非金屬礦物作為基礎(chǔ)性功能材料，被廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)、高端裝備、新材料、新能源、節(jié)能環(huán)保等產(chǎn)業(yè)中，非金屬礦行業(yè)的快速發(fā)展，有力推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。非金屬礦物材料一般對(duì)純度要求較高，雜質(zhì)含量往往決定了產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí)，特別是其中的鐵含量，在非金屬礦的加工過程中一般都需要進(jìn)行除鐵作業(yè)。
目前非金屬礦的除鐵提純方法主要有磁選法、浮選法、重選法、電選法、化學(xué)選礦法、摩擦選礦法、光電揀選法等。隨著人類對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高和礦產(chǎn)資源高效利用的需要，磁選法成為非金屬礦除雜的主要方法。一般非金屬礦物中的鐵、鈦雜質(zhì)具有磁性弱、粒度細(xì)、去除難等特點(diǎn)。針對(duì)目前除鐵磁選設(shè)備存在的技術(shù)問題，山東華特磁電科技股份有限公司研發(fā)生產(chǎn)了HTDZ型電磁漿料磁選機(jī)，該設(shè)備具有選礦效率高、適應(yīng)面廣、選礦成本低、 設(shè)備作業(yè)率高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于如石英、長(zhǎng)石、霞石、高嶺土等非金屬礦物的除鐵提純，可有效降低鐵、鈦等有害雜質(zhì)的含量。
該設(shè)備主要由由磁系、激磁線圈、冷卻系統(tǒng)、分選系統(tǒng)、沖洗系統(tǒng)、電氣控制柜、支架總成及物料管道等組成，設(shè)備結(jié)構(gòu)見圖1。通過磁系及線圈結(jié)構(gòu)的調(diào)整，優(yōu)化了分選腔體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布，減少漏磁和提高電效率，使設(shè)備具有良好的激磁性能。
選礦工作時(shí)在分選腔中裝入特殊材料的導(dǎo)磁介質(zhì)（鋼毛、鋼板網(wǎng)、波紋片等），通過磁場(chǎng)感應(yīng)，使分選介質(zhì)表面產(chǎn)生高梯度磁場(chǎng)，當(dāng)?shù)V物流經(jīng)分選區(qū)中的導(dǎo)磁介質(zhì)時(shí)，鐵磁性雜質(zhì)會(huì)被有效的吸除。
在沖洗時(shí)采用正、反沖水和高壓氣體結(jié)合的方式清理磁介質(zhì)，通過大流量、高壓力短時(shí)間的正反向沖洗，能有效地清洗吸附在介質(zhì)上的磁性礦物，同時(shí)節(jié)省用水量。
HTDZ型電磁漿料磁選機(jī)技術(shù)特點(diǎn)
電磁漿料磁選機(jī)采用全密封油冷卻方式，外置式高效熱交換器進(jìn)行油水熱量交換，實(shí)現(xiàn)油水復(fù)合冷卻，冷卻速度快，線圈溫度穩(wěn)定，保證了穩(wěn)定的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
線圈采用多層繞組結(jié)構(gòu)浸泡在變壓器油中，使線圈的換熱面積倍增，在每一層線圈之間形成相對(duì)獨(dú)立的冷卻油通道，有效地控制了冷卻油的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了線圈與變壓器油的快速熱交換，保證了線圈溫升不大于25℃。
質(zhì)節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生極高的磁場(chǎng)梯度，除鐵效果更佳。介質(zhì)采用特制的導(dǎo)磁不銹鋼材質(zhì)，在背景磁場(chǎng)的激發(fā)下可以產(chǎn)生極高的梯度磁場(chǎng)，對(duì)于低含量的弱磁性雜質(zhì)有很強(qiáng)的吸附作用，除鐵效果更佳。
