CN109433412A - 组合式磁介质、磁介质堆、间歇式磁选设备、立环高梯度磁选机和磁选矿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式磁介质，所述磁介质呈柱状或环状，所述磁介质沿矿浆流动方向依次设有不导磁部与导磁部，所述不导磁部与导磁部相互固接，所述不导磁部的边缘为用于引流的平滑曲面结构或尖角结构。本发明还提供一种磁介质堆，包括上述的磁介质，所述磁介质平行间隔排布。本发明还相应提供一种包含上述磁介质堆的间歇式磁选设备及其选矿的方法、立环高梯度磁选机及其选矿的方法。本发明通过对不导磁部与导磁部的形状控制，其与不导磁部与导磁部的材质相配合，使磁介质产生更有利于磁性矿物捕收的流场和磁场，可以进一步强化磁介质的作用效果，减小或消除机械夹杂的同时，强化弱磁性矿物的捕收效率。

Description

组合式磁介质、磁介质堆、间歇式磁选设备、立环高梯度磁选 机和磁选矿的方法

技术领域

本发明属于选矿设备领域，尤其涉及一种磁介质、磁介质堆、磁选机以及磁选矿的方法。

背景技术

弱磁性矿产资源主要有赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、钛铁矿、黑钨矿、锰矿及钽铌稀土矿等。这些弱磁性矿产原料在我国经济发展中发挥了重要作用。高梯度磁选是处理弱磁性矿物的常用方法，但由于分选过程中容易产生脉石矿物的机械夹杂，单一的高梯度磁选作业难以获得合格的弱磁性矿物精矿产品，生产中通常采用高梯度磁选进行粗选，所得粗精矿再进行浮选精选获得最终精矿产品，工艺流程复杂，浮选药剂消耗大，生产指标不稳定，且浮选药剂的使用容易产生污染。开发新型高效高梯度磁选方法，减少或者消除高梯度磁选过程中脉石矿物的机械夹杂，对弱磁性矿物的清洁高效利用具有重要意义。

立环脉动高梯度磁选设备是目前工业上应用最广泛的，虽然脉动流解决了磁介质堵塞的问题，但分选过程中脉石矿物的机械夹杂仍比较严重，且施加脉动流不利于细粒级弱磁性矿物的捕收，细粒级矿物的回收率较低。研究表明，立环脉动高梯度磁选设备分选过程中，脉石矿物的机械夹杂主要是由于给矿流对磁介质上磁性矿物累积区的直接冲击造成的。给矿流冲击磁性矿物累积区，大颗粒脉石矿物由于累积区的支撑作用滞留在累积区，小尺寸脉石矿物颗粒进入到磁性矿物之间的缝隙中而留在累积区，形成机械夹杂。提高给矿速度能够消除磁性颗粒在介质上游(介质迎着矿浆流的一面)的累积，磁性颗粒在介质的下游(背向矿浆流的一面)被捕获，可以避免机械夹杂，但会造成磁性矿物回收率的急剧下降，且生产上给矿流速难以调节，因此不能应用。如何采用可行有效的方法消除磁性颗粒在磁介质上游的累积，是减少或者消除高梯度磁选中脉石矿物机械夹杂的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种能够减小脉石矿物的机械夹杂的组合式磁介质、磁介质堆、间歇式磁选设备、立环高梯度磁选机和磁选矿的方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种组合式磁介质，所述磁介质呈柱状或环状，所述磁介质沿矿浆流动方向依次设有不导磁部与导磁部，所述不导磁部与导磁部相互固接，所述不导磁部的边缘为用于引流的平滑曲面结构或尖角结构。导磁部采用导磁材料，导磁材料可为工程纯铁或者铁素体不锈钢等，不导磁部采用不导磁材料，不导磁材料可为马氏体不锈钢等。

上述组合式磁介质中，优选的，所述不导磁部的横截面呈半菱形、半椭圆形或半圆形，所述导磁部的横截面呈半菱形、半椭圆形或半圆形。更优选的，所述不导磁部的横截面呈半菱形或半椭圆形，所述导磁部的横截面呈半菱形或半椭圆形。

