肖觀發(fā) 張鎮(zhèn)宇

(贛州金環(huán)磁選設(shè)備有限公司)

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SLon高梯度磁選機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)分析

肖觀發(fā) 張鎮(zhèn)宇

(贛州金環(huán)磁選設(shè)備有限公司)

介紹了SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理，以SLon2000(1.0 T)磁選機(jī)為例進(jìn)行磁感應(yīng)強(qiáng)度的測試，發(fā)現(xiàn)激磁功率、磁感應(yīng)強(qiáng)度均與激磁電流呈正相關(guān)，分別呈凹、凸型曲線增長；線圈電阻相對恒定，略微增大。對于不同設(shè)計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的SLon2000機(jī)型，轉(zhuǎn)環(huán)直徑相同時，要達(dá)到同一磁感應(yīng)強(qiáng)度，設(shè)計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的機(jī)型所需的激磁電流越小，能耗越小，但制造成本上升。

高梯度磁選機(jī) 磁感應(yīng)強(qiáng)度測試 激磁電流 功率

自從20世紀(jì)80年代末第一臺SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)問世，它就極大地改善了磁性礦物的分選質(zhì)量。近30年，SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)不斷朝著大型化、自動化、多樣化方向發(fā)展[1]。目前，世界范圍內(nèi)SLon磁選機(jī)保有量在3 500臺左右，廣泛運(yùn)用于氧化鐵礦、鈦鐵礦、錳礦、鉻鐵礦、鎢礦等弱磁性礦石的選礦及石英、長石、高嶺土等非金屬礦的提純[2]。

1 SLon磁選機(jī)

SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)主要由脈動機(jī)構(gòu)、激磁線圈、磁系部分、轉(zhuǎn)環(huán)和各種礦斗、水斗組成，結(jié)構(gòu)見圖1[3]。

圖1 SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)結(jié)構(gòu)示意

SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)是利用設(shè)備產(chǎn)生的磁場，結(jié)合重力場和流體力，實(shí)現(xiàn)磁性礦物質(zhì)的分選。工作原理：對激磁線圈通直流電，根據(jù)線圈規(guī)格及激磁電流的不同，在分選區(qū)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度不同的感應(yīng)磁場。轉(zhuǎn)環(huán)上的磁介質(zhì)經(jīng)過分選區(qū)時產(chǎn)生高梯度磁場，轉(zhuǎn)環(huán)作順時針旋轉(zhuǎn)，將磁介質(zhì)棒不斷送入或運(yùn)出分選區(qū)。給礦斗給出礦漿，經(jīng)上磁頭的縫隙通過轉(zhuǎn)環(huán)上的磁介質(zhì)，其中磁性顆粒吸附在磁介質(zhì)棒的表面，被順時針旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)環(huán)帶到遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場的分選區(qū)，在轉(zhuǎn)環(huán)頂部被沖洗水反向沖洗，沖入精礦斗；非磁性顆粒在重力及脈動流體力的作用下實(shí)現(xiàn)與磁性顆粒的分離，穿過磁介質(zhì)堆，沿下磁頭的縫隙流入尾礦斗后排出。

激磁線圈是SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)最重要的結(jié)構(gòu)部件之一，設(shè)備中的激磁線圈由金屬管材繞制而成，并由不銹鋼板制成的線圈罩罩著。激磁線圈和激磁線圈罩分別見圖2和圖3。

圖2 激磁線圈

圖3 激磁線圈罩

一臺SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)的激磁線圈含4～8餅數(shù)量不等的線圈，每餅線圈分上、下兩層。線圈繞制時，在管材表面套以熱縮管使其與周圍管材絕緣，再用環(huán)氧樹脂板間隔一餅線圈。設(shè)備運(yùn)行時，對激磁線圈通電會使線圈發(fā)熱。為防止燒壞線圈，需對線圈管材通以冷卻水或冷卻油實(shí)現(xiàn)冷卻。根據(jù)采用不同的餅數(shù)、管材長度、管材截面積和壁厚，可獲得不同磁感應(yīng)強(qiáng)度的激磁線圈。

2 高梯度磁選機(jī)磁感應(yīng)強(qiáng)度測試

設(shè)備裝配完成后對磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行測試，檢驗(yàn)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。以SLon2000(1.0T)機(jī)(轉(zhuǎn)環(huán)直徑2 m，設(shè)計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度1.0 T)為例，從轉(zhuǎn)環(huán)的最低點(diǎn)起至轉(zhuǎn)環(huán)的1/4圓周長之間均勻取7個測試點(diǎn)，采用由測試用探頭、電壓與場強(qiáng)顯示器、電機(jī)及其控制裝置組成的測試系統(tǒng)對設(shè)備磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行測試，磁感應(yīng)強(qiáng)度顯示儀見圖4。