控制系統(tǒng)采用可編程控制器作為核心控制部件，能有效控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照工藝需求周期運(yùn)行；并實(shí)時(shí)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，方便用戶查詢。同時(shí)采用先進(jìn)的人機(jī)界面技術(shù)，通過Host Link總線與可編程控制器實(shí)時(shí)高速通信，可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況和故障診斷。
設(shè)備除鐵時(shí)，使用高壓水和壓縮空氣對(duì)介質(zhì)清洗，并且可以實(shí)現(xiàn)清洗時(shí)間的用戶設(shè)定，對(duì)于不同礦物、不同階段除鐵可做分別設(shè)定，滿足不同礦物的除鐵要求。
采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)磁體進(jìn)行有限元分析，可定量計(jì)算磁場(chǎng)的分布及大小，保證了磁路的合理設(shè)計(jì)，背景場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)1.8T。
目前華特公司生產(chǎn)的HTDZ型電磁漿料磁選機(jī)系列產(chǎn)品有HTDZ -520、780、1000、1200、1500、2000 等機(jī)型。
電磁漿料磁選機(jī)在非金屬礦除雜中的應(yīng)用
福建某廠高嶺土的礦石中的磁性物主要為鈦鐵礦、褐鐵礦以及少量黃鐵礦。該高嶺土礦采用電磁漿料磁選機(jī)提純高嶺土是行之有效的，而且流程簡(jiǎn)單、工業(yè)上也易實(shí)施。通過分析該廠原礦中鐵、鈦等雜質(zhì)礦物的特性，我們采用HTDZ -2000型電磁漿料磁選機(jī)作為工業(yè)除鐵設(shè)備。其磁選生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)圖，如圖2所示。
圖2： 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)圖
HTDZ型電磁漿料磁選機(jī)給料的主要元素分析結(jié)果，如下表1所示：
表1高嶺土磁選給料的主要元素分析結(jié)果
經(jīng)HTDZ型電磁漿料磁選機(jī)成品的主要元素分析結(jié)果，如下表2所示：
通過生產(chǎn)結(jié)果表明 ,通過兩道漿料高梯度磁選 ,精礦Fe2O3 含量可降低58%左右,獲良好的除鐵效果。產(chǎn)品白度提高效果明顯。該設(shè)備質(zhì)量穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，標(biāo)志我國第一臺(tái)分選腔直徑為2000mm的大型電磁漿料磁選機(jī)，在高嶺土除鐵提純工業(yè)中成功應(yīng)用。
河南洛陽某企業(yè)的長(zhǎng)石原礦品質(zhì)較差，主要的磁性物Fe2O3含量為0.5%，原礦白度為22。該公司采用永磁板式磁選機(jī)、LHGC-1750型立環(huán)高梯度磁選機(jī)、2臺(tái)HTDZ -780（1.5T）電磁漿料磁選機(jī)串聯(lián)工藝，對(duì)長(zhǎng)石進(jìn)行提純除鐵，工藝流程簡(jiǎn)圖如圖3所示。
圖3：河南洛陽長(zhǎng)石工業(yè)生產(chǎn)流程簡(jiǎn)圖
