强磁选机是选别弱磁性铁矿物的主要设备,按其选分介质可分为干式和湿式两种类型。
干式强磁选机入选物料需要干燥、处理量小、电耗较高以及须采取防尘措施,目前在红铁矿选矿生产中未得到广泛应用。而平环湿式强磁选机性能较好,处理量大,生产稳定,选别效果较好,目前应用较广。
(一)平环湿式强磁选机
世界上较早出现的平环式强磁选机是琼斯型强磁选机。该机首先在英国发展起来,60年代末由德国洪堡公司制造,1972年在巴西多西河股份有限公司的考伊选矿厂首次得到工业应用,DP317型共26台,台时生产能力达100t.该厂原矿含铁50%.经洗矿后送给湿式强磁选机,选得含铁66%的铁精矿,作业回收率为95%.目前该机已在巴西、利比里亚、加拿大、瑞典、西班牙、美国及芬兰等国推广使用。在我国,1968年由一机部和冶金部在鞍山召开的选矿设备会议上,决定研制选别弱磁性铁矿物的强磁选机.1973年鞍钢矿山研究所与沈阳矿山机器制造厂等单位,共同研制了ф800mm单层平环湿式强磁选机,并进行了选别齐大山矿石的半工业试验,结果证明该强磁机作为赤-磁铁矿的粗、扫选是有效的。在此基础上,沈阳矿山机器厂研制了ф2000mm双平环湿式强磁选机(CHDE-20型强磁选机),进行了选别齐大山矿石的工业试验。在粗选条件下,当给矿品位为20%时,精矿品位可超过35%,丢弃尾矿产率可达50%,尾矿品位9%左右。该设备当时拟作为齐大山选矿厂浮选车间弱磁-强磁-酸性浮选流程中的强磁选设备。
吉林冶金机电设备制造厂在CHDE-20型强磁选机研制的基础上,又研制出了SHP型系列强磁选机,该机是在原平环湿式强磁选机结构上,将激磁线圈的冷却方式由原风冷型改造为油冷型式.1984年齐大山一选车间工艺流程改为重-磁-浮流程,SHP-2000强磁选机被采用,共9台,目前生产良好.SHP-3200型双平环湿式强磁选机现已在鞍钢东鞍山二选车间使用。
A 琼斯型强磁场磁选机
琼斯型强磁场磁选机已成为国外实际应用和系列生产的主要类型。目前最大的琼斯强磁选机是由西德KHD公司的洪堡工厂制造的,处理能力为100~120t/h,外型尺寸为6300×4005×4250mm,转盘直径为3170mm~3370mm.
琼斯强磁选机的结构如图1所示。它有一个钢制门形框架,在框架上装有两个U形磁轭,在磁轭的水平部分套有励磁线圈,线圈由8台风扇进行空气冷却,外面有保护壳。垂直中心轴带动两个分选转盘,通过转盘在磁极之间构成闭合磁路,转盘起铁芯作用。分选箱直接固定于转盘的周边。因此,分选箱与极头之间只有一道空气间隙,与一般有内外极头的磁选机相比,减少了一个空气隙。亦即减少了空气的磁阻,有利于提高磁场的强度。[next]
磁选机的分选过程如下:
磁选机的给矿点位于磁场的进口处。随着分选箱的转动,矿浆自给矿点给入分选箱后,即进入磁场内。为了避免在分选过程中矿浆的飞溅,磁选机有拢矿圈。在磁场的作用下,矿浆在安装于分选箱内的齿板的缝隙中通过,非磁性矿物流入下部的产品接收槽中,成为尾矿。磁性矿物则被吸附于齿板上,并在磁场内随分选箱一起移动。在脱离磁场区之前(转盘转动约60°),设中矿冲洗装置,用压力水清洗吸附于齿板上的磁性矿物,使其从缝隙的上部移到缝隙的下部,并将其中夹杂的非磁性矿物冲洗下去,成为中矿,进入中矿接收槽。每个转盘共有两个中矿清洗点。经过清洗后,磁性矿物的含量得到进一步提高,在分选箱脱离磁场,并转到磁中性区时,所设有的精矿冲洗装置,用压力水将吸附在齿板上的磁性矿物冲下,成为精矿。由于处在磁场间的圆盘两端的极性是相反的,因此,在磁极范围的进口处,分选箱开始有一个极高的磁化作用,而在出口处又迅速的降下来,在转到与磁极中心线垂直的位置,亦即磁场的中性区,分选箱的磁场为理论上的零值,接着又反方向磁化,并在对面的磁极区进口处重新获得极高的磁化作用。由于磁力线的这种翻转,对分选箱起一定的退磁作用,以及在磁中性区排矿,用高压水冲洗等,对洗净磁性矿物,减少介质的堵塞是有积极作用的。
DP317型琼斯强磁选机的技术性能如下:
选分环直径 3170mm
选分区磁场强度 637~955kA/m
处理能力 120t/(台•h)
给矿浓度 50~55%
给矿粒度 1~0mm
齿板间隙 1~3mm
选分环转数 3.6~4r/min
激磁功率 67kW
传动功率 18.5kW
总重量 96t
B 国产平环式强磁选机
国产平环式强磁选机的设备结构、选分过程基本与前面所述的琼斯强磁选机相似。目前在鞍钢齐大山选矿厂浮选车间重-磁-浮联合流程中使用的为SHP-2000型强磁机。其设备结构见图2.
