磁选机的发展及应用

唐维维 谢晓宇

摘 要：磁选机在选矿厂对于分选磁性矿物有重要应用。随着磁选技术和磁性材料的发展，各种新型高性能磁选机也逐渐替代老式磁选机成为主流设备。未来，磁选机将主要向大型化、经济化、自动化和高梯度方向发展。

关键词：磁选机；发展；应用

引言

随着新型磁性材料及技术的发展，高梯度磁选机及超导磁选机等新型磁选机也逐渐成为主流设备。同时，随着绿色环保的理念的倡导，磁选机也向着经济节能的方向发展，减少了污染物的产生。

一、磁场筛选机的特点

常规的磁选机是在非均匀的磁场中，依靠磁场强度与磁场梯度直接吸引捕集磁性矿物，该方式磁性矿物回收率高，但由于磁性矿物易夹杂非磁性矿物，矿物产品的品位有待提高，为了达到生产要求，选矿厂不得不增加多段磁选流程而提高产品品位，相应增加了生产成本。磁场筛选机利用磁团聚的分选原理，将待分选矿物置于低于常规磁选机数十倍弱的均匀磁场中，利用单体铁矿物与连生体矿物的磁性差异，使单体矿物实现磁团聚，团聚后的磁铁矿在磁场筛选机的专用筛子上形成磁链，在重力作用下沿筛子进入精矿，而连生体矿物和脉石透过筛孔进入到中矿。

磁场筛选机与传统磁团聚重选法相比，其弱磁性颗粒磁化后形成的磁链长，大于入筛物料直径的几十倍，远大于另外的磁聚体与单颗粒脉石沉降的速度，所以比磁团聚重选法更有效分选粒度范围更宽的物料，可进一步提高分选效率。磁场筛选机的给矿浓度为30%～40%，与常规磁选机相比节水10%～20%，其给矿粒度适应范围较宽，磁铁矿物只要已经单体解离，可用来提前分选出合格铁精矿，遵循了选矿工艺“能拿早拿”的原则，减少了二、三段磨矿的通过量，类似于原矿破碎干（式）抛（尾），从而实现了减少磨矿、降低能耗的效果。

二、永磁高梯度磁选机

高梯度磁选机能够有效解决微细粒弱磁性矿的分选难题，目前应用广泛的高梯度磁选机多为电磁高梯度磁选机，其虽选别效果好，但造价高、维修复杂、能耗高，随着稀土永磁材料的迅速发展，为永磁高梯度磁选机提供了可能。永磁高梯度磁选机造价低、维护简单、运行能耗低，其采用永磁磁系无需激磁能耗与冷却水系统，相比电磁高梯度磁选机生产成本降低80%，是一种节能省电、高效廉价的设备。

（1）板式永磁高梯度磁选机

由钕铁硼组成2组磁系异极相对放置，导磁钢作为磁轭包裹磁系组成磁回路，防止漏磁，2组磁系中间分选腔放置磁介质有利于提高磁场梯度，由上方给矿筒给矿，磁性矿物被吸附在磁介质上，2组气缸左右拉动磁介质，当磁介质脱离磁系时，利用高压气流卸矿到尾矿仓，非磁性材料经过磁介质进入精矿仓。

（2）筒式永磁高梯度磁选机

永磁筒式磁选机是广泛应用的磁选设备之一，传统的筒式磁选机由永磁材料铁氧体组成磁系，针对强磁性矿物分选。由稀土材料钕铁硼替代铁氧体组成磁系后经过不同的排列结构，磁场梯度为200～400mT/mm，筒体表面磁场强度为7000～8000GS。筒式永磁高梯度磁选机大部分由振动板振动给料进入分选区，磁性矿物被吸附到筒皮随之翻转到磁系的边缘进入精矿槽，随着滚筒的转动，没有被吸附的非磁性矿物由重力作用进入尾矿槽。市场上筒式高梯度磁选机在弱磁性矿物的回收、非金属矿物除杂、2种磁性相近矿物的分离等方面得到应用。

