CN206483563U - 永磁平环高梯度磁选机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能有效分选细粒级、微细粒级弱磁性矿物的永磁平环高梯度磁选机，包括单体磁块、导磁体、磁轭和聚磁介质；两弧形单体磁块对极式设置，之间的磁场空间即为分选空间，导磁体分装在它们相对的极面上，使产生的磁通聚集于所述分选空间内，磁轭整体呈弧形，径向截面呈U型，两单体磁块顺着弧形的槽壁分装在两槽壁内侧，磁轭将单体磁块产生的磁场连成磁通回路，聚磁介质固定在水平设置的转环上，由转环带动在所述分选空间内移动，分选由上而下流入分选空间的矿浆中的弱磁性矿物，并送到分选空间外的卸矿区。本实用新型永磁系结构合理，漏磁系数小，磁能利用率高。

Description

永磁平环高梯度磁选机

技术领域

本实用新型涉及选矿行业中的弱磁性矿物磁分离装置，具体涉及永磁高梯度磁选机。

背景技术

对于弱磁性矿物的分选及非金属矿物的除铁，一直是矿物及材料加工行业的一个重要工作领域。影响分离技术的可行性及其效果，关键在于分离设备，由于其作业对象是矿物中的弱磁性矿物，对弱磁性矿物的分选，需要强磁场强度及强磁场力。矿物加工工作者多年来一直致力于强磁分离设备的研究与开发，目前已开发出电磁强磁选机及电磁高梯度磁选机，电磁磁选机是利用电流产生稳恒磁场，工作磁场强度可以做得很高，在背景工作磁场空间内加入聚磁介质后，使得分选空间内的磁场梯度和磁场强度大大提高，较好地满足了对弱磁性矿物的分选要求。而且设备的处理能力也大大提高。目前电磁磁选设备是一种成熟的生产设备，广泛应用于磁性矿物加工领域。

但由于电磁磁选设备磁源是由电流产生，耗用电能，所以生产成本高，同时也提高了配电***的成本费用，而且设备结构复杂，致使制造成本高，对于矿物加工企业来说，相应提高了生产车间的建设成本和生产成本，相对降低了矿物加工成品的竞争力。

永磁分离设备是利用永磁体来产生稳恒的工作磁场，不用过多消耗电能，随着新型高性能永磁材料的出现，使得研制永磁强磁选设备成为可能。近年来矿物加工行业的科技工作者，一直致力于永磁强磁选设备的研究，并开发出相应永磁强磁选设备产品，但目前能应用于分选细粒级、微细粒级弱磁性矿物的磁选设备，其工业生产效果不佳，一直未能用于工业生产。主要原因是一直未能解决永磁系结构设计上分选空间的磁场强度与分选空间大小之间的矛盾，其实质问题是永磁系结构不合理，漏磁系数大，磁能利用率低，大尺寸永磁体装配困难。所以磁能利用率高的大尺寸结构的永磁系设计是目前的首要任务。

鉴于上述原因，本实用新型提出一种有效解决方案，使得永磁强磁选设备实用于工业生产。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种分选空间磁场力强，能有效分选细粒级、微细粒级弱磁性矿物的永磁平环高梯度磁选机。

本实用新型通过以下技术方案解决上述问题：

一种永磁平环高梯度磁选机，包括机架，及安装于机架上的给矿箱、永磁系、转环、驱动所述转环旋转的驱动装置、精矿收集箱、尾矿收集箱；

所述永磁系包括用于产生分选空间背景磁场的由永磁体构成的单体磁块、导磁体、磁轭，还包括聚磁介质；

其特征在于，所述转环水平设置，所述聚磁介质有序排列形成聚磁介质堆，所述聚磁介质堆固定在所述转环上，随所述转环在一轨道上运动，沿所述轨道设有给矿区和无磁场的卸矿区，所述磁选机还包括一竖向通道，所述聚磁介质堆始终位于所述竖向通道内，所述单体磁块呈弧形，两弧形的所述单体磁块对极式设置，并相隔一定距离，它们之间的磁场空间即为所述分选空间，两所述导磁体沿弧度方向分装在两所述单体磁块相对的极面上，使两所述单体磁块产生的磁通聚集于所述分选空间内，以提高所述分选空间的磁通密度，所述磁轭整体呈弧形，径向截面呈U型，称之为U型磁系结构，两所述单体磁块顺着弧形的槽壁分装在两槽壁内侧，两所述单体磁块在所述分选空间内形成的主磁通方向为水平方向，且方向相同而相互叠加，并由所述磁轭连接形成磁通回路，以减少磁泄露，所述给矿区及其位置处的竖向通道位于所述分选空间内，处于所述背景磁场中，所述给矿箱的出矿口位于所述给矿区上方，所述磁轭的底面开有尾矿排出口，所述尾矿收集箱承接在所述尾矿排出口下方，所述精矿收集箱承接在所述卸矿区下方。

