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一、磁选的基本原理
磁选是在不均匀磁场中,利用各矿物间磁性差异而使不同矿物实现分离的选矿方法。多用于黑色金属矿石的选别和有色、稀有金属矿石的精选。非金属矿的磁选,即是从非金属矿物原料中除去含铁等磁性杂质,而达到非金属矿物提纯的目的。
矿石进入磁选设备的分选区后,矿物颗粒受到磁力和机械力 ( 包括重力、离心力、水流动力等) 的联合作用,磁性不同的矿粒受到不同的磁力作用。磁性较强的矿粒,在不均匀磁场作用下磁化,由于作用在各矿物颗粒上的磁力和机械力的合力不同,从而实现了磁性强的矿物和磁性弱的矿物 ( 无磁性矿物) 的磁选分离。
矿物的磁性是矿物质本身所具有的基本属性,是磁选的依据。自然界中各种矿物的磁性分为三类: 顺磁性、逆磁性、铁磁性 ( 亚铁磁性、反铁磁性) 。顺磁性矿物在磁场中呈微弱的磁性,代表矿物: 金红石、黑钨矿、角闪石、绿泥石、橄榄石、石榴子石、辉石等。逆磁性矿物在磁场中也呈微弱的磁性,代表矿物: 方铅矿、金刚石、石膏、萤石、刚玉、高岭土、煤、石英、长石。铁磁性矿物在磁场中呈强磁性,代表矿物: 磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿、钛磁铁矿、磁黄铁矿等。
矿物的磁场多以其比磁化系数的大小来表示,可分为三类,见表 2 -8。
表 2 -8 矿物磁性及分类
二、磁选设备
磁选设备的结构多种多样,其分类方法也比较多。如按磁感应强度有弱磁场和强磁场之分; 按磁源可分永磁和电磁两类; 按作业方式分为干式和湿式; 按分选机形状有带式、筒式、辊式、环式等; 按给料粒度分为粗粒和细粒磁选设备。
在磁选设备的选择过程中,要依据矿物磁性及给料粒度选择,金属矿本身的磁选还要考虑磁性物的含量等。非金属矿本身多为非磁性矿物,但常含有一定的磁性矿物或弱磁性矿物组分。故高梯度磁选机应用较多。
( 一) 弱磁场磁选机
弱磁场磁选机主要用于强磁性铁矿石的分选。与非金属矿石分选有关的是磁辊筒和永磁圆筒式磁选机。前者用于干式分选大块和粗粒矿石,后者用于湿式分选细粒矿石。
1. 磁辊筒 ( 磁滑轮)
其结构见图 2 -23。它是由不锈钢或铜、铝等不导磁材料做成的辊筒。里面装配有圆周磁系。磁极极性沿轴向 N、S 交替,沿圆周方向不变。磁系固定在轴上。其磁系由永磁磁块嵌合而成。其结构简单,可直接安装在皮带运输机的头部,也可以配置成单独的干式磁选机。
矿石均匀地给到胶带上,当矿石经过磁辊筒时,非磁性或磁性很弱的块矿在离心力和重力作用下脱离胶带面,抛入非磁性矿中,磁性强的矿块受磁力作用被吸在胶带上,随胶带一起运动,至辊筒下部胶带离开辊筒伸直时,由于磁场强度减小而掉入磁性产品槽中。磁选过程见图 2 -23 ( b) 。
图 2 -23 永磁磁力辊筒结构示意图 ( a) 及磁选过程示意图 ( b)
磁辊筒多用于块矿磁选,给矿粒度为 75 ~ 10mm,大块磁力滚筒给矿粒度可达300mm,是一初步富集设备,可获得尚需进一步处理的粗精矿和最终尾矿,也可以用于除铁等。
2. 永磁圆筒式磁选机