永磁板式磁選機(jī)處理量大，先除去部分磁性鐵等，立環(huán)高梯度磁選機(jī)介質(zhì)感應(yīng)磁場(chǎng)高，可以有效去除大顆粒的弱磁性雜質(zhì)，得到白度為42度的粗精礦。長(zhǎng)石粗精礦再通過HTDZ-780（1.5T）電磁漿料磁選機(jī)進(jìn)行精選，去除礦漿中細(xì)粒級(jí)、弱磁性鐵雜質(zhì)。經(jīng)提純后長(zhǎng)石精礦鐵含量降低到0.08%，白度可以提高到64度，可以滿足優(yōu)質(zhì)陶瓷原料的要求。
HTDZ-780電磁漿料磁選機(jī)給料的主要元素分析結(jié)果，如下表3所示：
表3粗精礦的主要元素分析結(jié)果
經(jīng)HTDZ-780電磁漿料磁選機(jī)成品的主要元素分析結(jié)果，如下表4所示：
表4長(zhǎng)石精礦主要元素分析結(jié)果
石英砂的物理、化學(xué)特性具有獨(dú)特性，在航空航天、微電子、集成電路、AI人工智能等領(lǐng)域中占有重要地位。因?yàn)槭⑸疤厥獾姆肿咏Y(jié)構(gòu)使其具有的耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、高度絕緣、耐腐蝕、壓電效應(yīng)、諧振效應(yīng)以及其獨(dú)特的光學(xué)特性，在許多高科技產(chǎn)品中發(fā)揮的著越來越重要的作用。
在高科技領(lǐng)域?qū)κ⑸暗募兌纫髽O為嚴(yán)格，尤其是鐵、鈦雜質(zhì)的含量，必須保證在非常低的范圍以下。近年來，HTDZ型電磁漿料磁選機(jī)在河北邢臺(tái)、廣東湛江、安徽鳳陽、山東臨朐、臨沂沂水等地得到廣泛的應(yīng)用，該設(shè)備操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠，受到用戶的一致好評(píng)。
在廣東湛江某選礦廠，該廠石英砂中的雜質(zhì)主要為長(zhǎng)石、云母、赤鐵礦、褐鐵礦、黑云母、閃角石等。該礦石的主要成分如表5所示
表5廣東湛江某選礦廠石英砂原礦主要成分
該選礦廠采用選礦的流程如圖4所示，
圖4石英砂選礦的流程簡(jiǎn)圖
該選礦工藝流程經(jīng)過脫泥，螺旋溜槽擦洗，一次永磁板式磁選機(jī)，主要是去除強(qiáng)磁性礦物，磁化部分弱磁性礦物，再經(jīng)過LHGC立環(huán)高梯度磁選機(jī)，去除粗顆粒弱磁性礦物，最后通過HTDZ-1250型電磁漿料磁選機(jī)，去除細(xì)粒級(jí)弱磁性礦物。HTDZ-1250型電磁漿料磁選機(jī)給礦的主要元素含量如表6所示，HTDZ-1250型電磁漿料磁選機(jī)精礦的主要元素含量如表7所示。
表6：HTDZ-1250型電磁漿料磁選機(jī)給礦的主要元素成分
表7：HTDZ-1250型電磁漿料磁選機(jī)精礦的主要元素成分
在福建南安某廠為地面磚生產(chǎn)線，需要陶瓷配方土為原料制作地面磚，該配方土主要為粘土（粘土是一個(gè)混合物，不同地區(qū)的粘土，其所含成分略有差異，并不完全相同。泛泛的說，粘土的主要礦物成分是高嶺石，約占總量的80-90%，其次是水白云母和石英。還有少數(shù)以三水鋁石為主要成分。粘土中二氧化硅含量為43-55%，三氧化二鐵為1-3.5%，三氧化二鋁為20-25%，二氧化鈦為0.8-1.2%）、長(zhǎng)石、黑泥等天然礦物原料按不同配方配制而成。
陶瓷土礦漿主要的特點(diǎn)在于濃度高（濃度在62-65%）、弱磁性物多，在整個(gè)除鐵過程中不允許濃度發(fā)生大范圍變化。因礦漿的特性與選礦條件的要求，常采用永磁棒組進(jìn)行磁選，但存在以下幾個(gè)不足之處，首先因物料的濃度高，大量的弱磁性物包裹在礦漿中，無法較好的進(jìn)行除雜，除鐵效率低。其次，永磁棒組需要大量人員進(jìn)行清洗，工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，同時(shí)因人為因素的影響，造成選礦指標(biāo)穩(wěn)定性差。再次，因物料對(duì)永磁棒的磨損，需要長(zhǎng)期對(duì)永磁棒進(jìn)行維護(hù)更換。
