李 佳

（福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院，福建 福州 350108）

1 研究背景

近年來，我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。隨著鐵礦資源的不斷開發(fā)，易選礦石越來越少，難處理和低品位礦石所占比例越來越大，鐵精礦品位的提高也越來越困難[1]。

磁團(tuán)聚是造成磁鐵礦精礦品位難以提高的主要原因，針對這個問題，我們根據(jù)磁性顆粒在磁選機磁場中的受力和運動規(guī)律，設(shè)計了一種高速交變新型磁系，大大降低了磁性顆粒在磁選過程中磁鏈的形成和磁性夾雜，從而最大限度提高了磁鐵礦精礦品位。

2 設(shè)計思路

2.1 磁系放置板設(shè)計

經(jīng)過大量查閱磁選機和磁系的發(fā)展現(xiàn)狀資料和總結(jié)整理后發(fā)現(xiàn)，鐵礦石磁選過程中的磁團(tuán)聚現(xiàn)象仍是阻礙精礦品位提高的重要原因。為避免其不良影響，我們對磁選機磁場特性對磁性顆粒的受力和運動的影響進(jìn)行了研究，并計劃采用高速旋轉(zhuǎn)的交變磁場，設(shè)計一種新型磁系，避免磁性顆粒在磁選過程中磁鏈的形成和磁性夾雜，從而最大限度提高磁鐵礦精礦品[2]。對于磁系放置板的設(shè)計，我們經(jīng)歷了三次改進(jìn)。最初我們采用圓盤＋螺絲＋磁鐵，發(fā)現(xiàn)效果較差，然后我們增加了樹脂板，但存在重量過重，磁力過小的問題，最終經(jīng)過討論，我們決定采用圓盤＋環(huán)形樹脂板＋磁鐵的組合作為磁系放置板。

2.2 圓盤+環(huán)形樹脂板+磁鐵

首先繪制圖紙，利用3D打印技術(shù)，將環(huán)形樹脂板制作出來將磁鐵按N-S相間排布粘在環(huán)形樹脂板內(nèi)側(cè)，磁鐵外側(cè)至隔離同外壁的距離為4mm，由磁力公式可知可產(chǎn)生較高的磁場強度和磁場深度，進(jìn)而產(chǎn)生較大的比磁力，當(dāng)轉(zhuǎn)機轉(zhuǎn)動時，使之產(chǎn)生連續(xù)的高梯度交變磁場。

圖1 磁系放置板三次改進(jìn)

圖2 模型圖

圖3 3D打印環(huán)形樹脂板

2.3 磁場模擬

利用磁場模擬軟件ViziMag對所需磁場進(jìn)行了計算，最終采用三對6個永磁鐵塊提供磁場，每個磁塊表面磁場強度為0.3T，同時我們對磁系轉(zhuǎn)速、圓筒與磁塊表面距離進(jìn)行了計算，確定磁系轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘。

2.4 動力裝置

本磁系設(shè)計的創(chuàng)新點在于提供高速旋轉(zhuǎn)的磁場，我們采用可調(diào)節(jié)變頻電機帶動磁系轉(zhuǎn)動。

動力裝置由底座支柱框架、電機、控制面板組成。圓筒下端固定在與電機相連的托盤上，托盤在電機帶動下高速旋轉(zhuǎn)，從而帶動磁塊高速旋轉(zhuǎn)，磁極在高速旋轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生高頻的磁極翻轉(zhuǎn)，當(dāng)速度夠快時磁團(tuán)聚就難以形成，而磁性顆粒高速振動，有利于磁性顆粒和非性顆粒的分離，從而大大提高精礦品位。

3 模型展示

套上隔離桶，磁鐵外側(cè)至隔離同外壁的距離為4mm。

將裝置連接電源，通過控制面板調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到600r/min穩(wěn)定時。

由隔離桶上端的給礦口進(jìn)行給礦。

如視頻所示，磁性顆粒吸附在筒壁上并快速地振動翻轉(zhuǎn)，顯而易見并沒有磁團(tuán)聚的針狀磁鏈形成，而且能夠清晰地看到非磁性礦物掉落在物料板上，實現(xiàn)了脈石礦物顆粒和磁性礦物顆粒的分離，說明本裝置有效降低了磁團(tuán)聚。

本實驗所用的礦物為選別后的精礦，其品位為62%。經(jīng)化驗分析，最終磁鐵礦精礦品位可達(dá)到66.2%上升了4.2個百分點。

4 未來展望

本裝置僅為磁選機的初級模型，目前仍然存在諸多問題，例如：不能實現(xiàn)磁場強度的可調(diào)控，也無法實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，各個部件間的布局也需要優(yōu)化等，這些問題我們將在后續(xù)研究中持續(xù)改進(jìn)，我們最終希望這種設(shè)備能夠工業(yè)化。