锰矿石的干式强磁选(二)

     1.电磁系统
    电磁系统是本机的主要组成部分，用以产生本机分选区的强磁场，激磁线圈全机(11)在两个铁芯(13)上分别各装4个，采用四并二串接法(见图4)。激磁电流以在铁芯中激起的磁通经过极头(9)穿过分选间隙与另一组铁芯相通。线圈所产生的磁通互为串联，从而构或完整的主磁回路(见图5)。

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    2.感应辊
    感应辊为本机直接工作部件，是由26个成形齿盘及各种规格的齿间铝罩和中间盘所组成，与铁芯Ⅰ、Ⅱ形成主磁回路。
    3.传动系统
    此系统由两台JO₂-61-6(n=970r/min, P=l0kW)三相异步电动机，通过三角皮带经减速分别传动左、右感应辊，在减速器与感应辊之间用十字滑块联轴器联结。
    4.接矿斗
    接矿斗是矿物经过感应轴分选之后，承接和分离产品的容器，中部设分矿板，分矿板，分矿板顶边至轴心可调节，分矿板摆动角度可在18°范围内根据需要调整。
    5.冷却通风系统
    此系统由离心通风机、风管及通风罩所组成，风机运转时，在风罩中形成一定风量、风压的气流，使密封于风罩内的激磁绕圈得到冷却。
    6.机架
    全机架由型钢焊接组成，上部由螺丝和基梁连结一起，是各系统承重部件。
    粗粒度强磁选机在研制与生产过程中，有几个问题是值得商讨的：
    (1)首先是处理能力问题，为了尽量减少粗矿粒自身重力给磁选增加负担，一般都是采用上部给矿泥，因此要求给矿十分均匀有序，这将有利于分选效果和提高产量。为了探索设备的处理量潜力，以80-1型磁选机为例，从理论上计算其处理能力，80-1型磁选机的感应辊直径380mm，转速为35r/min。因此，可计算出其线速度为0.696m/s。假设给矿是理想的均匀连续给矿，那么必将得到如表3所列的理论计算处理量。

    根据生产实测的精、尾矿粒度组成与精、尾矿产率的比例计算，其理论产量应该是41.25~44.71 t/台时，而我们生产实测仅为6.06t/台，与理论量相差数倍之多。应该说该设备的潜力还很大，关键是如何再合理开发。
    (2)其次是分选区磁场强度的分布特性问题，影响矿物在分选区内的选别效果的因素很多，但分选区内的磁场强度分布情况是起决定性作用的因素。
    矿物在磁场区内所受的力可简化成如图6所示。

    F为辊面法线方向的重力分力;gcosa为辊面法线方向的重力分力;gsina为辊面线切线重力分力；υ²/R为矿粒法线方向的离心力;a为轴面上矿粒位置的夹角。[next]
    要使磁性矿物牢牢地吸在感应辊上，必须是磁力大于离心力和重力的合力。否则矿物将会脱离辊面进入尾矿，达不到分选目的。矿物进入分选磁场后除受图6所示的各因素影响外，还将受到矿物间的相互干涉，所以很难分析出运动过程中磁场中矿物的运动轨迹。但实践中，在感应辊处在静止状态下，即摩擦力为零，离心力也等于零时,可实测出不同粒级的磁性矿物(硬锰矿)和非磁性矿物离开感应辊的位置和该点的磁场强度,见表4。

    需要说明，测试时所采用的矿物是从生产现场上任意选取的，有关数据是每颗粒矿物经多次测定的平均值，但测量的手段还是粗糙的，而现象是十分明显的。非磁性矿粒都在45°前离开感应辊，而磁性矿粒则随着其粒径(也可称质量)变小而脱离角度逐渐加大。测试结果给工业生产确定了一个明确的启示，入选矿物粒度范围不宜太宽，否则分离的角度不一，易混杂非磁性矿粒。同时在分选区内高磁场区应尽量上移，避免粗颗粒磁性矿物由于磁力不足而过早地离开辊面而与非磁性矿粒混杂。
    还要强调的一个问题是分隔板的形状与安装位置，矿物在磁场中运动，由于其比磁化系数等因素不同而产生不同的运动轨迹。分隔板则是区分磁性矿物与非磁性矿物的主要部件。分选的矿物是由圆筒形感应辊带人磁场，离开感应辊表面时是成抛物线轨迹运动，它的初速是弧形，如果分隔板也做成弧形，从切线方向安装则能准确、有效地分离磁性矿物与非磁性矿物。其次，是分隔板一定要安装在感应辊与磁极头之间的下方，这时矿物运行轨迹已变形，重力已起主导作用。因此在垂直下降期分隔开，这样往往会造成密度较大的非磁性矿物混入到磁性矿物中。在生产实践中观察发现两种现象：一是非磁性矿物在离开感应辊表面后又碰撞到磁极头而反弹到磁性矿物中；另一现象是非磁性矿物下降时碰到分隔板顶端而又弹到磁性矿物中，如果将分隔板升高，这样一方面可避免了反弹现象，而且也可弥补感应辊面上的磁场强度不足。粗粒强磁选分选氧化锰矿的效果见表5。

