PHGM一600型永磁高梯度磁选机的研制.pdf

S e r i e sN o ．4 0 4 F e b r u a r y2 0 1 0 金属 矿山 M E T A LM I N E 总第4 0 4 期 2 0 1 0 年第2 期 机电与自动化 P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁选机的研制 郭小飞冯泉韩跃新 东北大学 摘要介绍一种最新研制的P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁选机。该设备采用钕铁硼材料组成磁系，背景磁 感应强度为0 ．6 5 ～O ．7 5T ，导磁介质选用导磁不锈钢棒，介质表面磁感应强度可达到1 ．2T 。实验室应用试验结果 表明，P H G M - 6 0 0 型永磁高梯度磁选机对鞍山式赤铁矿的分选指标和对长石矿的除铁效果均较好。 关键词P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁选机磁场特性实验室应用试验 D e v e l o p m e n to fP H G M 砷OP e r m a n e n t 瑚g hG r a d i e n tM a g n e t i cS e p a r a t o r G u oX i a o f e i F e n gQ u 锄H a nY u e x i n N o r t h e o a t e mU n i v e r s i t y A b s t r a c tT h e r ei sp r e s e n t e daP H G M - 6 0 0p e r m a n e n tm a g n e t i s mh i g hg r a d i e n tm a g n e t i cs e p a r a t o r ．W h i c ha d o p t sN d F e Bm a t e r i a l st of o r mt h em a g n e ts y s t e m ，i t sb a c k g r o u n dm a g n e t i cf i e l di n t e n s i t yi s 印t O0 ．6 5 0 ．7 5T ．W h e nt h es t a i n - l e s ss t e e lr o d sa 1 ．es e l e c t e da sn m 鼬e t i cm e d i a ．i t ss u r f a c em a g n e t i ci n d u c t i o nw i l lr e a c h1 ．2T ．n l ee x p e r i m e n tr e s e t si n d i e a t e dt h a tg o o di n d e x e sw e r ea c h i e v e di ns e p a r a t i o no fA n s h a n - t y p eh e m a t i t ea n dF er e d u c t i o no ff e l d s p a rb yP H G M t y p e h i s hg r a d i e n tm a g n e t i cs e p a r a t o r ． K e y w o r d sP H G M 国0 0 - t y p ep e r m a n e n tm a g n e t i s m ，F e a t u r eo fm a g n e t i cf i e l d ，L a b o r a t o r yt e s t s 高梯度磁选机在细粒弱磁性矿物选别和非金属 矿除铁、废水处理等方面已得到广泛应用，但国内研 制的高梯度磁选机多采用电力激磁方式，结构复杂， 耗电量大，维修操作不方便J 。 随着永磁材料的发展，工业化应用的N d F e B 永磁体的磁能积已接近4 0 0k J ／m 3 ，使磁选设备的 开发应用获得了更快的发展【2J 。永磁高梯度磁选 机是一种采用磁力场、重力场和流体力场的复合力 场的工业选矿设备，可有效地将导磁材料与钕铁硼 磁系结合，以产生选别弱磁性矿物需要的磁场强度 和磁场梯度，设计新颖，结构简单，最重要的是减少 了电磁高梯度磁选机激磁需要的能耗，是高梯度磁 选设备的一个重要发展方向旧J 。本文介绍一种最 新研制的P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁选机，背景 磁感应强度可达0 ．6 5 ～0 ．7 5T ，使用导磁不锈钢介 质后，磁感应强度可大于1 ．2T ，在对鞍山式弱磁性 赤铁矿石进行选别和非金属矿除铁的试验中都取得 了较好的效果。 1 0 0 1 P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁选机的结 构及磁场特性 1 ．1P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁选机的结构 P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁选机主要包括永 磁磁系、槽体 分选圆筒 、给矿装置、卸矿装置、机 架、传动装置以及变频调速装置，结构如图1 所示。 磁系采用曲面磁系，磁极沿轴向交替排列，由铠装 N d F e B 永磁材料组成，最大磁能积为3 1 0k J ／ m 3 ，剩余磁感应强度为1 ．1 3T 。导磁介质选用最大 相对磁导率为4 ．0 的导磁不锈钢棒。介质在充磁区 被磁化，矿浆通过给矿装置给入后，磁性矿粒被充磁 介质吸引并携带至无磁区，在卸矿冲洗水的作用下 落人精矿区，非磁性矿粒则直接通过介质间的缝隙 落人尾矿区。磁系直径6 0 0m m ；分选空间轴向3 4 0 m m ，径向4 0m i l l o 郭小飞 1 9 8 5 一 ，男，东北大学资源与土木工程学院，博士研究生， 11 0 0 0 4 辽宁省沈阳市和平区文化路。 万方数据 郭小飞等P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁选机的研制 2 0 1 0 年第2 期 a 主视图 剖面 b 左视图 一 图1P H G M 一6 ∞型永磁高梯度磁选机结构 l 一机架；2 一尾矿1 2 1 ；3 一槽体；4 一导磁介质； 5 一磁系；6 - - 给矿槽；7 一冲洗水管；8 一精矿口； 9 一压紧辊；l 卜小链轮；1 1 一电机 1 ．2 磁系及磁场特性 磁选设备的磁场特性是指磁系所产生的磁感应 强度及其分布规律，一般都是实际测量获得的。 P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁选机磁系的磁极沿轴 向交替排列，增加磁楔，增强磁感应强度的同时也提 高磁场作用深度。 P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁选机磁系沿径向 的磁场特性如图2 所示。从图中可以看出，磁极表 面平均磁感应强度达到0 ．9 5T ，磁楔表面平均磁感 应强度达到0 ．7 5T 。距离筒皮0 ～1 0m m 范围内磁 感应强度下降非常迅速，磁场梯度达到5 0 0m T ／ i n l l , l ；距筒皮1 5 舢以后磁感应强度下降趋缓，磁场 梯度变为3 0 0m T ／m m ；距筒皮3 5m m 以后磁感应强 度降至0 ．2T 以下。单体解离后的赤铁矿颗粒在距 筒皮0 3 0m m 以内能够被该磁场有效捕获。 磁系轴向磁感应强度分布如图3 所示。可以看 皂 链 强 倒 僖 糖 距筒皮距离／r a m 图2 磁感应强度径向分布曲线 ◆一磁极；_ 一磁楔 0 2 04 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 轴向距离／r a m 图3 磁感应强度轴向分布曲线 _ 一距筒皮ol n n l ；◆一距筒皮1 0m 4 ；▲距筒皮1 5m m 到，在距离筒皮相同距离处的磁场强度基本均匀，气 隙间磁感应强度也下降很少。 2 P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁选机分选 原理 P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁选机选择闭合磁 系，设计合理，其背景磁感应强度可达0 ．6 5T 以上。 工作磁场是由高梯度磁选机筒体表面的软磁介质被 感应后产生的二次磁场，即在强磁磁系周围放置具 有特殊截面和软磁性能的导磁介质聚磁 如图4 所 示 ，可产生更高的磁场强度和磁场梯度H J 。根据 不同类型的弱磁性铁矿、非金属矿的比磁化系数选 用特种钢棒作为磁选介质，磁感应强度可达1 ．2T 以上，能够达到良好的选别指标或除铁效果。 图4 圆柱形磁介质周围的磁场 P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁选机的磁系位于 分选圆筒内部，磁极沿轴向交替排列。设备的工作 m 瞄 晰 毗 o 万方数据 总第4 0 4 期金氍矿山2 0 1 0 年第2 期 原理如图5 所示。聚磁介质进人磁场区域时，表面 产生高磁感应强度 即充磁 ，可以将通过的磁性矿 粒吸引，并且随简体的转动携带至退磁区。在退磁 区域，由于背景磁场消失，磁介质迅速退磁，携带的 矿粒在卸矿水流的冲洗作用下进入精矿区。 尾矿 糈矿 图5P H G M - 6 0 0 永磁高梯度磁选机工作原理 3 实验室应用试验 3 ．1 鞍山式赤铁矿石分选试验 齐大山铁矿选矿分厂目前使用S L o n 一2 0 0 0 型 立环脉动高梯度磁选机 背景磁感应强度1 ．