磁选机最早起源于18世纪末,英国富拉最早获得试用永磁铁分选铁矿石的专利,1855年努特旁尼首先试用电磁铁来分选磁性矿物,1906年湿式圆筒磁选机开始工业使用。磁选机的历史已超越100年,早期的磁选机都是电磁型,1955年后弱磁场磁选机逐渐向永磁方向过渡。在次期间,磁选机一直在改进,出现了多种不同的磁选机,主要有滚筒式磁选机、盘式磁选机、辊式磁选机、环式磁选机。
磁选机的磁场强度范围较大,实际选矿生产中的磁选机,磁场强度从数百高斯到两万高斯,各类超导磁选设备磁场可达几万高斯,但在一般的选矿生产中极少使用,同时过高的磁场强度,将导致弱磁性矿物出现团聚现象不利于选矿,因此强磁选机的磁场强度上限一般为20000Gs。
在各种磁选机的工作面上,不同点、不同范围内的磁场强度是变化的,工作磁场属于非均匀磁场,正常的情况下表达出的磁场强度值,都是指得工作面中磁场强度的峰值,部分设备会列出平均值。
比磁化系率为一常数,与磁化强度、本身形状、粒度无关,只与矿物组成有关。磁化强度和磁场强度呈直线关系,无磁饱和及磁滞现象
本文为磁选机的介绍资料,作者本着详细、渐进、科学的原则,整理了大量的资料信息,在内容表达上,除使用文字外以图表作为辅助,希望能对“磁选机”这一类设备做出尽可能通俗、易懂的介绍,为广大选矿行业人员,特别是初接触磁选选矿的朋友提供一点的帮助,谢谢!
现在辊式磁选机使用较多的是永磁辊式强磁选机,虽然永磁辊式强磁选机发展历史较短,但随着永磁材料的发展,设备已经具备极高的磁场强度,能适合于赤褐铁矿、锰矿、钛铁矿等常见弱磁性矿物的选矿要求。
辊式永磁磁选机全部使用钕铁硼稀土磁性材料,并且采用挤压式磁路,具有磁感应强度高、磁场梯度大的特点。设备转速调节方便,能够准确的通过物料的变化调节磁选辊转速、分料板位置和入料厚度,以保持精矿的质量稳定。永磁辊式强磁选机的结构相对比较简单,维修维护容易,设备生产利用率高,且设备常规使用的寿命长。选矿过程中能耗低,仅仅磁选辊需要较低的功率来驱动,节约能源的效果明显。此类永磁辊式强磁选机特别适合于中小规模矿山选厂使用。
辊式磁选机包括电磁感应辊型磁选机以及永磁辊式磁选机两种,辊式磁选机一般都是强磁磁选机,多用于弱磁性矿物的选矿。
电磁感应辊型磁选机出现较早,大多数都用在粗粒矿物的干式、湿式强磁选作业,其磁系构造见下图,磁系包括电磁铁1,固定磁极头2,可动磁极头3,在两磁极之间装有可旋转的感应辊,选矿作业时,在背景磁场下感应辊上产生梯度磁场,对磁性矿物产生吸附力来完成选矿。电磁感应辊磁选机的磁场强度较高,一般在10000Gs以上,部分改进型的电磁感应辊磁选机磁场强度可达20000Gs以上,且感应辊中铁环介质的宽度可调节范围大,因此,能适合粗粒弱磁性矿石的选矿。电磁感应辊型磁选机最为典型的型号是CS型
最早出现的磁选机是滚筒式磁选机,这种磁选机是根据磁铁矿矿物性质及选矿特点而设计的,在结构上最明显的特点是磁系外部包裹着圆筒来保护内部磁系或者是利用圆筒与磁系的相对转动来实现较好的除去铁矿中夹杂的非磁性矿物。滚筒式磁选机主要使用在于磁铁矿的选矿作业,根据选矿作业环境的不同,不同构造的滚筒式磁选机可拿来进行湿式磁选作业、干式磁选作业,粗选、精选、扫选作业,也能进行大块磁选作业、细粒磁选作业。滚筒式磁选机虽然使用历史悠远长久,但这种磁选机仍然是选矿作业中使用最广泛的磁选设备。滚筒式磁选机最早是电磁磁系,后来随着导磁材料的发展,永磁磁系的滚筒式磁选机也逐渐出现,但现在仍然是以永磁滚筒式磁选机为主。随着磁选选矿作业时对精矿质量、解决能力、矿物性质复杂化等方面的原因,滚筒型的磁选机出现了较多具有新构造、新特点的机型,如脉动磁场磁选机、旋转磁场磁选机、粗粒湿式磁选机、复合磁场磁选机等。
