高梯度磁選機的發(fā)展及應用

1、引言

在高梯度磁選機于1968年出現(xiàn)以前，磁力應用于分選或過濾只限于粒度約為50μm以上的強磁性顆粒。1968年，第一臺高梯度磁選設備安裝在喬治亞洲的一個高嶺土工廠，用以除去粘土中亮度不夠的、小于2μm的弱磁性顆粒。由于高梯度磁選機能產生很強的磁力，對于小于20μm的物料也能有效地回收，它可以分選微米級的物料。

自從第一臺高梯度磁選機研制出來以后的30多年中，已對這種工藝可能用于礦物加工、水處理和其它固-固及固-液分離等各種問題進行了深入的研究。由此導致一些大專院校的科研機構進行高梯度磁選的理論研究和應用發(fā)展，獲得了喜人的成果，也研制和開發(fā)了一批高效節(jié)能的磁選設備。

2、高梯度磁選及其研究應用

在高梯度磁選中，作用于細料上的磁力大大超過以前的工藝設備中可獲得的磁力。利用有效電磁體產生的強背景磁場和能產生高磁場梯度的捕集表面，才使得磁力的增大成為可能。由于在這種磁選機中，即便極細的弱磁性顆粒所受的磁力，理論和實際值也比所受的重力及流體阻力大得多，因而磁選適用的物質和粒度范圍，由于高梯度磁選的發(fā)展，大大擴展了。

近些年來，國外對高梯度磁選進行了大師的理論研究和應用研究工作。理論研究得較多的是建立高梯度磁分離數(shù)學模型，并有很多研究者對HGMS過程提出了多種理論和經驗模型。進行這些研究的目的，在于通過對某些基本參數(shù)的測定，用計算的方法求出最佳的分選條件，預測分選機的性能。應用已有研究成果投入工業(yè)生產，以取得較大的成效。

3、高梯度磁選設備

3.1、周期式高梯度磁選機

周期式高梯度磁選機是20世紀60年代末在美國開始發(fā)展、70年代成熟起來的一項新技術。1971年美國太平洋電機公司開始設計和制造工業(yè)型周期式高梯度磁選機。1973年生產出的第一臺PEM84英寸（分選腔內徑84in，深20in）機，用于高嶺土提純。分選空間背景場強為2T，能耗為500kW，現(xiàn)在生產的新PEM84機的能耗已降到270kW。PFM84機的處理量，對于高嶺土為60t/h，每處理一噸高嶺土的能耗低于6kWh。PEM公司還生產分選腔內徑為20、33、60、120in的PEM機，PEM120機的處理量為130t/h干高嶺土，能耗400kW。

3.2、連續(xù)式高梯度磁選機

當原礦中磁性物含量較高時，周期式高梯度磁選機處理量太低，這就需要連續(xù)式高梯度磁選機，此類機有平環(huán)式和立環(huán)式兩種。

平環(huán)式高梯度磁選機20世紀70年代后期由SALA磁力公司研制，其系列規(guī)格（轉環(huán)平均直徑）為120、185、240、350、480mm。最大機型為480，場強0.5T，有4個磁極頭，每個頭的最大處理量可達2000t/h。我國一些部門也研制了實驗室型和生產型平環(huán)式高梯度磁選機，但尚未形成系列。

3.3、立環(huán)式高梯度磁選機

立環(huán)式在一定程度上克服平環(huán)式高梯度磁選機磁介質產生堵塞這一缺點。捷克與前蘇聯(lián)先后研制成VMS和VMKS-1立環(huán)式高梯度磁選機，前者磁系在立環(huán)上部，后者則在其下部。

