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轻便节能型磁选管研发 ① 张志荣 （酒钢集团 钢铁研究院，甘肃 嘉峪关 ７３５１００） 摘 要 为解决传统磁选管存在的笨重、功能单一、维护难、能耗高、噪音大等问题，开发了轻便节能多功能新型磁选管。 新型磁选 管采用模块化设计理念，实现了分选磁系结构小巧、磁场动态可调等功能，既可用于强磁性物质的定量分析试验，又可作为一台微 型磁选机连续使用，延伸了应用范围。 与传统磁选管的对比试验结果表明，在相同的分选条件下，两种设备分选指标相近，验证了 新型磁选管的实用性和有效性。 关键词 磁选管； 轻便； 节能； 多功能 中图分类号 ＴＤ９２４文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１９．０５．０１６ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１９）０５－００６０－０３ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ Ｐｏｒｔａｂｌｅ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ-Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｂｅ ＺＨＡＮＧ Ｚｈｉ-ｒｏｎｇ （Ｉｒｏｎ ＆ Ｓｔｅｅｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， ＪＩＳＣＯ， Ｊｉａｙｕｇｕａｎ ７３５１００， Ｇａｎｓｕ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｏ ｒｅｐｌａｃｅ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｕｂｅ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｕｍｂｅｒｓｏｍｅ， ｎｏｉｓｙ ａｎｄ ｈａｒｄ ｔｏ ｍａｉｎｔａｉｎ， ｗｉｔｈ ｓｉｎｇｌｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ， ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｌｉｇｈｔ， ｅｎｅｒｇｙ-ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ ａｎｄ ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ， ｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｕｂｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ． Ｃｏｎｆｏｒｍｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｍｏｄｕｌａｒ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｃｅｐｔ， ａ ｃｏｍｐａｃｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ａ ｄｙｎａｍｉｃ ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ａｒｅ ａｓｓｅｍｂｌｅｄ． Ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｔｕｂｅ ｃａｎ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ ａｎｄ ｕｓｅｄ ａｓ ａ ｍｉｃｒｏ-ｓｃａｌｅｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｏｒ ｆｏｒ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ， ｔｈｕｓ ｉｔ ｈａｓ ａ ｗｉｄｅｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｔｕｂｅ ｈａｓ ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｃｌｏｓｅ ｔｏ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｏｎｅ， ａｎｄ ｈａｓ ｐｒｏｖｅｎ ｔｏ ｂｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｕｂｅ； ｐｏｒｔａｂｌｅ； ｅｎｅｒｇｙ-ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ； ｍｕｌｔｉ-ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ １ 传统磁选管存在的问题 磁选管也叫戴维斯管，它适用于冶金、矿山、选煤、 地质等实验室测定样品中强磁性物质的含量和磁分离 特性，为物质分选和评价提供参考依据；同时可用于检 查黑色选矿厂精矿和尾矿质量、洗煤厂介质损耗指标 等，是实验室或矿山不可或缺的检验检测设备，也是实 验室最常用、最精密、最直观的磁选设备。 磁选管整机 分为 ５ 个部分励磁及调整控制部分，电机及传动减速 装置，分选管及固定、摆动装置，给水及给矿装置和辅 助及调整控制装置。 数十年来，使用人员不断对磁选管进行改进，达到 方便使用的目的。 比如有人对磁选管玻璃管进行改 进［１］，使得玻璃管底部尖缩口角度更科学，卸矿冲洗 更方便；有人对磁选管给料装置进行改进［２］，在锥形 给料桶上加装搅拌叶轮组件，使得给矿浓度均匀；有人 将磁选管稳压水箱、铁芯和激磁线圈、给矿漏斗、出水 管按序组合为一整体，置于底座上，并在底部安装有定 向行走转向轮［３］，方便设备摆放及移动，同时方便了 工作人员操作；同时将传动系统采用低速电机和联杆 传动［４］，降低了噪音，延长了维护周期。 ２０ 世纪 ９０ 年 代，国外某公司对磁选管的运动部分进行了较大革新， 采用低速电机和滑块机构，使得传动系统稳定、占地面 积减少；同时取消了 Ｃ 型铁芯，采用“一”字型铁芯，仅 使得磁选管质量降低了约 ３０％。 总的来说，近 ６０ 年来，传统磁选管没有实质性的 革新和提升，主要问题如下 １） 传统磁选管笨重，体积大而且不易移动。 磁选 管质量主要来自于 Ｃ 型铁芯和线圈绕组，二者合计占 磁选管质量的 ７５％以上，导致其十分笨重，国内大多 数磁选管重约 ２５０ ｋｇ。 不考虑稳压水箱，仅控制柜和 磁选管占地就接近 １ ｍ２。 由于磁选管较重，设备运输 ①收稿日期 ２０１９－０４－０２ 作者简介 张志荣（１９７１－），男，陕西人，正高级工程师，硕士，主要从事难选铁矿工艺研究和选矿工程技术应用。 第 ３９ 卷第 ５ 期 ２０１９ 年 １０ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３９ №５ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１９ 万方数据 和安装需要吊装设备，物流和安装成本较高；另外，磁 选管占地较大，设备安置需要充分考虑操作空间，很多 实验室必须要在高处配备稳压水箱，使得使用空间成 本升高。 大多数传统磁选管一旦安装好了，因移动成 本高且麻烦，所以极少变动位置。 ２） 传统磁选管精度较差，影响分选指标。 传统磁 选管通过 Ｃ 型铁芯上的线圈绕组通电产生磁场，通过 调整电流大小来调整磁场强度的大小。 磁选管使用之 前，预先测绘出电流和磁场强度的对应关系表或曲线 图，试验时根据需要的场强寻找对应的电流值进行调 整。 部分改进型磁选管预设电流和磁场的对应模拟电 子显示表以减少查表的繁琐工作。 受检测电流表精度 的影响，这种简单查表方式检测磁场强度误差一般在 ５％左右［４］。 另外，分选管安装和拆卸麻烦，对磁选管 场强检测频次不够时，导致试验引用数据和实际分选 数据差异较大，影响试验的可靠性。 磁选管作为生产 检测设备，使用频率高，要求其精度也要高，工艺技术 人员定期对其进行标定，保证生产调整有效。 ３） 能耗高且噪音高。 磁选管功率分为激磁功率 和电机功率。 传统磁选管的激磁功率约为 ４００ Ｗ，电 机传动功率约为 １２０ Ｗ，总功率是国外同类设备的 ２ 倍以上；噪音在 ７５ ｄｂ 左右，长时间在其旁边工作，感 到极不舒服。 由于磁选管特殊的电磁结构，为了节省 安装空间，导致电机输出端到蜗轮蜗杆距离较远，超长 蜗杆传动易变形，使其噪声较高，即使定期润滑维护， 噪音也不能消除。 ４） 维护工作量大、维护成本较高。 传统磁选管的 电机转速在 １ ４００ ｒ／ ｍｉｎ 以上，通过蜗轮蜗杆减速机 后，蜗轮输出转速 ７０ ｒ／ ｍｉｎ。 导向铜套、蜗轮蜗杆、导 向轴承容易磨损，寿命短，更换麻烦且有难度。 另外传 统磁选管各部件分散，需要专业电气人员进行励磁线 圈、传动电机、控制柜接电调试。 ２ 新型磁选管 针对传统的磁选管笨重、功能单一、不易维护、能 耗高、噪音大，其制造技术仍为刚从国外引进时的水 平，不能满足实验室试验和科研参数多样化的需要，开 发了一种轻便节能新型磁选管［５］。 