常规立环脉动高梯度磁选设备分选过程中，磁性矿物颗粒主要在磁介质的上游累积，少部分在磁介质下游累积，给矿流直接冲击磁性矿物累积区，因而机械夹杂较严重。本发明中通过磁介质设计来减少机械夹杂，其关键是消除磁性颗粒在磁介质上游的累积且强化磁性颗粒在磁介质下游的累积。以圆柱形磁介质为例，圆柱形磁介质沿矿浆流动方向依次为不导磁部和导磁部，即圆柱形磁介质的朝向给矿方向的一面为不导磁材料制作的不导磁部，采用此种结构的设计，给矿中的磁性颗粒与非磁性颗粒经过磁介质时，不导磁部没有磁力，不会捕收磁性颗粒，且由于不导磁部的引流作用，给矿基本全部从不导磁部经过而不会累积于不导磁部，可以消除常规磁介质上游颗粒的累积，因而避免了给矿流对上游颗粒的累积区的直接冲击，可以有效减少分选过程中的机械夹杂。当给矿经过导磁部时，由于磁力作用，导磁部会主动捕收给矿中的磁性颗粒，而完成磁选过程。由于磁性颗粒在磁介质的下游累积，磁性颗粒所受支撑力只有磁力，其累积到一定量时即达饱和，不会发生磁介质上游捕收时(磁性颗粒除受到磁力外，还有磁介质的支撑作用)，颗粒不断累积导致流体通道堵塞的现象，因此可以去掉磁选机的脉动流，成本更低的同时，磁性矿物所受流体粘性力减小，有利于提高细粒级弱磁性矿物的回收率。

以圆柱形磁介质为例，图1是背景场强为0.5T时，下游部分磁介质磁化后的磁场分布图，由图1可以看出，半圆形柱磁介质磁化后，其圆弧部分的磁场分布与常规圆柱磁介质的磁场分布基本相同，即这部分磁场对磁性矿物的捕收作用不变。半圆柱磁介质的两个端部磁场虽然较大，但是作用范围很小，其上面加上不导磁的半圆后，由于不导磁部分的空间阻碍作用，这部分磁场对磁性颗粒的捕收作用很小。

采用本发明中的磁介质与采用常规磁介质(磁介质全为导磁性材料)磁选给矿时的原理如图2所示。

另外，由于磁介质产生的流场和磁场对磁性颗粒的捕收都有极其重要的影响，磁介质的形状决定了介质的磁场特性和流场特性，因此，组合材质磁介质的导磁部和不导磁部的形状设计也极其关键。相对于常规圆形磁介质，采用组合式磁介质，并控制磁介质导磁部与不导磁部的形状，以引导给矿的流动方式，可以进一步增强磁介质的作用效果，减小或消除磁性颗粒在磁介质上游的累积，使大部分或者全部磁性颗粒在磁介质下游累积。具体的，对于不导磁部，要求其具有很好的引流作用，以防止给矿在不导磁部积累，同时，不导磁部通过形状设计能够产生更有利于下游磁性颗粒捕收的流场。对于导磁部，要求其应能产生较大的磁场范围，以更多的捕收给矿中的磁性颗粒。通过控制组合式磁介质的导磁部和不导磁部的形状来调控磁介质产生更有利于磁性颗粒捕集的流场和磁场，可以大幅度提高弱磁性矿物特别是细粒级弱磁性矿物的回收率。

本发明中，如图3所示，为背景场强为0.5T时，半圆、半菱形和半椭圆形介质产生的磁场分布，由图可知，半菱形和半椭圆形产生的磁场都较半圆形的大，更有利于细粒级弱磁性矿物的捕收，因而磁介质的导磁部主要考虑采用半菱形和半椭圆形，不导磁部主要考虑半菱形和半椭圆形。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种磁介质堆，包括上述的磁介质，所述磁介质平行间隔排布。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种间歇式磁选设备，包括磁场发生装置与一个上述的磁介质堆，所述磁介质的不导磁部设于导磁部上方，且导磁部与不导磁部的结合面垂直于磁场发生装置产生的背景磁场方向，给矿方向自上而下。

利用上述的间歇式磁选设备间歇磁选矿的方法，包括以下步骤：

S1：开启磁场发生装置，使磁场方向垂直向下；

S2：从磁介质堆的上方自上而下给矿，给矿从磁介质中落下，给矿中的磁性颗粒只在被磁化的导磁部处被捕收，非磁性颗粒直接漏出；

S3：当导磁部捕收的磁性颗粒达到一定量后，关闭磁场发生装置，将导磁部上捕收的磁性颗粒冲刷分离，收集分离出的磁性颗粒即完成间歇磁选矿过程。

上述磁选矿过程中，位于导磁部上方的不导磁部不会有矿物积累。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种立环高梯度磁选机，包括转环、磁场发生装置与给料系统，所述给料系统设于转环内部，所述立环高梯度磁选机还包括多个上述的磁介质堆，多个所述磁介质堆连续、均匀的分布于所述转环上，且磁介质中的不导磁部朝向转环中心，转环最底端的磁介质堆中的导磁部与不导磁部的结合面垂直于背景磁场方向。

