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新型外磁式永磁筒式磁选设备

  常规永磁筒式磁选机主要是通过内含磁系的磁筒实 现磁性物料与非磁性物料的分离,是目前磁铁矿选 厂主要的分选设备。根据磁性矿粒被选出的方式, 湿式筒式磁选机属于吸出式磁选机,即被选物料给 到距工作磁极或运输部件一定距离处,磁性矿粒从 物料中被吸出,这种磁选机一般精矿质量较好。另 外还有吸住式磁选机,即被选物料直接给到工作磁 极或运输部件表面上,磁性矿粒被吸住在工作磁极 上,这种磁选机一般回收率较高。

  结合筒式磁选机的结构组成及吸住式分选原理,提出了一种外磁式磁选结构形式,所谓外磁是相对于常规筒式磁选机磁系在磁筒内部而言的,即磁系布置在分选筒外部,分选筒内部为分选空间,适合用于对于金属回收率有较高要求的场合。由于矿浆在分选筒内实现分选,外磁式磁选设备也可称为内流式磁选设备。

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一、新型外磁式永磁筒式磁选设备简介

  外磁式磁选设备是近两年研制并推广应用的新型设备,该设备采用吸住式分选原理,将分选筒体内部作为分选空间,筒体外部设置弧形磁系,分选筒体轴向为矿浆流向,分选带得到大幅延长,从而有效保证了磁性矿物的回收率,适用于铁矿石预选、尾矿回收等对于金属回收率有较高要求的工艺作业段。

  1、分选原理

  外磁筒式磁选机工作原理如图 1 所示,磁系设置在分选圆筒外部并包围分选圆筒,同时在分选圆筒内形成强弱有序的磁场。分选矿物沿圆筒侧端轴向给入筒体内部,矿浆中的磁性颗粒被捕获并吸附在筒体内表面,并随圆筒一起旋转,当到达分选圆筒顶部无磁区域时,磁性颗粒在惯性和重力作用下,落入精矿箱中排出; 非磁性及磁性极弱的矿粒基本不受磁力作用,因此随矿浆沿筒体轴向向前推进至落入尾矿箱中,从而完成分选作业。在矿浆沿筒体轴向前进的过程中,随着圆筒的旋转,分选矿物可以得到多次的扫选作业,因此可以保证较高的金属回收率。

图 1	外磁筒式磁选机分选原理图

  2、永磁筒式磁选机受力分析

  矿粒在通过分选筒内外磁式磁场作用区域时, 受到复合力场作用,其中主要有磁场力、重力、离心力、以及摩擦力等。单磁性颗粒受力分析如图 2 所示。根据受力分析图可见,在分选过程中磁性矿粒的重力、离心力与磁场作用力方向相同,属于分选力,而不是常规筒式磁选机中作为竞争力存在,在外磁内流式分选过程中,磁力只需克服较少的反向力如水流力等就可捕获住磁性颗粒。相比于常规筒式磁选机捕获宽粒级磁性矿物的几率更高。

图 2	磁性矿粒受力分析图

  外磁筒式磁选机分选特点如下:
  1)金属回收率高。属于吸住式分选,矿物重力与离心力与磁力方向一致,同时矿浆轴向流动分选, 分选时间长,矿物回收率大幅提高;
  2)分选粒径大。磁系外置后,筒内分选空间大, 可适应较大粒径矿物分选;
  3)矿石分选适应性强。磁系磁路设计可为轴向N、S 极交替或周向 N、S 极交替,同时可设置不同作业段,在一台设备上实现粗扫选作业;4)特殊的磁系布置方式,可用于复合铁矿分选, 如钒钛磁铁矿、镜铁矿混合型铁矿等复合铁矿的磨 前预选作业。

二、新型外磁式永磁筒式磁选机结构组成及特点

  外磁筒式磁选设备结构如图 3 所示,主要包括分选筒、磁系、给矿箱、精矿箱、尾矿箱、卸矿水管、电机减速机等构成。

图 3	外磁式磁选机结构示意图

  1、 结构简单,可靠性高

  与常规筒式磁选设备相比,外置磁系工作状态 易观察易维护,分选筒体结构简单,部件大多为结构 件,易进行大型化设计; 同时由于减少了槽体部件, 分选空间内避免了矿石挤压的现象,矿浆过流区域 耐磨寿命大大提高,因此设备可靠性高。

