永磁輥式強磁選機的研究及應用
近幾年來，我國的非金屬礦行業(yè)發(fā)展非常迅速，對非金屬礦產(chǎn)品的質量要求也越來越高。對大多數(shù)非金屬產(chǎn)品而言，含鐵雜質是其最主要同時也是最有害的雜質成份。在一些行業(yè)如玻璃、陶瓷原料、耐火材料等應用領域，對礦物原料進行除鐵降雜已成為必須的工藝要求。這些行業(yè)非常需要適合非金屬礦除鐵去雜的高效、低成本的相應分選設備。大量實踐證明，采用干式強磁選除鐵的方式，是非金屬除鐵提純最有效、費用最低、工藝流程最簡單的方式，最為用戶所接受。
當前，對其他的弱磁性礦物例如錳礦、赤鐵礦的磁分選中，多采用電磁式強磁選機。電磁強磁選機存在耗電高、易堵塞、成本高等問題，也迫切需要一種低成本、不堵塞的干式磁選設備。
1、強磁輥研究
1.1、輥體磁系設計思路：非金屬礦物中鐵主要分兩種：破碎或磨礦（主要是磨礦）中混入的機械鐵以及組成礦物本身的弱磁性鐵礦物和強磁性鐵礦物。對于機械鐵而言，除鐵比較容易，采用弱磁選機就可以將其分離。礦物本身的強磁性鐵礦物分離效果由其解離度決定，如果破碎或磨礦后強磁性礦物已經(jīng)解離，采用弱磁分選設備即可實現(xiàn)除鐵提純。最難于分離的是礦物中含有的弱磁性鐵礦物，其分選需要很大的磁場力，這就要求采用具有高場強和高梯度的強磁選設備來選別。同時，待分選礦物的力度范圍可能比較大，所以也要考慮磁場的作用深度。
根據(jù)磁場力的公式可知，磁性顆粒受到的磁場力不僅與顆粒的磁化系數(shù)有關，還與磁場強度、磁場梯度有關。而高梯度和大的磁場作用深度是互相矛盾的兩個指標，這就要求磁系設計中對各個指標給予充分的考慮以滿足選別需要，選別強磁鐵礦的常規(guī)磁系結構顯然無法滿足新的要求。在綜合上述因素以及磁路基礎性研究的情況下，強磁選機輥體磁系結構采用擠壓磁系結構，用磁環(huán)同極性排列而成。磁極的極性是沿圓周方向和沿軸向相同。由于這樣的磁系設計使磁系表面磁力線趨于均勻分布、圓周方向磁場強度變化不大，磁性顆粒不會發(fā)生磁翻轉，可被空白點空白點地吸在輥體表面，強化了磁性礦物的分離作用，使磁性礦物充分與非磁性礦物有效分離。輥體結構示意見圖1。
磁環(huán)由高剩磁、高矯頑力的高性能釹鐵硼永磁材料制成，以保證具有高的磁場場強和一定的磁場深度，兩個磁環(huán)之間是磁極，由具有良好導磁性能的純鐵材料加工而成。采用不同的磁環(huán)寬度與純鐵環(huán)寬度搭配組合，可以使磁輥表面形成不同的磁場強度和磁場分布以滿足不同情況下的分選要求。目前RGC型強磁選機輥體表面工作場強大于13000高斯。
1.2、強磁選機結構與技術參數(shù)：圖2為北京礦冶研究總院研制開發(fā)的工業(yè)2-RGC強磁選機的結構圖，為上下雙輥布置。分選物料通過給料斗2后被振動給料器3給到皮帶5上，在重力、磁場力和離心力以及摩擦力的綜合作用下，磁性物被吸附后隨著皮帶繼續(xù)向前運動直到離開磁場落入磁性物料斗，而由于非磁性物不受磁場力的作用，直接被拋入非磁性物料斗，磁性物和非磁性物得以分離。高速分礦板7的不同位置，可以得到不同產(chǎn)率和品位的產(chǎn)品。上下雙輥磁環(huán)和純鐵位置互相錯開以增加磁性物被捕收的機會。每個磁輥都配有一個調(diào)頻器，這樣可以根據(jù)物料的不同磁性、粒度以及料層厚度來調(diào)整磁輥的轉速以滿足不同的分選要求。設備采用整體密封方式進行粉塵污染控制，同時配有除塵接口4，便于粉塵的排出以減少對環(huán)境的粉塵污染。
目前設備已經(jīng)系列化，常用磁輥直徑為120mm、150mm、200mm和300mm，長度系列為500mm和1000mm，表1列出了長度為1000mm時不同直徑的技術參數(shù)，其中2-RGC表示雙輥配置，實際生產(chǎn)中可以根據(jù)需要采用單輥或多輥配置。