上述立环高梯度磁选机中，优选的，所述立环高梯度磁选机中不含有用于施加脉动流的脉动发生器。本发明的磁选矿方法能够有效减少堵塞现象，因而无需施加振动，可以去掉脉动发生器，成本更低的同时，有利于提高细粒级弱磁性矿物的捕收效率。

利用上述的立环高梯度磁选机连续磁选矿的方法，包括以下步骤：

S1：开启磁场发生装置，使磁场方向垂直向下，并开启一转环驱动装置带动转环转动；

S2：开启给料系统给转环最底端的磁介质堆中给矿，给矿从磁介质中落下，给矿中的磁性颗粒只在被磁化的导磁部处被捕收，非磁性颗粒直接漏出；

S3：将离开转环最底端的磁介质堆中导磁部捕收的磁性颗粒冲刷分离，并收集分离出的磁性颗粒，此磁介质堆转动到转环的最底端后继续进行下一次的捕收-分离工序，即完成连续磁选矿过程。

上述间歇磁选矿的方法与连续磁选矿的方法中，优选的，所述给矿为干式弱磁性矿物或湿式弱磁性矿物。

上述间歇磁选矿的方法与连续磁选矿的方法中，不仅可用于弱磁性矿物的湿式磁选，也可用于弱磁性矿物的干式磁选。在进行干式下游捕收高梯度磁选时，磁性颗粒在磁介质下游捕收，其累积到一定量也会达到饱和，能够有效减少堵塞现象，因而无需施加振动，有利于细粒弱磁性矿物的捕集，在弱磁性矿物的分选中可提高弱磁性矿物的回收率，在非金属矿的除铁中可有效降低非磁性产品的含铁量，提高其纯度。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的磁介质沿矿浆流动方向依次设有不导磁部与导磁部，消除磁性颗粒在磁介质上游的累积，使大部分或者全部磁性颗粒在磁介质下游累积，减少给矿流对磁性矿物累积区的直接冲击，从而减少或者消除机械夹杂，提高细粒弱磁性矿物的回收率，提高回收矿物的品位。

2、本发明磁介质的不导磁部与导磁部采用特定的形状，通过对不导磁部与导磁部的形状控制，其与不导磁部与导磁部的材质相配合，使磁介质产生更有利于磁性矿物捕收的流场和磁场，可以进一步强化磁介质的作用效果，减小或消除机械夹杂的同时，强化弱磁性矿物的捕收效率。

3、本发明的磁介质可以直接适用于现有常规磁选机，无需对现在磁选机的结构进行改进即可直接使用，实际应用更加便捷。

4、本发明的磁选方法简单，易于操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为背景场强为0.5T时下游部分磁介质磁化后的磁场分布图(图中a为常规磁介质，b为本发明中的半圆柱形磁介质)。

图2为采用本发明中的磁介质与采用常规磁介质磁选矿时的原理图。

图3为背景场强为0.5T时，半圆形、半菱形和半椭圆形介质产生的磁场分布(图中a为半圆形，b半菱形，c半椭圆形)。

图4为实施例1中组合式磁介质的结构示意图。

图5为实施例1中组合式磁介质的另一种结构示意图。

图6为实施例1中组合式磁介质的另一种结构示意图。

图7为实施例1中组合式磁介质的另一种结构示意图。

图8为实施例1中间歇式磁选设备的结构示意图。

图9为实施例1中立环高梯度磁选机部分结构示意图(图中仅示出转环、给料系统与磁介质堆)。

图10为实施例2中组合式磁介质的结构示意图。

图11为实施例2中组合式磁介质的另一种结构示意图。

图12为实施例2中组合式磁介质的另一种结构示意图。

图13为实施例2中组合式磁介质的另一种结构示意图。

图14为实施例3中组合式磁介质的结构示意图。

图15为实施例3中组合式磁介质的另一种结构示意图。

图16为实施例3中组合式磁介质的另一种结构示意图。

图17为实施例3中组合式磁介质的另一种结构示意图。

图18为实施例3中包含图16中组合式磁介质的间歇式磁选设备的结构示意图。

图19为实施例4中组合式磁介质的结构示意图。

图20为实施例4中间歇式磁选设备的结构示意图。

图例说明：

1、不导磁部；2、导磁部；3、磁场发生装置；4、转环；5、给料系统。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