0T 处 理弱磁选的尾矿，激磁功率7 4k W 。采用P H G M 一 6 0 0 型永磁高梯度磁选机对相同物料进行实验室分 选试验，在磨矿细度为一0 ．0 7 4m m 占8 0 ％，给矿浓 度为2 5 ％的条件下获得的试验结果与现场选别指 标对比列于表l 。可见，P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度 磁选机获得的铁精矿品位与S L o n 磁选机相近，满足 后续浮选作业的工艺要求悼J ，但回收率比S L o n 磁选 机低。 表1 齐大山弱磁选尾矿选别结果 ％ 为了进一步验证P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁 选机对齐大山弱磁选尾矿的选别效果，又进行了两 段强磁选试验，并与联合使用S L o n 一5 0 0 型立环脉 动高梯度磁选机 背景磁场强度1 ．0T 进行比较。 试验方案如图6 所示，试验结果见表2 。 从表2 可知，P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁选机 与S L o n 一5 0 0 型立环脉动高梯度磁选机联合使用， 可以将矿样的品位从2 6 ．6 5 ％提高到4 5 ．5 7 ％，回收 率达到7 0 ．3 4 ％，而更重要的是，可使S L o n 型立环 脉动高梯度磁选机的处理量减少约4 8 ％，从而大大 节约电耗，降低生产成本。 1 0 2 试样 一姗毒瓦矿 精矿尾矿 8 方案1 试样 一瑚目i 瓦矿 粗选 精矿尾矿 b 方案2 图6 齐大山弱磁选尾矿两段强磁选试验方案 表2齐大山弱磁选尾矿两段强磁选试验结果％ 3 ．2 某长石矿除铁试验 为了综合考察P H G M 一6 0 0 永磁高梯度磁选机 的使用效果，对某长石矿进行了除铁试验，并与S I _ D n 一5 0 0 型立环脉动高梯度磁选机进行了比较。试验 矿样二氧化硅含量为8 9 ％，含铁1 ．5 ％。在一0 ．0 7 4 l n l n 粒级占7 5 ．5 ％时，分别采用P H G M 型永磁高梯 度磁选机和S L o n 型立环脉动高梯度磁选机进行除 铁试验，试验结果见表3 。 表3 长石矿除铁试验结果 ％ 从表3 可以看出，P H G M 永磁高梯度磁选机对 长石矿中铁矿物脱除效果与S L o n 磁选机比较接近， 除铁率达到了约7 5 ％，精矿中铁含量为0 ．4 3 ％，满 下转第1 0 6 页 万方数据 总第4 0 4 期金畿 砖山2 0 1 0 年第2 期 4 结论 1 干法高梯度磁选过程中，直径为1 5 0 肛m 的 单根磁介质在捕捉直径为l O 斗m 的磁性微粒时，其 作用半径约为1m m 。为了提高对颗粒的捕捉效率， 在磁场中填充磁介质时，介质的横向间距应为4 m m ，且应采用多层交错的排列方式。 2 当颗粒直径在5 ～2 0 斗m 的范围内时，颗粒 直径越大，介质对其捕捉的效率越高。 3 在分离通道内填充不同数量的磁介质时， 捕集颗粒的数量和效率随填充介质数量的增加而提 高，但当介质多层交错排列时，会有部分介质捕捉不 到粒子。因此，应合理配置磁介质的数量，用最少的 磁介质捕捉尽可能多的磁性颗粒。 参考文献 [ 1 ] K o l mHH ，e la 1 ．H i g h g r a d i e n tm a g n e t i cs e p a r a t i o n [ J ] ．S c i e n t i f i c A m e r i c a n ，1 9 7 5 ，2 3 5 1 2 0 6 一1 2 0 9 ． [ 2 ] K o l mHH ．T h el a r g e s c a l em a n i p u l a t i o no fs m a l lp a r t i c l e s [ J ] ． I E g ET r a n s ，∞M a g n e t i c 。1 9 7 5 。l l 5 1 5 6 7 1 5 6 9 ． [ 3 ]A mAM ，等．在含硼矿石选矿中应用高梯度磁选法[ J ] ．国外 金属矿选矿。1 9 8 6 1 4 2 4 7 ． [ 4 ] Y i n gTY ，e la 1 ．H i g h g r a d i e n tm a g n e t i c a l l ys e e d i n gf i l t r a t i o n [ J ] ． C h e n i e a lE n g i e e r i n gS c i e n c e 。2 0 0 0 ．5 5 6 1 1 0 1 一1 1 1 3 ． [ 5 ] P e t t e rABa n dT o rY ．S t r a t i f i e ds m o o t ht w op h a ∞f l o wu s i n gt h e i n n e r s e di n t e r f a c em e t h o d [ J ] ．