CTDG系列永磁大塊干式磁選機磁系構造與優化設計的研究
2018-09-18
介紹了CTDG系列永磁大塊干式磁選機的磁系結構與特性,根據不同的工藝需求,進行有針對性的磁系設計,避免出現不同工藝需求采用相同的結構造成生產指標不良。同時對生產指標不理想的磁系進行優化設計改造,通過改造后該設備生產指標有明顯提高。
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1概述

CTDG系列永磁大塊干式磁選機是依靠永磁體作為磁場源,在特定的區域內形成非均勻的磁場,而這種非均勻磁場對于磁性礦物的驅動會帶來與非磁性物料相異的運動趨勢,從而獲得磁性礦物的分離效果。

CTDG系列永磁大塊干式磁選機筒體內部固定的磁系可以實現磁性物料在非均勻磁場中的移動,而磁性礦物在磁場作用下將受到筒體的承托而聚集在筒體的外表面,通過筒體轉動給予的摩擦力將這些吸附的礦物帶至卸礦區域進行脫離。而磁性礦物能否獲得良好的分離效果,主要取決于磁系的結構特性。由于礦物的屬性差異較大,因此良好的磁系結構特性應該與礦物的屬性有合適的匹配才能夠取得較好的使用效果[2]。本文借助于Maxwell電磁有限元分析軟件,主要對磁系結構的不同設計方案與相適應的工藝特性做探索研究,為實際應用中的磁路設計做設計基礎。

 

2永磁筒式磁選機磁系的結構及特性

CTDG系列永磁大塊干式磁選機的磁系結構為開放型磁系,開放型磁系的特點是磁系中的磁極在同一側做相鄰配置且磁極質檢無感應鐵介質的磁系。磁通通過磁極間的空氣隙路更長,磁路的磁組大,漏磁通多,因而這類磁系的磁場強度相對較低。

開放型磁系的磁場分布為非均勻磁場,磁極間的磁力線呈散射狀分布,在距離磁系表面一定區域內存在較強的磁場,形成較大磁力分選區域。用于處理量較大的強磁性礦物的選別效果比較合適。

所謂開放磁系是指磁極在同一側作相鄰配置且磁極之間無感應磁介質的磁系。開放磁系磁路長,磁阻大,漏磁多,產生的磁場強度低,用于分選強磁性礦物。

根據磁場的基本特性可知,開放磁系磁場中任意一點(x,y)的磁場強度為

式中—極面或極隙面上的磁場強度(此時y=0),A/m;

c —磁場的非均勻系數,;

—極距,m;

—距磁極對稱面的距離,m,;

單位質量礦粒上的磁力稱為比磁力,以表示:

式中,為礦粒的比磁力;為礦粒的體積,為礦粒的質量,為礦粒的密度,為磁場力。

作用在礦物顆粒上的比磁力大小取決于反映礦物磁性的比磁化率和反映磁場特性的磁力。為此分選強磁性礦物時,礦物比磁化率較大,磁場力可相應降低,反之,弱磁性礦物的比磁化率較小,則需要采用較大的磁場力,即采用高場強或高梯度來實現[4]。

CTDG系列永磁大塊干式磁選機的磁極可分為軸向交變和徑向交變兩種,軸向交變的磁系特點為異性磁極沿軸向分布,徑向為同極性,在筒體表面吸附鐵磁性礦物后,隨著筒體旋轉方向移動,但在筒體表面并不翻轉。這樣可以避免在翻轉的過程中被甩下,但由于在磁場區域內沒有翻轉的過程,因而會夾雜一部分非磁性脈石,會影響磁選產品的精礦品位,但由于吸附過程中沒有擾動,精礦回收率較高。

徑向交變的磁系特點為異性磁極沿徑向分布,徑向為異極性,在筒體表面吸附鐵磁性礦物后,隨著筒體旋轉方向移動,在筒體表面沿磁力線進行翻轉。在翻轉的過程中,由于離心力、重力和水力的外力作用,非磁性脈石和部分沒有完全解離的連生體會被甩出,不再吸附于筒壁。因而磁選產品的品位通常較高,精礦回收率較低。此種結構是目前應用最廣泛的磁系結構,本文主要針對此結構的磁系進行研究。

 

2.1磁滾筒的尺寸與處理量的關系

磁滾筒的長度與磁選機處理量基本上是線性相關的關系,嚴格意義上是與磁滾筒內部的磁系軸向長度有關。磁滾筒主要由磁系、筒皮、端蓋組成,由于一般筒式磁選機磁系的磁感應強度在軸向上沒有變化,因此磁滾筒越長,其磁系在軸向作用的區域就越大,對礦物的磁選能力也隨之增大。而磁滾筒的直徑與磁選機處理量則是非線性相關的關系,主要是由于筒體直徑增大后,內部磁系尺寸隨之增大,主要是在徑向上對處理量有影響,也就是磁場深度的影響。磁場深度主要由磁系的厚度、材質和結構決定,同類型磁系在只增加厚度的情況下,很難獲得與厚度尺寸線性相關的磁場深度變化量[3]。