图4所示，本实施例的柱状组合式磁介质，磁介质沿矿浆流动方向依次设有不导磁部1与导磁部2，不导磁部1与导磁部2相互固接。本实施例中，不导磁部1与导磁部2均半圆柱状(横截面为半圆形，直径为2mm)。

本实施例中，不导磁部1由不导磁材料制备(如SUS304)，导磁部2由导磁材料制备(如工程纯铁)。

在其他实施例中，不导磁部1横截面的形状还可以为半椭圆形或半菱形。如图5所示，半椭圆形的长轴为2mm；如图6所示，半椭圆形的短轴为2mm；如图7所示，半菱形的边长为2mm。

本实施例中所提到的半椭圆形、半菱形等为了满足实际的需求，半椭圆形也可以不是椭圆的一半，如椭圆的一多半或一少半，只要能满足实际选矿需求即可。

本实施例的磁介质堆，包括多个上述的磁介质，磁介质平行间隔排布。本实施例中，磁介质的数量可以根据实际需求改变。

如图8所示，本实施例提供一种间歇式磁选设备，包括磁场发生装置3与一个上述磁介质堆，磁介质的不导磁部1设于导磁部2上方，且导磁部2与不导磁部1的结合面垂直于磁场发生装置3产生的背景磁场方向。

利用上述间歇式磁选设备可实现周期性磁选矿，选矿的方法包括以下步骤：

S1：开启磁场发生装置3，使磁场方向垂直向下；

S2：从磁介质堆的上方自上而下给矿，给矿从磁介质中落下，给矿中的磁性颗粒只在被磁化的导磁部2处被捕收，非磁性颗粒直接漏出；

S3：当导磁部2捕收的磁性颗粒达到一定量后，关闭磁场发生装置3，将导磁部2上捕收的磁性颗粒冲刷分离，收集分离出的磁性颗粒即完成间歇磁选矿过程。

如图9所示，本实施例的立环高梯度磁选机，包括转环4、磁场发生装置3与给料系统5，给料系统5设于转环4内部，立环高梯度磁选机还包括多个上述磁介质堆，磁介质堆连续、均匀的分布于转环4上，且磁介质中的不导磁部1朝向转环4中心，转环4最底端的磁介质堆中的导磁部2与不导磁部1的结合面垂直于背景磁场方向。本实施例中，立环高梯度磁选机中不含有用于施加脉动流的脉动发生器。

利用上述立环高梯度磁选机可实现连续性磁选矿，选矿的方法包括以下步骤：

S1：开启磁场发生装置3，使磁场方向垂直向下，并开启一转环驱动装置带动转环4转动；

S2：开启给料系统5给转环4最底端的磁介质堆中给矿，给矿从磁介质中落下，给矿中的磁性颗粒只在被磁化的导磁部2处被捕收，非磁性颗粒直接漏出；

S3：将离开转环4最底端的磁介质堆中导磁部2捕收的磁性颗粒冲刷分离，并收集分离出的磁性颗粒，此磁介质堆转动到转环4的最底端后继续进行下一次的捕收-分离工序，即完成连续磁选矿过程。

本实施例中，上述间歇磁选矿的方法与连续磁选矿的方法中，给矿可为干式弱磁性矿物或湿式弱磁性矿物。

实施例2：

如图10所示，本实施例的柱状组合式磁介质，磁介质沿矿浆流动方向依次设有不导磁部1与导磁部2，不导磁部1与导磁部2相互固接。本实施例中，不导磁部1与导磁部2的横截面为半菱形(本实施例中，半菱形的两边夹角为60°，但不仅于本实施例中的情况，可根据实际需求改变)，边长为2mm。

本实施例中，不导磁部1由不导磁材料制备(如SUS304)，导磁部2由导磁材料制备(如SUS430)。

在其他实施例中，不导磁部1横截面的形状还可以为半椭圆形或半圆形。如图11所示，半椭圆形的长轴为2mm；如图12所示，半椭圆形的短轴为2mm；如图13所示，半圆形的直径为2mm。

本实施例中的磁介质堆、间歇式磁选设备与立环高梯度磁选机的结构、利用其二者磁选矿的方法均与实施例1相同。

实施例3：

如图14所示，本实施例的柱状组合式磁介质，磁介质沿矿浆流动方向依次设有不导磁部1与导磁部2，不导磁部1与导磁部2相互固接。本实施例中，不导磁部1与导磁部2的横截面为半椭圆形，导磁部2的半椭圆形的短轴为2mm，长轴为3mm，不导磁部1的短轴为2mm。