永磁圆筒式磁选机是一种应用较广泛的湿式弱磁场磁选设备。主要由磁系、圆筒、分选槽、传动装置以及给料、排料和溢流装置组成。该磁选机有三种槽体结构形式: 顺流式( S) 、逆流式 ( N) 和半逆流式。半逆流式应用较多。其磁系由 3 ~ 5 个铁氧体磁块和导磁板组成的磁极构成,固定在圆筒轴上,工作时不旋转。磁极极性沿圆周方向交变,沿轴向不变,磁系包角为 106° ~117°。磁系偏向精矿排矿端,磁系偏角 ( 磁系中线与垂直直线的夹角) 为 15° ~20°。半逆流式 ( CTB,见图 2 -24) 为矿浆从槽体的下方给到圆筒的下部,非磁性产品移动方向和圆筒的旋转方向相同。顺流式 ( CTS) 为给矿方向和圆筒的旋转方向或磁性产品的移动方向一致。逆流式 ( CTN) 为给矿方向和圆筒旋转方向或磁性产品的移动方向相反。
工作原理及过程: 矿浆给入分选区时,在吹散水的作用下,呈松散悬浮状态,由于矿物比磁化系数不同,在磁场力作用下,强磁性矿物被吸附在圆筒表面上,并随圆筒旋转,在旋转过程中,由于磁极的极性交变,产生磁搅动作用,使夹杂在磁团或磁链中的脉石被清洗出来,而提高磁性产物的品位,磁性矿粒随圆筒转至磁系外区后,在冲洗水的冲洗作用下掉入精矿斗中。非磁性 ( 弱磁性) 矿物在箱内矿浆流的作用下,从底板上的尾矿孔流入尾矿管中,实现分离。
应用特性: 半逆流式磁选机由于矿浆呈悬浮状自下而上给入分选空间,磁性矿粒易于吸在圆筒面上,回收率高。尾矿流动方向与圆筒旋转方向相反,磁性矿粒有较多的被吸引机会,同时夹杂于精矿中的非磁性矿粒也容易被冲洗掉,磁性产品品位高,适合于 0. 15 ~1. 0mm 的细粒强磁性矿物的粗选和精选作业。
在顺流式磁选机中,磁性矿粒被吸在圆筒上后经过全部磁系弧长,磁搅动次数较多,磁性产物品位较高,但矿浆流速较大,小量磁性矿粒会被带走,回收率较低。适合于 6 ~10mm 的强磁性矿石的精选和粗选作业。
在逆流式磁选机中,磁性矿粒排出端距给矿处较近,磁搅动作用不强,磁性产品品位较低。但非磁性产品的排出口距给矿处远,矿粒经过较长的分选区,磁性产物的回收率较高。适合于粒度为 0. 6 ~1. 0mm 的细粒强磁性矿石的粗选或扫选。不适于处理粗粒矿石,因为易发生分选空间的堵塞。
图 2 -24 CTB 半逆流型永磁筒式磁选机结构
( 二) 强磁场磁选机
强磁场磁选机在非金属矿的选矿提纯中应用较多。
1. 干式盘式强磁场磁选机
目前我国生产且在生产实践中应用的多为单盘 ( ue788Ф885 mm) 和双盘 ( Фue788580 mm) 干式强磁选机。其结构见图 2 -25。结构主要由磁系、感应圆盘、振动槽、给料圆筒和传动装置等部分组成。其磁系成山字形,通过振动槽 ( 或皮带) 与圆盘构成闭合磁路。分选过程在槽面和盘尖边之间的空隙进行,空隙间距可以调节。为防止强磁性物料干扰磁选过程,在给料端经有一弱磁场磁选机,可预先选出强磁性物料。分选工作开始后,初分选矿物进入给矿斗,由弱磁场滚筒将磁性物分选出来,其余便均匀地呈薄层落在运转的输送皮带上,当矿物被送到磁盘下面时,磁盘便将弱磁性矿物吸出,并随着转动的磁盘被带到非磁场区,于是弱磁性矿物在自重和离心作用下离开磁盘落入精矿斗,未被吸出的矿物继续随皮带运行并落入尾矿斗,从而实现分选目的。
应用特性: 该磁选机适于分选比磁化系数大于 5. 0 ×10- 7m3/ kg 的粒度小于 2 mm 的弱磁性矿石。因属于下给料、吸出式,选择性较强,能得到较纯的精矿。也可得到多个不同磁性的产品,工作平稳可靠。常用于含铁、钛矿物、锆英石、金红石、独居石等矿物的精选。
2. 干式双辊强磁场磁选机
