1 永磁強(qiáng)磁選機(jī)磁系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
磁系結(jié)構(gòu)決定磁場分布特性，磁場特性包含磁場強(qiáng)度（磁感應(yīng)強(qiáng)度）、磁場梯度（深度）、磁場方向等，合理、有效的磁系結(jié)構(gòu)是磁選機(jī)設(shè)計(jì)的核心。
1.1 磁系結(jié)構(gòu)
筒式強(qiáng)磁選機(jī)磁系設(shè)置在筒體內(nèi)部，具有維護(hù)簡便，使用壽命長的特點(diǎn)。目前，在筒式磁選設(shè)備中的常用的磁系為開放式磁系，常規(guī)磁系磁極極性沿磁系圓周方向N、S極交替，或沿軸向N、S級交替。這種磁系磁場分布特點(diǎn)是，磁場作用深度大，磁感應(yīng)強(qiáng)度值高，適用于強(qiáng)磁性礦物分選，目前工業(yè)應(yīng)用的磁感應(yīng)強(qiáng)度均值約最高達(dá)700 mT。
另一種典型磁系結(jié)構(gòu)是擠壓磁系，N極與N極、S極對S極對極布置，這種磁系磁場通過磁極間的導(dǎo)磁介質(zhì)將磁場強(qiáng)行擠壓到空氣中，之后再形成磁系回路，在導(dǎo)磁介質(zhì)對應(yīng)的位置形成強(qiáng)磁場區(qū)域。磁場強(qiáng)度值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)開放式磁系，磁系表面磁感應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)1T以上。同時(shí)擠壓磁系沿圓周方向極性不變，沒有磁翻滾現(xiàn)象，減少了磁性物的流失，適用于對弱磁性礦物的分選。
對赤鐵礦、褐鐵礦等弱磁性礦石進(jìn)行粗顆粒預(yù)選時(shí)，所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.8 T以上，同時(shí)需要一定的磁場深度。常規(guī)磁系受結(jié)構(gòu)限制，無法提供足夠的磁場強(qiáng)度，不適于對弱磁性礦物的選別。
1.2 磁場模擬
永磁輥式強(qiáng)磁選機(jī)和永磁擠壓筒式磁選機(jī)的磁系結(jié)構(gòu)基本相同，均是采用兩個(gè)同極性的磁極擠壓在一起，使磁力線沿著兩者之間的導(dǎo)磁板傳遞出去，形成N、S極沿軸向交替的磁系形式。導(dǎo)磁介質(zhì)上的磁通密度很大，在其兩端產(chǎn)生比較高的磁場，磁系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
傳統(tǒng)兩面擠壓磁系結(jié)構(gòu)中，由于導(dǎo)磁介質(zhì)的兩端均處于開放狀態(tài)，磁力線從兩端同時(shí)發(fā)散出去，在磁系內(nèi)外均形成較強(qiáng)磁場。如圖2所示。
兩面擠壓磁系內(nèi)外磁場分布特性相似，磁系近表（5 mm處）值較高，可達(dá)1T以上，不過磁場衰減較快，15 mm處接近500 mT，磁場高值降幅已達(dá)50%，50 mm處已經(jīng)較低，約40mT左右，如圖3所 ’示。由于擠壓磁系近高遠(yuǎn)低、衰減快的特點(diǎn)，決定了 2該種磁系主要利用近表磁場進(jìn)行分選，分選空間小，分選顆粒粒度小。
兩面擠壓磁系結(jié)構(gòu)中，由于導(dǎo)磁介質(zhì)的兩端均處于開放狀態(tài)，磁力線從兩端同時(shí)發(fā)散出去，這就降低了導(dǎo)磁板一端的磁場強(qiáng)度，使筒體或輥體表面的磁場降低，而且降低了磁場的作用深度。永磁強(qiáng)磁選機(jī)：
2 永磁強(qiáng)磁選機(jī)的磁系優(yōu)化
擠壓磁系只有具備足夠的磁感應(yīng)強(qiáng)度和較高的磁場作用深度，才能滿足大顆粒礦石的分選要求。為了提高磁感應(yīng)強(qiáng)度，在上述的雙面擠壓磁系結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)磁板對磁路的形成起到重要的作用，導(dǎo)磁板構(gòu)成了磁力線的主要通道，所以要想調(diào)節(jié)擠壓磁系表面的磁場特性，可以先從導(dǎo)磁板結(jié)構(gòu)人手。
在傳統(tǒng)磁系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將導(dǎo)磁板的位置及尺寸進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)磁板與磁極在磁系外表面仍然對齊，降低導(dǎo)磁板徑向尺寸，如圖4。觀察該磁系的磁場分布情況，可見內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度有所降低，外部磁感應(yīng)強(qiáng)度得到了提高，如圖5所示。這說明，改變導(dǎo)磁板結(jié)構(gòu)可以有效提高磁系表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度。
2.1 磁極徑向尺寸分析
調(diào)整后擠壓磁系與常規(guī)擠壓磁系相比，調(diào)整了導(dǎo)磁板尺寸與導(dǎo)磁板配合，通過導(dǎo)磁板向磁系外發(fā)射磁力線。導(dǎo)磁板的結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到擠壓空間磁力線的傳導(dǎo)效果。
為了探索導(dǎo)磁板尺寸對磁系磁場的影響因素，假設(shè)一種磁系參數(shù)結(jié)構(gòu)，為了滿足粗粒分選要求，設(shè)定導(dǎo)磁板厚度為較大值，然后對不同導(dǎo)磁板尺寸磁系進(jìn)行模擬，得到了相應(yīng)的磁場變化曲線，如圖6。