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    20世纪90年代国内掀起了一股用永磁磁选机代替电磁感应式磁选机的热潮。这主要是永磁材料由原来的钡锶氧体改进为钕铁硼体（也有称稀土型磁块），由长沙矿冶研究院、桂林天云选矿机械厂、柳州远健磁力设备制造厂研制的于式永磁强磁选机在湖南、广西、云南等地的锰矿山获得了推广，取得了一定的经济效益。分选的技术经济指标见表6。

    应该特别指出，选别粗颗粒矿石重点要考虑克服粗颗粒本身较大的重力，因而选别粗颗粒矿石的强磁选机绝大部分都采用上部给矿形式，而且是在空气介质中进行，所以对入选的矿石含水有较严格的要求，否则由于矿石间的润湿而产生的毛细吸附现象将影响到磁力的分选效果。同时由于分选是在空气中进行，操作环境较差，要加通风除尘设施。
    对于锰矿石而言，用粗粒级磁选进行预富集，具有广阔的开发前景，尤其是我国锰矿石均为贫、细、杂。因此预富集更是不可少的作业，应大力开发。
    二、中颗粒的强磁选机
    对中颗粒的含意，在锰矿石加工领域中原指5~lmm级别，由于某些磁选机的分选磁场较高，也有把上限扩大到小于7mm。
    处理中颗粒的强磁选机，基本上是下部给矿，湿式、电磁感应辊式强磁选机。我国最早在锰矿系统中应用由沈阳矿山制造厂引进前苏联的样机Gc-200强磁选机，该机最早在湘潭锰矿进行工业试验，但因入选粒度较小，磁场强度不高而未能获得推广。较成熟并获得广泛推广应用的中颗粒强磁选机应该是由马鞍山研究院和八一锰矿共同研制的CS-1型电磁感应辊式强磁选机。该机于1978年由马鞍山矿山研究院提供设计图纸，八一锰矿进行制造，在研制过程中因某些缺陷而进行多次整改。1979年制成并投入长达两年的试运行，1982年5月通过冶金工业部组织的技术鉴定。
    (1)CS-1型电磁感应辊式强磁选机研制是成功的，结构基本合理，运转平稳，工作可靠，操作方便，容易维护整修。
    (2)该机感应轴与轴头选取不同性能的材料，轴头与辊体连结方式采用组合结构，辊齿设计参数合理。由于采取各项措施使该机漏磁减少，轴间磁场分布比较均匀，可选指标较好，为中颗粒贫氧化锰矿以及弱磁性矿石的选别发展了新机种。根据目前掌握的资料表明，国内外尚无这种场强高、处理量大、选别粒度上限粗三结合的中粒级感应辊式强磁选设备，该机处于领先地位。[next]
    CS-1型电磁感应辊式强磁选机结构见图7。分选过程示意见图8。

    输入本机给矿箱4的原矿石，应均匀地分布在给矿箱的长度上，给矿箱中有给料辊11。磁选机开动时，通过感应辊1的链传动带动给料辊旋转，此辊旋转时把原矿从给矿箱侧壁上的桃形孔拨出，沿溜板和波浪形板给入感应辊和磁极头(又称坐板)之间的分选间隙。在间隙中由于本机电极系统所造成的强磁场，使原矿分为两部分，即磁性部分(精矿)、非磁性部分(尾矿)。旋转的感应辊将精矿带入精矿箱12内，尾矿从分选区通过磁极头梳齿状的缺口流入尾矿箱13中。排放精矿和尾矿是通过出口断面可调的球形阀14来进行。
    电磁系统与80-1型粗粒强磁机相似。
    CS-1型强磁选机的技术性能如下。
    感应辊：
        直径  375 mm
        数量  2个
        转数  40，45，50r/min
    处理量(与所选矿种及粒度有关)：6~l0t/h
    磁场强度：当分选间隙14mm时最高可达1.8T
    传动功率：26kW
    激磁功率：5.5kW
    冷却风机功率：0.34kW
    激磁线圈允许温度：130℃
    分选间隙：14~28mm间调整
    最大零件重量：1.795t
    机器重量：14.8t
    机器外形尺寸(长x宽x高)：3250mmx2374mmx2277mm