王兆連 王寶春 劉風(fēng)亮 丁長田 馬光強 陳傳君 薛 鵬

(山東華特磁電科技股份有限公司 山東 臨朐 262600)

前言

非金屬礦物作為基礎(chǔ)性功能材料，被廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)、高端裝備、新材料、新能源、節(jié)能環(huán)保等產(chǎn)業(yè)中，非金屬礦行業(yè)的快速發(fā)展，有力推動了經(jīng)濟快速發(fā)展。非金屬礦物材料一般對純度要求較高，雜質(zhì)含量往往決定了產(chǎn)品的質(zhì)量等級，特別是其中的鐵含量，在非金屬礦的加工過程中一般都需要進行除鐵作業(yè)。

目前非金屬礦的除鐵提純方法主要有磁選法、浮選法、重選法、電選法、化學(xué)選礦法、摩擦選礦法、光電揀選法等。隨著人類對環(huán)境保護意識的提高和礦產(chǎn)資源高效利用的需要，磁選法成為了非金屬礦除雜的主要方法。一般非金屬礦物中的鐵、鈦雜質(zhì)具有磁性弱、粒度細(xì)、去除難等特點。針對目前除鐵磁選設(shè)備存在的技術(shù)問題，山東某公司研發(fā)生產(chǎn)了HTDZ電磁漿料磁選機，該設(shè)備具有選礦效率高、適應(yīng)面廣、選礦成本低、 設(shè)備作業(yè)率高、使用壽命長等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于石英、長石、霞石、高嶺土等非金屬礦物的除鐵提純，可有效降低鐵、鈦等有害雜質(zhì)的含量。

1 HTDZ電磁漿料磁選機簡介

1.1 HTDZ電磁漿料磁選機結(jié)構(gòu)

該設(shè)備主要由磁系、激磁線圈、冷卻系統(tǒng)、分選系統(tǒng)、沖洗系統(tǒng)、電氣控制柜、支架總成及物料管道等組成，設(shè)備結(jié)構(gòu)見圖1。通過磁系及線圈結(jié)構(gòu)的調(diào)整，優(yōu)化了分選腔體內(nèi)的磁感應(yīng)強度分布，減少漏磁和提高電效率，使設(shè)備具有良好的激磁性能。

1-磁系總成 2-線圈總成 3-沖水總成 4-物料管道總成 5-冷卻系統(tǒng) 6-支架總成

圖1 HTDZ電磁漿料磁選機設(shè)備結(jié)構(gòu)

選礦工作時在分選腔中裝入特殊材料的導(dǎo)磁介質(zhì)(鋼毛、鋼板網(wǎng)、波紋片等)，通過磁場感應(yīng)，使分選介質(zhì)表面產(chǎn)生高梯度磁場，當(dāng)?shù)V物流經(jīng)分選區(qū)中的導(dǎo)磁介質(zhì)時，鐵磁性雜質(zhì)會被有效的吸除。

在沖洗時采用正、反沖水和高壓氣體結(jié)合的方式清理磁介質(zhì)，通過大流量、高壓力短時間的正反向沖洗，能有效地清洗吸附在介質(zhì)上的磁性礦物，同時節(jié)省用水量。

1.2 HTDZ電磁漿料磁選機技術(shù)特點

1.2.1 采用油冷卻方式

電磁漿料高梯度磁選機采用全密封油冷卻方式，外置式高效熱交換器進行油水熱量交換，實現(xiàn)油水復(fù)合冷卻，冷卻速度快，線圈溫度穩(wěn)定，保證了穩(wěn)定的磁場強度。

1.2.2 獨特的線圈結(jié)構(gòu)

線圈采用多層繞組結(jié)構(gòu)浸泡在變壓器油中，使線圈的換熱面積倍增，在每一層線圈之間形成相對獨立的冷卻油通道，有效地控制了冷卻油的流動，實現(xiàn)了線圈與變壓器油的快速熱交換，保證了線圈溫度不大于25 ℃。

1.2.3 特殊磁分選介質(zhì)

質(zhì)節(jié)點處產(chǎn)生極高的磁場梯度，除鐵效果更佳。介質(zhì)采用特制的導(dǎo)磁不銹鋼材質(zhì)，在背景磁場的激發(fā)下可以產(chǎn)生極高的梯度磁場，對于低含量的弱磁性雜質(zhì)有很強的吸附作用，除鐵效果更佳。

1.2.4 先進的控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用可編程控制器作為核心控制部件，能有效控制各執(zhí)行機構(gòu)按照工藝需求周期運行；并實時檢測現(xiàn)場數(shù)據(jù)，方便用戶查詢。同時采用先進的人機界面技術(shù)，通過Host Link總線與可編程控制器實時高速通信，可實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)控設(shè)備運行狀況和故障診斷。

1.2.5 氣水組合式卸礦

設(shè)備除鐵時，使用高壓水和壓縮空氣對介質(zhì)清洗，并且可以實現(xiàn)清洗時間的用戶設(shè)定，對于不同礦物、不同階段除鐵可做分別設(shè)定，滿足不同礦物的除鐵要求。

1.2.6 背景場強高

采用計算機模擬技術(shù)對磁體進行有限元素分析，可定量計算磁場的分布及大小，保證了磁路的合理設(shè)計，背景場強可達1.8 T。

目前某公司生產(chǎn)的HTDZ電磁漿料磁選機系列產(chǎn)品有HTDZ-520、780、1000、1200、1500、2000 等機型。

2 HTDZ電磁漿料磁選機在非金屬礦除雜中的應(yīng)用

2.1 在高嶺土除雜中的應(yīng)用

福建某廠高嶺土中的磁性物主要為：鈦鐵礦、褐鐵礦以及少量黃鐵礦。該高嶺土礦采用電磁漿料磁選機提純高嶺土行之有效，而且流程簡單、工業(yè)上也易實施。通過分析該廠原礦中鐵、鈦等雜質(zhì)礦物的特性，采用HTDZ-2000型周期式高梯度磁選機作為工業(yè)除鐵設(shè)備。其磁選生產(chǎn)工藝簡圖，如圖2所示。

