磁电选设备与工艺

第四章磁电选设备磁场磁感应强度：与磁力线方向垂直的单位面积上所通过的磁力线数目，又叫磁力线的密度，也叫磁通密度，用B表示，单位为特斯拉（T）。磁通量：磁通量是通过某一截面积的磁力线总数，用Φ表示，单位为韦伯（Weber），符号是Wb。通过一线圈的磁通的表达式为：Φ=B·S（其中B为磁感应强度，S为该线圈的面积。）1Wb=1T·m2安培力：（左手定则）F=BIL*Sinθ洛伦兹力：（左手定则）（微观上）F=qvBSinθ磁系（magneticsystems）。即磁极组或磁极对。磁选机的磁场是由磁系产生的，磁系可分开放型磁系和闭合型磁系。开放磁系即磁极相邻配置，其磁场强度不高，用在弱磁场磁选机上；闭合磁系的磁极相对配置，这种磁系产生强磁场，因此强磁场磁选机采用闭合磁系，选分强磁性矿物。磁轭磁轭：指本身不生产磁场（磁力线）、在磁路中只起磁力线传输的软磁材料。磁轭普遍采用导磁率比较高的软铁、Q235钢以及软磁合金来制造，在某些特殊场合，磁轭也有用铁氧体材料来制造的。通过磁轭把通电线包（线圈）、永磁体生产的磁力线传送到需要的地方[类似电路中的导线（导体）]。然后在我们需要的地方形成磁场。4.1磁选机概述4.2弱磁选机4.3强磁选机4.4高梯度磁选机4.5电选机本章内容矿物具有铁磁性（磁铁矿最典型）、顺磁性（绝大多数含铁矿物和锰矿物等）和反磁性（绝大多数非金属矿物）。自然界矿物分成[比磁化系数：矿石的磁性可以用比磁化系数Xs表示。比磁化系数X0表示单位体积物质在标准磁场内受力的大小。]强磁性（）弱磁性（）非磁性（）kgms/10535kgms/10137kgms/1011053754.1磁选机概述磁选磁选（MagneticSeparation）是利用矿物之间磁性的差异进行分选的技术。从理论上讲，铁磁性矿物可用弱磁选方法富集和分离；顺磁性矿物可用强磁选方法富集和分离。①弱磁场磁选机，磁表面的磁场强度为(0.1～0.2T;②中磁场磁选机,磁表面的的磁场强度为(0.2～0.5T)；③强磁场磁选机，工作间隙的磁场强度为(0.5T～2T)。分选介质：干式（介质为空气）；湿式（分选介质为水）。分选机构：圆筒式、带式、盘式和环式。磁选机按磁场强弱、聚磁介质类型、工作介质以及结构特点等分类和命名。磁场产生的方式（永磁、带轭铁、螺线管，超导体）；磁场类型（恒磁场、旋转磁场、交变磁场、脉动磁场）（4）按磁场产生的方式：永磁、带轭铁电磁、螺线管，超导体；（5）按磁场类型分：恒定磁场、旋转磁场、交变磁场、脉动磁场磁选机的应用范围主要取决于被选矿物的磁性强弱和颗粒大小磁系是指磁通通过的路径和磁极的形状。磁系是磁选机的主要组成部分或核心部分，磁选机的磁场大小和磁场特性主要由磁系所决定。磁系分为开放磁系和闭合磁系。弱磁选机的磁系均为开放磁系。磁源有电磁和永磁，后者结构简单、工作可靠和节省电能等优点，被广泛应用。4.2弱磁选机4.2.1磁力滚筒（磁滑轮）磁力滚筒用于大块强磁性矿物的预选，丢弃部分围岩。圆筒形磁选机有湿式和干式两种。是强磁性物料的主选设备。（1）设备结构（2）磁场特性为一个回转的锶氧体多极磁系，套在磁系外面的用非导磁材料制的圆筒。磁系包角为360度，磁系和圆筒固定在同一个轴上，作为皮带的首轮。磁系的极性采用圆周方向NS交替排列。图4-1永磁磁力滚筒图4-2永磁磁力滚筒磁场分布（4）应用（3）分选过程用于大块（10~120mm）强磁性矿石的预选，能分选混入矿石中的围岩，降低原矿石的分化现象。多安装在粗碎作业之后。或者在细碎作业后磨矿前，分选出部分废弃尾矿。降低入磨入选矿石量。焙烧磁选厂用磁滑轮来控制焙烧矿的质量，磁性弱的焙烧矿再返回焙烧炉磁化焙烧。矿石均匀给在皮带上，经过磁性滚筒时，非磁性或磁性很弱的矿粒在离心力和重力的作用下脱离皮带面，磁性较强的的受磁力作用吸在皮带上，并由皮带带到磁力下面，当皮带离开磁力滚筒时，磁场强度减弱而落于磁性产品槽中。