魏建民 趙永成 于忠濤 朱立杰 王海霞

(河鋼礦業(yè)灤縣司家營(yíng)北區(qū)分公司)

我國(guó)鐵礦石品位低，在已探明的鐵礦石保有儲(chǔ)量中，只有5%的富鐵礦，能夠形成一定的開(kāi)采規(guī)模并能夠單獨(dú)開(kāi)采的富鐵礦就更少了。磁鐵礦是典型的強(qiáng)磁性礦物，屬亞鐵磁質(zhì)結(jié)構(gòu)，它的一個(gè)特性就是在外加磁場(chǎng)中可以被磁化，并產(chǎn)生磁滯和剩磁。如果要消除剩磁，就必須對(duì)物體施加一個(gè)反方向的磁場(chǎng)，這個(gè)反方向的磁場(chǎng)稱(chēng)為矯頑力[1]。

強(qiáng)磁性礦物磁選時(shí)，除了顆粒自身磁化外，還會(huì)形成聚團(tuán)，并在離開(kāi)磁場(chǎng)后，這些團(tuán)聚會(huì)有一部分保持聚團(tuán)形態(tài)。這種磁團(tuán)聚現(xiàn)象會(huì)對(duì)分級(jí)、過(guò)濾作業(yè)等產(chǎn)生負(fù)面影響。故在磁鐵礦選礦時(shí)，經(jīng)常會(huì)采用脫磁器退磁，但在礦山實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，脫磁器在選礦廠的應(yīng)用部分效果不理想。為此，通過(guò)分析影響脫磁器工作的原因探討其影響脫磁效果的可能性。

1 脫磁器的技術(shù)要求及發(fā)展

傳統(tǒng)脫磁器(見(jiàn)圖1)主要由非磁性材料的工作管道和套在其上的塔形線圈組成，線圈中通入某種頻率的交流電。脫磁器的工作原理是在不同的外磁場(chǎng)作用下，強(qiáng)磁性礦物磁感應(yīng)強(qiáng)度(或磁化強(qiáng)度)和外磁場(chǎng)強(qiáng)度形成形狀相似而面積不等的磁滯回線而進(jìn)行脫磁。當(dāng)脫磁器通入交流電后，在線圈中心線方向產(chǎn)生方向時(shí)時(shí)變化，而大小逐漸變小的磁場(chǎng)[1]。礦漿通過(guò)脫磁器線圈時(shí)，礦漿中的磁性礦物顆粒在期間進(jìn)行反復(fù)脫磁，直至最后失去磁性。脫磁器的脫磁原理見(jiàn)圖2[2]。

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)資料介紹，脫磁器最大的磁場(chǎng)強(qiáng)度為礦物矯頑磁力的5倍以上，可以得到較好的退磁效果。對(duì)于天然磁鐵礦，脫磁磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)在48 kA/m以上，當(dāng)采用50赫茲交流電時(shí)，應(yīng)保證磁場(chǎng)反復(fù)變化12次以上，脫磁時(shí)間應(yīng)大于0.24 s[1]。

圖1 傳統(tǒng)脫磁器結(jié)構(gòu)示意

圖2 脫磁器脫磁原理

20世紀(jì)70年代前，選礦廠多采用低壓工頻交流電直接向脫磁器線圈供電，由于電流小，磁場(chǎng)強(qiáng)度低，脫磁器效果差。后來(lái)，出現(xiàn)了高頻或高壓脫磁器，脫磁效果得到明顯改善。近年，又出現(xiàn)了新型脫磁器，該種脫磁器利用LC阻尼振蕩原理，選用電容、電感衰減振蕩電路，其原理是脫磁器起動(dòng)后，在脫磁線圈內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的脈沖振蕩磁場(chǎng)，磁選后的礦漿經(jīng)過(guò)脫磁器線圈時(shí)，磁性物料在線圈里受到高頻交換的退磁場(chǎng)作用，最終使剩磁消失。

2 影響脫磁器效果的原因分析

許多選礦廠使用脫磁器取得了比較理想的脫磁效果，分級(jí)效率大幅提高；但也有相當(dāng)部分選礦廠應(yīng)用效果不理想。通過(guò)對(duì)脫磁器工作原理的分析研究，認(rèn)為脫磁器使用不理想的原因可能受以下幾個(gè)方面的影響。