该磁选机有永磁和电磁之分。主要由磁辊、感应卸矿辊、弱磁给矿筒、给矿料斗、接矿料斗等部分组成。磁辊有两个,相对配置,构成闭合磁路。每个磁辊由三个磁极两组永磁块组成,磁极极性相同。CGR -54 双辊磁选机结构见图 2 -26。
图 2 -25 双盘干式强磁选机结构示意图
图 2 -26 CGR -54 双辊磁选机
工作过程: 入选物料由上部的给料斗先给到弱磁给矿筒上,将强磁性矿粒选出。然后通过分矿槽和可调给矿料斗给到两磁辊之间的三个高磁场区。非磁性矿粒不受磁力作用,在重力作用下直接掉入矿斗 D。磁性矿粒受磁力作用被吸在磁极上,并随磁辊一起转动。随着磁辊转角的改变,磁场强度逐渐减弱,磁性不同的矿粒先后掉入 C 和 B 矿斗中,少量磁性强的矿粒被感应卸矿辊卸下至精矿斗 A。
应用特性: 该磁选机磁路短,磁场强度大,故生产能力大,分选效果好。适用于分选粒度为 3mm 以下的含有多种不同磁性的金属矿和非金属矿物。用于非磁性物料的提纯时,可得到较高的纯度。但不适合处理很细的物料。
3. CS - l 型和 CS - 2 型强磁场磁选机
CS - l 型强磁场磁选机结构见图 2 - 27。它是一种电磁感应辊式强磁场磁选机。主要由给矿箱、分选辊、电磁铁芯和机架等组成。磁选机主体部分为电磁铁芯、磁极头与感应辊组成的磁系。电磁铁芯和感应辊对称平行配置,四个磁极头连接在两个铁芯的端部,与感应辊组成口字形闭合磁路,两个感应辊与四个磁极头之间构成四个分选带 ( 分选间隙) 。
图 2 -27 CS -1 型电磁感应辊式强磁选机
分选过程: 入选矿物进入给矿箱,由给料辊将其从箱侧壁桃形孔引出,沿溜板和波形板进入感应辊和磁极头之间的分选间隙后,磁性矿粒在磁力作用下被吸到感应辊齿上并随感应辊一起旋转,当离开磁场区时,在重力和离心力的作用下脱离辊齿卸入精矿箱中; 非磁性矿粒随矿浆通过梳齿状的缺口流入尾矿箱内,而实现分离。
4. SHP 型湿式双盘强磁场磁选机
主要由机架 ( 框架) 、磁系分选系统、传动系统、冷却系统、电源与信号等几大部分组成。磁系系统是由两个焊在立柱上的 U 形磁极、激磁线圈和装在主轴上的转盘组成。磁极和转盘均用电工纯铁制成,激磁线圈通以直流电形成对称的四个磁极,分选系统由齿板组、活动压盖、排矿盒、压框、扰矿圈、接矿槽、冲洗嘴、给矿嘴组成。
图 2 -28 SQC -6 -2770湿式强磁选机
工作过程: 转盘旋转过程中,分选箱进入磁场区,齿板被磁化,这时给矿嘴将矿浆送入分选箱后,弱磁性矿物被吸附在齿板上部齿尖上,非磁性矿物逐渐通过齿板间隙排入分选箱下部尾矿槽。分选箱转至中矿冲水嘴下部时,冲洗水将吸附在齿板上部的矿物冲至齿板下部,这时的脉石连生体和少量矿物一起排入中矿槽,当转到与磁极中心线相垂直的位置时,分选箱便处于中性区,精矿精冲洗嘴喷入高压水,将精矿冲入精矿接矿槽,而完成矿物的分选过程。
特点及应用: 该机型噪声低,节电、体积小、安装调整容易; 装有自动报警系统,设备运转安全可靠。主要应用于弱磁性铁矿物分选,如赤铁矿、褐铁矿、镜铁矿、钛铁矿等。
5. SQC 型、SZC 型湿式平环强、中磁场磁选机
SQC - 6 - 2770 湿式强磁选机结构见图 2 - 28。它为环式链状闭合磁路,铜管绕制激磁线圈,低压大电流激磁,水内冷却散热降温,导磁不锈钢为聚磁介质。主要有给矿装置、分选转环、磁系、精矿和中矿冲洗装置、接矿装置、传动机构等组成。