酒泉钢铁公司选厂投产使用的平环式强磁选机为SHp-3200型。该机在1981年通过冶金部技术鉴定,被认为是我国目前最大的强磁选设备。经洒钢粉矿的工业试验表明,设备结构合理,磁场强度较高,运转平稳可靠,选别指标较好。[next]
SHP-3200型湿式强磁机技术性能如下:
1号机 2号机
转盘直径(mm) 3200 3200
转盘转速(r/min) 3.5 3.3
安装传动功率(kW) 27 27
磁场强度(kA/m) 15000 1194 15000 1194
最大激磁功率(kW) 121.6(铝线圈) 87(铜线圈)
线圈允许升温(℃) 80 80
处理能力(t/台?h) 80~120 80~120
给矿粒度上限(mm) 0.9 0.9
给矿矿浆浓度(%) 40~50 40~50
中矿冲洗水压(KPa) 196~392 196~392
精矿冲洗水压(KPa) 490 490
备用水压(KPa) 785 785
最大部件重(t) 99.6 18
总重(t) 107 110
外形尺寸(长×宽×高)(mm) 6146×5060×4752 6620×4510×5060
(二)高梯度强磁选机
A 萨拉(Sala)高梯度湿式强磁选机
萨拉高梯度湿式强磁选机是根据大型间歇式高梯度磁选机设计制造和应用实践以及1~20t/h连续运转高梯度磁选机的情况,由瑞典萨拉公司在1978年初制造成功的。其结构示意图见图3.
萨拉环式磁选机的磁体是从周期作业的高梯度磁选机的铁铠螺线管电磁铁发展而来的。为了在环式磁选机中产生均匀的磁场;磁体由两个分开的马鞍型线圈组成,使装有介质的环体通过线圈转动。铁铠回路框架包围螺线管电磁体并作为磁极,还限制工作空间以外的边缘磁场和杂散磁场围绕两个线圈,并把转环包在磁体线圈中。上下两块铠装铁板之间的空间叫间隙。线圈中转环半径和沿环体转动方向的弧长是可变的,它影响单对极头的处理量。[next]
一般的强磁选机均设计成给矿矿浆流方向与磁场方向相垂直,而在萨拉强磁机中,矿浆的给入是与磁场取向平行的。对于常规的磁轭磁选机,其处理能力与磁极间隙成正比,这与极间距保持不变的萨拉高梯度磁选机的情形是不同的。由于这种设计上的差别,使得萨拉环式磁选机能够很容易地按比例放大,达到很大的处理能力。
瑞典的某铁矿选矿厂,安装了1台连续运转的高梯度磁选机。原矿品位为27%除赤铁矿外,还含有1~7%的磁铁矿,先经弱磁选机选别后,将磁铁矿含量降低到1%以后,再给入高梯度磁选机,磁场强度1830kA/m,经过48h的试运转和4个月的正式运转试验,铁精矿品位达到62~64%,铁回收率达到84%.
该设备对细粒级产物的选别效果是良好的。例如,在某一选厂,选分在30μm以下的矿泥,当原矿品位含铁45%时,磁选机磁场强度为2069kA/m时,得到的精矿品位为60~67.4%,铁回收率为63~71%.萨拉强磁选机对齐大山红矿曾做过试验,也取得较好的指标。
B GTC-1型高梯度磁选机
在我国许多科研单位也先后进行了高梯度磁选机的研究,并取得了可喜的成果。长沙矿冶研究院,鞍钢矿山研究所研制了GTC-1型ф2000mm单极头高梯度磁选饥,并完成了齐大山贫赤铁矿、东鞍山贫赤铁矿原矿的强磁选试验,取得了较好的效果。
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GTC-1型高梯度磁选机由给矿箱、磁系、分选环、接矿槽、精矿卸矿装置、传动系统、机架以及供电操作控制系统等几部分组成。该设备结构示意图见图4.GTC-1型高梯度磁选机的主要结构参数与技术性能如下:
平环直径 2000mm
平环宽度 250mm
平环高度 160mm
扇形铁铠包角 45°
平环转速 1.3r/min
传动电机功率 4.2kW
最高背景磁场强度 836kA/m
允许最大给矿粒度 0.2mm
处理能力(给矿浓度36~42%) 14t/h
设备重量 5.5t
GTC-1型高梯度磁选机的设计特点是通过在磁场中拉伸网堆来实现高梯度。拉伸网菱形孔为5×13mm;3.2×8mm,拉伸网梗丝的矩形截面为0.4×0.6mm;0.2×0.4mm.一般圆形丝磁介质所产生的磁场梯度可达103T/cm,而极小矩形丝所产生的高梯度磁场,在一定磁介质尺寸与回收物料粒度比例时,所产生的磁引力并不小于圆形介质,它足以分离结晶粒度较细的弱磁性铁矿物。
这种新型磁力分选设备,国外多用于非金属材料除铁、污水了齐大山矿石的试验条件,背景磁场强度716kA/m,分选环转速1.3~1.5r/min,介质网的组合也未做调整。因此可以认为,对东鞍山原矿石所做高梯度强磁选机分选试验,不是在最佳设备性能条件下进行的,进一步改善选别指标的余地是很大的。
GTC-1型ф2m高梯度磁选机,不失为一种新型的细粒嵌布弱磁性铁矿石的有效分选设备,其回收粒度下限可达13μm.试验证明,用于处理齐大山流程的中磁机尾矿,作业回收率可比琼斯强磁选机提高2%;用于分选东鞍山贫赤铁矿原矿,与ф1m.平环强磁选机联合使用,经一段粗选和一段扫选,强磁尾矿品位可达10.87%,能满足强磁-重选-酸性浮选联合流程处理东鞍山原矿石的工艺要求。高梯度强磁选机一般不会产生磁性堵塞,而采用除渣筛又可以防止机械堵塞,因此可使介质网清理周期达到1~2个月。