4.2.2湿式永磁圆筒磁选机分选强磁性物料最通用的弱磁选机是湿式永磁圆筒式磁选机。主要用于分选磁铁矿。根据分选箱结构型号的不同（即磁性产品与被选物料流的相对运动方向不同），分为顺流型、逆流型、半逆流型三种。1、构造主要由圆筒、磁系、槽体、传动部分四部分组成。（1）分选圆筒：由2-3mm不锈钢板卷焊成筒，表面有一层约2mm厚的耐磨材料，一是保护，二是具有一定粗糙度，使磁性矿粒不至于在筒面上滑动。端盖为铸铝件，用不锈钢螺钉和筒相连。电机通过减速机，带动圆筒作回转运动。图4-3CTB半逆流型永磁筒式磁选机（2）磁系：为开放式磁系，装在圆筒内。通常由几个磁极组成（取决于筒体大小），每个磁极由永磁块和磁导板组成。永磁块一般是锶铁氧体。磁系固定在圆筒轴上，工作时不旋转。磁极极性沿圆周方向交变，沿轴向不变。磁块用不锈钢螺栓装在磁轭的底板上，磁轭的轴伸出筒外，轴端固定有拐臂。扳动拐臂可以调整磁系偏角，调整合适后可以用拉杆固定。（3）选箱：用普通钢板或硬塑料板。但靠近磁系位置需要用非导磁材料。图4-3CTB半逆流型永磁筒式有磁选机2、基本工作原理矿浆中的磁性矿粒在磁场作用下发生磁聚而形成“磁团”或“磁链”，“磁团”或“磁链”在矿浆中受磁力作用，向磁极运动，而被吸附在圆筒上。基本概念—磁团聚：具有剩磁的矿粒就好比是一个具有两个磁极的小磁铁，这些“小磁铁”的异性极相互吸引，就会形成“团”或“链”，称此现象为磁团聚。磁团或磁链的性质与单个矿粒不同，会对后续的筛分、分级和选别作业产生影响。由于磁极的极性沿圆筒旋转方向是交替排列的，并且在工作时固定不动，“磁团”或“磁链”在随圆筒旋转时，由于磁极交替而产生磁搅拌现象，被夹杂在“磁团”或“磁链”中的脉石等非磁性矿物在翻动中脱落下来，最终被吸在圆筒表面的“磁团”或“磁莲”即是精矿。精矿随圆筒转到磁系边缘磁力最弱处，在卸矿水管喷出的冲洗水流作用下被卸到精矿槽中。非磁性或弱磁性矿物被留在矿浆中随矿浆排出槽外，即是尾矿。矿浆给到磁系下方的中部，精矿流的运动方向与给入的被选物料流的运动方向相同（顺流），尾矿流的运动方向与给入的被选物料流的运动方向相反（逆流），故称半逆流型或半顺流型。3、主要操作因素主要操作因素有给矿浓度、磁系包角、底板与圆筒之间的间隙大小、圆筒转速等。其中第一个因素是生产中经常调节的因素，后三个因素是预先调好了的，生产中只有在特殊情况下才进行调节。给矿浓度的调节，通过调节吹散水的大小来进行。吹散水太大，给矿浓度过小，矿浆流速增加，分选时间缩短，尾矿品位增加，回收率降低；吹散水太小，矿粒松散不好，尾矿品位和精矿品位都低。适宜的吹散水量应根据矿石性质、给矿量和作业要求而定。一般应使给矿浓度为30%～38%。圆弧中心点与磁系两侧最外缘顶点连线的夹角，一般为106~135度。磁力脱泥槽又叫磁力脱水槽或磁选槽。它是一种重力和磁力联合作用的分选设备，广泛用在磁选工艺中，用来脱去矿泥和细粒脉石，也作为过滤前的浓缩设备。磁力脱泥槽由倒置的平底圆锥型槽体、磁系、给矿、排矿和给水装置组成。磁系由锶铁氧体永磁块组成，成阶梯形放置在槽内下部，其磁场分布是沿轴向上部弱下部强，沿径向是外部弱中间强。4.2.3磁力脱泥槽图4-5永磁脱泥槽磁场分布是沿轴向上部弱下部强，沿径向是外部弱中间强矿浆由给矿管沿切线方向给入分选槽，矿浆下旋均匀地撒布在塔形磁极上面。磁性矿粒在磁力和重力联合作用下，克服上升水流阻力，被吸在磁系上，吸的足够多就掉下来，变为沉砂，经排矿口流出。非磁性物中的粒度较小者，受上升水流作用向上运动，由溢流槽排出，而粒度大的非磁性物不易上升，因而也随磁性物排出。选分过程磁力脱泥槽中，重力的作用是使矿粒下沉，磁力的作用是加速磁性矿粒向下沉降而吸引互磁系表面，而上升的水流的作用是阻止非磁性的细粒脉动石和矿泥的沉降，并使它们顺上升水流进入溢流中，从而与磁性矿粒分开。同时上升水流也可使磁性矿粒呈松散状态，把夹杂在其中的脉动石冲洗出来，从而提高粒矿品位。