分选过程: 带分选室的分选环在传动机构驱动下慢速旋转。分选室进入磁场后,齿板介质被磁化,物料由分选点给入分选室内,磁性矿粒受磁力作用被吸在齿板的尖端上,并随分选环转动,当转到中矿清洗位置,少量清洗水给入,将磁性矿粒中夹杂的脉石和矿泥冲洗掉排入尾矿槽中; 当分选室转到精矿冲洗位置时 ( 相邻两磁极之间的磁中性点) ,被压力水冲入精矿槽,非磁性矿浆则在重力和矿浆流的作用下进入尾矿槽中。
结构特点及应用特性: 磁系由内外同心圆环磁轭及铁芯构成环式链状闭合磁路 ( 激磁线圈用异形铜管绕制,套在垫有绝缘层的铁芯上,紧靠磁极头) 、磁路短、漏磁少、场强高、电耗低、选别效果好、结构简单、运行可靠,适用于黑色、有色和非金属矿中细粒级弱磁性矿物分选,如含赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿等的石英、长石、霞石的提纯及高岭土的除铁 ( 铁矿物以褐铁矿为主) 。回收粒度下限为 20 μm。
6. 湿式双立环强磁场磁选机
该机型是 20 世纪 70 年代末我国研制成功的立环式强磁选机。主要由给矿器、分选环、磁系、尾矿槽、精矿槽、供水系统和传动装置等部分组成。
分选过程: 装有介质的分选圆环在磁场中慢速旋转。矿浆经细筛排除粗粒和杂质后沿圆环给入磁场中的分选室中,非磁性矿粒在重力作用下,随矿浆穿过球介质间隙流到尾矿槽中。磁性矿粒被吸在球介质磁力很大的部分表面上,并随分选环一起转动离开磁场区,再由压力水的冲洗流入精矿槽中。
结构特点及应用: 主要特点为球介质随分选环的垂直运转可以得到较好的松动。较好地解决介质的堵塞; 有退磁作用,容易卸矿; 适应性强,选别粒度较宽,应用较广。可用于有色和稀有金属矿物分选,也可用于非金属矿的除铁提纯,有效回收粒度下限为 20μm。
( 三) 高梯度磁选机
高梯度磁选机也是湿式强磁场磁选机,它通过两个途径来获得大的磁场梯度。梯度是由于采用了特殊的聚磁介质钢毛,从而大大提高其磁场作用力,较湿式强磁场磁选机高出许多倍,有效处理粒度下限可降至 10μm。在非金属矿的提纯上,高梯度磁选机更为常用。目前可用于高岭土、滑石、石墨、云母、长石、石英、方解石、萤石、煤矸石、型砂及含 S、As、Bi 等非金属矿石和原料的分选和提纯。对高岭土的提纯尤为重要。高岭土的提纯是目前高梯度磁选机应用的主要对象。
工作时先接通电流,线圈使产生磁场,钢毛即被磁化,接着自动打开给料阀,排料阀和流速控制阀,矿浆进入分选箱,通过被磁化的钢毛后,磁化物质被钢毛截留,其余未被磁化的料浆通过排料阀。打开冲洗阀,冲掉钢毛上的非磁性料浆,再关掉电源,钢毛磁性消失,再用水冲洗出被磁化的磁性矿物,整个过程按程序自动控制完成。
特点: 工序简单,成本低,无污染,效果好,适应性强。能借助于调整磁分离操作参数来生产不同档次的产品,并可根据需求来控制生产成本。
1. 连续平环式 Sala 型高梯度磁选机
其结构见图 2 -29。Sala 型高梯度磁选机是一种应用较早且应用较多的磁选机,由萨拉磁力公司制造,性能不断得以提高,特别是钢毛的堵塞问题有了改进。主要由分选环、马鞍形螺线管线圈、铠装螺线管铁壳以及装有铁磁性介质的分选箱等部分组成。分选环装在一个中心轴上,由电机带动而旋转。根据选别需要确定其转数大小。环体由非磁性材料制成。分选环分成若干个分选室,分选室内装有耐蚀软磁聚磁介质 ( 金属压延网或不锈钢毛) 。分选环的直径、宽度、高度根据选别需要设计出不同的规格。连续式设备的磁体保留了周期式设备磁体的特点,即铠装螺线管磁体。这是区分其他湿式强磁选机的主要部分。为了在环式磁选机中产生均匀的磁场,磁体由两个分开的马鞍形线圈所组成,以便使装有介质的环体通过线圈转动。马鞍形螺线管线圈一般可采用空心方形软紫铜管绕成,通以低电压大电流,通水内冷。铁铠回路框架包围螺线管电磁体并作为磁极,磁场方向与矿浆流方向平行,分选介质的轴向与磁场方向垂直,因而介质元上下表面的磁力最大、流体阻力最小,容易将磁性颗粒捕收在介质元的上下表面。