新型磁选管构思独特、采用模块化设计理念，通过 材料应用创新、设计优化，实现了分选磁系结构小巧、 磁场动态可调等功能，既可以进行强磁性物质的定量 分析试验，也可以作为一台微型磁选机连续使用，延伸 了应用范围。 新型磁选管设计精密、节能安全、易于操 作、维护量少、省时省力。 新型磁选管除了具有传统磁选管各项功能外，还 可以提供精准和窄范围的特定试验场强，满足学生实 习、特殊分选、磁化水生产、铁矿物物像分析、野外磁性 分析等作业。 １） 新型磁选管轻巧，增加了新功能。 新型磁选管 的质量只有国内传统磁选管质量（２５０ ｋｇ）的 １０％、国 外先进磁选管的 １５％，大幅度降低了运输和安装费 用。 增加了分选管运动频率动态可调、倾角大幅度可 调等新功能。 由于采用特制的永磁磁系，即使超长时 间使用，也不用担心线圈发热烧损。 新型磁选管电机运转频率在线可调，即分选管运 动频率随时可调；分选倾角在一定区间内轻松调整。 ＣＸＧ-ＪＧＩ-５０ 型磁选管组成如图 １ 所示。 图 １ ＣＸＧ-ＪＧＩ-５０ 型磁选管结构 ２） 场强精度高，即测即用。 新型磁选管的分选管 与导轨槽和支撑架开放式接触，想取即取；带有专有的 磁场调节装置，磁场大小动态随意可调，也可锁定特定 值，对于模拟常规不同磁场的磁选试验很有意义。 ３） 能耗低，噪音低。 新型磁选管电机功率不到 ４０ Ｗ，即总功率不到国内外传统磁选管的 １０％；噪音 只有 ５０ ｄｂ 左右。 传动系统采用了低速电机及特制的 滑块机构后，取消了传统的蜗轮蜗杆传动机构，磨损 轻，噪音低。 ４） 模块化设计，易操作，维护成本低。 新型磁选 管采用 ２２０ Ｖ 电压，插电即可工作。 同时传动机构和 磁系采用独立紧凑的半封闭模块，使得操作人员更加 方便；模块化设计既方便了磁选管的操作，保障了人员 安全，又减少了设备的日常维护。 如果存在问题，模块 可以单独更换，大大降低了维修成本。 新型磁选管可 以按照需求实现个性化定制，比如加装定时装置，符合 选矿设备的发展趋势。 １６第 ５ 期张志荣 轻便节能型磁选管研发 万方数据 ５） 安装方便，用途广泛。 新型磁选管不需要高位 水箱，节约了安装和操作空间。 供水可以直接接自来 水管，阀门在给矿漏斗旁边，给水量轻松可控；给水也 可以配置独立的简易供水机构。 磁选管仅需要 １ 个人 就能轻松操作；而传统磁选管，液位调整、关停给水，有 时需要 ２ 人配合。 新型磁选管对于学生深层次认识磁选原理有特殊 的效果，磁系可以按照需要加装特殊的异形磁极，验证 不同磁场分选效果。 新型磁选管可以作为一台微型磁 选机连续使用，超长时间使用也不用担心线圈发热烧 毁。 也可以作为物相分析磁选仪快速分离磁性铁、粉 状物中除铁，比如小麦粉等粮食类粉体中磁性金属物 的测定是小麦粉质量检验的一项重要强制指标，可以 采用该设备；含铁屑的液体脱除铁屑等物质，可以采用 该设备。 ６） 新型磁选管还能够验证不同矿物应该选用的 磁选管合理参数，为特定物质的分选设定较合理的选 别参数，比如适宜的倾角和频率。 戴维斯当初设计磁 选管的一些理念得到了验证。 综上所述，新型磁选管解决了传统磁选管在电气 控制、磁场调整、机械安装、设备维护等方面的问题，真 正实现了磁选管的升级换代。 ３ 磁选管分选指标对比 为了验证新型磁选管的分选效果，在场强 １２５ ｍＴ、 分选频率 ７２ Ｈｚ／ ｍｉｎ、底流水量 ２２ ｍＬ／ ｓ 条件下，对某 选矿厂原矿品位４１．０５％的焙烧磁铁矿磨至－０．１２５ ｍｍ 后进行了磁选管对比试验，结果见表 １。 表 １ 磁选管对比试验结果／ ％ 磁选管类型 精矿指标／ ％ 产率品位回收率 尾矿品位 ／ ％ 传统磁选管５８．６０５６．８７８１．１８１８．６６ 新型磁选管５８．７０５６．７８８１．１９１８．６９ 从表 １ 可知，在相同的分选条件下，新型磁选管同 传统磁选管分选指标相近。 ４ 结 语 １） 新型磁选管质量只有国内传统磁选管质量的 １０％，其功率不到传统磁选管的 １０％；具有分选管运动 频率动态可调、倾角大幅度可调等新功能。 ２） 模块化设计大幅度降低了运输和安装费用；场 强精度高、噪音低、维护成本低。 ３） 新型磁选管解决了传统磁选管在电气控制、磁 场调整、安装维护等方面的问题，实现了磁选管的升级 换代。 参考文献 ［１］ 樊爱东，贾晓龙． 磁选管玻璃管中国， ＣＮ２０３３５５７５３Ｕ［Ｐ］． ２０１３－ １２－２５． ［２］ 李满年， 姬俊梅，刘凤国，等． 一种改进磁选管给料装置中国， ＣＮ２０７６５５３０７Ｕ［Ｐ］． ２０１８－０７－２７． ［３］ 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