新磁路永磁筒式磁选机的特点及应用

稀土永磁材料钕铁硼的发展给筒式磁选机提高技术性能带来了新的机遇。钕铁硼永磁材料最大磁能积为263~335kJ/m，剩磁Br≥1.17~1.4T，矫顽力Hc≥1433~1592kA/m。这种高剩磁、高矫顽力、高磁能积的永磁材料在永磁磁路设计上，必然会大大改善永磁设备的磁特性。

自80年代初以来，国内外就开展了用稀土材料制造磁选机的浓度。包头新材料应用设计研究所于1990年研制了国内首台高磁场、高梯度、多级、高性能稀土永磁磁选机，筒体表面场强达750mT。该磁选机采用特殊的磁路设计（磁系已申请专利，专利号：ZL91100572.2）。采用该专利技术已开发出系列产品，场强为100~750mT，极数为8~12极，磁包角为140°~150°，穿透深度及磁场梯度根据所选试料的不同可进行专门设计和制造。采用该系列磁选机分别对包钢、舞钢、酒钢的铁矿物进行回收，对硫酸渣及高炉瓦斯灰进行回收，均取得较好的成效。

1、新型永磁体磁系

新型永磁体磁系的设计必须遵循下述原则：

（1）磁选机工作区的磁通密度绝对值应尽可能高；

（2）磁力HgradH的径向分量尽可能高，而切向分量尽可能减小；

（3）保证磁场有足够的作用深度；

（4）在满足上述条件情况下，多极可以提高精矿品位。

Marinescu曾用解析和数值法设计出理想的方向磁化，是不同磁块的磁化方向与垂直的中轴夹角，按一定方向旋转相同角度，形成环形磁系。这种磁场在筒体表面即可获得一个均匀高梯度与高磁通密度的磁场，它具有磁通密度高，切向磁场小，径向梯度高的特点。

在实践中，在磁系包角范围内的磁化方向连接调节是很难实现的。经过多年探讨，在磁路设计上，采用聚磁的办法，获得了筒体表面较为均匀的高梯度和高磁通密度的磁系设计，如图1所示。

主要技术创新点是磁路设计技术，较大幅度地提高了磁场强度和梯度，也就是提高了磁力因数。与传统磁选机相比，新型磁选机的磁场强度可达传统磁选机的5倍，磁场强度（从磁系表面到筒皮表面的梯度）可达传统磁选机的5.3倍，故磁力因数是传统磁选机的26倍，而磁极个数是传统磁选机的2倍以上。

新型磁选机在高梯度，多磁极的前提下，还能保持一定的磁场作用深度。如规格为φ1050mm×2400mm磁选机，磁极数为10极，筒表场强为H=700mT，距筒表面50mm处H=150mT，设计用4554异型磁体（梯形）进行高度聚磁组合而成。实测结果：筒表场强H=750mT，距筒表50mm处H=200mT。除此之外，在磁系的坚固性方面，本所采用一种特殊的固定密封技术，可保证磁系、磁体10年不脱落。

图2为场强180mT、10极、全部铁氧体的磁选机的筒体表面磁特性曲线。图3为铁氧体的磁选机的筒体表面磁特性曲线。图3为实验室制作的φ400mm×330mm磁选机磁特性曲线，场强为600mT，极数为6极，采用钕铁硼材料制作的磁选机。

从图1、2中可以看出，无论采用何种永磁材料，均可以使筒体表面获得均匀高梯度和高磁通密度磁场。其中多极是获得均匀高梯度的措施之一，极数的多少一般遵循下列规律：

（1）筒皮表面附近磁通密度的平均值随着极数的增多而增多；

（2）径向磁场梯度随极数的增多而增高，而径向磁场强度随极数的增多而迅速减小，这意味着筒皮表面附近的磁力较大，而离开筒皮磁力迅速减小，穿透深度很浅，因而不是极数越多越好，要选择合适的极数。

2、应用

2.1、处理包头中贫氧化铁矿的试验

1997年为包钢研制了2台φ1050×2400mm新型钕铁硼磁选机，场强分别为400mT和750mT，目的是探索新型磁选机在包头中贫氧化矿的选矿工艺中应用的可能性，用于取代现用的CTN-1024永磁（400mT）中的磁机及氧化矿系列中精选用的琼斯强磁选机（6000~8000mT）的可能性。