C o m p u t e rF l u i d s ，2 0 0 7 ，3 6 7 1 2 7 3 ．1 2 8 9 ． [ 6 ] F l u e n tI n e ．F L U E N TU s e r bG u i d e [ M ] ．[ s ．1 ．] F l u e n tI n e ，2 0 0 3 ． 收稿日期2 0 0 9 1 2 1 5 上接第8 3 页 部分为与铁氧化物、铁锰氧化物连生，与脉石连生的 不足1 2 ％。锰矿物呈单体存在的约为4 0 ％，与脉石 连生的约为2 1 ％。 3 结论 矿石为铁氧化矿石，铁矿物主要是赤铁矿、褐铁 矿、磁铁矿、方铁矿，锰矿物主要是氧化锰，脉石矿物 主要有石英、长石、高岭土。 矿石以鲕状构造为主，具有典型的同心环带结 构。铁、锰矿物主要以粉末状和致密块状两种状态 存在。粉末状赤铁矿、褐铁矿、氧化锰多形成松散的 土状集合体，致密块状的赤铁矿则分布于石英砂粒 周围；磁铁矿多包裹石英砂粒。集合体中的矿物难 以单体解离并易于泥化是该矿石难选的重要原因。 参考文献 [ 1 ]王成行，童雄，孙吉鹏．某鲕状赤铁矿磁化焙烧一磁选试验 研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 9 5 5 7 - 5 9 ． [ 2 ] 于洋，牛福生，李凤久，等．微细粒鲕状赤铁矿颗粒分散特征 研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 9 1 6 2 - 6 5 ． [ 3 ] 陈文祥，胡万明，王兵．巫山桃花高磷鲕状赤铁矿联合选矿 脱磷工艺研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 9 3 5 0 - 5 4 ． [ 4 ]左倩，王一，田赋．鄂西某鲡状赤铁矿焙烧磁选试验研 究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 8 8 3 6 - 3 9 ． 收稿日期2 0 0 9 1 2 - 0 2 r ■- - - 一十 - - - - - - ■■一 - - 卜卜 ‘_ 一‘- 一- ●斗- - - - 一 - 一十- - - - - 上接第1 0 2 页 足工业玻璃要求原料中含铁不高于0 ．5 ％的要求， 说明P H G M 永磁高梯度磁选机用于非金属矿除铁 也有较好的效果。 4 结论 1 利用新型永磁材料钕铁硼和导磁材料不锈 钢，设计了P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁选机，其磁 场特性符合对弱磁性矿物的选别要求，结构简单，性 能可靠，操作方便。 2 试验表明，P H G M 一6 0 0 型永磁高梯度磁选 机的选别指标与S i g n 型立环脉动高梯度磁选机相 差不大，两者联合使用时可使选别指标更优，并能使 后者的负荷大大降低，有利于节能降耗，是赤铁矿强 1 0 6 磁选设备研究和发展的方向。 参考文献 [ 1 ]陈剑，李晓波．高梯度磁选机的发展及应用[ J ] ．矿业快报， 2 0 0 5 9 4 - 5 ． [ 2 ]冯定五，彭世英，孙仲元，等．永磁带式高梯度磁选机的研制 [ J ] ．矿冶，1 9 9 6 1 5 0 - 5 3 ． [ 3 ] 苏方胜．双立环永磁高梯度磁选机及其应用研究[ J ] ．金属矿 山，1 9 9 6 1 2 2 8 - 3 1 ． [ 4 ]李泽．Y C J 型高梯度永磁强磁磁选机的应用[ J ] ．非金属矿， 2 0 0 8 7 7 5 - 7 6 ． [ 5 】汤玉和．S S S 一Ⅱ湿式双频脉冲双立环高梯度磁选机的研制 [ J ] ．金属矿山。2 0 0 4 3 3 7 - 3 9 ． 收稿日期2 0 0 9 1 2 - 1 0 万方数据 PHGM-600型永磁高梯度磁选机的研制PHGM-600型永磁高梯度磁选机的研制 作者郭小飞， 冯泉， 韩跃新， Guo Xiaofei， Feng Quan， Han Yuexin 作者单位东北大学 刊名 金属矿山 英文刊名METAL MINE 年，卷期2010，““2 被引用次数0次 参考文献5条参考文献5条 1.陈剑.李晓波 高梯度磁选机的发展及应用[期刊论文]-矿业快报 20059 2.冯定五.彭世英.孙仲元 永磁带式高梯度磁选机的研制[期刊论文]-矿冶 19961 3.苏方胜 双立环永磁高梯度磁选机及其应用研究 199612 4.李泽 YCJ型高梯度永磁强磁磁选机的应用[期刊论文]-非金属矿 20084 5.汤玉和 SSS-Ⅱ湿式双频脉冲双立环高梯度磁选机的研制[期刊论文]-金属矿山 20043 本文链接 授权使用武汉理工大学whlgdx，授权号78c051ce-c8de-4e9a-8e1a-9e0a014d3959 下载时间2010年10月9日