2、按照作业条件时物料的状态分类,将磁选机分为干式磁选机及湿式磁选机。干式磁选机是指物料在磁选作业时是较为干燥的,在不需要加水情况下即能保证较好选矿效果的磁选机;而湿式磁选机则必须与水或者其它介质混合在一起,形成矿浆来进行磁选作业。这两种设备的结构上也有一定的差别,干式磁选机一般不需要容纳矿浆的槽体,物料的输送通过振动给料装置来完成,且多设计有防尘装置。而湿式磁选机多具有槽体来容纳矿浆保持物料的流动性,且入料时多采用泵类输送。
环式强磁选机,工作主体部分为环式的磁选机。主要是针对弱磁性矿物的选矿而设计的,大多数都是湿式作业机型。环式磁选机早期多为平环式设计,现在已经逐渐被立环式磁选机代替。平环式磁选机实在盘式磁选机特别是在湿式磁选作业的琼斯式磁选机的基础上改进而来的,最典型的平环式磁选机为SHP、SQC型磁选机,立环式磁选机是LPC型。
不管是那种类型的磁选机,其工作原理都是类似的,都是通过对磁选机对磁性矿物的吸附(极少量磁选是应用反磁选即磁极相斥的原理在作业)。磁选机在选矿工作时,磁性较强的矿物受到磁场作用力更大,磁性矿物被吸附在磁选机的有效分选面或者聚磁介质上,而不具有磁性的矿物则不受到磁场作用力仅受其它作用力的影响,两种矿物运动轨迹产生一些变化,以此来实现磁性矿物与非磁性矿物的分离。
磁选机的分类与其它机械设备一样,是按照不同的特征和标准来进行分类的,因此磁选机的类型显得很复杂,而实际上很多磁选机的名称是将按照多种特征和标准叠加的方式来命名的,后面将举例说明。
1、按照磁选机的磁场强度范围值,将磁选机分为弱磁场磁选机、中磁场磁选机以及强磁场磁选机三种。弱磁场磁选机包括数百到3000s的磁选机;强磁场磁选机一般指3000到6000Gs的磁选机,而中磁场磁选机是指上述两者之间磁场强度的磁选机。之所以选择这样的区间进行分类,是与常见各种矿物的磁性强弱相对应的(见前文-矿物磁性比较表)。按磁场强度对磁选机进行分类,其概念与设备范围是相对而言的,这点上没有相关的统一标准。
白钨矿、软锰矿、方铅矿、金刚石、石膏、萤石、刚玉、高岭土、煤、石英、长石、方解石、石墨、自然硫
根据磁选作业机型及选矿工艺、选矿物料的的不同,矿物在磁选工作面中所受的磁场作用力及负磁场作用力差别较大,可能是其中几种作用力的合力,负磁场作用力应该小于磁场力。
自然界中的矿物矿物,由于原子结构不同,它们在外加磁场的作用下,因此表现为不同的宏观磁性,不同的矿物之间表现出较大的磁性差异。简单的说,矿物分为非磁性矿物、弱磁性矿物以及强磁性矿物(不同磁性矿物的磁性特点及代表矿物见下表),其中强磁性矿物最少,只有几种,弱磁性矿物常见的有数十种,而非磁性矿物则种类较多,当然,矿物之间磁性的强弱是相对的,是相对与外加磁场的强弱而言的,随着磁选技术和磁性材料技术的发展,其定义一直都有所变化。
首先有必要了解磁选机的含义,这里所说的磁选机主要是指用于黑色金属、有色金属、贵金属、非金属等各种矿物磁选作业的选矿设备,也包括各种非矿山行业磁性物料及非磁性物料分离的设备,磁选机应该包含各类除铁用的设备。但在本文中,仅仅在特别指出的地方,才会对除铁设备做出说明。
磁选机大多数都用在选矿生产,是磁选选矿工艺中将磁性矿物与非磁性矿物、具有磁性差异矿物进行分离的关键选矿设备。要想了解磁选机,应该先对磁选工艺知道,磁选是基于被分离物料中不同成分的磁性差异,在磁选设备产生的工作磁场内,通过不同颗粒所受到的磁场力和其它作用力的不同,将不同物料分离的作业过程。要想通过磁选实现不同矿物的分离,就一定要保证不同磁性物料之间有较为显著的受力差异,尤其是磁场力的差异。
磁化强度高,较低外磁场作用可达磁饱和,磁场强度、比磁化系数与外磁场强度呈曲线关系,其磁性与磁场变化有关,存在磁滞现象并有剩磁