2.1 礦漿流速與脫磁時(shí)間的影響

強(qiáng)磁性礦物用50 Hz交流電時(shí)，應(yīng)保證磁場(chǎng)反復(fù)變化12次以上，脫磁時(shí)間應(yīng)大于0.24 s。如果改變交流電頻率，每次磁場(chǎng)的反復(fù)變化時(shí)間改變了，但變化次數(shù)不應(yīng)改變。

脫磁器的一個(gè)主要參數(shù)是每小時(shí)的礦漿通過(guò)體積量或通過(guò)流速。例如，某脫磁器管徑100 mm，通過(guò)量要求在85 m3/h。根據(jù)流體力學(xué)知識(shí)，有壓管路流體流動(dòng)速度并不是均勻流動(dòng)，有壓管路流體流動(dòng)速度示意見(jiàn)圖3。

圖3 有壓管路流體流動(dòng)速度示意

由于脫磁器的安裝角度很小，一般不超過(guò)15°，而且是安裝在比較長(zhǎng)的穩(wěn)定管路中間，所以，其礦漿流動(dòng)應(yīng)更接近層流性質(zhì)。這樣，其最大流速會(huì)遠(yuǎn)大于平均流速，其中間部分脫磁的時(shí)間會(huì)遠(yuǎn)小于外圈，這可能影響脫磁器的脫磁效果。同時(shí)，其中間部分單位面積通過(guò)量大于平均通過(guò)量，影響更大。

2.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響

脫磁器的脫磁磁場(chǎng)強(qiáng)度的要求對(duì)天然磁鐵礦應(yīng)為48 kA/m以上。管路中間由于流速快，脫磁時(shí)間短且單位面積通過(guò)量大，影響大。脫磁器如果電流和電壓不變，增加管路直徑，其對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度降低。所以，管路直徑增加，脫磁器的電流和電壓沒(méi)有達(dá)到相應(yīng)的增加，也有可能影響脫磁器工作效果。另外，脫磁器的磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到最高值的時(shí)間較短(見(jiàn)圖4[2])，受中間流速快和粒度的影響，也可能影響脫磁器的脫磁效果。

2.3 粒度及連生體的因素影響

礦粒粒度的大小對(duì)磁性影響的一般規(guī)律是比磁化系數(shù)隨粒度尺寸的減小而減小，矯頑力隨粒度尺寸的減小而增加；尤其是當(dāng)粒度為-40 μm后，比磁化系數(shù)急劇減小，矯頑力急劇增加(見(jiàn)圖5[1])。

圖4 脫磁器磁場(chǎng)變化曲線

圖5 磁鐵礦的比磁化系數(shù)與矯頑力和礦粒粒度之間的關(guān)系

連生體對(duì)礦物的磁性也有影響，鐵磁礦物含量低時(shí)，其比磁化系數(shù)較小，但比磁化系數(shù)隨著鐵磁礦物含量的增加而增加，但是，并不是直線關(guān)系，當(dāng)鐵磁礦物含量超過(guò)50%時(shí)，會(huì)迅速上升。磨礦后，礦物單體解離度會(huì)隨著粒度的降低而增加，當(dāng)?shù)V物粒度為-40 μm時(shí)，礦物單體解離度很高。因此，脫磁器在脫磁過(guò)程中，細(xì)粒級(jí)的影響很大，需要的磁場(chǎng)強(qiáng)度很高，這可能是脫磁器脫磁效果不好的重要原因。

3 結(jié) 語(yǔ)

(1)通過(guò)對(duì)影響脫磁器效果的原因分析可知，由于有壓管路流體流動(dòng)速度并不是均勻的，且中間部分脫磁的時(shí)間會(huì)遠(yuǎn)小于外圈，所以礦漿流速與脫磁時(shí)間均可能影響脫磁器的脫磁效果。

(2)管路直徑增加，脫磁器的電流和電壓沒(méi)有達(dá)到相應(yīng)的增加，可能影響脫磁器工作效果。

(3)脫磁器磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到最高值的時(shí)間較短，受中間流速快的影響，可能影響脫磁器的脫磁效果。

(4)脫磁器在脫磁過(guò)程中，細(xì)粒級(jí)的影響很大，需要的磁場(chǎng)強(qiáng)度很高，可能是脫磁器脫磁效果不好的重要原因。