陳俊明　鐘森林　謝寶華　吳城材　趙　明

(1.廣州粵有研礦物資源科技有限公司；2.廣東省科學(xué)院)

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ZQS周期式高梯度磁選機(jī)的研制和應(yīng)用

陳俊明1鐘森林1謝寶華1吳城材1趙明2

(1.廣州粵有研礦物資源科技有限公司；2.廣東省科學(xué)院)

摘要針對(duì)強(qiáng)磁選設(shè)備在去除非金屬礦中鐵礦物時(shí)，吸附在磁介質(zhì)上的鐵礦物易脫落而影響除鐵效果的問題，廣州粵有研礦物資源科技有限公司成功研制了ZQS周期式高梯度磁選機(jī)。高嶺土除鐵試驗(yàn)結(jié)果表明，該機(jī)除鐵效果和效率明顯優(yōu)于立環(huán)高梯度磁選機(jī)。

關(guān)鍵詞非金屬除鐵ZQS周期式高梯度磁選機(jī)應(yīng)用

磁選工藝是非金屬除鐵常用方法之一，而磁選設(shè)備結(jié)構(gòu)多種多樣，其分類的方法也很多。如按磁感應(yīng)強(qiáng)度分類有弱磁場磁選機(jī)、中磁場磁選機(jī)、強(qiáng)磁場磁選機(jī)之分；按磁源不同可分永磁磁選機(jī)和電磁磁選機(jī)兩類；按作業(yè)方式不同分為干式磁選機(jī)和濕式磁選機(jī)[1]。近20年來，濕式強(qiáng)磁選設(shè)備(以下簡稱強(qiáng)磁機(jī))在非金屬除鐵中得到廣泛的應(yīng)用，但是隨著資源的開發(fā)利用愈來愈廣，對(duì)強(qiáng)磁除鐵效果和效率的要求也愈來愈高，目前在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用的強(qiáng)磁設(shè)備——立環(huán)高梯度磁選機(jī)(以下簡稱立環(huán)磁選機(jī))在分選過程中由于磁場分布的不均勻、轉(zhuǎn)環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)、礦粒在礦漿中受流體力作用等，使得吸附在磁介質(zhì)中的鐵雜質(zhì)容易脫落而掉回到非磁性產(chǎn)品中。廣州粵有研礦物資源科技有限公司針對(duì)這一技術(shù)問題進(jìn)行深入研究，成功研制了ZQS周期式高梯度磁選機(jī)(以下簡稱ZQS磁選機(jī))，并在廣東某地高嶺土進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)。

1　ZQS周期式高梯度磁選機(jī)結(jié)構(gòu)

ZQS周期式高梯度磁選機(jī)由磁系及激磁線圈裝置、分選裝置、清洗裝置、PLC電氣控制柜、機(jī)架及各進(jìn)出管道等組成，設(shè)備結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1　ZQS周期式高梯度磁選機(jī)設(shè)備示意

磁系及激磁線圈。磁系及激磁線圈裝置是產(chǎn)生和提供磁源的中心，而分選腔內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布是影響選別指標(biāo)的重要因素，因此在進(jìn)行磁系設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)分選腔內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布進(jìn)行有限元模擬，通過磁系及線圈結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化分選腔體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，減少漏磁、降低電阻和提高電效率，使設(shè)備具有良好的激磁性能。激磁線圈采用空心銅管繞制，水冷散熱，冷卻水直接貼著銅管內(nèi)壁流動(dòng)，散熱效率高，另外冷卻水的流速高，使微細(xì)泥沙不易沉淀，可保證激磁線圈長期穩(wěn)定工作，而且激磁線圈通過高電流低電壓來激磁，可大大提高線圈的安全性能。

分選裝置。分選腔內(nèi)采用不銹導(dǎo)磁鋼毛或鋼板網(wǎng)作分選磁介質(zhì)，磁場梯度大大提高，通常可達(dá)7.96×107kA/m2(對(duì)鋼毛而言)[2]。分選腔內(nèi)磁場分布均勻，采用圓柱形的分選腔，比采用圓弧形分選腔的立環(huán)磁選機(jī)容易實(shí)現(xiàn)分選腔磁場均勻。磁介質(zhì)厚度可達(dá)立環(huán)磁選機(jī)磁介質(zhì)的4～6倍，分選幾率和分選時(shí)間成倍增加，能更有效地除去磁性雜質(zhì)。

清洗裝置。采用反向沖水和振動(dòng)相結(jié)合的方式清理磁介質(zhì)，通過大強(qiáng)度短時(shí)間的反向沖水，能有效地清洗吸附在介質(zhì)上的磁性礦物，同時(shí)節(jié)省用水量。