当所述聚磁介质堆位于所述给矿区填充在所述分选空间中时，所述分选空间的磁力线穿过所述聚磁介质并将其磁化，在所述聚磁介质周围形成高梯度强磁场区(或称为强磁力区)，当矿浆由上而下通过给矿区段的环形通道时，所述矿浆中的磁性矿粒被吸附在所述聚磁介质表面，而非磁性矿粒在矿浆中水力作用下从磁轭底面的尾矿排出口排入所述尾矿收集箱；

随着所述转环的旋转，被吸附在所述聚磁介质表面上的磁性矿物被带到无磁场的卸矿区，在高压冲洗水的冲洗下，顺着卸矿区段的环形通道排出到所述精矿收集箱，实现磁性矿物的分选。

所述单体磁块由多个钕铁硼永磁体拼砌而成，解决了整块大尺寸永磁体装配困难的问题。

所述单体磁块的铅垂高度在20cm～70cm之间，两磁极面距离(分选空间的宽度)在5cm～20cm之间，所述聚磁介质堆的高度在8～40cm之间。

作为本实用新型的优选实施方式：所述给矿区与所述卸矿区之间还设有清洗区，所述清洗区也位于所述分选空间内，处于所述背景磁场中，所述磁选机还包括清洗装置，所述清洗装置出水口位于清洗区上方。

被吸附在所述聚磁介质表面上的磁性矿物及部份夹带的非磁性矿物被旋转的所述聚磁介质先带到清洗区，由清水清洗后，将夹带的非磁性矿物继续从磁轭底面的尾矿排出口排出到所述尾矿收集箱，以便所述聚磁介质只将精矿带到无磁场的卸矿区。

所述聚磁介质堆呈环形，与所述转环同轴设置，相应的所述竖向通道为由两环形通道壁围合而成的环形通道，以便使分选工况为连续式。

聚磁介质在分选空间内的充填率＜18％。

所述轨道上形成有至少两个所述给矿区、清洗区、卸矿区的组合，以提高分选效率。

所述尾矿收集箱的入口与所述磁轭底面的尾矿排出口密封连接，所述尾矿收集箱的出口设有尾矿排放调节阀。调节尾矿排放调节阀，可控制矿浆流过聚磁介质堆的速度，使分选空间保持一个相对稳定的液面位。

所述磁选机还包括隔膜脉动装置，与所述尾矿收集箱相连。隔膜脉动装置的作用是使进入聚磁介质堆内的矿浆产生上下脉动，消除矿粒在聚磁介质内的堵塞现象，同时减小分选过程中精矿的夹杂量，提高精矿品位。

所述分选空间的背景磁场的磁感应强度≥10000Gs。

相比于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1)本实用新型的永磁系中采用钕铁硼永磁材料拼砌成单体磁块，并且磁体极面采用模块化拼装而成，磁系结构尺寸可以很大，并由导磁体将大极面永磁体产生的磁通聚集到分选空间，同时永磁系结构采用了堵漏措施，大大减小了漏磁，提高磁能利用率。有效解决了过去存在的分选空间磁场强度与分选空间大小之间的矛盾，既提高分选空间的磁场强度，又增加分选空间的体积，提高设备的处理能力，满足了工业生产的要求；

2)聚磁介质堆的高度方向与拼装永磁体极面高度方向一致，并成正比。随着磁体拼砌极面高度的增加，聚磁介质堆的高度可随之增加，实际增加了矿浆通过介质堆的路程，与立环式高梯度设备相比，介质堆的高度可增加一倍以上，大大提高了磁性矿物的回收率；