磁脱水槽主要用来脱除细粒矿石和矿泥，而不能脱掉大粒脉石，抛弃粗粒尾矿能力不如磁选机。为了造成上升水流，给水装置要始终给水，耗水量较大。永磁脱水槽精矿品位没有磁选机高，但回收率比磁选机高。4.2.4磁选柱（精选湿式弱磁选机）分选原理：磁选柱由直流电控柜供电励磁，在磁选柱的分选腔内形成循环往复通电断电，产生顺序下移的下移磁场力，向下拉动多次聚合又多次强烈分散的磁团或磁链，由相对强大的旋转上升水流冲带出以连生体为主并含有一部分单体脉石和矿泥的磁选柱尾矿（中矿）。组成结构：由上部给矿装置和溢流槽、中部分选柱和电磁磁系、下部上升给水管和精矿排出管及激磁电源控制系统组成。图4-6磁选柱结构4.2.5磁场筛选机磁场筛选机：利用特设的低于磁选机数十倍的弱磁场将矿浆内的磁性矿物颗粒磁化成链状体并进行团聚，沿磁场中的“专用筛”面滚下进入精矿箱中，脉石及连生体分离透过筛孔进行中矿箱中排出。。图4-7磁场筛选机结构示意图从严格意义上讲，磁场筛选机不是单纯的磁选技术设备，而是借助磁场媒介特性进行磁力重力联合分选的技术设备。图4-7（a）磁场筛选机外形图4.2.6预磁器和脱磁器为提高磁力脱泥槽的分选效果，在进入磁力脱泥槽之前，使矿浆流经预磁器（时间不小于0.2s），磁铁矿矿粒（细矿粒）经磁化后彼此团聚成磁团，这种磁团离开磁场后，由于矿粒具有剩磁和较大的矫顽力，仍然保存下来。进入磁力脱泥槽内，磁团所受磁力和重力要比单个矿粒要大得多，从而对磁力脱泥槽的分选效果起到良好的作用。预磁器有电磁式和永磁式两种形式，磁感应强度一般为40-50mT，当选别焙烧矿石或部分氧化的矿石时，一般可装设这种设备。电磁预磁器是将套在铜管上的圆柱形多层线圈通入直流电，使铜管内产生磁场。磁场方向（铜管内磁力线方向）平行于矿浆流动方向。矿浆从铜管中流过时，磁性矿粒被磁化。图4-8两种预磁器分段磨矿时，一段磁选精矿在进入二段精选前应进行二段细磨，由于存在磁团，给二次分级带来困难。对细筛入料必须进行预先脱磁。采用强磁性矿物作加重质的重介质选矿或选煤时，被磁选回收的加重质在重新使用之前，也应进行脱磁。脱磁器的应用：电磁式脱磁器，磁感应强度一般为65-80mT。通常在阶段磨矿阶段磁选流程中第一段磁选作业只有使用脱磁器，用以破坏矿浆中磁性矿物的磁团聚，以利于下一段的分级、细筛和过滤等作业。脱磁器对提高分级效率和选矿指标起着重要作用。脱磁的原理是根据在不同的外磁场作用下，强磁性物料磁感应强度B（或磁化强度M）和外磁场强度H，形成形状相似而面积不等的磁滞回线而进行脱磁。图4-9脱磁器及磁场分布4.2.7干选永磁筒式磁选机（1）设备构造：磁系为开放式磁系，装在圆筒内和裸露的全磁。磁轭的轴伸出筒外，轴端固定有拐臂。扳动拐臂可以调整磁系偏角，调整合适后可以用拉杆固定。选箱上部有进料口和抽风口，下部有精矿和尾矿排出口，工作时处于负压，矿尘从抽风口抽出。（2）分选过程：分级后的干矿经振动给料器均匀分散到高速旋转的上滚筒上，非磁性颗粒在离心力作用下被抛到尾矿漏斗中，磁性颗粒所受的磁力大于离心力和重力，被吸到滚筒上，随滚筒运转并经受强烈的磁翻滚作用，不断排出被夹杂的脉石颗粒和连生体作为中矿，当磁性颗粒被带到无磁区时，被抛入精矿漏斗中。上滚筒分出的中矿给到下滚筒再选，分出精矿和尾矿两种产品，分别与上滚筒的精、尾矿合并。4.3.1强磁选机的磁系与结构强磁选机也叫高强磁选机或超强磁选机，分为干选机和水选机，是磁场10000-16000GS以上的磁选机的统称，主要用于磁选褐铁矿、锰矿、赤泥矿等三氧化二铁的弱磁性矿。4.3强磁选机强磁选机是一种分选弱磁性矿物的强磁选设备。为了获得强磁场，磁系均为闭合磁系，常采用电磁系。图4-12常见强磁选机磁系形式4.3.2圆盘式强磁选机干式强磁选机，主要用于从干燥的重选粗精矿中分离较粗的弱磁性矿粒。有单盘、双盘和三盘三种类型。图4-13双盘式强磁选机（1）构造给料圆筒：由钢板圈成，内装永磁铁。磁系：主体部分由“山”形铁芯