1998年1月至9月，在包钢选矿厂的选矿车间，由包钢选矿厂，包钢综合企业公司、包头新材料设计研究所共同组成了试验组，分别作了新型钕铁硼磁选机处理弱磁选尾矿、一粗一精代替中磁场磁选机及处理强磁选的粗精矿代替琼斯强磁选机的工业试验。

新型钕铁硼磁选机处理磁选尾矿工业试验，3月至4月进行了稳定试验，共取样74批，新型送给选机选别结果大大优于现生产应用的中磁机，铁粗精矿品位和回收率分别提高2.77和5.67个百分点，其对比结果见表1。

经试验组测算：若年处理368万t弱磁尾矿，将现有的中磁机改造成新型钕铁硼磁选机，新增成本为600万元，由于铁精矿的品位和回收率提高，铁精矿新增产值为1738.39万元/a，年纯增经济效益为1138.39万元。

新型钕铁硼磁选机处理强磁粗精矿工业试验，在9月1日至20日的稳定试验中，给矿量为30t/台时，共取样85批，新型磁选机选别结果强于现有强磁精选用的琼斯强磁选机，使精矿品位和回收率分别提高4.32和9.86个百分点，稳定试验指标与现场生产流程指标对比见下表2。

经试验组测算：若年处理491万t强磁粗精矿，将现有的琼斯强磁选机改造成新型钕铁硼磁选机，新增成本1171.66万元。由于铁精矿品位和回收率的提高，新增产值为2885.85万元，年纯增经济效益为1714.19万元。

上述两项试验，除有直接经济效益外，特别是铁精矿的杂质含量（主要指K2O、Na2O）将大幅度降低，而且从设备维护、维修及操作上也简单易行，对新建厂、设备一次性投资将大大降低。因为新型钕铁硼磁选机的价格，是仿琼斯强磁选机的1/3~1/4。

2.2、硫酸渣中铁矿物的回收

1998年对宝鸡剂山硫酸渣采用新型钕铁硼磁选机进行了选矿试验。齐山硫酸渣铁品位为51.80%，含磁性铁25%，其余为弱磁性赤铁矿，磨矿细度为-200目65.87%，经过一次选别，可获得铁精矿品位为60%，回收率为60%~70%的结果。经过我们对宝鸡硫酸渣回收铁矿物的选矿试验，宝鸡已定购2台φ750mm/1200mm新型钕铁硼磁选机并已投产，获得了明显的经济效益。

全国每年产生硫酸废渣近700万t，其中主要成分为再造的Fe2O3和Fe2O3，一般硫酸渣铁品位在50%，但硫酸渣全国的利用率只占20%左右，还有数百万吨硫酸渣就地堆放，产生酸性废水和粉尘造成污染。由于硫酸渣浸染粒度细及赤铁矿回收的困难，国内多采用重选及浮选的方法，其精矿的品位和回收率都不尽如人意，而且成本也特别高。

2.3、对包钢钢厂含铁尘泥的回收

包钢每年有15万t尘泥（瓦斯灰、瓦斯泥、除尘灰、高炉灰、转炉泥等），既占用场地又污染环境。为使二次资源得到回收利用，我们采用新型钕铁硼磁选机作了选矿流程试验，对原矿铁品位29.63%的瓦斯灰，一次磨矿细度-200目85%时，采用600mT半逆流筒式永磁磁选机，粗选可以获得品位为55.68%的粗精矿，回收率为73.76%；粗精矿再磨至-320目80%时，采用400mT磁选机可获得铁品位62.65%的精矿，回收率为69.23%。

3、结语

（1）我所开发研制的新型钕铁硼磁选机，经过周密、完善的磁路设计（已获得专利），已形成不同参数的系列产品，特别是近几年的选矿工艺试验及选矿工业实践，更加证明了这种新型钕铁硼磁选机，具有强大的生命力。

（2）鉴于我国铁矿资源有相当一部分是属于弱磁性铁矿物，国内选矿工艺中，急需400~750mT的磁选机。对于原生的磁铁矿的回收，也要求高性能磁选机。经过对包钢、舞钢、酒钢、四川沪活铁矿及内蒙附近矿点的选矿试验，这种新型钕铁硼磁选机均已取得了满意的指标。

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