3)对于立环式，矿浆是通过上导磁极流入聚磁介质，非磁性矿物通过下导磁极被排出，其缺点一是增加设备结构的复杂性；二是影响了磁系的磁场分布特征，对提高分选空间的背景磁场是不利的，本实用新型采用平环模式，给矿方向垂直向下，矿浆直接进入聚磁介质堆，非磁性矿物通过磁轭开设的尾矿排出口进入尾矿收集箱，使得永磁系结构简单，也利于背景磁场的提高；

4)由于永磁系中的永磁体是采用模块化拼接而成，解决了大块永磁体安装工艺上的难题，可构造出大尺寸的永磁系结构，构造大尺寸的分选空间；

5)本实用新型采用连续工作方式，即连续给矿方式，与其它周期式高梯磁选机相比，分选工作效率提高30％以上，而且无需复杂的电路控制***，整机装置简单，分选处理量大；

6)本实用新型采用隔膜脉动装置，使垂直通过聚磁介质的矿浆受到上下脉动的水力动能作用，矿浆在向下运动的同时，也作上下往复运动，使得矿粒群通过聚时介质的过程中始终保持松散状态，不产生堵塞现象，同时，被夹带在聚磁介质表面上非磁矿粒得到冲洗，脱离出来，提高精矿品位；

7)与电磁高梯度磁选机比较，本实用新型采用永磁材料作磁源，大大减小了电能的消耗，降低设备的工作成本，同时，也使得设备结构简单化，降低设备的制造成本；

8)本实用新型的尾矿收集箱的排出口连接有调节控制阀，使得分选空间的液面能稳定在一个合适的位置上，同时也可以根据入选矿物磁性的变化调节矿浆通过聚磁介质的速度，以达到最佳选矿效果。

附图说明

图1为本实用新型永磁平环高梯度磁选机较佳实施例的A-A视图；

图2为图1中永磁系的俯视图；

图3为本实用新型永磁平环高梯度磁选机较佳实施例的B-B视图；

图中，给矿箱1；转环2；磁轭3；单体磁块4；导磁体5；聚磁介质堆6；传动箱7；尾矿收集箱8；尾矿排出口9；排砂控制阀10；机架11；矿浆溢流通道12；卸矿水喷淋装置13；驱动装置14；精矿收集箱15；传动杆16；膜板17；隔膜18；环形通道19；聚磁介质棒61；分隔板62。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步阐述：

如图1～3所示，本实施例的永磁平环高梯度磁选机，包括机架11及安装于机架11上的给矿箱1、永磁系、水平式转环2、驱动转环2旋转的驱动装置14、隔膜脉动装置、精矿收集箱15、尾矿收集箱8，排砂控制阀10。

永磁系包括用于产生分选空间背景磁场的单体磁块4、导磁体5、磁轭3，还包括聚磁介质。单体磁块4呈弧形，由多块钕铁硼永磁体拼砌而成，两单体磁块4对极式设置，并相隔一定距离，它们之间即为分选空间。磁轭3整体呈弧形，径向截面呈U型，两单体磁块4顺着弧形的槽壁分装在两槽壁内侧。两单体磁块4在分选空间内形成的磁场方向水平，且磁场方向相同磁场叠加，并由磁轭3连接形成磁通回路。磁轭3底面开有尾矿排出口9。两导磁体5沿着弧形的单体磁块4安装在其面向分选空间的极面上，即两单体磁块4相对的极面上，其作用在于将永磁体产生的磁通聚集于分选空间内，增强分选空间的磁通密度。本实用新型永磁系结构合理，漏磁系数小，磁能利用率非常高，可显著提高分选空间的磁场强度。

聚磁介质有序排列形成聚磁介质堆6，聚磁介质由导磁铁质材料构成，导磁铁质材料一般使用棒形丝极，横断面为圆形或菱形，或直接采用钢毛。

本实施例中，如图2所示，聚磁介质采用圆棒状的不锈钢丝，在分选空间内，聚磁介质棒61的长度方向与分选空间内主磁通方向垂直，且与矿浆流动方向垂直，首尾连接环绕一周形成一个圆圈，多个这样的圆圈径向排列，彼此间隔，形成一层，聚磁介质堆6内竖向形成多层，每层相隔一定距离，相邻两层中的圆圈上下对齐排列或上下交替排列。沿所述圆圈设有多个分隔板62，聚磁介质棒61固定在分隔板62上，并通过分隔板62固定在环形通道19(下文讲述)内。相邻两分隔板62间形成一个单独的竖向通道。

