一种具有高速旋转磁系的干湿磁选机初级模型

李 佳

（福州大学紫金矿业学院，福建 福州 350108）

1 研究背景

近年来，我国钢铁产业迅速发展。随着铁矿资源的不断开发，易选矿石越来越少，难处理和低品位矿石所占比例越来越大，铁精矿品位的提高也越来越困难[1]。

磁团聚是造成磁铁矿精矿品位难以提高的主要原因，针对这个问题，我们根据磁性颗粒在磁选机磁场中的受力和运动规律，设计了一种高速交变新型磁系，大大降低了磁性颗粒在磁选过程中磁链的形成和磁性夹杂，从而最大限度提高了磁铁矿精矿品位。

2 设计思路

2.1 磁系放置板设计

经过大量查阅磁选机和磁系的发展现状资料和总结整理后发现，铁矿石磁选过程中的磁团聚现象仍是阻碍精矿品位提高的重要原因。为避免其不良影响，我们对磁选机磁场特性对磁性颗粒的受力和运动的影响进行了研究，并计划采用高速旋转的交变磁场，设计一种新型磁系，避免磁性颗粒在磁选过程中磁链的形成和磁性夹杂，从而最大限度提高磁铁矿精矿品[2]。对于磁系放置板的设计，我们经历了三次改进。最初我们采用圆盘＋螺丝＋磁铁，发现效果较差，然后我们增加了树脂板，但存在重量过重，磁力过小的问题，最终经过讨论，我们决定采用圆盘＋环形树脂板＋磁铁的组合作为磁系放置板。

2.2 圆盘+环形树脂板+磁铁

首先绘制图纸，利用3D打印技术，将环形树脂板制作出来将磁铁按N-S相间排布粘在环形树脂板内侧，磁铁外侧至隔离同外壁的距离为4mm，由磁力公式可知可产生较高的磁场强度和磁场深度，进而产生较大的比磁力，当转机转动时，使之产生连续的高梯度交变磁场。

图1 磁系放置板三次改进

图2 模型图

图3 3D打印环形树脂板

2.3 磁场模拟

利用磁场模拟软件ViziMag对所需磁场进行了计算，最终采用三对6个永磁铁块提供磁场，每个磁块表面磁场强度为0.3T，同时我们对磁系转速、圆筒与磁块表面距离进行了计算，确定磁系转速为600转/分钟。

2.4 动力装置

本磁系设计的创新点在于提供高速旋转的磁场，我们采用可调节变频电机带动磁系转动。

动力装置由底座支柱框架、电机、控制面板组成。圆筒下端固定在与电机相连的托盘上，托盘在电机带动下高速旋转，从而带动磁块高速旋转，磁极在高速旋转过程中会产生高频的磁极翻转，当速度够快时磁团聚就难以形成，而磁性颗粒高速振动，有利于磁性颗粒和非性颗粒的分离，从而大大提高精矿品位。

3 模型展示

套上隔离桶，磁铁外侧至隔离同外壁的距离为4mm。

将装置连接电源，通过控制面板调节转速，当转速达到600r/min稳定时。

由隔离桶上端的给矿口进行给矿。

如视频所示，磁性颗粒吸附在筒壁上并快速地振动翻转，显而易见并没有磁团聚的针状磁链形成，而且能够清晰地看到非磁性矿物掉落在物料板上，实现了脉石矿物颗粒和磁性矿物颗粒的分离，说明本装置有效降低了磁团聚。

本实验所用的矿物为选别后的精矿，其品位为62%。经化验分析，最终磁铁矿精矿品位可达到66.2%上升了4.2个百分点。

4 未来展望

本装置仅为磁选机的初级模型，目前仍然存在诸多问题，例如：不能实现磁场强度的可调控，也无法实现连续作业，各个部件间的布局也需要优化等，这些问题我们将在后续研究中持续改进，我们最终希望这种设备能够工业化。