图 2 -29 Sala - HGMS 连续式高梯度磁选机
分选过程: 矿浆由上导磁体的长孔中流到处在磁化区的分选室中,弱磁性颗粒被捕集到磁化的聚磁介质上,非磁性颗粒随矿浆流通过介质的间隙流到分选室底部排出成为尾矿,捕集在聚磁介质上的弱磁性颗粒随分选环转动,被带到磁化区域的清洗段,进一步清洗掉非磁性颗粒,然后离开磁化区域,被捕集的弱磁性颗粒在清洗水的作用下排出,成为精矿。
结构特点与应用特性: 高梯度磁选机属连续式工作,处理量大,适合分选磁性矿物含量高 ( 大于 50%) 的细粒和微细粒物料; 磁场的方向和矿浆的方向平行,矿浆流不直接冲刷介质,磁路结构合理,转环不是磁路的组成部分,磁体漏磁少,多用于分选弱磁性铁、钛、钨矿及非金属矿的提纯及降低煤的灰分和硫含量等。
2. 连续立环式 Slon 型脉动高梯度磁选机
主要由转环、转环驱动机构、激磁线圈、铁轭、脉动机构、给矿斗、尾矿斗、精矿斗、精矿冲洗装置、机架等部分组成。立环内装有导磁不锈钢介质 ( 钢网或钢毛) 。其结构及外形分别见图 2 -30 ( a) 及 ( b) 。
工作过程: 在矿物分选过程中,转环作顺时针旋转,矿浆从给矿斗给入,沿上铁轭缝隙流经转环,转环内的磁介质在磁场中磁化,磁介质表面形成高梯度磁场,矿浆中磁性颗粒被吸着在磁介质表面。被转环带到顶部无磁场区,被反向冲洗水冲入精矿斗,非磁性颗粒沿下铁轭缝隙流入尾矿斗被带走,周而复始进行矿物分选。
结构特点应用特性: 转环立式旋转,反向冲洗精矿,磁介质不容易堵塞 ( 尤其对大颗粒矿物) ,配有脉动机构,可消除机械夹杂现象,富集比大,回收率高; 工作运行可靠,对给矿粒度、浓度和品位的波动,适应性强。该机型多用于弱磁性金属矿物的分选,如赤铁矿、
褐铁矿、菱铁矿及有色选钛等。在非金属矿方面则用于长石、石英、霞石、红柱石、高岭土的除铁及选矿提纯。分选粒度下限可达 10μm。
图 2 -30 Slon 型磁选机结构图 ( a) 与外形照片 ( b)
3. CAD 型高梯度磁选机
该类型磁选机为周期式工作,多用于过滤含有磁性颗粒的悬浮液,又称为高梯度磁过滤器。也应用于高岭土等非金属矿的提纯。
该机主要由磁极、水内冷却激磁线圈、介质箱及箱内充填磁介质 ( 钢毛等) 等组成。分选过程: 磁场接通后,待分离的颗粒通过分离介质箱的聚磁介质,磁性颗粒被吸引并被捕获在钢丝上,悬浮液被净化后排出分离装置,介质达到饱和吸附能力时,停止给矿,断开磁场,用冲洗水将吸附颗粒洗下,达到磁性粒子与水的分离。
图 2 -31 筒式超导磁选机主体结构
( 四) 超导磁选法
适用于处理几种微米级或亚微米级的极弱的顺磁性矿物。由超导磁体 ( 铌钛线或铌锡线绕制而成) ,超低温冷却系统 ( 用液氦制冷,铌钛或铌锡超导磁体在 4. 2K 下达到磁体无直流的超导状态) ,分选管或分选装置 ( 使矿浆在超导磁场中将磁性矿物和非磁性矿物分开) 等部分组成。主体结构见图2 - 31。
