求解！高梯度磁选的3大难题

中国粉体网讯  随着粗粒易选弱磁性矿产资源的不断消耗，中国矿石资源“贫、细、杂”的特点日益突出，这类矿石分选难度大，回收利用率低，而高梯度磁选是该类弱磁性矿物加工最常用且经济有效的方法。

高梯度磁选原理

高梯度磁选是通过向均匀磁场中引入聚磁介质，利用磁化后聚磁介质周围感应出的高梯度磁场，作用在弱磁性矿物颗粒上，使其向聚磁介质靠近并捕获在聚磁介质上，从而实现弱磁性矿物颗粒与非磁性矿物颗粒的分离。

高梯度磁选技术因其效率高、成本低、对环境污染小等特点，广泛运用于矿物加工、废水处理、生物科学、食品工业等领域。特别是在矿物加工领域，已经成为微细粒弱磁性矿物回收和非金属矿物提纯的主要方法。

高梯度磁选设备

目前，市场上的高梯度磁选设备一般分为周期式高梯度磁选机、连续式高梯度磁选机和超导高梯度磁选机。连续式高梯度磁选机主要有平环式和立环式，其中应用最广泛的为立环高梯度磁选机和周期式高梯度磁选机。

来源：华特磁电

现有高梯度磁选设备分选弱磁性矿物的选择性不高，单一的高梯度磁选作业难以获得合格的精矿产品，常需与重选、浮选或磁化焙烧等联合使用形成多种联合分选工艺，如高梯度磁选−重选、高梯度磁选−浮选、高梯度磁选−磁化焙烧等。

高梯度磁选存在的主要问题

在高梯度磁选分离过程中存在机械夹带、磁性夹带、竞争捕获等现象，最终导致选择性差、分选腔堵塞、分选效率低等一系列问题。

机械夹带

影响磁选选择性的主要原因是脉石颗粒随矿浆通过聚磁介质矩阵时在精矿上的堆积和滞留，随着磁性颗粒不断被聚磁介质矩阵捕获，矩阵的流道逐渐收缩，导致非磁性颗粒夹留在精矿中，或因动量较大的非磁性颗粒穿过磁性颗粒留在精矿中，具体可分为穿透、滞留、拦截三种形式。

机械夹带示意图(a—穿透；b—滞留；c—拦截)

穿透现象是由于聚磁介质上磁性堆积物表面存在空隙，一些细小的或动能较大的脉石和连生体颗粒可通过空隙进入堆积体中造成夹带；滞留现象是因为颗粒间存在范德华力和静电力等表面作用力，导致脉石和连生体颗粒被吸在堆积体表面，随着磁分离过程的进行，被捕获的脉石和连生体颗粒会被后续的磁性颗粒覆盖造成夹带；拦截作用是当捕获过程进入最后阶段，随聚磁介质对颗粒的捕获导致分选腔流道收缩甚至堵塞，造成脉石和连生体颗粒被截停在堆积体表面造成夹带。目前主流的解决方式是通过脉动冲洗水，利用流体曳力重新打散表层精矿，使夹带的非磁性颗粒被释放出来，提高精矿品位。

磁性夹带

磁性夹带一般指由磁力吸引引起的夹带，主要原因是非磁性颗粒在一定的作用下由非磁性颗粒转变为弱磁性颗粒。具体的磁转化过程可通过以下两种方式引起：（1）连生体。有一部分未达到单体解离的颗粒，它们中有一部分显弱磁性会被聚磁介质捕获，造成精矿品位下降。（2）黏附。进料中的非磁性颗粒和磁性颗粒没有完全分离，或非磁性颗粒和磁性颗粒相互碰撞并在表面力的作用下黏附。黏附成团的磁团聚体会被捕获到聚磁介质表面并堆积，使精矿品位下降。

吸引夹带示意图(a—连生体吸引；b—黏附吸引)

目前最常用的处理方式是在给矿段加入退磁场或通过机械搅拌打散，使团聚体分散并释放包裹的脉石颗粒，或加入分散剂通过空间位阻使颗粒间不容易发生黏附作用。

颗粒的竞争捕获

高梯度磁选过程中颗粒在聚磁介质上存在竞争性捕获，且主要发生在较高磁场下。

颗粒在聚磁介质上堆积示意图（a—低磁场中；b—高磁场中）

上图展示了高梯度磁选中颗粒的堆积，连生体、高解离度的单体颗粒以及脉石颗粒都会在聚磁介质上堆积，其中连生体对聚磁介质捕获颗粒的过程影响非常大。当背景磁场在较低磁场强度下，粗粒连生体和细粒高品位单体颗粒都很难在聚磁介质上堆积，且回收率随着颗粒尺寸的减小而减小，但当背景磁场强度较高时，由于粗粒连生体受到流体曳力的影响比细粒的高品位单体颗粒小，可以更快到达聚磁介质表面占据大量捕获空间，导致聚磁介质对细粒高品位单体颗粒的可捕获空间缩小。因此，当背景磁场的磁场强度较高时，继续提高磁场强度会导致颗粒间的竞争性捕获，降低回收率。

小结

在高梯度磁选过程中，因为给矿粒度不均匀、聚磁介质周围磁场梯度过大、矿浆浓度过高、给矿速度过快等一系列原因，造成分选腔堵塞、连生体颗粒和脉石矿物的夹带等，这些问题严重降低了精矿产品的品位，并且影响精矿的回收率。

总结国内外高梯度磁选理论研究现状，其未来发展趋势可以概括为：突破传统磁场分布研究的理论和创新磁路结构设计、研制磁性能更好且具有更广泛适应性的聚磁介质材料、引入更多更有效的竞争力和多物理场力加强颗粒分散、优化聚磁介质形状改变磁场梯度分布以及梯度大小、通过对不同形状和尺寸的聚磁介质的组合使用，以实现更优的矿浆流动，更好的颗粒分散，实现超细颗粒的高效选择性分离。

参考资料：

赵嘉艺等.高梯度磁选理论与技术进展

王丽娟等.一种新型立环高梯度磁选机的研制

（中国粉体网编辑整理/黑金）

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