王兆连 王宝春 刘风亮 丁长田 马光强 陈传君 薛 鹏

(山东华特磁电科技股份有限公司 山东 临朐 262600)

前言

非金属矿物作为基础性功能材料，被广泛应用于信息技术、高端装备、新材料、新能源、节能环保等产业中，非金属矿行业的快速发展，有力推动了经济快速发展。非金属矿物材料一般对纯度要求较高，杂质含量往往决定了产品的质量等级，特别是其中的铁含量，在非金属矿的加工过程中一般都需要进行除铁作业。

目前非金属矿的除铁提纯方法主要有磁选法、浮选法、重选法、电选法、化学选矿法、摩擦选矿法、光电拣选法等。随着人类对环境保护意识的提高和矿产资源高效利用的需要，磁选法成为了非金属矿除杂的主要方法。一般非金属矿物中的铁、钛杂质具有磁性弱、粒度细、去除难等特点。针对目前除铁磁选设备存在的技术问题，山东某公司研发生产了HTDZ电磁浆料磁选机，该设备具有选矿效率高、适应面广、选矿成本低、 设备作业率高、使用寿命长等优点，可广泛应用于石英、长石、霞石、高岭土等非金属矿物的除铁提纯，可有效降低铁、钛等有害杂质的含量。

1 HTDZ电磁浆料磁选机简介

1.1 HTDZ电磁浆料磁选机结构

该设备主要由磁系、激磁线圈、冷却系统、分选系统、冲洗系统、电气控制柜、支架总成及物料管道等组成，设备结构见图1。通过磁系及线圈结构的调整，优化了分选腔体内的磁感应强度分布，减少漏磁和提高电效率，使设备具有良好的激磁性能。

1-磁系总成 2-线圈总成 3-冲水总成 4-物料管道总成 5-冷却系统 6-支架总成

图1 HTDZ电磁浆料磁选机设备结构

选矿工作时在分选腔中装入特殊材料的导磁介质(钢毛、钢板网、波纹片等)，通过磁场感应，使分选介质表面产生高梯度磁场，当矿物流经分选区中的导磁介质时，铁磁性杂质会被有效的吸除。

在冲洗时采用正、反冲水和高压气体结合的方式清理磁介质，通过大流量、高压力短时间的正反向冲洗，能有效地清洗吸附在介质上的磁性矿物，同时节省用水量。

1.2 HTDZ电磁浆料磁选机技术特点

1.2.1 采用油冷却方式

电磁浆料高梯度磁选机采用全密封油冷却方式，外置式高效热交换器进行油水热量交换，实现油水复合冷却，冷却速度快，线圈温度稳定，保证了稳定的磁场强度。

1.2.2 独特的线圈结构

线圈采用多层绕组结构浸泡在变压器油中，使线圈的换热面积倍增，在每一层线圈之间形成相对独立的冷却油通道，有效地控制了冷却油的流动，实现了线圈与变压器油的快速热交换，保证了线圈温度不大于25 ℃。

1.2.3 特殊磁分选介质

质节点处产生极高的磁场梯度，除铁效果更佳。介质采用特制的导磁不锈钢材质，在背景磁场的激发下可以产生极高的梯度磁场，对于低含量的弱磁性杂质有很强的吸附作用，除铁效果更佳。

1.2.4 先进的控制系统

控制系统采用可编程控制器作为核心控制部件，能有效控制各执行机构按照工艺需求周期运行；并实时检测现场数据，方便用户查询。同时采用先进的人机界面技术，通过Host Link总线与可编程控制器实时高速通信，可实现互联网在线监控设备运行状况和故障诊断。

1.2.5 气水组合式卸矿

设备除铁时，使用高压水和压缩空气对介质清洗，并且可以实现清洗时间的用户设定，对于不同矿物、不同阶段除铁可做分别设定，满足不同矿物的除铁要求。

1.2.6 背景场强高

采用计算机模拟技术对磁体进行有限元素分析，可定量计算磁场的分布及大小，保证了磁路的合理设计，背景场强可达1.8 T。

目前某公司生产的HTDZ电磁浆料磁选机系列产品有HTDZ-520、780、1000、1200、1500、2000 等机型。

2 HTDZ电磁浆料磁选机在非金属矿除杂中的应用

2.1 在高岭土除杂中的应用

福建某厂高岭土中的磁性物主要为：钛铁矿、褐铁矿以及少量黄铁矿。该高岭土矿采用电磁浆料磁选机提纯高岭土行之有效，而且流程简单、工业上也易实施。通过分析该厂原矿中铁、钛等杂质矿物的特性，采用HTDZ-2000型周期式高梯度磁选机作为工业除铁设备。其磁选生产工艺简图，如图2所示。

