CN101474593A - 永磁高场强磁滤器 - Google Patents

Abstract

一种永磁高场强磁滤器，其特征在于：该磁滤器包括由采用若干个以同轴线方式串接在一起的永磁磁环(8)和挤压在每两相互叠放的永磁磁环间的高导磁轭片(9)构成的主磁系(25)，所述永磁磁环(8)的内环腔作为分选空间，且同一轭片(9)两侧的磁环极性相同；环绕永磁磁环的外环面以若干块扇形磁钢(7)进行铠装，构成辅助磁极(26)，使得每个磁环都受到上、下和外部三面的挤压以提高分选空间的磁通量，从而获得高的磁场强度。由于采用永磁磁环内环腔作为分选空间，在磁系设计中采用三面同极挤压技术构成闭合磁系，这也就确保了分选腔中心轴线上磁场强度能够达到1.3T。

Description

永磁高场强磁滤器

技术领域

本发明涉及磁选机技术，具体说是涉及一种永磁高场强磁滤器。该磁滤器可用于弱磁性矿物粉体提纯，或用作矿石中磁性矿物含量分析，还可用于生产磁化水等。

背景技术

鉴于永磁磁系不需激励功耗和冷却系统，且性能稳定，结构紧凑简单，运行能耗低、操作维护方便等诸多优点，电磁设备的永磁化是人们不懈的追求，20世纪80年代高性能NdFeB永磁材料的问世为此提供了基础。当前，几乎所有的弱磁场磁选设备和大多数中等场强的磁选机都采用了永磁磁系，但高场强磁选机仍以电磁磁系为主，如何采用永磁材料进行合理的磁系、磁路设计，使得分选区域能够获取高的磁场强度成为永磁磁选机研究的焦点之一。

常见的永磁高场强有：平环永磁高梯度磁选机、YG型永磁双立环高梯度磁选机、多元高梯度永磁强磁选机、对极式永磁磁选机等。

中南工业大学的陈荩、孙仲元、冯定五等人研制了平环永磁高梯度磁选机，其磁系结构选择波状磁场多极永磁磁系，整个磁系由内、外磁系构成闭合磁系，内、外磁系均为磁铁铠装挤压磁系，其中心线上的场强成正弦曲线分布，波状磁场使分选空间的场强非均匀分布，颗粒在分选空间所受的磁力也经历由强到弱，又由弱到强的周期性变化，物料在分选空间也会时而松散时而紧密，有利于清除夹杂物。内、外磁系之间的分选间隙可调整，以适应不同物料对分选场强的要求，磁介质振动系统由偏心轮、振动电机和回复弹簧组成。内筒和磁介质固定于一起，并和磁介质一起沿轴向振动，外滚筒固定不动。主要技术参数为最高背景场强：1T，内筒直径×长：282mm×450mm，筒体转速：30r/min，振动电机功率：1.5kw，磁介质振动频率：24Hz，处理能力：1.5t/h，分选空间宽度(径向)×长：20mm×450mm，传动功率：2.5KW，磁介质振动振幅：1.5mm。

马鞍山矿山研究院研制了YG型永磁双立环高梯度磁选机，该设备主要由永磁磁系、脉动机构、转环驱动机构及其它配套部件组成。其中永磁磁系由上、下磁轭及磁极、导板和磁极保护罩等组成，上下磁极主要由钕铁硼和铁氧体磁块复合组成，在磁极间距为90mm时，产生的平均背景场强约0.56T；转环分成24个分选室，由导磁不锈钢焊接制成，各分选室内导磁钢板网和非导磁钢板网相叠充填；脉动机构由跳台冲程相、驱动杆和隔膜等组成。

常文臣在多元永磁高梯度磁选机的专利申请材料中提出了微导串并联永磁磁路技术和多元高梯度聚磁介质的概念。其磁系是在基本磁源锶铁氧体上落上一块聚磁板，再落上尺寸较小的高场强钕铁硼永磁体组成复合磁源，背景场度可达0.7～0.9T，将n对(n＝2、4、6…等偶数)相同复合磁源直接串联；磁系之间无需磁轭铁和导磁板连接形成串联无导磁路，形成多个选别空间，串联时两相邻复合磁源共用一块锶铁氧体，即在一块锶铁氧体的两边各落上落上一块聚磁板，再落上尺寸较小的高场强钕铁硼永磁体而形成串联复合磁源，再将偶数个无导串联磁路直接并联，并联磁路之间也无需磁轭铁和导磁板，从而形成多个选别工作区的完全闭合串并联磁路。偶数个无导串联磁路仅通过最外端两导磁板或磁轭铁的闭合作用即可组成串并联磁路；整体结构上多个无导磁路均形成完全闭合磁路，最高背景场强0.9T。

