浅析磁选机磁路结构及磁场特性

磁选机是铁矿选矿设备中不可缺少的核心设备。中国80%以上的矿产资源是“贫、杂、细”矿，各个地方的矿成因也大不相同。近年来，铁矿开采的边界品位越来越低，弱磁性铁矿的开发利用逐年增加，国内磁选设备向着高磁感应强度、大处理量、对磁性矿物的高回收率、设备规格的非标性和针对不同矿石成因的一对一设计选型方向发展。磁选技术研究工作主要集中在新型高效磁选的研制和开发上，尤其对磁系磁场特性和高梯度磁选过程的研究，建立高梯度磁选数学模型以及对磁系进行设计；其次是对传统磁选的改进和完善，主要围绕着提高分离精度、扩展应用领域、增大处理能力、应用新型磁性材料、节省能源消耗和采用先进技术等方面发展。

永磁磁选设备中使用的永磁材料主要是锶铁氧体和烧结钕铁硼材料。目前国内用于磁选设备的锶铁氧体磁体的磁性能一般停留在Y30H-1水平，经过磁路组合后，在磁选设备的有效选别区域产生的最高磁感应强度不超过200mT，因此，选矿厂用于精矿选别的弱磁磁选设备一般都是用锶铁氧体磁体组合而成的磁系。近年来，为了提高磁选设备的磁感应强度，采用了烧结钕铁硼磁性材料，将传统磁选设备的磁感应强度提高到了800mT以上，为采用磁选工艺提取弱磁性铁矿资源提供了保证。

1、磁选机的磁系结构

传统的磁选机磁系主要由磁轭和磁极组通过螺栓取接而成，如图1所示。

在磁选机的磁路设计过程中，只要设备所需的磁感应强度不是太高，磁极组一般均采用永磁铁氧体材料，在圆周方向上磁极组以NS极交替排列的方式固定在磁轭面板上。由于永磁铁氧体材料的磁性能不高，由其组成的磁系在磁极表面的磁感应强度最高为320mT，而距磁极表面10mm的磁感应强度最高为200mT，这样的磁选机只能用于处理比磁化系统较高的矿物。

要设计制造出磁极表面磁感应强度高于350mT的磁选机，就必须进行磁路优化设计或采用高性能的磁性材料，方可满足设计要求。从理论上讲，采用小磁极和挤压磁极或感应磁极的方式可以有效提高磁极表面的磁感应强度，但这种磁路结构的磁选机磁场梯度大，磁场作用深度小，仅适用于非金属矿除铁和微细粒物料选铁作业。由于其磁场有效作用深度小于10mm，无法用于大处理量的铁矿选矿作业。为此，要生产用于弱磁性铁矿选矿作业的磁选机，铁氧体永磁材料无法满足设计要求，必须采用高性能的永磁材料。

2、磁选机的磁路构成及特点

（1）铁氧体磁路

在设计制造弱磁场磁选机时，考虑到生产制造成本，均采用铁氧体永磁材料作为磁源。传统的磁选机磁路有2种形式：一种是磁极宽度为170mm的磁路构成方式（距离磁系表面10mm，沿圆周方向的磁场分布如图2所示）；另一种是磁极宽度为130mm的磁路构成方式（距离磁系表面10mm，沿圆周方向的磁场分布如图3所示）。第1种磁路结构磁场作用深度大，但磁场梯度相对较小，采用该磁路结构的磁选机适用于分选强磁性铁矿和单机处理量大的选矿作业。第2种磁路结构的磁选机磁场作用深度小，但磁场梯度相对较大，适用于单机处理量小，物料粒度较细的选矿作业。

（2）铁氧体与钕铁硼组合磁路

在设计制造磁系表面磁感应强度高于350mT的磁选机时，一般采用铁氧体永磁材料和烧结钕铁硼永磁材料组合成磁极组，即将铁氧体永磁材料叠放在钕铁硼永磁材料下面，与磁轭面接触，根据磁选机磁感应强度的大小，选择所用钕铁硼永磁材料的性能牌号和所用磁体的厚度。该种磁路结构的磁选机，磁场作用深度较大，距离磁系表面60mm时，磁感应强度还可以保持在150mT以上。同时，磁场梯度也较大，磁感应强度的变化幅度平均达到18.5mt/mm，在距离磁系表面20mm以内时，磁感应强度的变化幅度最大达到86mT/mm。

该种磁路结构的磁选机用于镜铁矿的预选抛尾作业，可将球磨前粒度为5-20mm、原矿品位为22.5%的铁矿提高品位6.2百分点，将尾矿品位控制在8.5%以下，有效同合格尾矿25%以上。某镜铁矿选矿厂采用直径600mm，长1150mm的该种磁路结构的磁选机，每年可节约水电费和材料磨损费500多万元。

3、总结

采用磁极宽度130mm的铁氧体与钕铁硼组合磁路，磁系表面磁感应强度达到了1156mT，在距离磁系表面20mm以内时，磁感应强度的变化幅度最大达到86mT/mm。将该种磁路组合的磁选机用于镜铁矿预选抛尾，可获得较好的经济效益。