本实施例中，不导磁部1由不导磁材料制备(如SUS304)，导磁部2由导磁材料制备(如SUS430)。

在其他实施例中，不导磁部1横截面的形状还可以为其他形式的半椭圆形、半菱形或半圆形。如图15所示，其他形式的半椭圆形的长轴为2mm；如图16所示，半菱形的边长为2mm；如图17所示，半圆形的直径为2mm。

本实施例中的间歇式磁选设备与立环高梯度磁选机的结构、利用其二者磁选矿的方法均与实施例1相同。以图16所示的组合式磁介质为例，间歇式磁选设备的结构示意图如图18所示。

实施例4：

本实施例中的组合式磁介质，不导磁部1与导磁部2的形状、材质均可与实施例1-3中任一组合式磁介质相同，不同之处在于组合式磁介质为环状，如图19所示。

利用本实施例中的环状磁介质得到的磁介质堆、间歇式磁选设备(如图20所示)与立环高梯度磁选机的结构、利用其二者磁选矿的方法均与实施例1-3相同。

Claims (10)

1.一种组合式磁介质，其特征在于，所述磁介质呈柱状或环状，所述磁介质沿矿浆流动方向依次设有不导磁部(1)与导磁部(2)，所述不导磁部(1)与导磁部(2)相互固接，所述不导磁部(1)的边缘为用于引流的平滑曲面结构或尖角结构。

2.根据权利要求1所述的磁介质，其特征在于，所述不导磁部(1)的横截面呈半菱形、半椭圆形或半圆形，所述导磁部(1)的横截面呈半菱形、半椭圆形或半圆形。

3.根据权利要求2所述的磁介质，其特征在于，所述不导磁部(1)的横截面呈半菱形或半椭圆形，所述导磁部(1)的横截面呈半菱形或半椭圆形。

4.一种磁介质堆，其特征在于，包括多个权利要求1-3中任一项所述的磁介质，所述磁介质平行间隔排布。

5.一种间歇式磁选设备，其特征在于，包括磁场发生装置(3)与一个权利要求4中所述的磁介质堆，所述磁介质的不导磁部(1)设于导磁部(2)上方，且导磁部(2)与不导磁部(1)的结合面垂直于磁场发生装置(3)产生的背景磁场方向。

6.一种立环高梯度磁选机，包括转环(4)、磁场发生装置(3)与给料系统(5)，所述给料系统(5)设于转环(4)内部，其特征在于，所述立环高梯度磁选机还包括多个权利要求4中所述的磁介质堆，多个所述磁介质堆连续、均匀的分布于所述转环(4)上，且磁介质中的不导磁部(1)朝向转环(4)中心，转环(4)最底端的磁介质堆中的导磁部(2)与不导磁部(1)的结合面垂直于背景磁场方向。

7.根据权利要求6所述的立环高梯度磁选机，其特征在于，所述立环高梯度磁选机中不含有用于施加脉动流的脉动发生器。

8.一种利用权利要求5中所述的间歇式磁选设备间歇磁选矿的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：开启磁场发生装置(3)，使磁场方向垂直向下；

S2：从磁介质堆的上方自上而下给矿，给矿从磁介质中落下，给矿中的磁性颗粒只在被磁化的导磁部(2)处被捕收，非磁性颗粒直接漏出；

S3：当导磁部(2)捕收的磁性颗粒达到一定量后，关闭磁场发生装置(3)，将导磁部(2)上捕收的磁性颗粒冲刷分离，收集分离出的磁性颗粒即完成间歇磁选矿过程。

9.一种利用权利要求6或7所述的立环高梯度磁选机连续磁选矿的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：开启磁场发生装置(3)，使磁场方向垂直向下，并开启一转环驱动装置带动转环(4)转动；

S2：开启给料系统(5)给转环(4)最底端的磁介质堆中给矿，给矿从磁介质中落下，给矿中的磁性颗粒只在被磁化的导磁部(2)处被捕收，非磁性颗粒直接漏出；

S3：将离开转环(4)最底端的磁介质堆中导磁部(2)捕收的磁性颗粒冲刷分离，并收集分离出的磁性颗粒，此磁介质堆转动到转环(4)的最底端后继续进行下一次的捕收-分离工序，即完成连续磁选矿过程。

10.根据权利要求9所述的连续磁选矿的方法，其特征在于，所述给矿为干式弱磁性矿物或湿式弱磁性矿物。