 

2.2磁性材料的影響

目前磁選機磁系主要采用鐵氧體和釹鐵硼這兩種磁性材料作為磁源,鐵氧體材料的刺激窩在線視頻較低,而釹鐵硼材料主要由其含稀土材料較多,刺激窩在線視頻較高。一般情況下筒表磁感應平均強度較低時,全部采用鐵氧體制造磁系?赏ㄟ^增加釹鐵硼材料的用量來提高磁場性能。由于鐵氧體和釹鐵硼的材料刺激窩在線視頻差距較大,因此在磁系設計時也要充分考慮到制造成本,在磁系結構上進行優化。

 

2.3磁極極距對磁場特性的影響

磁選機磁系中各磁極的距離稱為極距,相同尺寸磁極在不同極距下,在其深度方向上的磁感應強度數值曲線有區別。極距越小,其表面磁感應強度峰值越高,但作用深度越弱,反之則磁感應強度峰值較低,但作用深度較深。

假定有兩個平面磁系。磁極表面中心處的磁場強度H=80kA/m;極面寬150mm,在極距為0mm、60mm、120mm時分別在距離磁極表面6mm處測得磁感應強度數值曲線,如圖1。峰值磁感應強度數值與距離磁極表面距離的關系見圖2。

 

1磁系1論文磁系布置-Model

圖1 磁極極距變化對磁感應強度的影響

 

2磁系1論文磁系布置-Model

圖2:磁感應強度與距離磁極表面距離曲線圖

由圖2 可見,在離開極面距離的方向上,極距越大的結構,峰值磁感應強度衰減約小,而極距較小的結構在較近的距離上具有優勢。

筒式磁選機這種開放式磁系的極距直接決定了被選礦石粒度和礦石層厚度的分選效果,當礦石層厚度小時,礦?拷畔当砻嬉苿,可以采用小極距的磁系,當礦石層厚度大時,可以采用大極距的磁系,從而保證所有礦石都處于有效磁場區域中。當磁系的最大角度即有效分選區長度相同時,極距越小,磁極的極數越多,因而增加了磁鏈(被吸附礦石)的取向(翻轉)次數,有利于提高精礦質量,但是由于增加了翻轉次數,可能會造成部分礦石連生體被拋離進入尾礦造成尾礦磁性鐵含量升高[1]。

因此,回收率和品位是相互矛盾的,提高產品質量的同時往往會降低回收率,反之,提高回收率則往往會降低產品質量。在設計時,如何取得這兩項指標的平衡點,是磁系設計工作中的一項重要任務。

 

3 應用于粗顆粒鐵礦石入磨前干式拋尾的磁系優化設計

為了進一步的節能減排,通常采場對采礦粗碎后的大塊干礦進行就地拋廢,以減輕運輸系統的壓力和后續工藝的處理負荷,同時也降低大量細粒尾礦的處理成本和尾礦堆積對環境造成的影響。

遼寧某刺激窩在線視頻淫蕩熟女,原礦鐵品位偏低,成分主要為磁鐵礦。需要在磨選系統前大量拋除脈石和低品位礦石,降低選礦生產成本,解決大量低品位礦石造成的指標不良情況。采場經過粗破的礦石最大粒度可達350mm,大部分粒度集中在200mm~30mm之間,對于粒度較大的礦石,由于自身重量及運動慣性的影響,在輸送帶頭輪末端必須加以足夠改變其拋物線軌跡的磁場強度,才能夠將磁性鐵含量較高的礦粒有效回收。

現場已有一臺CTDG1416大塊干式磁選機進行拋尾作業,但是在生產過程中過程中發現,該設備的生產指標經常出現尾礦磁性鐵含量過高,精礦回收率偏低的情況,存在著資源浪費的情況,也從源頭上影響到了整個選廠的精礦產量。因此需要對該設備進行改造。

根據此情況,我們對現有磁系進行了分析。磁感應強度數據見圖3。

 

                                        圖3

 

從圖3的磁系數據上,我們可以發現,其筒表磁感應強度均值達到400mT時,距離筒體表面70mm處磁感應強度均值僅為130mT,距離筒表100mm處磁感應強度約90mT。該磁系的特點是筒表磁感應強度較高,但是在深度方向衰減較快,導致使用中遇到大粒度礦石或礦石層厚度較厚時,無法完全覆蓋筒表礦石,導致一部分鐵礦石在很弱的磁場中被拋離。從而導致了在最大礦石粒度300mm的干選工藝中生產指標較差,回收率較低。