特点: 能长期运转,与常规磁选机相比,降低电耗 80% ~90%,占地面积为原来的 34%,重量为相同生产能力的高梯度磁选机的 47%,具有快速激磁和退磁能力,可使设备减少分选、退磁和冲洗杂质所需要时间,从而提高矿物的处理能力。
如: 美国贝尔电话实验室建造了一种 10 万高斯的电磁体,电耗达 1600 千瓦时,每分钟还需用 4. 5t 水冷却。而 1976 年,日本制造了一台 17. 5 万高斯的超导磁体,是世界上最强的超导磁体,总耗电才 15 千瓦。超导体作为导线,每平方厘米截面积上可以流过几十万安培的大电流,可以产生十几万高斯的强磁场,而一般的电磁铁只能生产最大为 2 万高斯的强磁场。
三、电选的基本原理
电选是利用各种矿物的电性差别,在高压电场中实现矿物分选的一种选矿方法。它广泛地应用于有色、黑色金属和非金属矿物的分选。
1. 矿物的电性
矿物的电性表现为矿物的导电率、介电常数、比导电度等。
矿物的导电率表示矿物导电的能力,即电子在矿物体晶格中移动的难易程度。导电率越大,说明矿物的导电能力越强。依导电率值大小,可将矿物分成三类:
1) 导体矿物,如自然铜、石墨等矿物。
2) 半导体矿物,如硫化矿、金属氧化物等。
3) 非导体矿物,如硅酸盐和碳酸盐矿物。
矿物导电率的大小与温度、矿物的结晶构造、矿物的表面状态等因素有关。
矿物的介电常数: 表示物体隔绝电荷之间的相互作用的能力。介电常数愈大,表示隔绝电荷之间的相互作用的能力愈强。
矿物的比导电度: 矿物颗粒的电性 ( 即导电与否) 与颗粒和电极的接触面电阻有关,界面电阻又与高压电场的电位差有关。当电场的电压足够大时,界面电阻减少,导电性差的矿物亦可起导体作用。即各种矿物均有一个由非导体转为导体的电位差。将各矿物表现为导体时所需电位差与石墨的比值,称为比导电度。两种矿物的比导电度相差越大,越容易分离。
2. 矿物的带电方式
矿物在电选中带电方式主要有: 直接传导带电、感应带电、电晕带电和摩擦带电等。
传导带电: 当矿粒直接和电极接触时,导电性好的矿粒可直接从电极获得极性相同的电荷,即直接传导带电,矿物带电后则被电极极化而产生束缚电荷,靠近电极一端产生与电极相反的电荷,被电极吸引,导电性不同,从而在电极上的表现行为也不同。
感应带电: 矿粒不与带电体或电极接触,而在电场中受感应作用,导电性好的矿粒在靠近电极的一端因电极感应,产生和电极极性相反的电荷,另一端产生相同的电荷,且矿粒上的电荷可以移走,而使矿粒带电。导电性差的矿物,却只能被电极极化,其电荷不移走,因而产生不同的电性行为。
电晕带电: 在两个曲率半径相差很大的电极上,加足够的电压,细电极附近的电场强度将大大超过另一电极。在细电极附近的空气将发生碰撞电离,产生大量的电子和正负离子。
向符号相反的电极移动,形成电晕电流。这种现象叫电晕放电。在电晕电场中,不同性质的矿粒吸附空气离子而得符号相同但数量不同的电荷,表现不同的电力作用,从而实现分离。
摩擦带电: 不同性质的矿粒相互摩擦或者与给料设备表面摩擦,从而使不同性质的矿粒带上符号相反,数量足够的电荷,而使矿物带电。
电选过程中,多以传导带电和电晕带电结合运用。
3. 矿物电选过程
电选是在电选机的电场中进行。矿物颗粒给入电场后,由于导电性质的不同,使得矿粒在电场中以某方式带不同性质的电荷或带不同数量的电荷。从而受到不同的电场力的作用,以实现分离。
四、电选设备
电选机的型式有多种。
按电场特性可分为: 静电选矿机、电晕电选机和电晕—静电复合电场电选机; 不同电极结构时,颗粒运动轨迹见图 2 -32。
