磁选设备的新进展梁殿印( 北京矿冶研究总院1 0 0 0 4 4 )摘要本文综述了近几年磁选设备研制及使用新进展。就各种新型磁选设备的结构特点、原理、适用范围、分选效果及应用情况进行了分析论述，对提高我唇选矿设备的研究水平、加快我国选矿厂技术改造、使这一传统产业优化升级、实现节能降耗、提高综合经济指标具有现实意义。美键词磁选机磁场强度磁选金属回收率磁选是选矿领域中重要的选矿方法之一。磁铁矿、红铁矿、锰铁矿都是利用磁选方法富集的，大部分含磁黄铁矿的有色金属矿也离不开磁选，非金属矿的提纯主要靠磁选。随着矿产资源的开采，贫、细、杂难选矿石增多，给磁选设备的研究提出了新的要求，但同时也促进了磁选设备的发展。近几年，磁选设备的研究总的来说主要是围绕提高分选精度、扩大应用领域、增加处理能力、采用新型磁性材料和节省能源消耗等方面取得了较大的进展。 1 弱磁场磁选设备弱磁场磁选设备虽然仍以永磁筒式磁选机为主，但近几年来在给矿方式、磁系设计、槽体结构以及大型化等方面进行了大量的研究和实验工作。同时还研究开发了永磁立盘式磁选机、永磁带式磁选机等。北京矿冶研究总院研制的B K Y 、B K C 、B 耐、B K W系列永磁筒式磁选机，虽然仍是筒式，但与传统的筒式磁选机已经有了根本的区别。目前最大规格为垂1 0 5 0 3 0 0 0 ，筒表磁场1 2 0 4 0 0 k A m ，广泛应用于磁铁矿选厂和含磁黄铁矿的硫化矿选厂。B K Y型和B K C 型主要用于磁铁矿预选和粗选。可安装在细碎或粗磨后。通过预选或粗选抛除大部分低品位围岩、泥土和脉石。该设备的主要特点为：给矿区可形成较高的矿浆液面；分选区安装漂洗水装置，使矿浆稀释和矿物分散；磁系设计为分选、输送、卸矿三个主要区而且包角较常规的磁选机大；多尾矿排放通道。分别适于粗、细尾矿排出；特殊给矿装置，使给矿均匀并有助于粗颗粒矿物的回收。B K J型主要用于磁铁矿精选，可安装在流程的最后，也可取代现有流程中的传统简式磁选机和磁力脱水槽。该设备的主要特点为：大磁系包角；分选区和扫选区具有不同的磁场强度和磁场梯度；高矿浆液面；大分选区；特殊的顺流槽体；多尾矿排出通道。B K W 型或B K W 型主要用于磁铁矿尾矿再选具有适用于浓度低、体积量大、粒度分布宽的特点。主要回收尾矿中的连生体矿物和细粒单体矿物。目前B K Y 、B K C 、B 日、B K W 在首钢、武钢、鲁中矿山公司等磁铁矿选厂和含磁黄铁矿的硫化矿选厂得到应用，明显提高了这些选厂的技术经济指标和装备水平，是值得推广和应用的最好设备。如陕西某铁矿，细碎后使用B K Y 预选机。抛除围岩、泥土或脉石占给矿的4 2 5 3 ，使人磨人选品位由2 1 9 2 提高到4 5 9 5 ，回收率为9 0 。减少了入磨人选量，大大提高了经济效益。攀钢公司设计研究院对常规的7 5 0 * 1 8 0 0 湿式半逆流磁选机进行了一系列改进研究，主要内容有：在磁选机滚筒表面按一定间距排列软磁材料一一冷轧硅钢片，由于磁场的作用，硅钢片产生感生磁极致使滚筒表面的磁场分布规律发生变化；其二，在半逆流型槽体的精选区，安装漂洗水装置，对已吸附在滚筒上的精矿进行反复冲洗，以利于提高精矿品位；第三，在半逆流型槽体的扫选区加阻流条，使扫选区的矿浆产生翻动作用，减缓矿浆的流速。以便磁性矿物有更多机会被回收。经过以上改进。与常规的q ) ；7 5 0 X1 8 0 0 湿式半逆流磁选机进行试验对比，可提高精矿品位0 3 3 个百分点，精矿中脉石含量降低O 7 9 个百分点，作业回收率下降0 3 1 个百分点，目前在攀钢密地选厂进行应用。鞍山钢铁学院研制的磁选柱，如图1 ，主要由给矿斗1 ，溢流槽2 ，分选柱4 ，电磁磁系5 ，给水管6 ，精矿排矿管及阀门9 ，电源1 0 等组成。该设备利用次序通断电的线圈组励磁，在柱筒内产生时有时无的顺序下移的磁场力，可以用来精选磁选厂低品位磁铁矿精矿或磁选过程中间产品，获得高品位磁铁矿精矿或从易选磁铁矿精矿生产超级磁铁矿精矿。