  2、外置磁系结构

  根据磁系常规设计方法,外置磁系共有两种配置方式,即周向同极轴向异极交替和轴向同极周向异极交替。由于矿浆流向为分选筒体轴向,整个轴向为扫选区,脱离分选液面后周向为分选区,所以周向同极轴向异极交替更有利于保证回收率,轴向同极周向异极交替有利于提高分选精度。

  3、外置磁场分布

  外置磁系同样属于开放型磁场范畴,磁场特性规律与常规内置磁系相似,其磁场特性仍决定于相邻一对磁极的磁位差、极距、极面宽和极隙宽之比值、磁极或磁极端面的形状,以及磁极端面到其排列中心的距离等。在参考经验数据基础上,采 用COMSOL Multiphysics 多物理场计算分析软件进行了外置磁系的磁场模拟,并与常规筒式磁选机的磁场分布进行了对比。磁极布置方式采用轴向同极周向异极交替,以筒径均为 1 200 mm 为例,在采用相同极宽、极距等结构尺寸基础上进行了两种磁场分布仿真,图 4 为外磁与常规磁系建模示意图。图 5 为两种磁系的磁场分布曲线示意图。

图 4	磁系建模示意图
图 5	磁场分布曲线示意图

三、新型外磁式永磁筒式磁选机工业应用

  攀西地区某钒钛磁铁矿选矿厂在入磨前采用了粗颗粒湿式预选作业,预选设备为常规筒式预选磁选机。磨前预选粒度 - 10  mm,为了能保证钛铁矿的回收,预选采用一次粗选一次扫选作业,磁选设备场强分别为 350 和 700  mT,目的是想通过高磁场的筒式磁选机扫选,降低尾矿中 TiO2 含量。但经考察发现扫选尾矿中 TiO2 含量仍达到 4. 5% ~ 5% ,选矿厂为进一步回收尾矿的 TiO2 ,额外增加了尾矿筛分强磁分选工艺,以提高 TiO2 回收率提高选矿厂效益。选矿流程如图 6 所示。由于预选工艺复杂,预选成本大幅提高。为了降低成本,同时进一步提高 TiO2 回收率,以提高选矿厂效益,2015 年该选矿厂进行了磨前预选工艺装备的技术改造,共使用了 10 台 NLCT1024 外磁式磁选机,设备参数如表 1 所示。现场使用照片如图 7 所示。工业指标考察数据如表 2 所示。

表2  NLCT1024 外磁磁选机工业指标数据

  由工业考察数据看,外磁式磁选机用于攀西地区钒钛磁铁矿的粗颗粒预选作业表现了极佳的控尾能力,金属回收率均达到90% 以上,尤其是尾矿 TiO2含量小于  3% ,大大改善了原有预选系统的控尾指标,有效保证了钛金属的回收率;   同时单台设备代替原有的一次粗选一次扫选两段磁选的配置,降低了预选工艺成本。

四、新型外磁式永磁筒式磁选机产品优点

  新型外磁筒式磁选机通过外置磁系,实现了内筒轴向吸住式分选,分选时间大幅延长,金属回收率得到有效保证; 同时由于筒内选别空间大,分选对象粒级范围宽,适用于 - 30 mm 粗粒级磁铁矿、复合铁矿等磨前预选作业或中弱磁性矿物的综合尾矿回收作业。

  经工业应用验证,外磁筒式磁选机单机可实现 一次粗选、一次扫选作业,配置简单、运行可靠性高、维护方便、运行成本低; 在分选指标上,金属回收率均达到 90% 以上,尤其是对于钒钛磁铁矿中弱磁性矿物具有分选性,这将大大扩展外磁筒式磁选机的 应用范围,如实现复合铁矿的磨前预选作业。外磁筒式磁选机具有广阔的推广应用前景。

 

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