按结构特征可分为: 辊式、板式、带式电选机等。
按矿粒带电方式分为: 接触带电电选机、摩擦带电电选机、电晕带电电选机等。
1. YD 高压辊式电选机
这是我国自行研制的一种电选设备,它主要由主机、加热器和高压直流电源三部分组成。主机部分由转辊、电晕电极、静电极、毛刷和分矿板组成。主机结构如图 2 - 33所示。
图 2 -33 YD -3A型高压电选机
图 2 -32 不同电极结构时,颗粒运动轨迹示意图
分选过程: 该机型采用电晕电极和静电极 ( 偏极) 相结合的复合电场。高压直流电通至电晕电极和静电极后,由于电晕电极直径很小,从而向着辊筒方向放出大量电子,这些电子又将空气分子电离,正离子飞向负极,负电子则飞向辊筒 ( 接地正极) ,靠近辊筒一边的空间都带负电荷,静电极则只产生高压静电场,不放电。矿粒随转辊进入电场后,此时不论导体或非导体都同样地吸附有负电荷。由于矿粒电性质不同,运动和落下的轨迹也不同。导体矿粒获得负电荷后,能很快地通过转辊传走,同时又受偏极所产生的静电场的感应作用,靠近偏极的一端感生正电,远离偏极的另一端感生负电,负电又迅速地由辊筒传走,只剩下正电荷,由于正负相吸引,故它被偏极吸向负极 ( 静电极) ,加之矿粒自身又受到离心力和重力的切向分力作用,致使导体矿粒从辊筒的前方落下而成为精矿 ( 导体) 。对非导体矿物,虽也获得了负电荷,由于其导电性很差,获得的电荷很难通过辊筒传走,从而此电荷与辊筒表面发生感应而紧吸于辊 5 面。电压越高 ( 电场强度越大) ,此吸引力也就越大,随辊筒而被带到转辊之后方,用压板刷强制刷下,即为尾矿 ( 非导体) 。介于导体与非导体之间的中矿则落到相应的中矿斗中。
图 2 -34 单辊电选机
2. 金刚石选矿用单辊电选机
主要由接地电极、电晕电极、偏向电极、给矿装置、刷子、产品分隔板、传动装置等部分组成。接地电极为直径 200 mm,长度 400 mm 的黄铜转辊。电晕电极为直径 0. 15 mm,长度为400 mm 的钨丝。偏向电极为直径 40 mm 的黄铜管,单辊电选机结构见图 2 -34。
电晕电极与偏向电极接有电压为 15 ~ 20kV 的电源。电极之间距离可以通过改变电晕电极及偏向电极的空间位置来调节。
金刚石选矿用单辊电选机,也是在复合电场作用下依矿物导电性的差异而分选。
3. 美国卡普科高压电选机
该电选机也是辊筒式复合电场电选机,主要由给矿斗、辊筒电极、分矿隔板和接矿斗等部分组成,如图 2 -35、图 2 -36 所示。
图 2 -35 卡普科电选机电极结构
图 2 -36 卡普科工业型电选机
特点: 采用高压电源达 40 kV,分选效果显著提高; 采用大辊筒,直径有 200mm、250mm、300mm、350 mm 等多种型号,可更换,适应性强; 处理量大,每厘米辊筒长度每小时可达 18 kg,但中矿的循环量较大,约为 20% ~40%。
电选机在非金属矿的提纯分离上,应用较多,特别是金刚石、海滨砂矿、石墨、石棉等的选矿。一些常见的氧化矿和硅酸盐矿物电选分离体系简列如下:
重晶石—硅酸盐、石墨—石英、石灰石—石英、石榴子石—钛铁矿、高岭土—铁矿物、独居石—锡石、锆英石—锡石、蓝晶石—金红石与铁矿物、独居石—钛铁矿、长石—云母、金红石—独居石、金红石—海滨砂、金红石—锆英石、碳化硅—氧化铝—碳酸盐矿物、萤石—石英、铬铁矿—石榴子石等。