捷克共和国采用两块对极的永磁体与铁轭组成大空腔窗框式的磁体结构，与磁系围成的空腔外形相同的分选箱布置其中，分选箱内装聚磁介质。单个磁极是由多个小的钕铁硼磁块组成的大磁块，每个磁块都装入不锈钢盒而后焊接在不同规格的U形钢板上，再将两个U形钢板组装成由两个可以相互移动的大磁块组成的封闭磁回路，在分选间隙为30mm时，闭合磁场背景均匀磁感应强度可达0.9T。在此基础上，长沙矿冶研究院与莫斯科矿业大学合作研发了CRIMM型双箱往复式永磁高梯度磁选机并应用于长石、霞石和高岭土等非金属矿除铁生产中，该机由两个往复直线运动分选箱、支撑限位导轨等组成；双分选箱内装有多维聚磁分选介质堆，分选箱进入磁体时，介质表面磁感应强度达1.3T以上、磁场梯度达10⁶T/m以上。闭合磁场均匀背景磁感应强度达0.8T以上。

还有一种带式永磁高梯度磁选机也采用了对极式的磁系结构，该机主要由永磁磁系、无极聚磁介质带、电磁振动线圈和机架组成。由铠装的钕铁硼磁铁(磁能积为255kJ/m³，剩余磁感应强度1.1T)组成磁系，可以通过调整磁系上下的磁极间距(20～150mm)来调整分选磁场的背景场强(0.35～0.70T)，介质带由钢毛介质编织而成，介质带上装有两个电磁振动线圈，其产生的高频低幅振动使物料分选的选择性提高。

中国专利CN2522172Y公开了一种强磁力辊。这种磁力辊由稀土永磁强磁环和高导磁材料的轭片串接而成。环形的导磁轭片与环形稀土永磁强磁体相间交错排列，无磁芯轴从两种环的中心穿过，芯轴两端用无磁螺纹端盖固定。这种强磁力辊主要特点是利用了永磁排斥状态聚磁技术，布置在任意一个环形导磁轭片两边的环形稀土永磁强磁体都是同一极性，排斥状态聚磁技术使得导磁轭片两边环形稀土永磁强磁体发出的磁通都被迫从环形轭片的外圆周面“挤出”，从而形成了强磁力辊的工作磁感应强度和磁场梯度。采用无磁芯轴和端盖主要是防止漏磁现象。这种强磁力辊的工作场强可达2T，磁场梯度可达10³T/m。以此强磁力辊为核心，可以构成永磁带式和筒式磁选机。

综上所述，当前的永磁强磁选机大都采用了闭路磁系结构，由两块或两块以上单独的磁铁来构建分选空间，虽然也采用了辅助磁铁铠装和挤压排斥聚磁技术，但分选区域场强多在1T以下，难以满足分选弱磁性粉体的需要，磁系设计有待进一步优化。

发明内容

本发明的目的是采用铠装堵漏和挤压聚磁技术进行磁系、磁路设计，从而在分选区域获得1.3T的高场强，从而改善分选效果并拓展永磁磁选设备的应用领域，使之能够应用于矿石中磁性矿物含量的分析及磁化水、磁化肥的生产等。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的永磁高场强磁滤器包括由采用若干个以同轴线方式串接在一起的永磁磁环和挤压在每两相互叠放的永磁磁环间的高导磁轭片构成的主磁系，所述永磁磁环的内环腔作为分选空间，且同一轭片两侧的磁环极性相同；环绕永磁磁环的外环面以扇形磁钢进行铠装，构成辅助磁极，使得每个磁环都受到上、下和外部三面的挤压以提高分选空间的磁通量，从而获得高的磁场强度。