聚磁介质棒61直径大小根据分选矿物的粒度大小而定，聚磁介质棒61之间的距离也与分选矿物粒度有关，以矿浆通过聚磁介质堆6时不堵塞为原则。聚磁介质在分选空间内的充填率＜18％。

聚磁介质在分选空间中的作用主要有两个方面：一是增加了分选空间的磁导，使得永磁系磁路通过分选空间的磁通系数增加，背景磁场的磁通密度增加；二是聚磁介质在磁场中被快速磁化，产生附加磁场，外磁化场与附加磁场叠加，在磁场方向上，改变了分选空间的磁场分布特征，使得聚磁介质表面及介质周围一定空间内形成高梯度磁场区和强磁力区。

如图1所示，转环2水平设置，中心轴通过一纵轴与驱动装置14相连，由驱动装置14驱动旋转，且转速可调，转环2直径≤2500mm。

永磁系安装在转环2下方。其中聚磁介质堆6同轴固定在转环2上，随转环2在一环形轨道上运动。具体：磁选机还包括由两环形通道壁围合而成的环形通道19，环形通道19竖向固定在转环2的边缘，聚磁介质堆6固定在环形通道19内。

如图2所示，环形轨道a-b-c段位于所述分选空间中，由上面单体磁块4、导磁体5、磁轭3组成的磁系单元产生的背景磁场覆盖，c-a段为无磁场区。a-b段为给矿区，b-c段为清洗区，c-a段为卸矿区。a-b、b-c的长度范围根据生产情况调节，以调节生产过程中的给矿量以及精矿冲洗程度。磁系单元的弧长a-b-c≤140°。在这个360°的水平环形轨道上，对称配置有两个上面的磁系单元，聚磁介质6在转环2的带动下，连续通过永磁系的分选空间。

如图1、2所示，给矿箱1安装在永磁系上方，给矿口伸到a～b段对应的环形通道上端(注意a-b-c段位置不随环形通道的转动而发生位置变化)，尾矿收集箱8的入口与磁轭3底面的尾矿排出口9密封连接，排砂控制阀10安装在尾矿收集箱8的出口。如图3所示，精矿收集箱15承接在c-a段对应的环形通道下方。

被分选的矿浆由给矿箱1向两磁系单元中的a-b段分选空间给矿，矿浆由上而下通过聚磁介质堆6时，磁性矿粒被吸附在聚磁介质的表面，非磁性矿粒在水力作用下通过尾矿排出口9进入尾矿收集箱8，再通过排砂控制阀10被排出。被聚磁介质吸附的磁性矿粒由转环2带到b-c段的清洗区，由清洗装置(未画出)喷水清洗(从b-c段环形通道上方直接注水清洗冲洗)，除去夹带的非磁性矿粒，最后磁性矿粒再由转环2带到c-a段的卸矿区，由设置在环形通道上方的卸矿水喷淋装置13冲洗，如图3所示，然后，排入精矿收集箱15，最终完成磁性矿物的分选。

尾矿收集箱8出口的排砂控制阀10用以控制分选空间的矿浆液面和矿浆通过聚磁介质堆6的流速。对于不同磁性的矿物，通过尾矿排放控制阀10来控制矿浆通过聚磁介质堆6的速度，使得不同磁性的矿物在通过分选空间时都有足够的停留时间，从而被聚磁介质充分捕捉，提高磁性矿物的回收率。对于较强磁性矿物，可加大矿浆的流速，增大设备的处理量，对于较弱磁性矿物可降低矿浆流速，以提高磁性矿物的回收率。

矿浆溢流通道12安装在磁轭3侧面，用于收集溢出的矿浆，再排到矿浆收集池。

隔膜脉动装置与尾矿收集箱8相连，其作用是使通过聚磁介质堆6的矿浆受到由下而上的水力脉动动能作用，使矿浆在向下运动的同时也作上下往复运动，从而使矿浆中的粒群在通过聚磁介质堆6的过程中始终保持松散状态，不产生堵塞现象，同时使被夹带在聚磁介质表面的非磁性矿粒得到冲洗脱离出来。隔膜脉动装置由传动箱7、传动杆16、膜板17和隔膜18共同组成，传动箱7依次通过传动杆16、膜板17和隔膜18与尾矿收集箱8侧壁相连。

本实用新型技术中，永磁系在分选空间中的背景磁场可达到10000Gs或更高，分选空间的宽度可达到8cm或更宽，聚磁介质堆的高度(矿浆通过聚磁介质的路程)可达到16cm或更高，原矿处理量≧10t/h，分选粒度≤1.0mm。