考慮到永磁棒組存在的不利因素居多，該廠利用HTDZ-520型電磁漿料磁選機(jī)對(duì)陶瓷土進(jìn)行半工業(yè)實(shí)驗(yàn)，得到優(yōu)良的選礦指標(biāo)。
實(shí)驗(yàn)過程：
（1）取該廠為陶瓷配方土原料礦樣，磨至100目全通，化驗(yàn)該物料原礦含鐵1.11%。礦樣做兩段電磁強(qiáng)磁選除雜，化驗(yàn)分析各精礦Fe元素含量及煅燒白度。
（2）具體試驗(yàn)流程為：陶瓷配方土礦樣→電磁漿料磁選機(jī)（1.5T）→電磁漿料磁選機(jī)（1.5T）→脫水烘干，如圖5所示
圖5實(shí)驗(yàn)流程圖
（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果如表8所示
表8：HTDZ型-520型電磁漿料磁選機(jī)對(duì)陶瓷土除鐵結(jié)果
（4）由表8數(shù)據(jù)可知，陶瓷配方土礦樣通過兩段電磁漿料磁選機(jī)，進(jìn)行強(qiáng)磁選除雜試驗(yàn)，最終可將陶瓷配方土Fe2O3含量由1.08%降至0.52%，與原礦相比，白度提高到40.8，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到客戶的指標(biāo)要求。因該設(shè)備在排鐵時(shí)僅有進(jìn)水口與排鐵口打開，并通過管道將磁性物單獨(dú)排走，不影響物料濃度。同時(shí)該設(shè)備全自動(dòng)運(yùn)行，提高了設(shè)備的利用率，避免了選礦指標(biāo)的波動(dòng)。
(5)該廠于2018年采購兩臺(tái)HTDZ-1000型漿料磁選機(jī)（1.5T），用于陶瓷土除鐵。兩臺(tái)設(shè)備（該型號(hào)分選腔內(nèi)徑1000mm）串聯(lián)，提高16-18個(gè)白度值，干礦處理量為12-15T/h。給該公司帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
(1) 電磁漿料磁選機(jī)，目前已廣泛應(yīng)用于高嶺土、長(zhǎng)石、石英砂、陶瓷土等行業(yè)，該設(shè)備自動(dòng)化程度高、磁場(chǎng)梯度大、同時(shí)利用鋼毛（或菱形網(wǎng)）作為介質(zhì)，能有效排除微細(xì)粒級(jí)弱磁性礦物。
(2) 電磁漿料磁選機(jī)可以有效降低非金屬礦物中的雜質(zhì)，使產(chǎn)品的質(zhì)量等級(jí)大幅提升，經(jīng)濟(jì)效益顯著，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
(3) 目前電磁漿料磁選機(jī)是非金屬礦除鐵提純的先進(jìn)設(shè)備之一，在非金屬礦選礦領(lǐng)域?qū)τ诟邘X土、細(xì)粒級(jí)長(zhǎng)石等物料的除鐵效果要優(yōu)于常規(guī)磁選機(jī)
(4) 電磁漿料磁選機(jī)可以用于高濃度物料去除磁性物的生產(chǎn)工藝中，具有分選效果的穩(wěn)定、連續(xù)可靠的優(yōu)點(diǎn)。
（華特磁電工業(yè)園）
華特選礦工程設(shè)計(jì)院技術(shù)服務(wù)范圍
①常見元素的分析和金屬材料檢測(cè)。
②石英、長(zhǎng)石、高嶺土、鋁土礦、鋰輝石、葉蠟石等非金屬礦除雜提純。
③鐵、鈦、錳、鉻、釩等黑色金屬選礦。
④稀土、黑鎢礦、鉭鈮礦、石榴石、電氣石等弱磁性礦物選礦。
⑤各種尾礦、尾渣等二次資源綜合利用。
⑥有色金屬礦物磁選+重選或浮選等聯(lián)合選礦。
⑦黑色、有色、非金屬礦物智能傳感分選。
⑧物料粉碎、球磨、分級(jí)等粉體超細(xì)加工。
⑨半工業(yè)化連選試驗(yàn)。
⑩礦山選廠破碎、預(yù)選、磨礦、磁（重、?。┻x、干排等EPC交鑰匙工程。
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