9 1马鞍山矿山研究院研制的G D 巾1 0 5 0 3 1 0 0 脉动磁选机，是一种适用于磁铁矿精选的永磁磁选机。该磁选机的结构特点为：磁系包角大、磁极多、磁场低且分布不均匀；采用带有溢流和底流可以控制并设有上升水的高液位顺流槽，使底箱具有吹散、分散和选别作用；磁振动系统不需要单独的传动设备，随圆筒转动，场强随时间时有时无且频率较高，能有效地使矿物在圆筒表面上下跳动，达到精选的目的。目前在大孤山选矿厂与K G S 一5 型高频细筛联合使用，试验表明能有效地抛出细粒脉石和贫连生体。图1 磁选柱图2 喷水型湿式永磁筒式磁选机湖北黄石矿山研究所研究设计的喷水型湿式永磁筒式磁选机，如图2 ，当矿浆由分矿管9 进入给料箱8 ，经隔渣筛1 0 由鸭型嘴1 2 进入分选区4 ，矿浆逆着圆筒运行。其中磁性物被永磁系吸附于圆筒表面，随圆筒进入精选区精选后由前沿排出到精矿槽7 。非磁性物( 即尾矿) 随着矿浆向后运行，运行过程中，由低压水箱1 3 的水通过小孔5 喷出，进行冲击悬浮作用，加强了矿浆中尾矿粗、细上下分层，当矿浆运行至粗尾抛出口2 6 时，下层粗粒尾矿和少量细粒尾矿被排至粗尾箱1 5 ，上层细粒尾矿继续向后经过扫选区随溢流被排至细尾箱2 7 。该设备具有长的分选带，能一次完成矿物磁选过程中的粗、9 2精、扫选过程，分选面底部增加了喷水功能和粗细尾矿分别排出等特点，充分提高磁性产品的品位和回收率。永磁筒式磁选机在大型化方面也进行了一些研究工作。但与8 0 年代初相比，步伐明显趋缓，有代表性的如：俄罗斯生产的J m M 一1 5 0 4 0 0 型直径为1 5 0 0 m i l l ，筒长为4 0 0 0 m m ，生产能力可达4 0 0 t h 以上，是目前世界上最大的筒式磁选机；美国E f i e z 磁力公司生产的最大规格为中1 2 2 0 3 0 5 0 r a m 、北京矿冶研究总院生产的最大规格为中1 5 0 0 2 5 0 0 “m 、m 1 2 0 0 x3 0 0 0 r a m 以及用于选煤厂回收重介质的永磁双筒磁选机6 p 1 2 0 0x3 0 0 0 r a m ，该双筒磁选机适用于回收细粒磁性重介质。如一3 2 5 目的回收率可达9 9 5 以上处理的最大体积量可达5 0 0 m 3 h 。除以上永磁筒式磁选机进行大量的研究和改进设计以外，近几年还开发研究了永磁立盘式磁选机和永磁带式磁选机等新结构新形式的设备，主要的有：本溪钢铁公司研究的裸露磁系圆盘永磁磁选机鞍山钢铁公司研究设计的固定磁系圆盘磁选机，基本原理相同。只是后者磁系是固定的，磁块用量小，不与磁铁矿直接接触，便于卸料。目前这两种设备主要用于磁选尾矿的再回收。图3 环型永磁磁选机本溪钢铁公司歪头山铁矿设计的环型永磁磁选机，也属弱磁磁选机。主要适用于磁铁矿的分选，结构原理如图3 该机由1 6 个磁环组成，为了提高磁环表面的磁场强度和磁环表面的耐磨度，每个磁环要用一组截面为矩形的裸磁块9 拼接构成。并镶嵌在外箍8 和内箍1 0 构成的框架中，1 6 个磁环成平行问隔状态用螺栓与对称分布的8 个轴向支撑板1 2连成一体。各支撑板的中心固定在一个径向支撑圆盘3 的周边上。该支撑圆盘通过法兰1 和轴套固定在主轴2 上。主轴通过轴承和轴承座1 4 架设在混凝土矿槽1 3 上4 为接矿槽。卸矿有两种方式，一种适用于水资源比较丰富的地区，精矿靠磁环上部侧面水管喷水卸矿，另一种是不用水，利用刮板卸矿。西安科技大学研究设计的履带式磁选机，如图4 ，该机主要由扫选永磁筒l ，皮带2 、导流槽3 、履带式磁系4 、给矿槽5 、精选永磁筒6 、电机8 、给矿冲洗喷管9 、卸矿冲洗喷管1 0 、磁感应卸矿器1 l 、精矿槽1 3 、尾矿槽1 8 、溢流槽1 9 、皮带词坡装置1 7 及机架1 4 等构成。当原料由给矿槽均匀摊布在皮带2 上时。