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半磁盘式磁选机设备原理及其应用

发布日期:2018-04-17 10:53 浏览: 作者:磁选机生产厂家

  目前应用于尾矿中磁性矿回收的设备多为盘式裸磁系磁选机,存在磁系磨损严重、磁场利用率低、磁场强度及梯度小、卸料效率低、回收精矿品位低及运行能耗较高等问题。为进一步增加经济效益,目前选矿厂对尾矿回收设备在节能、处理量、回收率及回收效率等方面提出了更高的要求。对目前广泛使用的盘式裸磁系尾矿回收机进行了结构与磁系等方面的创新性设计,研制出具有高场强、“内定外动” 式半磁系结构、自卸料特点的  半磁盘式磁选机。该磁选机分选效率高、卸料彻底,多点动力传动系统运行可靠平稳,有利于设备大型化发展,对尾矿中强磁性矿物及磁性稍弱的连生体回收效果明显。

一、设备结构原理及主要技术参数

  半磁盘式磁选机在传统的全盘裸磁系结构设备与自卸料盘式磁选设备的基础上,对磁路结构、传动形式、卸料方式等进行了改进。设备主要由机架、副机架、磁盘体、槽体、导料槽、精矿槽、磁系调整装置及传动系统组成,主要技术参数见表 1, 结构示意见图 1。

表 1     半磁盘式磁选机主要技术参数
图 1     半磁盘式磁选机结构示意图

  设备工作时,通过磁系调整装置使磁盘体的磁场区浸在矿浆中及排矿区高于磁盘体中心位置,磁性物料受盘体内部静止的磁系作用被吸附到旋转的 各分选盘两侧,并被携带至矿浆液面以上进入无磁区,然后在磁性物料自身重力与冲洗水的作用下被卸入导料槽内,汇入精矿槽后排出,从而实现磁性物 料的高效回收。

  尾矿回收磁选机的主要功能是尽可能充分、有  效地回收磁性物料,而高磁场力是提高回收率的保  证 , 高 效 卸 料 是 提 高 回 收 效 率 的 重 要 因 素 。    

二、半磁盘式磁选机具有以下显著特点:

  ( 1) 采用“内定外动”式半磁式结构,设备磁场强度高,能自卸料,保证高回收率。类似于常规永磁 筒式磁选机,即工作时内部磁系固定而外部盘面旋转,节省了昂贵的永磁磁性材料,降低设备能耗。一方面半磁结构有效磁系包角约 165°,磁性材料较常规设备节省一半以上,能充分利用磁场,有效利用率 接近 100% ; 另一方面被吸附的磁性物料与磁系相对运动,并设计成物理隔离,为实现“磁翻转”、打破磁团聚等提供了良好的条件。

  ( 2) 采用平行轴多点动力传动系统,实现设备大型化。各分选盘通过相邻盘面传递动力,工作中矿浆冲击造成的动态阻力矩小,磁盘体主要受力为周向传动剪切力。一方面设备规格越大、处理量越大、转速越高,则被剪切损坏的风险就越大,故设计较厚的分选盘面能显著增加安全系数; 另一方面有效工作磁场区被分选盘面及工作间隙阻隔,分选盘面厚度越大,磁材用量也大幅增加。为平衡设备大型化与经济性要求,故沿轴向设计多点动力链传动系统,各分选盘受力更加均匀,分选盘面厚度设计为   5 mm。另外,半磁式结构转动惯量小,且工作条件为低速运转,阻力转矩小,故设备启动及正常运转时 能耗较低。

  ( 3) 使用高性能磁材设计可选性高的磁系结构,磁场方案设计具有针对性。磁系是磁选机的核心部件,一方面磁系密封、隔离均在分选盘内部,不受矿浆侵蚀与磨损,不但寿命长,而且可以选用高性 能钕铁硼磁材,常规裸露磁系只能采用低性能铁氧体磁材且直接受矿浆与强制刮板的持续磨损; 另一方面,磁系与分选盘采用“一定一动”设计,根据增加回收率或提高精矿品位的不同需求而选择不同的 磁场设计方案。

  ( 4) 转速、磁系偏角连续可调,现场适用性强。传统设备一经出厂各参数基本固定不可调整,而该设备设计磁系位置沿周向在一定范围内连续可调, 电机减速机采用一体式结构及硬齿面减速机,传动效率高、占地面积小,分选盘转速变频可调,针对分选物料性质波动的适用性强。

