高梯度磁选机的发展及应用
1、引言
在高梯度磁选机于1968年出现以前，磁力应用于分选或过滤只限于粒度约为50μm以上的强磁性颗粒。1968年，第一台高梯度磁选设备安装在乔治亚洲的一个高岭土工厂，用以除去粘土中亮度不够的、小于2μm的弱磁性颗粒。由于高梯度磁选机能产生很强的磁力，对于小于20μm的物料也能有效地回收，它可以分选微米级的物料。
自从第一台高梯度磁选机研制出来以后的30多年中，已对这种工艺可能用于矿物加工、水处理和其它固-固及固-液分离等各种问题进行了深入的研究。由此导致一些大专院校的科研机构进行高梯度磁选的理论研究和应用发展，获得了喜人的成果，也研制和开发了一批高效节能的磁选设备。
2、高梯度磁选及其研究应用
在高梯度磁选中，作用于细料上的磁力大大超过以前的工艺设备中可获得的磁力。利用有效电磁体产生的强背景磁场和能产生高磁场梯度的捕集表面，才使得磁力的增大成为可能。由于在这种磁选机中，即便极细的弱磁性颗粒所受的磁力，理论和实际值也比所受的重力及流体阻力大得多，因而磁选适用的物质和粒度范围，由于高梯度磁选的发展，大大扩展了。
近些年来，国外对高梯度磁选进行了大师的理论研究和应用研究工作。理论研究得较多的是建立高梯度磁分离数学模型，并有很多研究者对HGMS过程提出了多种理论和经验模型。进行这些研究的目的，在于通过对某些基本参数的测定，用计算的方法求出最佳的分选条件，预测分选机的性能。应用已有研究成果投入工业生产，以取得较大的成效。
3、高梯度磁选设备
3.1、周期式高梯度磁选机
周期式高梯度磁选机是20世纪60年代末在美国开始发展、70年代成熟起来的一项新技术。1971年美国太平洋电机公司开始设计和制造工业型周期式高梯度磁选机。1973年生产出的第一台PEM84英寸（分选腔内径84in，深20in）机，用于高岭土提纯。分选空间背景场强为2T，能耗为500kW，现在生产的新PEM84机的能耗已降到270kW。PFM84机的处理量，对于高岭土为60t/h，每处理一吨高岭土的能耗低于6kWh。PEM公司还生产分选腔内径为20、33、60、120in的PEM机，PEM120机的处理量为130t/h干高岭土，能耗400kW。
3.2、连续式高梯度磁选机
当原矿中磁性物含量较高时，周期式高梯度磁选机处理量太低，这就需要连续式高梯度磁选机，此类机有平环式和立环式两种。
平环式高梯度磁选机20世纪70年代后期由SALA磁力公司研制，其系列规格（转环平均直径）为120、185、240、350、480mm。最大机型为480，场强0.5T，有4个磁极头，每个头的最大处理量可达2000t/h。我国一些部门也研制了实验室型和生产型平环式高梯度磁选机，但尚未形成系列。
3.3、立环式高梯度磁选机
立环式在一定程度上克服平环式高梯度磁选机磁介质产生堵塞这一缺点。捷克与前苏联先后研制成VMS和VMKS-1立环式高梯度磁选机，前者磁系在立环上部，后者则在其下部。
VMS机分选区场强最高为1.7T，处理量25~30t/h、VMKS-1机主要用于高岭土提纯，其分选区最高场强2T，处理量为1t/h（干高岭土）。
3.4、SLon型脉动高梯度磁选机
一般高梯度磁选机都存在磁介质机械夹杂问题，为了克服这一缺点，研制了脉动高梯度磁选机。采用立环，环下部装一产生脉动水流的装置，分选区内的矿粒受到脉动水流的作用而消除机械夹杂，该机的系列规格为SLon-500、Slon-750、Slon-1000、SLon-1250、SLon-1500、SLon-1750、SLon-2000，分选区场强均为1.0T，分选粒度-200目60%~100%，处理量为0.05~0.25、0.1~0.5、4~7、10~18、20~30、30~50、50~70t/h。
振动、脉动高梯度磁选机正在调试中，既有振动又有脉动，预计分选效果会更好。
3.5、高梯度超导磁选机
高梯度超导磁选机主要是罐式，由美国埃利兹公司研制，目前已商品化。
高梯度超导磁选机的技术关键是向磁体的高速给磁以及随后的退磁，或在磁体不退磁的条件下把磁性物从磁介质表面冲洗下来。
美国研制一种反复串罐式超导磁选机，基本解决了这一问题，其特点是分选罐往复交替进出磁场，实现分选。该机磁场强度2~10T，可分选比磁化系数为1×10(-6)cm3/g微米级的弱磁性物料。与同类周期式高梯度磁选机相比，电耗降低为其1/10，处理量为其10倍。为了扩大磁选的应用领域，使那些目前尚认为是“非磁性的物料”变为磁性物料（在高场强下磁化，磁性可大大增加），超导磁选则是一种关键的技术，应是重要的研究方向。
由于这些磁选机都存在磁介质机械夹杂、易堵、磁性产品质量难以提高的问题。为了克服这一问题，国内又研制了振动高梯度磁选机、脉动高梯度磁选机、振动-脉动高梯度磁选机。
4、高梯度磁选机的主要应用范围
高梯度磁选机主要用于：①纯度要求高的玻璃或陶瓷工业产品提纯。如高岭土、砂石、霞石正长岩的提纯；②用于热力或火力发电站的粉状硫化煤的提纯；③工业水（选矿和冶金）、城市水、以及电力、热力和核电站的冷却水的净化，罐表面的处理流量大约为500m3/h；④拣选化工合成过程和动力工程给入的或热电站给入的蒸汽流体中的颗粒；⑤铁、钼、钨、钛和稀土超细粒矿物的选别，金属渣的分选回收再利用；⑥环境或再循环中不同工业流体的净化（表面处理工业，水冶和石油工业）；⑦废催化剂的处理；⑧食品生物化学及生物学（等离子生产）领域。
5、结语
（1）高梯度磁选机对于处理细粒的顺磁性矿物，特别是分选细粒的弱磁性铁矿石，效果是明显的，其优越性是强磁选机无法比拟的。
（2）现代高梯度磁选机及分离技术虽然已经有30多年的发展历史，但仍然存在着设备价格高和电耗大的问题。经济效益是一切生产企业的中心和关键。固然，高梯度磁选设备的直接投资和生产费用与其它方法相比没有节省，但是分选效率高、处理能力大、选别指标好等又是高梯度磁选机的最大特点。因此，高梯度磁选机是占有一定的经济优势。
（3）有我金属硫化矿或氧化矿的回收与分离，高梯度磁选的潜在可能越来越明显，并在一定程度上有仰卧起坐浮选的可能。但这种回收与分离，目前尚处于试验研究阶段，直接应用于生产还有较大的距离。因此研究超导高场强高梯度势在必行。
相关设备：双立环脉动高梯度磁选机、磁选机、永磁筒式磁选机。