PLC電氣控制柜。該控制柜的電源采用了國際新興“綠色”大功率高頻開關(guān)電源技術(shù)[3]，由箱體、濾波器、三相整流模塊(IPM)、IGBT模塊、PWM控制器、可編程控制器(PLC)、中間繼電器等組成。PLC電氣控制柜的運(yùn)行程序有自動(dòng)程序和手動(dòng)程序兩種運(yùn)行模式，通過手動(dòng)程序模式可設(shè)定和更改各項(xiàng)生產(chǎn)操作參數(shù)，以保證生產(chǎn)指標(biāo)。在生產(chǎn)中啟動(dòng)自動(dòng)程序模式時(shí)，PLC自動(dòng)向各中間繼電器發(fā)出有序的指令并驅(qū)動(dòng)其動(dòng)作，從而控制激磁及各閥門的打開及關(guān)閉。該系統(tǒng)還可提供工業(yè)以太網(wǎng)接口和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)(0～5 V、0～10 V或4～20 mA)接口與工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)。

2　ZQS周期式高梯度磁選機(jī)工作原理

ZQS周期式高梯度磁選機(jī)工作時(shí)每個(gè)周期分為兩個(gè)階段。第一階段為進(jìn)漿階段，通磁后進(jìn)漿；第二階段為排鐵階段，斷磁后排鐵。

進(jìn)漿階段。進(jìn)漿階段的目的是對(duì)非金屬礦除鐵，得到高質(zhì)量的精礦。當(dāng)激磁線圈給入直流電時(shí)，在上磁極和下磁極之間的分選空間內(nèi)形成磁場，聚磁介質(zhì)在磁場中被磁化而產(chǎn)生磁場力。礦漿由下部進(jìn)漿管道進(jìn)入分選空間，由于磁場力的作用，磁性礦物顆粒被吸附在聚磁介質(zhì)表面上，磁分選后的精礦從上部產(chǎn)品管道排出，停止給礦時(shí)把分選空間剩余的未排出的礦漿從回漿管回流到原礦池。

排鐵階段。排鐵階段的目的是清洗吸附在聚磁介質(zhì)上的鐵雜質(zhì)。此時(shí)，先斷開激磁線圈的直流電輸入，開啟振動(dòng)電機(jī)使介質(zhì)振動(dòng)，同時(shí)沖洗水開始從

沖洗水管給入分選空間沖洗聚磁介質(zhì)。清洗聚磁介質(zhì)后的水從下部排鐵管排出。

3　ZQS周期式高梯度磁選機(jī)的應(yīng)用

3.1原料性質(zhì)

對(duì)廣東某高嶺土廠原礦經(jīng)制漿、分級(jí)后的 -0.043 mm粒級(jí)進(jìn)行除鐵。其主要雜質(zhì)礦物為鐵礦物、少量鈦礦物，鐵礦物主要為褐鐵礦、黃鐵礦和磁鐵礦。原料多元素分析見表1。

表1　原料多元素分析結(jié)果 %

3.2除鐵試驗(yàn)

試驗(yàn)采用ZQS-500磁選機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)與SSS-Ⅰ-1000立環(huán)高梯度磁選機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，試驗(yàn)條件見表2，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2　磁選試驗(yàn)條件對(duì)比

注：高嶺土礦漿黏度較高，添加六偏磷酸鈉分散礦漿。

表3　ZQS-500磁選機(jī)高嶺土除鐵試驗(yàn)指標(biāo) %

表3表明：采用ZQS-500磁選機(jī)為除鐵設(shè)備時(shí)，獲得的非磁性產(chǎn)品Fe2O3含量低、白度高，分選指標(biāo)好。

4　結(jié)　論

ZQS周期式磁選機(jī)設(shè)計(jì)合理，具有背景磁場強(qiáng)度高、磁場梯度大、磁場分布均勻和自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。高嶺土除鐵對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，ZQS磁選機(jī)的除鐵效果和效率明顯高于立環(huán)磁選機(jī)。

參考文獻(xiàn)

[1]《現(xiàn)代鐵礦石選礦》編委會(huì).現(xiàn)代鐵礦石選礦[M].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2009.

[2]王常任.磁電選礦[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

[3]周志敏，周繼海，紀(jì)愛華.逆變電源實(shí)用技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2005.

(收稿日期2016-05-05)

陳俊明(1980—)，男，工程師，510650 廣東省廣州市天河區(qū)長興路363號(hào)。