圖2 生產(chǎn)工藝簡圖

HTDZ周期式高梯度磁選機給料的主要元素分析結(jié)果，如表1所示。

表1 高嶺土磁選給料的主要元素分析結(jié)果

經(jīng)HTDZ周期式高梯度磁選機成品的主要元素分析結(jié)果，如表2所示。

通過生產(chǎn)結(jié)果表明，通過2道漿料高梯度磁，精礦Fe2O3含量可降低58%左右，可獲得良好的除鐵效果。產(chǎn)品白度提高效果明顯。該設(shè)備質(zhì)量穩(wěn)定，各項指標(biāo)達到設(shè)計要求，標(biāo)志我國第1臺分選腔直徑為2 000 mm的大型電磁漿料磁選機，在高嶺土除鐵提純工業(yè)中成功應(yīng)用。

表2 磁選精礦主要元素分析結(jié)果

2.2 在長石除雜中的應(yīng)用

河南洛陽某企業(yè)的長石原礦品質(zhì)較差，主要磁性物Fe2O3含量為0.5%，原礦白度為22。該公司采用永磁板式磁選機、LHGC-1750型立環(huán)高梯度磁選機、2臺HTDZ-780(1.5 T)電磁漿料磁選機串聯(lián)工藝，對長石進行提純除鐵，工藝流程簡圖如圖3所示。

圖3 河南洛陽長石工業(yè)生產(chǎn)流程簡圖

永磁板式磁選機處理量大，先除去部分磁性鐵等，立環(huán)高梯度磁選機介質(zhì)感應(yīng)磁場高，可以有效去除大顆粒的弱磁性雜質(zhì)， 得到白度為42度的粗精礦。長石粗精礦再通過HTDZ-780(1.5T)電磁漿料磁選機進行精選，去除礦漿中細(xì)粒級、弱磁性鐵雜質(zhì)。經(jīng)提純后長石精礦鐵含量降低到0.08%，白度可以提高到64，可以滿足優(yōu)質(zhì)陶瓷原料的要求。

HTDZ-780周期式高梯度磁選機給料的主要元素分析結(jié)果，如表3所示。

表3 粗精礦的主要元素分析結(jié)果

經(jīng)HTDZ-780周期式高梯度磁選機成品的主要元素分析結(jié)果，如表4所示。

表4 長石精礦主要元素分析結(jié)果

2.3 在石英砂除雜中的應(yīng)用

石英砂的物理、化學(xué)特性具有獨特性，在航空航天、微電子、集成電路、AI人工智能等領(lǐng)域中占有重要地位。因為石英砂特殊的分子結(jié)構(gòu)使其具有的耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、高度絕緣、耐腐蝕、壓電效應(yīng)、諧振效應(yīng)以及其獨特的光學(xué)特性，在許多高科技產(chǎn)品中發(fā)揮著越來越重要的作用。

在高科技領(lǐng)域?qū)κ⑸暗募兌纫髽O為嚴(yán)格，尤其是鐵、鈦雜質(zhì)的含量，必須保證在非常低的范圍以下。近年來，HTDZ周期式高梯度磁選機在河北邢臺、廣東湛江、安徽鳳陽、山東臨朐、臨沂沂水等地得到了廣泛的應(yīng)用，該設(shè)備操作簡單、運行可靠，受到用戶的一致好評。

在廣東湛江某選礦廠，該廠石英砂中的雜質(zhì)主要為長石、云母、赤鐵礦、褐鐵礦、黑云母、閃角石等。該礦石的主要成分如表5所示。

表5 廣東湛江某選礦廠石英砂原礦主要成分

該選礦廠采用選礦的流程如圖4所示。

該選礦工藝流程經(jīng)過脫泥，螺旋溜槽擦洗，一次永磁板式磁選機，主要是去除強磁性礦物，磁化部分弱磁性礦物，再經(jīng)過LHGC立環(huán)高梯度磁選機，去除粗顆粒弱磁性礦物，最后通過HTDZ-1250型周期式磁選機，去除細(xì)粒級弱磁性礦物。HTDZ-1250型周期式磁選機給礦的主要元素含量如表6所示，HTDZ-1250型周期式磁選機精礦的主要元素含量如表7所示。

圖4 石英砂選礦的流程簡圖

表6 HTDZ-1250型周期式磁選機給礦的主要元素成分

表7 HTDZ-1250型周期式磁選機精礦的主要元素成分

3 結(jié)論

1)電磁漿料磁選機，目前已廣泛應(yīng)用于高嶺土、長石、石英砂等行業(yè)，該設(shè)備自動化程度高、磁場梯度大、同時利用鋼毛(或菱形網(wǎng))作為介質(zhì)，能有效排除微細(xì)粒級弱磁性礦物。

2)周期式漿料磁選機可以有效降低非金屬礦物中的雜質(zhì)，使產(chǎn)品的質(zhì)量等級大幅提升，經(jīng)濟效益顯著，具有較大的推廣應(yīng)用價值。

3)目前周期式漿料磁選機是非金屬礦除鐵提純的先進設(shè)備之一，在非金屬礦選礦領(lǐng)域?qū)τ诟邘X土、細(xì)粒級長石等物料的除鐵效果要優(yōu)于常規(guī)磁選機。