三、半磁盘式磁选机磁系结构及磁场分布特性

  磁系及其磁场分布设计是尾矿回收磁选机的核心部分。铁选厂尾矿回收磁选机粗精矿需经过弱磁选设备再次提精或返回前端流程再磨再选,可回收的贫连生体或弱磁性矿将在流程中循环,影响磨矿分级效率与产品质量,因此回收磁选机磁场强度不宜过高,但需要在有效分选区内产生足够高的磁场深度。 半磁盘式磁选机设计的磁路结构示意见图 2。

图 2    磁选机磁路结构示意图

  该半磁盘式磁选机一方面采用环状磁系布置取 代盘状磁系布置,充分利用面积占优的外环,在保证 足够长的分选带前提下,减小磁材用量,降低设备重 量与成本; 另一方面采用沿盘周向同极、径向异极交替的磁系布置方式,降低磁性矿带矿过程中磁翻滚机率,减少磁性矿损失,提高回收率。

  在各分选盘串接组成磁盘组时,相邻盘面可采用异极与同极两种磁系布置方式,两种方式磁场分布特性都呈现局部区域内磁场相互叠加而增强、其他区域磁场相互抵消而减弱的现象,见图   3。

图 3     两种磁系布置方式及其磁场分布特性

  以盘间距 142 mm、相邻盘有效工作间距 90 mm计算与仿真为例,两种磁系布置方式都将在相邻分选盘中心产生局部零磁场区,而在另外某些区域磁感应强度叠加至 100 mT[3]。相邻盘面异极布置方式中,磁盘表面磁场高点区域被稍微削弱,但其他区 域磁场强度得到加强,分选盘表面磁感应强度不小于 200 mT 区域占整个径向有效磁场盘面区域的比例提升至约 2 /3,尤其在分选中心区仍有约 5 /6 区域磁感应强度不低于 50  mT,且存在磁感应强度不低于 100 mT 的两个区域。相邻盘面同极布置方式与之相反,磁盘表面磁场高点区域得到稍微加强,但 其他区域磁感应强度被削弱,分选盘表面磁感应强度不低于 200 mT 区域占整个径向有效磁场盘面区域的比例小于 1 /3,尤其在分选中心区仍有近 1 /2区域磁场强度不低于 50  mT,且仅存在一个局部区域其磁场强度不低于 100 mT。综上,相邻盘面异极磁系布置较相邻盘面同极有效分选带宽、有效分选深度大、磁场高点多,有利于尾矿浆中磁性铁的回收,因此  型半磁盘式磁选机采用相邻盘面同极磁系布置方式。

四、半磁盘式磁选机工业应用

  山西某磁铁矿选矿厂采用两段磨矿、三段弱磁选工艺流程进行生产。一段磨矿采用棒磨机,磨矿产品经筒式磁选机粗选后,精矿进入二段溢流型球磨机再磨,产品再经筒式磁选机进行两次连续精选得到最终铁精矿。由于管理粗放、设备老旧、设备配 置简单,造成各磁选作业段尾矿流失较为严重,全流 程回收率偏低。

  小型探索试验表明,选厂综合尾矿中除含有赤( 褐) 铁矿、碳酸盐等难利用含铁矿物外,仍含有可观的磁铁矿连生体,故 2016 年 8 月选厂在现场综合尾矿溜槽通道中安装了新研制的 半磁盘式磁选机进行工业试验,应用现场见图   4。工业试验结果表明,在给矿量超过 600 m3 / h、矿浆浓度15% 左右、矿浆流速大于0. 65 m / s 的高流速、大矿浆量条件下,设置磁偏角为 25°、转速为 2. 4r / min 时设备分选性能较优,运行平稳可靠、卸料高效彻底,台时效率明显高于常规盘式尾矿回收磁选机。连续运转十余天,指标考察结果表明,在给矿TFe 品位 24% 左右( mFe 品位 2. 1% 左右) 时,经一次分选可得到 TFe 品位 30% 左右的粗精矿,尾矿mFe 含量降至 0. 5% 以下,磁性铁作业回收率达80% 以上,返回原流程再磨再选可获得可观的经济效益。

图 4     半磁盘式磁选机工业试验现场

五、半磁盘式磁选机产品优点

  通过 改 进 传 统 盘 式 磁 选 机 而 研 制 出 的 半磁盘式磁选机,有效磁感应强度可设计为 300  ~ 600  mT,远高于常规设备的 160  ~ 200 mT; “内定外动”半磁结构设计解决了高场强下的卸料难题,多点动力均布传动系统易于实现设备大型 化。工业试验结果表明,该磁选机对尾矿中强磁性 矿物及磁性稍弱的连生体回收效果较好,尤其适用于铁选厂综合尾矿的高效回收及污水处理流程中磁 絮凝的高效预富集。 半磁盘式磁选机的应用,能提高资源综合利用率,经济效益显著,具有推广利用价值。

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