VMS機分選區(qū)場強最高為1.7T，處理量25~30t/h、VMKS-1機主要用于高嶺土提純，其分選區(qū)最高場強2T，處理量為1t/h（干高嶺土）。

3.4、SLon型脈動高梯度磁選機

一般高梯度磁選機都存在磁介質機械夾雜問題，為了克服這一缺點，研制了脈動高梯度磁選機。采用立環(huán)，環(huán)下部裝一產生脈動水流的裝置，分選區(qū)內的礦粒受到脈動水流的作用而消除機械夾雜，該機的系列規(guī)格為SLon-500、Slon-750、Slon-1000、SLon-1250、SLon-1500、SLon-1750、SLon-2000，分選區(qū)場強均為1.0T，分選粒度-200目60%~100%，處理量為0.05~0.25、0.1~0.5、4~7、10~18、20~30、30~50、50~70t/h。

振動、脈動高梯度磁選機正在調試中，既有振動又有脈動，預計分選效果會更好。

3.5、高梯度超導磁選機

高梯度超導磁選機主要是罐式，由美國埃利茲公司研制，目前已商品化。

高梯度超導磁選機的技術關鍵是向磁體的高速給磁以及隨后的退磁，或在磁體不退磁的條件下把磁性物從磁介質表面沖洗下來。

美國研制一種反復串罐式超導磁選機，基本解決了這一問題，其特點是分選罐往復交替進出磁場，實現(xiàn)分選。該機磁場強度2~10T，可分選比磁化系數(shù)為1×10(-6)cm3/g微米級的弱磁性物料。與同類周期式高梯度磁選機相比，電耗降低為其1/10，處理量為其10倍。為了擴大磁選的應用領域，使那些目前尚認為是“非磁性的物料”變?yōu)榇判晕锪希ㄔ诟邎鰪娤麓呕判钥纱蟠笤黾樱?，超導磁選則是一種關鍵的技術，應是重要的研究方向。

由于這些磁選機都存在磁介質機械夾雜、易堵、磁性產品質量難以提高的問題。為了克服這一問題，國內又研制了振動高梯度磁選機、脈動高梯度磁選機、振動-脈動高梯度磁選機。

4、高梯度磁選機的主要應用范圍

高梯度磁選機主要用于：①純度要求高的玻璃或陶瓷工業(yè)產品提純。如高嶺土、砂石、霞石正長巖的提純；②用于熱力或火力發(fā)電站的粉狀硫化煤的提純；③工業(yè)水（選礦和冶金）、城市水、以及電力、熱力和核電站的冷卻水的凈化，罐表面的處理流量大約為500m3/h；④揀選化工合成過程和動力工程給入的或熱電站給入的蒸汽流體中的顆粒；⑤鐵、鉬、鎢、鈦和稀土超細粒礦物的選別，金屬渣的分選回收再利用；⑥環(huán)境或再循環(huán)中不同工業(yè)流體的凈化（表面處理工業(yè)，水冶和石油工業(yè)）；⑦廢催化劑的處理；⑧食品生物化學及生物學（等離子生產）領域。

5、結語

（1）高梯度磁選機對于處理細粒的順磁性礦物，特別是分選細粒的弱磁性鐵礦石，效果是明顯的，其優(yōu)越性是強磁選機無法比擬的。

（2）現(xiàn)代高梯度磁選機及分離技術雖然已經有30多年的發(fā)展歷史，但仍然存在著設備價格高和電耗大的問題。經濟效益是一切生產企業(yè)的中心和關鍵。固然，高梯度磁選設備的直接投資和生產費用與其它方法相比沒有節(jié)省，但是分選效率高、處理能力大、選別指標好等又是高梯度磁選機的最大特點。因此，高梯度磁選機是占有一定的經濟優(yōu)勢。

（3）有我金屬硫化礦或氧化礦的回收與分離，高梯度磁選的潛在可能越來越明顯，并在一定程度上有仰臥起坐浮選的可能。但這種回收與分離，目前尚處于試驗研究階段，直接應用于生產還有較大的距離。因此研究超導高場強高梯度勢在必行。

相關設備：雙立環(huán)脈動高梯度磁選機、磁選機、永磁筒式磁選機。