而实际磁选作业中处理的矿物,矿物成分往往很复杂,在经过破碎、磨矿作业进入磁选前,其中的颗粒可能包括已经单一的强磁性矿物、单一的弱磁性矿物、单一的非磁性矿物以及各种上述三种单一矿物集合体数种。 在实际的磁选作业中,很难实现较为理想的完全单一矿物入选,因此在磁选作业中的矿物可以表现为整体的磁性,即外加磁场的作用力其实就是叠加在粒集合体中不同的磁性矿物矿物颗上磁场力的合理(单一非磁性矿物不受磁场力)。磁选机的选矿效果除设备因素外,受到矿物磁性(体积比磁化系数)的影响,如使用干式强磁选机在低转速下对细粒石英型赤铁矿(含少量磁铁矿)进行选矿,此时对矿物主要受到磁场作用力、及重力的影响,假设破碎粒度比较均匀,磁选作业中受磁场作用力大小依次是:单一的磁铁矿颗粒>磁铁矿赤铁矿>磁铁矿赤铁矿石英>磁铁矿石英>单一赤铁矿>赤铁矿石英>石英,这是在单矿物解离较差情况下的磁场力大小顺序,而在矿物解离较好的理想条件下,其受磁场力大小顺序是:磁铁矿>赤铁矿>石英。随着磁选入料中不同颗粒磁场受力的差别,受磁场作用力大的单一磁性矿物颗粒最易被吸附成为磁性精矿,受力最小的单一非磁性矿物颗粒受力最小而成为非磁性尾矿,各种矿物聚集体(连生体)则可能形成中矿,在进行进一步选矿准备作业实现不同矿物解离的情况下再次进行磁选作业。
平环型湿式强磁选机最大的特点是采用环式链状闭合磁路,其磁系由内、外同心环状磁轭以及放射状铁心构成,具有磁场强度高、磁路短、漏磁少、噪声低、结构紧凑等特点。在构造上的显著特征是分选环由环体槽和分选介质组成,分选环为水平安装。设备工作时,带有分选室的分选环在两磁极之间旋转,当分选室进入磁场后,介质被磁化,磁性矿粒受磁力作用被齿板尖端吸引,并随分选环转动,当转到中矿清洗位置时,夹在磁性颗粒间的脉石和矿泥被高压水冲进入中矿槽,当分选室转到精矿冲洗位置时,被高压水冲入精矿槽,而非磁性矿粒在重力和矿浆流的作用下通过齿板缝隙排入尾矿槽。
盘式磁选机属于较为老式的强磁选机,主要使用在在干式磁选作业,现在较少适用,但作为一种较为经典的磁选机设计,仅在这里做一简单的介绍,盘式磁选机的典型代表型号是用作湿式磁选作业的琼斯式磁选机,在该型盘式磁选机的基础上环式磁选机逐渐发展成熟。从盘式磁选机以后出现的环式磁选机及高梯度磁选机都属于在背景磁场作用下,磁性矿物在聚磁介质集合体中实现分选的磁选设备。
立环型湿式强磁选机与平环型湿式强磁选机的最大不同之处在于分选环是立式的,这种设计使得球介质随分选圆环的垂直运转能够获得较好的松动,利于磁性矿物的卸矿,能有很大效果预防聚分选室的堵塞,且卸矿过程中省水。立环式磁选机的适应能力强,选别粒度较宽,给矿粒度不超过球隙内接圆直径的 ~ ,一般最大给料粒度为球径的0.05~0.08倍,回收粒度下限也与球径的大小有关。
滚筒式磁选机工作面的磁场强度大多在在800~6000Gs之间,应该根据不同选矿要求选不一样磁场的磁选机。一台滚筒式磁选机的工作面内,不同作用区域的磁场感应强度不同,以适应吸附、选别、卸矿等工作要求。
盘式磁选机属于强磁磁选机,是感应极磁选机中较早出现的机型,其磁系为“山”字形磁系,其它主要构造还包括悬吊在磁系上方的旋转圆盘和振动槽。磁系和圆盘组成闭合磁路。分选过程中,物料通过给料斗给到给料圆筒上,原料中的强磁性矿物被给料筒表面的磁力吸住,并被带到下方磁场较弱的区域,在重力和离心力的作用下脱离圆筒表面进入到接料斗中。未被给料筒吸出的物料进入筛料槽的筛网,筛下部分进入振动槽,粗粒部分堆存,振动槽将筛下部分输送到圆盘下面的工作间隙,其中弱磁性矿物被吸附到圆筒的齿尖上,随原盘转到振动槽外,由于磁场降低在重力和离心力的作用下落入振动槽两侧的磁性产品接料斗中,非磁性矿物则从振动槽的尾端立即进入非磁性产品排料口。盘式磁选机其实就是弱磁选与强磁选结合的产品,通过阶段磁选将其中的磁性矿物选出。