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【摘 要】本文介绍一种新型的干式磁选机，该磁选机包括给料箱，两个磁极圆盘（分别带有N极和S极），一个离心盘，双层传动轴、动力输出装置、分选箱，接料槽以及外壳组成。利用矿物的电特性和磁特性来对矿物进行分选，首先将给矿加静电，使矿物通过接触的方式得电，再利用电粒子在磁场中受到的洛仑兹力来使磁铁矿和其他杂质的分离。整个系统的驱动部分采用西门子MM440变频器驱动，西门子S7-200PLC作为中央处理器，对磁选机的分选过程进行控制。
【关键词】圆盘；洛仑兹力；变频器；PLC
赤铁矿在我国的铁矿资源中占有相当大的比例，赤铁矿与磁铁矿相比，大部分赤铁矿嵌布粒度细、含泥量大，选矿难度较大。因此自“六五”以来我国就把赤铁矿作为国家的科研攻关项目，并且取得了丰硕的成果。一些大型赤铁矿矿山在选矿工艺、设备和药剂等方面积累了许多经验，取得了较好的选别指标。由于大多数工艺流程复杂、设备投资多和选矿成本高等缺点，因此对于一些中小型的赤铁矿矿山，尤其是赤铁矿与磁铁矿混合的中小型矿山来说，这些工艺难以被采用。我国大型赤铁矿矿山较少，而中小型赤铁矿矿山较多，因此研究适合于中小型赤铁矿矿山的选矿工艺尤为重要。
1.新型圆盘干式磁选机设备提出的理由
赤铁矿又名红矿其化学分子式为Fe2O3，它是一种弱磁性铁矿物，可浮性较磁铁矿好，是炼铁的主要原料之一。其主要选矿工艺有重选、浮选和强磁选或是多种选矿工艺并用，也有过磁化焙烧后弱磁选的工艺。
早期的赤铁矿选矿一般多采用重选工艺，主要有跳汰机、离心选矿机、螺旋溜槽、螺旋选矿机、摇床等，由于其选矿处理能力小，选矿品位低、回收率低而逐渐被淘汰。
后来赤铁矿选矿发展了浮选工艺和强磁选工艺，主要以氧化石蜡皂为捕收剂的正浮选工艺和以电磁平环强磁选机为选别设备的强磁选工艺。但是其选别技术指标均没有达到令人满意的效果。还有电选机的应用，电选机是利用赤铁矿的电特性对赤铁矿进行采选的，其正常工作需要较高的电压来形成点晕，通过点晕现象来采选赤铁矿，这种方法虽然能够将赤铁矿分选出来，但是由于其需要高压，使其具有一定的安全隐患并且造价较高、具有一些不可避免的缺点。
这些传统的方法还是以提高场强或者只以赤铁矿的电特性为契机来实现对赤铁矿的分选，虽然其能够实现赤铁矿的分选，但是效果不佳且效率较低，针对于这种现状，提出了利用赤铁矿的电特性，并且还依照应用磁选设备的结构来实现对赤铁矿的分选。
2.基本原理
新型圆盘干式磁选机是一种用于分选赤铁矿的新型设备。该设备能够用于导电率高和导电率低的有色金属混合物以及赤铁矿石的精选等场合。
圆盘式磁选机包括给料箱，两个磁极圆盘（分别带有N极和S极），一个离心盘，双层传动轴、动力输出装置、分选箱，接料槽以及外壳组成。分选箱中带有两个平行的固定磁极，离心盘夹在两个磁极圆盘的中间做切割磁感线工作，双层传动轴其中外层传动轴连接在两个磁极圆盘上，内层传动轴连接在离心盘上，在设备工作时动力输出装置带动双层传动轴的外层传动部分转动使两个磁极圆盘旋转，这样就相当于离心盘在切割两个磁极圆盘的磁感线，这样在两个磁极盘旋转的同时在离心盘上就会产生由外侧指向内侧的感应电流，并且离心盘会随着两个磁极盘旋转的方向旋转（异步电动机原理），此时离心盘就相當于一个边缘带负电，中间带正电的旋转带电体，进行分选时，矿物由给料箱进入到离心盘上，矿物在这个带电的离心盘上做圆周运动，同时金属物料就会带有离心盘边缘的负电荷，待物料由离心力的作用被甩到分选箱后，在分选箱中的两个固定磁极对带电物料就会产生洛仑兹力，这样就使得金属和非金属物料得以分离。
