干式磁选机在非金属矿磁选中的应用——干式对辊强磁选机

周鑫

（湖南科美达电气股份有限公司，湖南 岳阳 414000）

1 干式对辊强磁选机

1.1 背景

非金属矿产资源、金属矿产资源和燃料矿产资源并称为世界上三大类矿产资源，其中，非金属矿产资源由于特殊的理化性能而被广泛应用于航天、电子、能源、通信、建材等领域。

近年来，我国非金属矿发展迅速，并且对非金属矿质量要求越来越高。对于大多数非金属矿产品而言，含铁元素杂质是其中最主要也是最有害的成分，直接影响非金属矿的产品质量等级。在一些行业如石英玻璃、耐火材料和陶瓷原料等诸多应用领域，对非金属矿进行除铁提纯已经成为非金属矿选矿中重要的工艺步骤。非金属矿中的铁分为两种，即混入机械铁和矿物本身所含有的强磁及弱磁性铁矿物。强磁性杂质比较容易去除，采用弱磁选设备即可实现，但是，其中的弱磁性杂质由于磁性弱、含量少、粒度细常规设备难以去除，需要一种高分选精度、高磁场强度和高磁场梯度的磁选设备进行选别。湖南科美达公司针对非金属矿除铁提纯难、提纯成本高、提纯效果差的的问题，研发了干式对辊强磁选机，该设备磁场强度高，磁场梯度大，对于-2mm 以下细粒级非金属矿物的分选效果好。目前，该设备在高纯石英砂、蓝晶石、钾长石等非金属矿除铁提纯中得到应用，提高了非金属矿的质量等级，取得了较好的经济效益。

1.2 工作原理

如图1 所示，工作时，电磁辊产生磁通，由于感应辊的聚磁作用，在分选空间内产生高场强。随着电磁辊转动，非磁性物料直接通过下落，磁性物料则被电磁辊带至非磁场区，最终被毛刷扫落，完成分选过程。

1.3 设计特点

（1）磁场分布合理，磁感应强度大。如图2 所示，辊面采用齿形结构设计，磁场梯度大，细小铁磁物质吸附效果好。磁场强度高且可调，磁场可达到23000GS 以上。

（2）齿面设计，磁场梯度大，分选效果好：如图3 所示，磁极两两相对形成闭合磁回路，背景磁场强度高；辊面采用齿形磁极，磁场梯度大，对细小铁磁物质吸附效果好。

（3）给料方式是通过振动给料机实现物料在磁辊表面的均匀分布，通过控制放料板和挡条的间隙不仅能均匀给料，而且还能控制给料量的大小，保证料层厚度在合适范围，确保最优磁选效果。

图1 分选原理图1

图2 齿形聚磁结构

图3 磁路分布形式

（4）干选工艺简易高效：整个流水线低能耗，工艺简单、生产成本低，无湿选过程中的脱水和烘干工艺。若以整线工艺考虑，节电80%以上。

（5）除铁效率高：机械铁除铁率达99%，氧化铁除铁率50%以上。

（6）封闭式设计，预留吸尘口，环保清洁，避免使用现场的粉尘污染。

2 产品应用

2.1 在高纯石英砂除铁中的应用

高纯石英砂一般是指SiO2含量高于99.99% 的石英分体，是石英玻璃、石英坩埚和集成电路塑封料的主要原材料，广泛应用于大规模及超大规模集成电路、太阳能电池板、航天、军事等行业中。高纯石英砂矿中除去石英外，还含有长石、云母及含铁矿物等杂质，必须通过浮选或者磁选方法去除这些杂质来提高高纯石英砂纯度等级。大幅降低了高纯石英砂的含铁量，实现了高纯石英砂矿的有效利用。

图4 高纯石英砂选矿流程图

2.2 在蓝晶石除铁中的应用

蓝晶石是一种重要的非金属原料，主要用途是生产高温耐火材料，而蓝晶石中的Fe2O3是有害成分，会导致蓝晶石制品耐火度降低，力学性能变差，严重影响了蓝晶石的使用性能。

图5 蓝晶石选矿工艺流程

河北某蓝晶石厂生产蓝晶石，主要矿物成分有蓝晶石、黑云母片、石榴石和石英等，主要杂质是磁铁矿、赤铁矿及少量钛铁矿和黄铁矿。该厂在进行设备改造前，采用磁选-浮选-磁选的生产工艺流程，原矿经破碎磨矿至-74μm 占60%左右，经两次湿式磁选、一次浮选后蓝晶石含铁量在1.86%左右，干燥后再经过一次强磁干选后终获得蓝晶石含铁量在1.64%左右，除铁率为11.8%，其中强磁干选设备采用永磁筒式干选机，磁场强度为4000Gs。为了降低蓝晶石矿含铁量，采用干式对辊强磁选机取代原流程末端的永磁筒式干选机，选矿流程见图9。实践表明，在给入磁选机蓝晶石含铁量1.86%条件下，经过该设备后，蓝晶石含铁量降低到1.02%，除铁率在45%以上，给该企业带来了较好的经济效益。

2.3 在钾长石除铁中的应用

钾长石是一种富含钾的硅酸盐矿物，其分子式为KAlSi3O8，具有熔融温度低，熔融间隔时间长及熔融液黏度高的特点，是工业上生产玻璃和陶瓷的重要原材料。在钾长石应用过程中铁是有害杂质，直接影响其使用性能，因此，去除钾长石中的铁是高效利用钾长石资源的关键。

图6 钾长石选矿工艺流程

河南某钾长石厂2012 年新建一条年处理3 万吨钾长石生产线，原矿经破碎-高压辊磨-弱磁干选后得到含铁量为0.58%的钾长石精矿。为了降低精矿含铁量，提高企业的经济效益，2013 年，该厂进行工艺流程改造，采用干式对辊强磁选机进行钾长石精矿的干法强磁除铁提纯，生产流程见图7。实践表明，经过干式对辊强磁选机后，钾长石含铁量由0.58%降低到0.11%，除铁率在81%以上，产品质量得到了大幅提升。

3 结语

（1）采用对式结构磁系和电磁辊的齿形磁极作用，磁场梯度大，磁选区域磁感应强度最高可以达到2.5T；选别效果好，能够对干燥细小物料进行分选，大幅降低了细粒级干物料的分选难度。

（2）干选方式简化了脱水烘干等分选工艺，配套生产线占地面积小，投产成本低，省水省电，在水资源匮乏地区亦可以投产，且无环境污染。

（3）均匀给料装置实现了非金属物料单层颗粒均匀布料的目的，解决给料层过厚导致磁选效果不佳的问题。

（4）干式对辊强磁选机用于细粒级非磁性颗粒的除铁提存，如石英砂、钾钠长石、耐火材料等非磁性物料的干式分选。高纯石英砂、蓝晶石及钾长石等非金属矿的除铁提纯作业，取得了良好的除铁效果，实现了非金属矿的高效利用。