图2 生产工艺简图

HTDZ周期式高梯度磁选机给料的主要元素分析结果，如表1所示。

表1 高岭土磁选给料的主要元素分析结果

经HTDZ周期式高梯度磁选机成品的主要元素分析结果，如表2所示。

通过生产结果表明，通过2道浆料高梯度磁，精矿Fe2O3含量可降低58%左右，可获得良好的除铁效果。产品白度提高效果明显。该设备质量稳定，各项指标达到设计要求，标志我国第1台分选腔直径为2 000 mm的大型电磁浆料磁选机，在高岭土除铁提纯工业中成功应用。

表2 磁选精矿主要元素分析结果

2.2 在长石除杂中的应用

河南洛阳某企业的长石原矿品质较差，主要磁性物Fe2O3含量为0.5%，原矿白度为22。该公司采用永磁板式磁选机、LHGC-1750型立环高梯度磁选机、2台HTDZ-780(1.5 T)电磁浆料磁选机串联工艺，对长石进行提纯除铁，工艺流程简图如图3所示。

图3 河南洛阳长石工业生产流程简图

永磁板式磁选机处理量大，先除去部分磁性铁等，立环高梯度磁选机介质感应磁场高，可以有效去除大颗粒的弱磁性杂质， 得到白度为42度的粗精矿。长石粗精矿再通过HTDZ-780(1.5T)电磁浆料磁选机进行精选，去除矿浆中细粒级、弱磁性铁杂质。经提纯后长石精矿铁含量降低到0.08%，白度可以提高到64，可以满足优质陶瓷原料的要求。

HTDZ-780周期式高梯度磁选机给料的主要元素分析结果，如表3所示。

表3 粗精矿的主要元素分析结果

经HTDZ-780周期式高梯度磁选机成品的主要元素分析结果，如表4所示。

表4 长石精矿主要元素分析结果

2.3 在石英砂除杂中的应用

石英砂的物理、化学特性具有独特性，在航空航天、微电子、集成电路、AI人工智能等领域中占有重要地位。因为石英砂特殊的分子结构使其具有的耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性，在许多高科技产品中发挥着越来越重要的作用。

在高科技领域对石英砂的纯度要求极为严格，尤其是铁、钛杂质的含量，必须保证在非常低的范围以下。近年来，HTDZ周期式高梯度磁选机在河北邢台、广东湛江、安徽凤阳、山东临朐、临沂沂水等地得到了广泛的应用，该设备操作简单、运行可靠，受到用户的一致好评。

在广东湛江某选矿厂，该厂石英砂中的杂质主要为长石、云母、赤铁矿、褐铁矿、黑云母、闪角石等。该矿石的主要成分如表5所示。

表5 广东湛江某选矿厂石英砂原矿主要成分

该选矿厂采用选矿的流程如图4所示。

该选矿工艺流程经过脱泥，螺旋溜槽擦洗，一次永磁板式磁选机，主要是去除强磁性矿物，磁化部分弱磁性矿物，再经过LHGC立环高梯度磁选机，去除粗颗粒弱磁性矿物，最后通过HTDZ-1250型周期式磁选机，去除细粒级弱磁性矿物。HTDZ-1250型周期式磁选机给矿的主要元素含量如表6所示，HTDZ-1250型周期式磁选机精矿的主要元素含量如表7所示。

图4 石英砂选矿的流程简图

表6 HTDZ-1250型周期式磁选机给矿的主要元素成分

表7 HTDZ-1250型周期式磁选机精矿的主要元素成分

3 结论

1)电磁浆料磁选机，目前已广泛应用于高岭土、长石、石英砂等行业，该设备自动化程度高、磁场梯度大、同时利用钢毛(或菱形网)作为介质，能有效排除微细粒级弱磁性矿物。

2)周期式浆料磁选机可以有效降低非金属矿物中的杂质，使产品的质量等级大幅提升，经济效益显著，具有较大的推广应用价值。

3)目前周期式浆料磁选机是非金属矿除铁提纯的先进设备之一，在非金属矿选矿领域对于高岭土、细粒级长石等物料的除铁效果要优于常规磁选机。