该技术应用了矿料混合物中物料的电特性的不同来分离矿物和非矿物质的，是基于对目前的电选机和干式磁选机的综合分析设计开发出来的，分选盘的运动原理是依据异步电动机的工作原理，工作原理简图如图1所示：该结构由铜或铝材料制成的离心盘和离心盘上下两个永久磁铁组成，圆形在圆盘的上下位置分别放有永磁铁，永磁铁能够绕中间的圆轴进行旋转，当永磁铁旋转时，圆盘相当于切割永久磁铁的磁感线，圆盘相当于无穷多个导体棒，这些导体棒均切割永久磁铁的磁感线，这样会使得圆盘形成由边缘指向圆心侧的感应电流，感应电流的方向为由圆盘的边缘指向圆心，根据左右定则，这个电流会使圆盘受到一个电磁力，使圆盘随着永久磁铁旋转的方向旋转。同时圆盘的边缘会形成负电荷，而圆盘的圆心侧会形成正电荷，从外侧看，圆盘相当于圆心是正极，边缘是负极的直流电源，这样当矿物给到圆盘上时，导体矿物就会因接触圆盘而带负电，同时矿物也会因圆盘的转动受到离心力的作用，这就完成了矿物的带电和运动的工作。
图1
接下来，矿物就会由离心力的作用进入到分选箱，分选箱的上下两端加装固定永久磁铁，当矿物在离心力的作用下由圆盘进入分选箱时，导体矿物还会保持原来的电特性，即带负电，那么它在固定磁场中会受到洛仑兹力，而非导体物料将不受此力，通过两个受力情况的不同，分开两种矿料，最终实现分选，圆盘式干式分选机的整体结构如图2所示。
图2 新型圆盘干式磁选机简化模型图
3.经济和社会效益分析
我国每个磁铁矿采矿厂每年都要剥离数以百万吨计的低品位赤铁矿石，品味通常都在18%以下，按照目前各选矿厂的生产工艺，这些剥离物只能作为围岩处理，不但造成资源浪费，而且污染了环境。资源高效利用的途径之一就是降低采矿的边界品味，使一部分表外矿资源化，但实现这一目标的前提是实现预抛尾；或者通过高温焙烧的方法改变赤铁矿的化学性质进行分选，最后再将其还原为三氧化二铁。由于这些处理方法繁琐且实现起来较麻烦，使得赤铁矿的分选效率低，而且分选效果不好，新型圆盘干式磁选机成功的解决了这些问题。 [科]
【参考文献】
［１］《选矿手册》编辑委员会.选矿手册第二卷第一分册[M].北京:冶金工业出版社.1993.
［２］祁醒，厉虹.异步电动机定位控制技术研究现状及发展展望[J].北京机械工业学院学报.2001,16(3):13-16.
［３］何贤佳.交流调速系统的模型控制[J].润滑与密封.2003,4:68-69.
［４］孙炳达，黎芳.基于最优模式智能控制自适应交流调速系统的研究[J].电气传动.2001,6:16-19.
【关键词】圆盘；洛仑兹力；变频器；PLC
赤铁矿在我国的铁矿资源中占有相当大的比例，赤铁矿与磁铁矿相比，大部分赤铁矿嵌布粒度细、含泥量大，选矿难度较大。因此自“六五”以来我国就把赤铁矿作为国家的科研攻关项目，并且取得了丰硕的成果。一些大型赤铁矿矿山在选矿工艺、设备和药剂等方面积累了许多经验，取得了较好的选别指标。由于大多数工艺流程复杂、设备投资多和选矿成本高等缺点，因此对于一些中小型的赤铁矿矿山，尤其是赤铁矿与磁铁矿混合的中小型矿山来说，这些工艺难以被采用。我国大型赤铁矿矿山较少，而中小型赤铁矿矿山较多，因此研究适合于中小型赤铁矿矿山的选矿工艺尤为重要。
1.新型圆盘干式磁选机设备提出的理由
赤铁矿又名红矿其化学分子式为Fe2O3，它是一种弱磁性铁矿物，可浮性较磁铁矿好，是炼铁的主要原料之一。其主要选矿工艺有重选、浮选和强磁选或是多种选矿工艺并用，也有过磁化焙烧后弱磁选的工艺。
早期的赤铁矿选矿一般多采用重选工艺，主要有跳汰机、离心选矿机、螺旋溜槽、螺旋选矿机、摇床等，由于其选矿处理能力小，选矿品位低、回收率低而逐渐被淘汰。
后来赤铁矿选矿发展了浮选工艺和强磁选工艺，主要以氧化石蜡皂为捕收剂的正浮选工艺和以电磁平环强磁选机为选别设备的强磁选工艺。但是其选别技术指标均没有达到令人满意的效果。还有电选机的应用，电选机是利用赤铁矿的电特性对赤铁矿进行采选的，其正常工作需要较高的电压来形成点晕，通过点晕现象来采选赤铁矿，这种方法虽然能够将赤铁矿分选出来，但是由于其需要高压，使其具有一定的安全隐患并且造价较高、具有一些不可避免的缺点。