圖4 磁感應(yīng)強(qiáng)度顯示儀

3 測試結(jié)果及分析

SLon2000(1.0 T)磁感應(yīng)強(qiáng)度測試的激磁電流以100 A為起始點(diǎn)，按100 A增幅逐漸增大。不同激磁電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度、激磁功率、線圈電阻的關(guān)系分別見圖5、圖6、圖7。

圖5 激磁電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度關(guān)系

圖6 激磁電流與激磁功率關(guān)系

從圖5中可知，當(dāng)激磁電流為1 200 A以上時，激磁線圈產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度超過1.0 T。磁感應(yīng)強(qiáng)度隨激磁電流增大呈凸型遞增方式遞增，即隨著激磁電流的增加，磁感應(yīng)強(qiáng)度的增幅不是等差遞增，而是逐漸減小的，這與線圈材料的物理特性有關(guān)。

圖7 激磁電流與線圈電阻關(guān)系

由圖6中可知，隨著激磁電流的增大，激磁功率逐漸增大，且呈凹型曲線增大；根據(jù)功率、電流及電壓之間的關(guān)系可知，圖中曲線的斜率為激磁電壓值，結(jié)合凹型曲線可以判定，隨著激磁電流的增大，激磁電壓值也逐漸增大。原因主要是隨著激磁電流的增大，激磁線圈發(fā)熱，線圈電阻值增大，最終導(dǎo)致激磁電壓值增大。

從圖7可以看出，該激磁線圈電阻為0.03 Ω左右，并隨激磁電流的增大呈逐漸遞增趨勢。線圈采用特殊材料制成，電阻很小。在測試初始若干個點(diǎn)，線圈中的水分、空氣濕度、線圈溫度及測試系統(tǒng)等因素導(dǎo)致電阻波動較大。隨著激磁電流的增大，電阻趨于穩(wěn)定，遞增趨勢顯著。

4 不同SLon2000機(jī)型參數(shù)分析

隨著市場的需要，出現(xiàn)了不同機(jī)型的立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)，如SLon2000系列已有設(shè)計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度0.6 T、0.7 T、1.0 T、1.3 T 4種機(jī)型。不同SLon2000機(jī)型激磁電流與激磁功率的關(guān)系見圖8，與磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系見圖9。

圖8 SLon2000不同場強(qiáng)機(jī)型與激磁電流關(guān)系

圖9 磁感應(yīng)強(qiáng)度與電流關(guān)系

由圖8可知，隨著激磁電流的增大，激磁功率和磁選機(jī)能耗逐漸增大；磁選機(jī)磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，激磁功率越大。原因是不同磁感應(yīng)強(qiáng)度的機(jī)型所用的銅管規(guī)格、長度存在差異，導(dǎo)致線圈電阻不同，即使銅管材質(zhì)相同，因相同激磁電流產(chǎn)生的激磁電壓也不同，激磁功率也存在差異。

由圖9可知，對于不同機(jī)型的磁選機(jī)，當(dāng)激磁電流不斷增加時，磁感應(yīng)強(qiáng)度呈凸型曲線增加；磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的機(jī)型，在同一激磁電流下磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，同一磁感應(yīng)強(qiáng)度所需的激磁電流也不同。

在不考慮激磁線圈的材料規(guī)格及制作成本的條件下，設(shè)計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的機(jī)型達(dá)到一定磁感應(yīng)強(qiáng)度所需的激磁功率越小。但設(shè)計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度高的機(jī)型，生產(chǎn)成本也較高。因此，在不增加生產(chǎn)成本的前提下，制造設(shè)計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度高的機(jī)型是節(jié)能減排背景下高梯度磁選機(jī)發(fā)展的必然趨勢。

5 結(jié) 論

(1)SLon2000(1.0 T)立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)在激磁電流從100 A增加到1 400 A過程中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨激磁電流的增大呈凸型曲線增大，最大超過1.0 T；激磁功率隨激磁電流的增大呈凹型曲線增大，最大可達(dá)60 kW；激磁線圈的電阻主要受線圈材料本身特性影響，在設(shè)備運(yùn)行過程中，激磁線圈的電阻相對穩(wěn)定，僅隨線圈溫度的升高而上升。

(2)對SLon2000系列立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)而言，不同設(shè)計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度的機(jī)型，在同一激磁電流下產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度不同；設(shè)計(jì)磁感應(yīng)強(qiáng)度越大的機(jī)型，達(dá)到相同的磁感應(yīng)強(qiáng)度所需的激磁電流越小，能耗越小，但會引起生產(chǎn)成本的升高。

[1] 熊大和.SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用 [J].金屬礦山，2010(S)：603-607.

[2] 熊大和.SLon立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)在多種金屬礦選礦中的應(yīng)用[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2013(6)：51-56.

[3] 李建設(shè).高梯度磁選機(jī)磁介質(zhì)材質(zhì)優(yōu)選方案探索[J].四川有色金屬，2015(4)：57-66.

2016-08-10)

肖觀發(fā)(1985—)，男，碩士研究生，341000 江西省贛州市章貢區(qū)沙河工業(yè)園。