由圖6可見，隨著導(dǎo)磁板尺寸風(fēng)的遞增，磁系5mm處磁感應(yīng)強(qiáng)度依次遞增，導(dǎo)磁板尺寸約45 mm時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最高。從50 - 80 mm，磁感應(yīng)強(qiáng)度呈下降趨勢，下降趨勢小于曲線上升趨勢。也就是當(dāng)震磁系尺寸H1:H=0.5-0.65時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度較高。初步分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象原因，主要是因?yàn)椋?dāng)導(dǎo)磁板尺寸Hi較小時(shí)，傳導(dǎo)磁力線的導(dǎo)磁介質(zhì)較小，降低了主磁極擠壓磁場磁能的集中擴(kuò)散，導(dǎo)致磁系表面磁場較弱，當(dāng)H1處于合理尺寸時(shí)，有利于主磁極磁力線的傳導(dǎo)，磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到最大值。
在主磁極尺寸和導(dǎo)磁板寬度相同的情況下，對比常規(guī)擠壓磁系與調(diào)整后擠壓磁系磁場特性，調(diào)整后磁系磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值提高了11.1%。在磁系表面10 mm處，磁感應(yīng)強(qiáng)度提高了5.3%，如圖7所示。
2.2 磁極厚度比例分析
主磁極參數(shù)是影響三面擠壓磁系磁場特性的重要因素。直接影響磁系磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場作用深度。固定導(dǎo)磁板的位置，對主磁極的厚度w參數(shù)進(jìn)行分析，設(shè)定W不變，改變導(dǎo)磁板F真，設(shè)置 W真：Ⅳ等于1：3、1：4、1：5的三種磁系，對其分別進(jìn)行分析。
由于主磁極徑向尺寸H僅會影響磁系實(shí)際磁場的強(qiáng)度水平，要分析其厚度規(guī)律，可以預(yù)先設(shè)定尺寸刀，值。上節(jié)中分析到H1:H=0.5-0.65時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度值較高，因此設(shè)定H1= 50，見表 1。
對三種磁系進(jìn)行仿真模擬，分別獲得磁場衰減曲線，并進(jìn)行對比，如圖8所示。0-10 mm范圍內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度從大到小依次為：1:5磁系，1：4磁系，1：3磁系，即 1：5磁系表面以及近表面區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度較高，說明主磁極與導(dǎo)磁板厚度之比較大時(shí)，對磁感應(yīng)強(qiáng)度的提高作用明顯。10 - 80 mm，磁感應(yīng)強(qiáng)度從大到小依次為1：3磁系、l：4磁系、1:5磁系，此種順序與0-10 mm范圍內(nèi)情況相反，說明主磁極與導(dǎo)磁板厚度之比較大時(shí)雖然能夠提高磁系近表區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度，但是距離磁系較遠(yuǎn)區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度不易提高，即該種比例磁系，磁場作用深度較差。1：3磁系雖然具有較好的磁場深度，不過磁系近表區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度較之其它兩種磁系均較低，例如5 mm處磁感應(yīng)強(qiáng)度小于1T，不利于粗粒級弱磁性礦的分選。
總體來看，當(dāng)w1：w=1：4時(shí)，磁系磁場分布情況較好，此種磁極配比磁系，不僅距離磁系5 mm處磁感應(yīng)強(qiáng)度大于1T，同時(shí)具有較高的磁場梯度值和較好的磁場作用深度。
2.3 周向N.S極交替磁系方案
通過分析，新型擠壓磁系具有較好的磁場分布特性，可以將新型擠壓磁系結(jié)構(gòu)應(yīng)用在周向N、S極交替磁系上，如圖9。與軸向N、s極交替磁系相比，整體磁感應(yīng)強(qiáng)度略有降低，不過仍然具有較高的磁場強(qiáng)度和磁場作用深度，比傳統(tǒng)兩面擠壓磁系高2%，提高幅度降低是因?yàn)橹芟騈、S極交替磁系磁力線發(fā)散所致，如圖10。同時(shí)5 mm處場強(qiáng)接近1T，滿足弱磁性礦分選對磁場強(qiáng)度的要求，不過實(shí)際應(yīng)用效果有待進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。
3 結(jié)論
1)傳統(tǒng)擠壓磁系結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)磁板是磁系的關(guān)鍵組成部件，主磁極通過導(dǎo)磁板向內(nèi)外發(fā)散磁力線，使磁系內(nèi)外均形成較強(qiáng)磁場分布，這種磁場分布特性造成了磁能的浪費(fèi)，不利于對礦石的分選。通過調(diào)整導(dǎo)磁板尺寸設(shè)計(jì)了新型擠壓磁系，該磁系提高了磁能利用率，可以有效提高外側(cè)磁場強(qiáng)度和磁場作用深度，在主磁極規(guī)格和導(dǎo)磁板寬度相同的情況下，通過計(jì)算機(jī)磁場仿真模擬，調(diào)整導(dǎo)磁板，磁系磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值提高了11.1%。在磁系表面 10 mm處，磁通密度提高了5. 3%。
2)為了探討磁極尺寸配比問題，對新型磁系導(dǎo)磁板徑向尺寸和磁極厚度比例分別進(jìn)行了多條件仿真模擬，結(jié)果證明當(dāng)導(dǎo)磁板與主磁極徑向尺寸比為0.5-0.65時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度值較高，導(dǎo)磁板與主磁極寬度比為1:4時(shí)，具有較好的磁場分布特性。
3)將新型擠壓磁系結(jié)構(gòu)運(yùn)用在周向N、S極交替磁系上，與軸向交替磁系相比，磁感應(yīng)強(qiáng)度略有降低，但磁場分布特性仍較好，其應(yīng)用效果有待驗(yàn)證。
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