这些传统的方法还是以提高场强或者只以赤铁矿的电特性为契机来实现对赤铁矿的分选，虽然其能够实现赤铁矿的分选，但是效果不佳且效率较低，针对于这种现状，提出了利用赤铁矿的电特性，并且还依照应用磁选设备的结构来实现对赤铁矿的分选。
2.基本原理
新型圆盘干式磁选机是一种用于分选赤铁矿的新型设备。该设备能够用于导电率高和导电率低的有色金属混合物以及赤铁矿石的精选等场合。
圆盘式磁选机包括给料箱，两个磁极圆盘（分别带有N极和S极），一个离心盘，双层传动轴、动力输出装置、分选箱，接料槽以及外壳组成。分选箱中带有两个平行的固定磁极，离心盘夹在两个磁极圆盘的中间做切割磁感线工作，双层传动轴其中外层传动轴连接在两个磁极圆盘上，内层传动轴连接在离心盘上，在设备工作时动力输出装置带动双层传动轴的外层传动部分转动使两个磁极圆盘旋转，这样就相当于离心盘在切割两个磁极圆盘的磁感线，这样在两个磁极盘旋转的同时在离心盘上就会产生由外侧指向内侧的感应电流，并且离心盘会随着两个磁极盘旋转的方向旋转（异步电动机原理），此时离心盘就相當于一个边缘带负电，中间带正电的旋转带电体，进行分选时，矿物由给料箱进入到离心盘上，矿物在这个带电的离心盘上做圆周运动，同时金属物料就会带有离心盘边缘的负电荷，待物料由离心力的作用被甩到分选箱后，在分选箱中的两个固定磁极对带电物料就会产生洛仑兹力，这样就使得金属和非金属物料得以分离。
该技术应用了矿料混合物中物料的电特性的不同来分离矿物和非矿物质的，是基于对目前的电选机和干式磁选机的综合分析设计开发出来的，分选盘的运动原理是依据异步电动机的工作原理，工作原理简图如图1所示：该结构由铜或铝材料制成的离心盘和离心盘上下两个永久磁铁组成，圆形在圆盘的上下位置分别放有永磁铁，永磁铁能够绕中间的圆轴进行旋转，当永磁铁旋转时，圆盘相当于切割永久磁铁的磁感线，圆盘相当于无穷多个导体棒，这些导体棒均切割永久磁铁的磁感线，这样会使得圆盘形成由边缘指向圆心侧的感应电流，感应电流的方向为由圆盘的边缘指向圆心，根据左右定则，这个电流会使圆盘受到一个电磁力，使圆盘随着永久磁铁旋转的方向旋转。同时圆盘的边缘会形成负电荷，而圆盘的圆心侧会形成正电荷，从外侧看，圆盘相当于圆心是正极，边缘是负极的直流电源，这样当矿物给到圆盘上时，导体矿物就会因接触圆盘而带负电，同时矿物也会因圆盘的转动受到离心力的作用，这就完成了矿物的带电和运动的工作。
图1
接下来，矿物就会由离心力的作用进入到分选箱，分选箱的上下两端加装固定永久磁铁，当矿物在离心力的作用下由圆盘进入分选箱时，导体矿物还会保持原来的电特性，即带负电，那么它在固定磁场中会受到洛仑兹力，而非导体物料将不受此力，通过两个受力情况的不同，分开两种矿料，最终实现分选，圆盘式干式分选机的整体结构如图2所示。
图2 新型圆盘干式磁选机简化模型图
3.经济和社会效益分析
我国每个磁铁矿采矿厂每年都要剥离数以百万吨计的低品位赤铁矿石，品味通常都在18%以下，按照目前各选矿厂的生产工艺，这些剥离物只能作为围岩处理，不但造成资源浪费，而且污染了环境。资源高效利用的途径之一就是降低采矿的边界品味，使一部分表外矿资源化，但实现这一目标的前提是实现预抛尾；或者通过高温焙烧的方法改变赤铁矿的化学性质进行分选，最后再将其还原为三氧化二铁。由于这些处理方法繁琐且实现起来较麻烦，使得赤铁矿的分选效率低，而且分选效果不好，新型圆盘干式磁选机成功的解决了这些问题。 [科]
【参考文献】
［１］《选矿手册》编辑委员会.选矿手册第二卷第一分册[M].北京:冶金工业出版社.1993.
［２］祁醒，厉虹.异步电动机定位控制技术研究现状及发展展望[J].北京机械工业学院学报.2001,16(3):13-16.
［３］何贤佳.交流调速系统的模型控制[J].润滑与密封.2003,4:68-69.
［４］孙炳达，黎芳.基于最优模式智能控制自适应交流调速系统的研究[J].电气传动.2001,6:16-19.