磁选是分选磁性矿物的有效方法,具有过程快速、无污染、运行成本低、易于操作等显著优点;因此,研究开发磁选新技术及装备,改善现有各种磁选技术的不足,具有重要的研究意义和应用价值。本课题基于磁场挤压原理的“尖形磁极磁介质”新方法,研制一种新型PBC-0210实验型湿式永磁平板高梯度磁选机,开展相关理论探讨;利用该种磁选机进行分选非金属矿和金属矿的试验研究,分析该种磁选技术的有效性及其工业应用的可行性。研制的平板高梯度磁选机主要由平板磁系、尖形磁极、带档条的浅层U形皮带、驱动机构、机架、给矿槽、漂洗水槽、磁性产品冲洗装置、产品收集槽等部件构成。工作原理如下:矿浆通过给矿槽均匀进入厚度1.5-2.0 mm的浅层皮带表面,磁性矿物受磁场磁力作用紧贴于皮带表面,被皮带上的档条截留,随皮带逆流往上运动至漂洗区;在此区域,夹杂的非磁性矿物被清洗出来,重新进入矿浆向下流动:当档条携带的磁性矿物运动至皮带转弯处(此处皮带开始垂直向下运动)时,磁场磁力消失,被冲洗水卸落进入磁性产品收集槽;非磁性矿物在重力和流体阻力作用下,随矿浆向下流动进入非磁性产品收集槽。该磁选机的磁系设计,采用优质钕铁硼永磁材料和尖形磁极,达到在磁极表面获得高的磁场强度和磁场梯度之目的,从而获得强磁场磁力;尖形磁极既做磁极又作为导磁介质,因此该磁选机被命名为“高梯度”磁选机。这种磁选机的主要技术特征包括:磁系的磁路紧凑漏磁少、皮带薄其表面磁场磁力强、结构简单制造成本低、厚流膜分选处理量大、采用永磁磁系能耗很小、操作维护方便等,试验表明适用于非金属除铁提纯和分选富集一些磁性矿物。该磁选机的磁场分布特性检测结果表明:磁场在磁系边缘下降明显,在皮带表面的工作区域呈有规律分布;在与皮带运动相垂直的方向,磁场极性等距交替分布;磁极表面最大磁场强度高达1.2 T,平均1.0 T,这种磁场分布于磁系的整个分选区域。该磁选机的分选原理研究表明:在皮带表面分选区域,捕获磁性矿物所需要的磁力大小与矿物性质(比磁化系数、粒度和密度)、皮带性能(表面摩擦系数)和操作参数(矿浆流速、磁系倾角、皮带转速)三大因素有关;比磁化系数、矿物粒度和皮带表面摩擦系数越大,皮带转速与矿浆流速之差、矿物密度及磁系倾角越小,捕获磁性矿物需要的磁场磁力越小。该磁选机分选磁性矿物的试验研究表明:①对铁杂质含量11.49%的广东某石榴子石矿,磨矿粒度为-60目36%时,经一次平板高梯度磁选,可以得到产率、铁含量和除铁率分别为35.76%、1.52%和95.27%的非磁性产品,效果良好;基于该试验成果,4台工业型PBC平板高梯度磁选已投入工业生产,生产指标与试验指标基本一致。②对铁杂质含量0.20%的四川某石英砂,粒度为-60目84%时,经一次粗选,可以得到产率、铁含量和除铁率分别为91.44%、0.13%和41.09%(磁性铁去除率74.71%)的非磁性产品。③对铁杂质含量0.38%的福建某石英砂,粒度为-60目82%时,经一次粗选,可以得到产率、铁含量和除铁率分别为95.58%、0.23%和34.65%的非磁性产品。④对TiO2品位8.38%的四川某钛铁矿,经过一次粗选,在最优操作条件下,得到精矿TiO2品位12.46%和TiO2回收率76.63%的选别指标。可见,平板高梯度磁选,可以有效应用于非金属矿(如上述石榴子石、石英砂、长石等)的除铁提纯和一些金属矿(如上述钛铁矿、黑钨矿等)和分选富集。研究还进一步证实,该种平板高梯度磁选机主要适用于中粗粒级磁性矿物的分选或去除。综上所述,平板高梯度磁选机的技术性能良好,可以有效应用于非金属矿的除铁提纯及一些弱磁性金属矿的分选富集,因此具有重要的工业应用前景,将为我国非金属矿和金属矿的选矿提供一种新的技术途径。