本发明中所述的永磁磁环采用轴向充磁方式，扇形磁钢采用两种形式的径向充磁方式，一种内壁为N极，另一种外壁为N极，这两种充磁方向的扇形磁钢紧紧环绕在永磁磁环的周围，每排环绕扇形磁钢的个数为：360°/angle°块(angle°为扇形磁钢中心角，内外壁N极取决于环形磁钢挤压于高轭导磁片处的极性)，扇形磁环内径同永磁磁环外径相当，而厚度略大约永磁磁环厚度。

所述永磁磁环和高导磁轭片的内、外径相同，并采用永磁排斥状态聚磁技术将永磁磁环和高导磁轭片交替串接，布置在任意一个环形高导磁轭片两边的永磁磁环都是同一极性，以永磁磁环和高导磁轭片内径围成的轴孔作为分选空间，分选空间内可充填聚磁介质。

所述辅助磁极由若干块360°/angle°块同规格的中心角为angle°的扇形磁钢构成，该扇形磁钢的厚度为一片永磁磁环和一片高导磁轭片的厚度之和，且扇形磁钢厚度的二分之一处对应于每两个永磁磁环相叠加面位置处、即高导磁轭片位置处。

本发明在永磁磁环内环腔中放置有与永磁磁环内环腔过盈配合的由金属材料制作的分选区保护套；在分选区保护套中安装有聚磁介质筒。

本发明的有益效果如下：

由于采用永磁磁环内环腔作为分选空间，在磁系设计中采用三面同极挤压技术构成闭合磁系，这也就确保了分选腔中心轴线上磁场强度能够达到1.3T。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的俯视图。

图4是单元磁系结构示意图。

图5是图4的俯视图。

图中序号：1、机架，2、大压盖，3、筒体法兰，4、环形磁钢压环，5扇形磁钢压环，6筒体，7、扇形磁钢，8、永磁磁环(环形磁钢)，9、高导磁轭片，10、扇形磁钢垫环，11、环形磁钢垫环，12、端盖，13护套，14、分选腔保护套，15、给料漏斗，16、聚磁介质筒，17、筒体连接螺纹，18、薄铁片，19、圆柱体分选区，20、机架支架，21、端盖连接螺栓，22、环形磁钢内壁，23、环形磁钢外壁，24扇形磁钢内壁、25、主磁系，26、辅助磁极，27、机壳，28、轴向充磁方向，29、径向充磁方向。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例(附图)作进一步说明：

本发明利用高性能NdFeB磁性材料高磁能积和高内禀矫顽力的特点，采用NdFeB永磁磁环和扇形磁钢来构建分选磁系。

如图1、2、3所示，本发明的永磁高场强磁滤器包括机架1、安装在机架山的机壳27、以及位于机壳内的主磁系25、辅助磁极26、分选腔保护套14、给料漏斗15以及聚磁介质筒16；所述主磁系25包括由采用若干个以同轴线方式串接在一起的永磁磁环(稀土永磁强磁体)8和挤压在每两相互叠放的永磁磁环间的高导磁轭片9，所述永磁磁环8的内环腔作为分选空间，且同一轭片9两侧的磁环极性相同；所述辅助磁极26由若干块360°/angle°块同规格的中心角为angle°的扇形磁钢7构成，该扇形磁钢7的厚度为一片永磁磁环8和一片高导磁轭片9的厚度之和，且扇形磁钢7厚度的二分之一处对应于每两个永磁磁环8相叠加面位置处、即高导磁轭片9位置处，使得每个磁环都受到上、下和外部三面的挤压(磁系两端的磁环受到两面同极挤压)以提高分选空间的磁通量，从而获得高的磁场强度。

本发明中的永磁磁环8采用轴向充磁方式，扇形磁钢7采用两种形式的径向充磁方式，一种内壁为N极，另一种外壁为N极，这两种充磁方向的扇形磁钢紧紧环绕在永磁磁环的周围，每排环绕扇形磁钢的个数为：360°/angle°块(angle°为扇形磁钢中心角，内外壁N极取决于环形磁钢挤压于高轭导磁片处的极性)，扇形磁环内径同永磁磁环外径相当，而厚度略大约永磁磁环厚度；所述永磁磁环8和高导磁轭片9的内、外径相同，并采用永磁排斥状态聚磁技术将永磁磁环8和高导磁轭片9交替串接，布置在任意一个环形高导磁轭片9两边的永磁磁环8都是同一极性，以永磁磁环8和高导磁轭片9内径围成的轴孔作为分选空间，分选空间内可充填聚磁介质。