因此,從提高磁場作用深度的角度出發,我們對磁系進行了優化設計,目的在于提高磁場的作用深度,筒體表面磁感應強度均值同樣達到400mT時,在距離筒表70mm處測得磁感應強度均值為220mT,距離筒表100mm處磁感應強度約160mT。該磁系的特點是磁感應強度在深度方向上的衰減較低,可以產生足夠大的有效磁場范圍,從而適應較大的礦石粒度和較厚的礦石層。磁感應強度數據見圖4。

 

                                       圖4

表1  磁系優化前后的生產指標對比

產品

鐵品位

       精礦產率

     鐵回收率

 

現有

優化

現有

優化

現有

優化

精礦

28.90

26.90

67.36

81.54

87.30

98.36

尾礦

15.50

9.50

32.64

18.46

12.70

1.64

原礦

22.30

22.30

100.00

100.00

100.00

100.00

 

    應用到生產中,所測得生產指標見表1。從表1可看出,優化后的磁系在精礦鐵品位相差不大的情況下,精礦產率大幅提升,尾礦鐵品位明顯下降。避免了資源浪費,為客戶挽回了巨大損失。

 

4 應用于細顆粒鐵礦石干式磁選提高精礦品位的磁系優化設計

采用干式磁選提高細顆粒鐵礦(粒度<10mm)的品位,避免了選礦過程中對水的依賴,可用于缺水地區的鐵礦選礦。提高精礦品位的同時也降低了后段球磨能耗,減少細粒尾礦的產生量,在實際應用中也可以采用全流程干選,無需使用水。

    另一方面,目前隨著環保整治力度加大,采石場產量大幅縮減,建筑企業開始從鐵礦大量采購粒度<10mm的尾礦作為建材骨料使用,使得干選尾礦產生了價值優勢,出于經濟效益綜合考慮,選礦廠在處理細顆粒鐵礦石時,重點考慮到提高細碎干礦的精礦品位,從而降低鐵精礦的生產成本。

    安徽某刺激窩在線視頻淫蕩熟女由于其建筑骨料業務量增大,因此需要調整干選工藝,實施技術改造。減少細碎后礦石的精礦產率,提高干選品位,同時降低后段入磨礦石量,減少磨礦能耗。以犧牲一部分精礦粉產量為代價,大幅降低生產總能耗,同時獲得更多的細碎尾礦產品作為建筑骨料出售。從經濟上綜合考慮,該方案的實施對選礦廠的整體效益有所提高。

    但現有干式磁選機的生產指標中,精礦回收率較高,為實現技改方案,需要對原干選機進行優化改造。為滿足其工藝變更需求,我們根據優化后的磁系設計方案制造了一臺同尺寸干選機用于現場生產,F有磁系的磁感應數據如圖5

 

                                      圖5

   由圖5可知,現有干式磁選機的筒表磁感應強度均值為300mT,峰值約450mT,磁極數量為3個,礦石翻轉次數較少,同時深度較深,保證了較高的磁性鐵回收率,同時也造成了大量的連生體被回收進入精礦,影響精礦品位。

根據工藝的需要,對現有磁系進行優化設計時,首先考慮的是提高精礦品位,可降低精礦回收率,增加尾礦產品的產量。因此需要增加礦石在筒體表面的翻轉次數,也就是增加磁極數量。優化設計后磁系的磁感應強度數據如圖6

 

    優化后的磁系增加為7個磁極,筒體表面磁感應強度均值約400mT,峰值約500mT。經過實際使用,取得生產指標對比如表2。由表2可看出,經過干式磁選機磁選后的精礦品位有明顯提升,同時尾礦產量有較大提高,滿足技改的工藝要求,給用戶帶來了較好的經濟效益。

 

表2  磁系優化前后的生產指標對比

產品

鐵品位

       精礦產率

     鐵回收率

 

現有

優化

現有

優化

現有

優化

精礦

35.00

45.00

77.10

43.00

96.38

69.11

尾礦

14.43

15.18

22.90

57.00

3.63

30.89

原礦

28.00

28.00

100.00

100.00

100.00

100.00

 

5結語

    筒表磁感應強度的數值并不能真實反映磁選機的實際使用性能。磁選機磁系設計需要與磁選工藝需求相結合,以工藝的訴求來引導磁系設計,對設備與工藝匹配度要求較高。相同的磁選機設計方案并不能在所有的選礦工藝中都取得較好的使用效果。

    對于大顆粒礦物的磁選,如果要提高精礦回收率,磁場作用深度是磁系設計中較為重要的影響因素,在磁系設計時需要采用大深度,低梯度的磁系類型。對于需要提高精礦品位的磁選工藝,在磁系設計中應重點關注礦物在磁場作用下的運動狀態,即提高單位區域內外力作用導致的加速度矢量變化和位移量。


  

作者:馬超  田震  桂致成 申法政 闞延松等(中鋼集團馬鞍山刺激窩在線視頻免費視頻研究院有限淫蕩熟女)本文發表于《現代刺激窩在線視頻》2018年第8期

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