3.2.5 磁选设备
磁选设备的结构多种多样，其分类方法也比较多。如按磁感应强度可分为弱磁场和强磁场；按磁源可分为永磁和电磁；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。非金属矿选矿中按磁场强度和梯度及作业方式将磁选设备分为以下几种，见表3-3。
表3-3 磁选机的分类
在磁选设备中，要依据矿物磁性及给料粒度进行选择。非金属矿物的磁选还要考虑磁性物的含量等。非金属矿物多为非磁性矿物或无磁性矿物，但常含有一定的磁性矿物或弱磁性矿物组分。非金属矿物的磁选，主要用于非金属矿物的提纯（除去其中的磁性或弱磁性杂质组分）和回收有价非金属矿物组分，所以强磁选机和高梯度磁选机应用较多。
3.2.5.1 弱磁性磁选机
弱磁场磁选机主要用于强磁性铁矿石的分选。在此只介绍与非金属矿石分选有关的两种规格类型弱磁场磁选机：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） 如图3-17所示为CT型永磁磁辊筒结构，它是由不锈钢或铜、铝等不导磁材料制成，里面装配有圆周磁系，磁极极性沿轴向进行N、S交替，沿圆周方向不变。磁系固定在轴上，随轴与辊筒一起转动，其磁系由永磁磁块摞合而成。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。
图3-17 CT型永磁磁辊筒结构
1—轴承；2—端盖；3—筒体；4—磁辊；5—主轴；6—磁系
①工作原理及过程 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，磁性强的矿粒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。
②结构特点及应用 磁辊筒多用于块矿磁选，给矿粒度为75～100mm，大块磁力辊筒给矿粒度可达300mm，它是初步富集设备，可获得尚需进一步处理的粗精矿和最终尾矿。在非金属矿的选矿中主要用于脱除破碎及粗磨中混入其中的机械铁。
（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性设备。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，即顺流式（S）、逆流式（N）和半逆流式（B）。半逆流式应用较多。如图3-18所示为半逆流式永磁筒式磁选机结构示意图。其磁系由3～5个由锶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替变换，沿轴向不变，磁系包角为106°～107°。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）是指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旋转方向相同。顺流式（CTS）是指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）是指给矿方向和圆筒旋转方向或磁性产品的移动方向相反。
图3-18 半逆流式永磁筒式磁选机结构示意图
1—圆筒；2—磁系；3—槽体；4—磁导板；5，11—支架；6—喷水管；7—给矿箱；8—卸矿水管；9—底板；10—磁偏角调整装置
①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，在磁力场作用下，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矿石被清洗出来，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。
②结构特点及应用 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附机会，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0.15～0mm的细粒、强磁性矿物的粗选和精选作业。顺流式磁选机磁性矿粒被吸附在圆筒上后经过全部磁系弧长，磁搅动次数较多，磁性产品品位较高。但矿浆流速较大，少量磁性矿粒会被带走，回收率较低。适合于0～6mm的强磁性矿石的精选和粗选作用。
逆流式磁选机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0～0.6mm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。
3.2.5.2 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，以下就几种常用的磁选机作一介绍。
（1）干式盘式强磁场磁选机 目前，在生产实践中应用的多为单盘（ф885mm）和双盘（ф580mm）干式强磁选机。如图3-19所示为ф580mm双盘干式强磁场磁选机结构示意图。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。其磁系呈“山”字形，通过振动槽（或皮带）与圆盘构成闭合磁路。
图3-19 ф580mm双盘干式强磁场磁选机结构示意图
1—给料斗；2—给料圆筒；3—强磁性产品接料斗；4—筛料槽；5—振动槽；6—圆盘；7—磁系
①工作原理及过程 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，在给料端装有弱磁场磁选机，可预先选出强磁性物料。分选工作开始后，被分选矿物进入给矿斗，由弱磁场辊筒将磁性物分选出来，其余给矿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，没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。
②结构特点及应用 该磁选机适于分选比磁化系数大于5.0×10-7m3/kg、粒度小于2mm的弱磁性矿石。由于属于下给料、吸出式，因此选择性较强，能得到较纯的精矿（磁性物），也可得到多个不同磁性的产品，工作平稳可靠。常用于含铁、钛矿物以及锆英石、独居石等矿物的精选。
（2）干式双辊强磁性磁选机 该磁选机有永磁和电磁之分。如图3-20所示为CGT-54型双辊磁选机结构简图。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2个，相对配置，构成闭合磁路，每个磁辊由3个磁极、2组永磁块组成，磁极极性相同。
图3-20 CGT-54型双辊磁选机结构简图
A—中磁性矿物接矿料斗；B—弱磁性矿物接矿料斗；C—弱、非磁性矿物接矿料斗；D—非磁性矿物接矿料斗
①工作原理及过程 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3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D接矿料斗中，少量磁性强的矿粒被感应卸矿辊卸至精矿斗。
②结构特点及应用 该磁选机磁路短，磁场强度大，故生产能力大，分选效果好。适用于分选粒度在3mm以下的含有多种不同磁性矿物的金属矿和非金属矿。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-1型和CS-2型强磁场磁选机 这两种磁选机的结构基本相同，图3-21为CS-1型强磁场磁选机的结构简图。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，4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4个磁极头之间构成4个分选带（分选间隙）。
图3-21 CS-1型强磁场磁选机的结构简图