为保护主磁系，在由若干个永磁磁环8内环腔中放置有与永磁磁环内环腔过盈配合的由薄钢管制作的分选区保护套14；在分选区保护套14中安装有聚磁介质筒16，聚磁介质封装于聚磁介质筒16。在分选区保护套14上端部套装有护套13，所述给料漏斗15插装在分选区保护套14上端口内。

本发明中所述分选腔的长度为构成主磁系的永磁磁环8与高导磁轭片9厚度的总和。通过采用不同的磁性材料可以调整分选区域磁场强度，还可同通过采用不同规格的磁环8、扇形磁钢7和高导磁轭片9来调整分选区域的磁场强度，如：改变磁环8和高导磁薄轭片9的厚度等。

装配时先将磁钢按照极性要求松散排列于机壳内，而后采用特制的工装夹具和巧妙的装配形式将主磁系和辅助磁系逐步精确定位，通过上、下压盖将其封装于机壳内。

本高场强磁选机为周期式作业，操作步骤如下：将磁选机平置或竖置(分选腔水平放置或竖直放置，示意总图为竖直放置)，将直径略小于分选腔内径的聚磁介质筒16置于分选腔内，而后通过给料漏斗15将物料给入聚磁介质筒16，物料可通过风力输送(干选)或以矿浆的形式(湿选)流经聚磁介质筒16，磁选机水平放置时，物料可自上向下进入，也可自下向上进入(示意总图为自重给料)，非磁性物料顺利通过聚磁介质的间隙成为非磁性产品，而磁性矿物则在磁场力的作用下吸附在聚磁介质上，待聚磁介质吸附饱和后，停止给料，将聚磁介质筒从分选腔中取出，吸附于聚磁介质上的磁性物料在自身重力作用下脱落成为磁性产品。

实际应用可将多个分选腔并联以实现连续作业，提高设备的处理能力。

本发明的永磁高场强磁选机的装配须借助于一套特别的工装夹具和相对应的规范的装配工艺才能实现。

本发明的永磁磁滤器采用径向充磁的磁环内径作为分选腔，磁环周边以轴向充磁的扇形磁铁铠装，分选区域磁场强度可达1.3T。

Claims (5)

1、一种永磁高场强磁滤器，其特征在于：该磁滤器包括由采用若干个以同轴线方式串接在一起的永磁磁环(8)和挤压在每两相互叠放的永磁磁环间的高导磁轭片(9)构成的主磁系(25)，所述永磁磁环(8)的内环腔作为分选空间，且同一轭片(9)两侧的磁环极性相同；环绕永磁磁环的外环面以若干块扇形磁钢(7)进行铠装，构成辅助磁极(26)，使得每个磁环都受到上、下和外部三面的挤压以提高分选空间的磁通量，从而获得高的磁场强度。

2、根据权利要求1所述的永磁高场强磁滤器，其特征在于：所述永磁磁环(8)采用轴向充磁方式，扇形磁钢(7)采用两种形式的径向充磁方式，一种内壁为N极，另一种外壁为N极，扇形磁环内径同永磁磁环外径相当，而厚度略大约永磁磁环厚度。

3、根据权利要求1所述的永磁高场强磁滤器，其特征在于：所述永磁磁环(8)和高导磁轭片(9)的内、外径相同，并采用永磁排斥状态聚磁技术将永磁磁环(8)和高导磁轭片(9)交替串接，布置在任意一个环形高导磁轭片(9)两边的永磁磁环(8)都是同一极性，以永磁磁环(8)和高导磁轭片(9)内径围成的轴孔作为分选空间，分选空间内可充填聚磁介质。

4、根据权利要求1所述的永磁高场强磁滤器，其特征在于：所述辅助磁极(26)由若干块360°/angle°块同规格的中心角为angle°的扇形磁钢(7)构成，该扇形磁钢(7)的厚度为一片永磁磁环(8)和一片高导磁轭片(9)的厚度之和，且扇形磁钢(7)厚度的二分之一处对应于每两个永磁磁环(8)相叠加面位置处、即高导磁轭片(9)位置处。

5、根据权利要求1所述的永磁高场强磁滤器，其特征在于：在永磁磁环(8)内环腔中放置有与永磁磁环(8)内环腔过盈配合的由金属材料制作的分选区保护套(14)；在分选区保护套(14)中安装有聚磁介质筒(16)。

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