首先进入粗选区，强磁性矿粒在履带式磁系4 的磁场力作用下，形成磁链，并随皮带向上移动，在移动过程中。由于磁系的极性交替，使得磁性矿粒形成的磁链不断打开、翻动，呈跳跃式前进。此时夹杂在磁链中的非磁性、弱磁性矿粒被清除出来。通过粗选区上升到精选区，在给矿冲洗喷管9 喷出的清水作用下，强磁性矿粒进一步被淘洗脱泥除杂，最后在感应辊及卸矿冲洗水作用下进入精矿槽。清除出来的细小的矿泥流人溢流槽1 9 中，比重较大的非磁矿物落人尾矿槽1 8 中。粗选尾矿中较难选的磁铁矿粒随着给矿自流下降到扫选永磁简外皮带上在更强的磁场作用下得以回收，继续沿皮带2上行。最后落入精矿槽1 3 中。图4 履带式磁选机2 中磁场磁选设备中磁强磁选设备的开发已引起国内外专家的重视。由于高性能稀土磁钢在工业上大量的应用，使得传统的弱磁场磁选设备的基本结构开发成中磁场磁选设备成为可能。从理论上讲，只要将传统机型的锶铁氧体磁系更换成具有高性能的稀土磁钢或二者组成的复合磁系，磁场强度超过1 4 3 k A m( 1 S 0 0 0 e ) ，就可称为中磁场磁选设备。因此研究和开发的关键是如何利用新型稀土永磁材料设计出合理的磁路和磁系结构，最大限度提高中磁场磁选设备工作区的磁场强度和梯度，以获取最佳的磁场特性和良好的分选效果。永磁中磁场磁滚筒的研究起始于7 0 年代，采用铈钴铜磁钢和锶铁氧体磁块复合磁系，磁场强度可达1 9 0k M m ( 2 4 0 0 0 e ) 以上。8 0 年代末9 0 年代初，北京矿冶研究总院和马鞍山矿山研究院利用钕铁硼先后研制成功大型永磁中磁场磁滚筒。北京矿冶研究总院研制的C r 一1 4 1 6 磁滚筒。采用钕铁硼磁钢和锶铁氧体复合磁系，不但磁场强度高，筒表平均可达3 2 7 k A m ( 4 1 0 0 0 e ) 。而且磁场深度大，距磁极表面6 8 r r a n 处可达1 4 7k A m ( 1 8 5 0 0 e ) ，因此适用于大块矿石的预选抛废，最大分选粒度可达4 5 0 r a m ；马鞍山矿山研究院研制的C r D G l 5 1 6 N 磁滚筒，磁系全部采用钕铁硼磁钢，分选粒度为一3 5 0 m m 。迄今为止，这两种大规格的永磁中磁场磁滚筒，分选粒度达3 5 0 r a m 以上，技术性能和分选性能仍代表了国内外的先进水平。永磁中磁场筒式磁选机的研制与磁滚筒的研制是同步的，9 0 年代后期成功应用于工业生产的主要有：北京矿冶研究总院研制的B Z Y 一1 型永磁中磁场湿式筒式磁选机，磁系采用钕铁硼磁钢和锶铁氧体复合磁系，筒表面平均磁场强度可达4 7 7 k A m( 6 0 0 0 0 e ) 以上，最大规格为中1 2 0 0 3 ( 0 0 1 R n ，广泛应用于磁铁矿的分选和非金属矿的提纯等；北京矿冶研究总院研制的R r c - 系列永磁中磁场干式筒式磁选机，采用全钕铁硼磁钢挤压磁系，筒表面平均磁场强度可达6 3 7 k A m ( 8 0 C O O e ) 以上，上部给料，具有处理量大，分选粒级宽，功耗少，重量轻等优点，广泛应用于非金属矿的提纯。长沙矿冶研究院研制的P b l H I S 一1 0 0 0 * 2 4 0 0 永磁中磁场湿式筒式磁选机。德国K H D 公司研制的P E R M O S 型永磁中磁场湿式筒式磁选机，采用具有斜角磁化方向的钕铁硼磁钢组合的磁系，大磁系包角，筒表面平均磁场强度可达5 5 7 k A ，m ( 7 0 0 0 0 e ) ，规格为睡 6 0 0 6 0 0 n n n ，主要特点是径向作用大。能有效地将物料颗粒吸附到筒表，并使物料与筒表间摩擦力的作用沿切向传输到磁性产品的卸矿口。槽体可设计为逆流型或半逆流型，分选简体和卸矿辊分别由两台可调速的电机驱动。3 强磁场磁选设备自从琼斯发明了齿板介质以后。强磁场磁选设备得到了迅速发展，但目前工业应用比较成熟、应用比较广泛的主要有：K