1—辊子；2—座板（磁极头）；3—铁芯；4—给矿箱；5—水管；6—电动机；7—线圈；8—机架；9—减速箱；10—风机；11—给料辊；12—精矿箱；13—尾矿箱；14—球形阀
①工作原理及过程 入选矿粒进入给矿箱，由给料辊将其从箱侧壁桃形孔引出，沿溜板和波形板给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，从而实现分离。
②结构特点及应用 该类型磁选机对比磁化率小，粒度粗的贫氧化锰矿石有较好的选别效果，对中粗碳酸锰矿也有较好的选别效果。
（4）SHP型湿式双盘强磁场磁选机 该机型是我国20世纪70年代末自行研制并生产的，与琼斯强磁选机相似，其结构及外形尺寸如图3-22所示。主要由机架（框架）、磁系系统、分选系统、传动系统、冷却系统、电源与信号等几大部分组成。
图3-22 SHP型强磁选机结构及外形尺寸
1—框架；2—磁系；3—接矿槽；4—分选箱；5—激磁线圈；6—扰矿圈；7—转盘；8—主轴；9—联轴器；10—减速机；11—电动机；12—油冷系统；13—中矿冲洗嘴；14—精矿冲洗嘴；15—给矿嘴
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4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。
①工作原理及过程 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，强磁性矿物被吸附在齿板上部的齿尖上，非磁性矿物逐渐通过齿板间隙排入分选箱下部的尾矿槽。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，精矿冲洗嘴喷入高压水，将精矿充入精矿接矿槽而完成矿物的分选过程。
②结构特点及应用 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 该机型是20世纪80年代中期由赣州有色冶金研究所研制的。两种机型结构基本相同，均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。如图3-23所示为SQC型强磁选机结构示意图。主要由给矿装置、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。
图3-23 SQC型强磁选机结构示意图
1—给矿装置；2—精、中矿冲洗装置；3—分选环；4—激磁线圈；5—铁芯；6—接矿槽；7—机座；8—联轴器；9—减速器；10—电机
①工作原理及过程 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时，少量清洗水给入，将磁性矿粒中夹杂的脉石和矿泥冲洗掉并排入尾矿槽中；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（水压为0.3～0.5MPa）冲入精矿槽，非磁性矿浆则在重力和矿浆流的作用下通过齿板介质缝隙进入尾矿槽中。
②结构特点及应用 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20μm。
（6）湿式双立环强磁矿磁选机 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，其结构如图3-24所示。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。
图3-24 ф1500mm双立环式强磁选机结构示意图
1—机座；2—磁轭；3—尾矿槽；4—线圈；5—磁极；6—风机；7—分选圆环；8—冲洗水管；9—精矿槽；10—给矿器；11—球介质；12—减速箱；13—电动机
①工作原理及过程 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。
②结构特点及应用 主要特点为球介质随分选环的垂直运动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，也可用于高岭土的除铁提纯，有效回收的粒度下限为20μm。
3.2.5.3 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力：一是磁场强度H；二是磁场梯度。由于采用了特殊的聚磁介质——钢毛，因而大大提高了磁场梯度。这样其磁场作用力较湿式强磁场磁选机高出许多倍。近些年来，随着高梯度磁选机性能的改进，有效处理粒度下限可降至15μm，应用领域也逐渐扩大，尤其是在非金属矿的提纯上，高梯度磁选更为常用。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及提纯。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应用的主要对象。
高梯度磁选机分连续式和周期式两大类，下面将分别介绍。
（1）连续平环式萨拉型高梯度磁选机 萨拉型高梯度磁选机是一种应用较早和较多的磁选机，由萨拉磁力公司制造，性能不断提高，特别是钢毛的堵塞问题有了改进。如图3-25所示为萨拉型高梯度磁选机结构简图。主要由旋转分选环、马鞍形螺旋管线圈、铠装螺线管铁壳及有磁性介质的分选箱等部分组成。
图3-25 萨拉型高梯度磁选机结构简图
1—旋转分选环；2—马鞍形螺线管线圈；3—铠装螺旋管铁壳；4—分选箱
旋转分选环装在一个中心轴上，由电机带动而旋转。铠装螺线管铁壳构成了磁闭路系统，由两个马鞍形线圈组成，以使装有介质的环体通过线圈转动。介质是钢网或不锈钢毛，以获得强磁力。
①工作原理及过程 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，非磁性颗粒随分选环转动，被带到磁化区域的清洗段，进一步清洗非磁性颗粒，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。
②结构特点与应用 萨拉型高梯度磁选机属于连续式工作，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 Slon高梯度磁选机是20世纪80年代末由赣州有色冶金研究所研制的。如图3-26所示为Slon-1500型高梯度磁选机的结构。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）。
图3-26 Slon-1500型磁选机的结构
1—脉动结构；2—激磁线圈；3—铁轭；4—转环；5—给矿斗；6—漂洗水斗；7—精矿冲洗装置；8—精矿斗；9—中矿斗；10—尾矿斗；11—液位计；12—转环驱动机构；13—机架；F—给矿；W—清水；C—精矿；M—中矿；T—尾矿（或钢毛）
①工作原理及过程 在矿物分选过程中，转环顺时针旋转，矿浆从给矿斗进入，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，矿浆中磁性矿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，周而复始地进行矿物分选。
②结构特点及应用 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。
（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，待分离的颗粒悬浮液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，给矿停止，断开磁场，用冲洗剂（水）将吸附颗粒洗下，达到磁性粒子与水的分离。长沙矿冶研究院生产的高梯度磁选机的主要技术参数为：最高背景磁感应强度1.4T，分选腔直径200～2000mm，分选腔高度150～500mm。