下面为利用本实用新型进行细粒级、微细粒级弱磁性矿物分选的案例：

选用直径为2.0mm磁介质棒。①对于分选比磁化系数为3.0×10^-5cm³/g，粒度为0.075mm(200目)的弱磁性矿物，当磁性矿粒处于磁介质表面的距离为1.0mm，向下流速为6cm/s时，所受的磁场作用力为14.40×10^-8N，而流体对矿粒的机械阻力为4.24×10^-8N。

②对于分选粒度为0.0375mm(400目)的弱磁性矿物，当磁性矿料处于磁介质表面的距离为0.5mm，向下流速为6.0cm/s时，所受的磁场作用力为3.67×10^-8N，而流体对矿粒的机械阻力为2.12×10^-8N。

③若选用直径更细的磁介质棒，则可捕捉粒度更细的磁性矿物。

本实用新型的实施方式不限于此，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想的前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改，替换或变更，均可实现本实用新型的目的。

Claims (10)

1.一种永磁平环高梯度磁选机，包括机架，及安装于机架上的给矿箱、永磁系、转环、驱动所述转环旋转的驱动装置、精矿收集箱、尾矿收集箱；

所述永磁系包括用于产生分选空间背景磁场的由永磁体构成的单体磁块、导磁体、磁轭，还包括聚磁介质；

其特征在于，所述转环水平设置，所述聚磁介质有序排列形成聚磁介质堆，所述聚磁介质堆固定在所述转环上，随所述转环在一轨道上运动，沿所述轨道设有给矿区和无磁场的卸矿区，所述磁选机还包括一竖向通道，所述聚磁介质堆始终位于所述竖向通道内，所述单体磁块呈弧形，两弧形的所述单体磁块对极式设置，并相隔一定距离，它们之间的磁场空间即为所述分选空间，两所述导磁体沿弧度方向分装在两所述单体磁块相对的极面上，使两所述单体磁块产生的磁通聚集于所述分选空间内，以提高所述分选空间的磁通密度，所述磁轭整体呈弧形，径向截面呈U型，称之为U型磁系结构，两所述单体磁块顺着弧形的槽壁分装在两槽壁内侧，两所述单体磁块在所述分选空间内形成的主磁通方向为水平方向，且方向相同而相互叠加，并由所述磁轭连接形成磁通回路，所述给矿区及其位置处的竖向通道位于所述分选空间内，处于所述背景磁场中，所述给矿箱的出矿口位于所述给矿区上方，所述磁轭的底面开有尾矿排出口，所述尾矿收集箱承接在所述尾矿排出口下方，所述精矿收集箱承接在所述卸矿区下方。

2.根据权利要求1所述的磁选机，其特征在于，所述单体磁块由多个钕铁硼永磁体拼砌而成。

3.根据权利要求2所述的磁选机，其特征在于，所述单体磁块的铅垂高度在20cm～70cm之间，两极磁面距离在5cm～20cm之间，所述聚磁介质堆的高度在8～40cm之间。

4.根据权利要求2所述的磁选机，其特征在于，所述给矿区与所述卸矿区之间还设有清洗区，所述清洗区也位于所述分选空间内，处于所述背景磁场中，所述磁选机还包括清洗装置，所述清洗装置出水口位于清洗区上方。

5.根据权利要求4所述的磁选机，其特征在于，所述聚磁介质堆呈环形，与所述转环同轴设置，相应的所述竖向通道为由两环形通道壁围合而成的环形通道。

6.根据权利要求5所述的磁选机，其特征在于，聚磁介质在分选空间内的充填率＜18％。

7.根据权利要求5所述的磁选机，其特征在于，所述轨道上形成有至少两个所述给矿区、清洗区、卸矿区的组合。

8.根据权利要求1～7任一项所述的磁选机，其特征在于，所述尾矿收集箱的入口与所述磁轭底面的尾矿排出口密封连接，所述尾矿收集箱的出口设有尾矿排放调节阀。

9.根据权利要求8所述的磁选机，其特征在于，所述磁选机还包括隔膜脉动装置，与所述尾矿收集箱相连。

10.根据权利要求9所述的磁选机，其特征在于，所述分选空间的背景磁场的磁感应强度≥10000Gs。