Ω左右，并随激磁电流的增大呈逐渐递增趋势。线圈采用特殊材料制成，电阻很小。在测试初始若干个点，线圈中的水分、空气湿度、线圈温度及测试系统等因素导致电阻波动较大。随着激磁电流的增大，电阻趋于稳定，递增趋势显著。

4 不同SLon2000机型参数分析

随着市场的需要，出现了不同机型的立环脉动高梯度磁选机，如SLon2000系列已有设计磁感应强度0.6 T、0.7 T、1.0 T、1.3 T 4种机型。不同SLon2000机型激磁电流与激磁功率的关系见图8，与磁感应强度的关系见图9。

图8 SLon2000不同场强机型与激磁电流关系

图9 磁感应强度与电流关系

由图8可知，随着激磁电流的增大，激磁功率和磁选机能耗逐渐增大；磁选机磁感应强度越大，激磁功率越大。原因是不同磁感应强度的机型所用的铜管规格、长度存在差异，导致线圈电阻不同，即使铜管材质相同，因相同激磁电流产生的激磁电压也不同，激磁功率也存在差异。

由图9可知，对于不同机型的磁选机，当激磁电流不断增加时，磁感应强度呈凸型曲线增加；磁感应强度越大的机型，在同一激磁电流下磁感应强度越大，同一磁感应强度所需的激磁电流也不同。

在不考虑激磁线圈的材料规格及制作成本的条件下，设计磁感应强度越大的机型达到一定磁感应强度所需的激磁功率越小。但设计磁感应强度高的机型，生产成本也较高。因此，在不增加生产成本的前提下，制造设计磁感应强度高的机型是节能减排背景下高梯度磁选机发展的必然趋势。

5 结 论

(1)SLon2000(1.0 T)立环脉动高梯度磁选机在激磁电流从100 A增加到1 400 A过程中，磁感应强度随激磁电流的增大呈凸型曲线增大，最大超过1.0 T；激磁功率随激磁电流的增大呈凹型曲线增大，最大可达60 kW；激磁线圈的电阻主要受线圈材料本身特性影响，在设备运行过程中，激磁线圈的电阻相对稳定，仅随线圈温度的升高而上升。

(2)对SLon2000系列立环脉动高梯度磁选机而言，不同设计磁感应强度的机型，在同一激磁电流下产生的磁感应强度不同；设计磁感应强度越大的机型，达到相同的磁感应强度所需的激磁电流越小，能耗越小，但会引起生产成本的升高。

[1] 熊大和.SLon立环脉动高梯度磁选机技术创新与应用 [J].金属矿山，2010(S)：603-607.

[2] 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.

[3] 李建设.高梯度磁选机磁介质材质优选方案探索[J].四川有色金属，2015(4)：57-66.

2016-08-10)

肖观发(1985—)，男，硕士研究生，341000 江西省赣州市章贡区沙河工业园。