1.3、強磁選機特點：輥體磁系結構特殊設計，分選磁場高，比磁力大，分選效果明顯；入選粒度范圍寬（0.1~20mm），分選效率高；設備有單輥、雙輥和三輥配置，可實現(xiàn)一機多選；采用變頻器調(diào)速，處理能力、料層厚度可調(diào)節(jié)；高性能永磁材料和高純度純鐵，性能穩(wěn)定可靠；高強度超薄輸送帶，壽命大、更換方便，磁輥無磨損；干式分選，節(jié)水環(huán)保；運行費用低、功耗只有電磁強磁選機的1/10；全封閉設計，低噪音，無污染；結構簡單，占地少，安裝方便。由于具有上述特點，RGC型強磁選機不令在許多應用領域可取代電磁強磁選機，而且還可有效分選其它磁選設備難以處理的粗粒弱磁性礦物。
2、試驗與工業(yè)應用
設備研制成功后已在不同地區(qū)和不同行業(yè)得到廣泛應用，主要應用和試驗情況如下。
2.1、紅柱石：新疆巴州益隆紅柱石選礦廠是目前亞洲規(guī)模最大的紅柱石選礦廠，我國主要紅柱石生產(chǎn)廠家之一。年產(chǎn)5萬t紅柱石精礦，粒度為-5+1mm，作為紅柱石骨料銷售。工藝流程為破碎-分級-重選拋尾-強磁選拋尾，強磁選為2-RGC系列產(chǎn)品，輥直徑為120mm和150mm兩種。具有指標為原礦（紅柱石品位12%~17%），經(jīng)過工藝流程處理，精礦為Al2O355%~58%，F(xiàn)e2O3小于1.0%，精礦產(chǎn)率12%，回收率62%，分選指標良好。
2.2、鉀長石除鐵：本設備應用于遼寧大石橋和湖北隨州地區(qū)的兩個選廠，具體指標見表2。
兩個選廠生產(chǎn)的精礦粉主要用做玻璃原料，客戶要求含鐵低于0.2%。永磁強磁輥兩次分選后指標良好，精礦中鐵品位均滿足要求。
2.3、棕剛玉磨料：河南伊川礬土資源豐富，儲量達2億t。棕剛玉是以優(yōu)質磨料級礬土為原料，配以輔料，于電弧爐中經(jīng)2250℃以上高溫精煉制成。伊川縣某礦業(yè)公司為降低棕剛玉磨料中的磁性物含量，采用2PGC型強磁輥進行除鐵，效果良好，指標見表3。
2.4、石英砂：石英砂是重要的工業(yè)礦物原料，來源廣泛，大量應用于玻璃、鑄造、陶瓷及耐火材料、冶煉硅鐵、冶金熔劑、冶金、建筑、化工、塑料、橡膠、磨料等工業(yè)。由于所應用的行業(yè)不同，對石英砂中的Fe2O3含量要求也不同。表4為工業(yè)應用或試驗情況統(tǒng)計。從表中可以看出，經(jīng)過RGC系列強磁輥2次或3次分選，F(xiàn)e2O3含量明顯下降，而且產(chǎn)率也相當高。
2.5、鑄鋼砂：干砂采自河北承德地區(qū)，全部為露天礦，儲量非常大。干砂粒度較細，粒度范圍為40~140目之間，其SiO2品位為87.9%，本身就可以作為鑄造砂銷售，而經(jīng)過雙輥型永磁輥磁選機選別后，SiO2品位可以提高到97.2%，而品位高于97%的干砂可以作為鑄鋼砂銷售，由于兩者價格相差較大，選別后可以明顯增加經(jīng)濟效益。
2.6、錳礦分選：礦石來自新疆某縣，為200mm左右塊狀硬錳礦。采用慣性圓錐破碎機對其進行破碎至-10mm后進行全粒級和分粒級試驗，結果見表6和表7。
從表6和表7結果可以看出，在磁場強度為1.3T，礦樣分粒級強磁選結果與全粒級入選指標基本相當。分粒級磁選精礦Mn品位為35.77%，回收率為95.67%，而全粒級強磁選精礦Mn品位為36.77%，回收率為91.52%，分選指標非常理想。
3、結論
1、RGC系列永磁輥式強磁選機，采用獨特的磁路設計并用高剩磁高矯頑力的稀土釹鐵硼以及高導磁純鐵材料組成的磁系，輥表場強高，磁場梯度大。采用調(diào)頻器對輥體轉速進行調(diào)整，整機結構簡單，設計合理。
2、設備采用整體密封式結構設計，留有除塵接口，可有效減少微細粒粉塵對環(huán)境和操作人員的污染與危害。
3、試驗研究和工業(yè)應用表明，該型永磁強磁選機對長石礦、石英砂、紅柱石等非金屬礦的除鐵降雜有明顯的效果，對于錳礦等弱磁性礦物也有很好的分選作用。
4、RGC系列永磁輥式強磁選機為干式強磁選設備，具有濕式磁選和電磁選無法比擬的費用低、工藝流程簡單、維護方便等優(yōu)點，十分適合非金屬提純以及弱磁性礦物的分選，值得大力推廣應用。
相關設備：永磁筒式磁選機、雙立環(huán)脈動高梯度磁選機、赤鐵礦選礦設備。