三、高梯度超导磁选机

微细粒弱磁性矿物一般需要较高磁场强度与磁场梯度进行分选，由于永磁材料的限制，难以达到较高场强，电磁式高梯度磁选机磁系材料一般采用铜管或铜线，由于其电阻与发热的限制，背景场强2T以上实现较困难。从20世纪70年代，国外开始采用超导材料做为高梯度磁选机的磁系，超导材料在某一临界温度下电阻为零，导电性能提高，可得到较高的磁场强度。在背景磁场强度较高的情况下，磁介质的形状可以根据分选矿物的属性自由切换，从而达到理想的磁场梯度。高梯度超导磁选机通过提高磁场强度与磁场梯度等参数提高了在磁性物料的作用力，改进了对非磁性矿物的磁分离效果。

高梯度超导磁选机的结构可分为三大部分：（1）磁系部分。由超导材料（铌钛合金）绕制成螺旋线圈，水平放置在液氦中；（2）分选空间。其主要集中在螺旋线圈的中间位置，其中内置3个虚拟筒与2个分选筒，一个分选筒在磁体内工作时，非磁性矿物被冲剂水冲出分选区入精矿槽，磁性矿物被吸附在分选筒内的磁介质上，经过一定的时间间隔，分选筒被传送到磁体外进行清洗，卸掉磁性矿物，同时另一个分选筒进入磁体内分选矿浆，2个分选筒交替分选，提高分选效率，3个虚拟筒始终处在磁回路区域，使分选腔磁力平衡，从而分选机构在较小的外力作用下在磁場内移动；（3）冷却系统。现国际上较先进冷却系统装置为零挥发液氦低温恒温器，由G-M制冷机保持低温和氦气的液化，冷却温度保持在4.2K。超导线圈全部浸在内部液氦容器中，液氦容器外加装真空玻璃光纤加固容器，其顶端的服务装置供固定电流引线和制冷冷头。在液氦容器的内外部有一个单独的隔热层包裹于表面，以达到温度的稳定。高梯度超导磁选机在实际应用中有四大特点：

①磁场强度高，可达40000～120000GS；②能量消耗低，一台背景磁场强度50000GS的高梯度超导磁选机，耗电量小于11kW/h；③节约用水，高梯度超导磁选机的磁系为稀有金属材料，利用零挥发液氦进行冷却，无需冷却水；④超导磁体重量轻、体积小，由于超导体的电流密度比普通铜线的电流密度高很多倍，磁场强度虽高，但十分轻便。

四、结束语

（1）强磁性矿物低场强磁选机主要针对强磁性矿物的分选，现普遍铁矿山精矿品位偏低，主要因为矿物嵌布粒度细，难以分选，在磁系设计中可增加NS极交替频率，提高磁翻滚次数，一台磁选机相当于多台磁选机的利用率，从而提高精矿品位。另外，可增加磁场分选区域的面积提高分选空间，如筒式磁选机由一筒变多筒的分选方式而提高分选指标；

（2）弱磁性非金属矿物利用高梯度磁选机对弱磁性非金属矿物分选是很多矿山企业的使用的工艺方式之一，高梯度磁选机的功率消耗较大，背景磁场强度为150000GS，处理量60t的高梯度磁选机功率一般为130kW/h，生产成本较高。永磁式高梯度磁选机为其替代产品之一，可降低生产成本，目前的永磁式高梯度磁选机普遍存在磁场不均匀，处理量低的缺点，改进永磁式磁选机将为重要发展方向；

（3）弱磁性金属矿物利用中高场强磁选机对钛铁矿、钨、锰等弱磁性矿物进行分选，但对夹杂严重，精矿品位偏低，许多矿山企业在磁选后加浮选的试验流程，通过磁选机的优化，增强磁场的波动或者电磁振荡的频率，降低夹杂，可省去或减少浮选部分，降低生产成本。

参考文献：

[1]任剑.新型高梯度电磁磁选机在煤炭脱硫中的应用[J].煤矿现代化，2018（04）：132-133+136.

[2]王芝伟，胡永会，尚红亮，成磊，李国平.干式筒式磁选机联用技术研究及实践[J].有色金属（选矿部分），2018（02）：82-86.

[3]杨富.新型外磁式磁选机在金属矿山选矿厂中的应用[J].世界有色金属，2017（19）：70-71.

[4]张强，张军光.浅析高梯度磁选机的发展现状及应用[J].科技创新与应用，2014（14）：94-95.

[5]余志翠.我国磁选设备的现状和发展[J].职业技术，2014（10）：180-181.