[发明专利]高梯度强磁场水平复合聚磁辊

说明书

技术领域

本发明涉及利用永磁体磁源对弱磁性金属矿粉进行分选或对非金属矿粉进行排杂提纯的干式或湿式磁选机，具体地指一种用于上述磁选机的高梯度强磁场水平复合聚磁辊。

背景技术

目前，永磁选矿设备因具有耗能少、成本低、操作方便、应用范围宽等优点，已广泛应用于矿产冶金、化工、环保等领域。近十年来，随着稀土铷铁硼高磁能级材料的不断提升，使得很多弱磁性材料进入了磁选范畴。在各种干式或湿式磁选机中，磁辊的磁源材料能级和激磁技术进步所体现的高磁能级和高梯度，是目前磁选技术瞄准的重点研究方向。

公知的永磁高梯度强磁场聚磁辊，包括芯轴和安装在芯轴上的柱状磁辊主体，后者在磁系组合中主要应用高剩磁高矫顽力铷铁硼材料为磁源。为了提高磁辊的磁能级和梯度、增强其对弱磁性矿物的分选能力，普遍采用与芯轴同轴心、且沿芯轴轴向挨个并列布置的圆形磁片或扇形磁片进行组合，相邻圆形磁片或扇形磁片所对应的磁极极性相同，圆形磁片或扇形磁片间夹有高导磁激磁材料，由此聚合成轴向排列的聚磁辊。由于该结构聚磁辊的磁力线在其工作面上沿轴向呈正弦分布、沿圆周方向呈等值分布，每一磁片的边端磁场最高，而中间磁场为零，其磁场梯度受边端效应和对选料作用距离的影响较大，在磁选过程中与正向垂直下料的粉体接触时，无论采用顺流还是逆流方式磁选，其磁力峰值都不可能均衡地对所有选料的每一单体产生一致影响。实验数据表明：上述聚磁辊的磁力峰值有效利用率低于50％，这样在选矿作业中很容易产生漏选，降低收率和品位。

为了解决上述问题，科研人员试图通过变更圆形磁片或扇形磁片组合体的相关设计参数来改善其磁选能力。但如果通过减小圆形磁片或扇形磁片组合体与外激磁体之间的距离来增加磁辊的磁能级，显然会影响磁选的产量；如果通过减小圆形磁片或扇形磁片的厚度来减少磁力峰值与所选矿粉的平均距离，又会受到磁性材料脆性大、不容易加工成型的限制。

从另一方面看，圆形磁片或扇形磁片的轴向组合结构在生产大直径高梯度强磁场(2特斯拉以上)聚磁辊时将带来许多困难：不仅面积较大的磁材在压铸时压强降低，会使磁材密度不够，影响其磁能级；而且当圆形磁片或扇形磁片的直经超过400mm时，其外溢的磁力也会显著下降，导致其磁选能力无法同步增大。

第三，圆形磁片或扇形磁片在轴向组合时，相邻磁片之间的固定完全靠有机粘接材料作用，在粘接材料老化和强大的内应力作用下，磁片容易脱落，导致其使用寿命大幅下降。

第四，圆形磁片或扇形磁片在粘接过程中，因受磁力的排斥作用较大而难以控制，手工操作磁片粘接定位时，除手部易受伤外，各个磁片组合的表面也很难平整，须进行外圆精加工，但磁体材料又受居里温度的限制，不可车铣加工，只能用大型磨床磨削，不但高精度大尺寸的外圆磨削设备很难寻求，而且磨削速度十分缓慢，导致加工效率低下、生产成本高昂。所以，目前国内直经超过300mm且磁能级达到2特斯拉以上的聚磁辊并不多见。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种可充分发挥所有磁条的磁力峰值作用效果、有效提高磁选产品品位和收率、且结构简单、加工容易、安全可靠、工作寿命长、适于超大直径制作的高梯度强磁场水平复合聚磁辊。

为实现上述目的，本发明所设计的高梯度强磁场水平复合聚磁辊，包括磁辊芯轴，所述磁辊芯轴的外面同轴心套装有磁扼辊筒，所述磁扼辊筒的外圆筒壁面上均匀开设有一圈轴向平行排列的、用于固定双燕尾形永磁条的一级燕尾槽。所述双燕尾形永磁条由在横截面上呈现两个燕尾形状相对布置并连为一体的上燕尾形部分和下燕尾形部分组合而成，所述下燕尾形部分嵌置在与其形状相匹配的一级燕尾槽中，所述上燕尾形部分伸出一级燕尾槽之外，所述相邻上燕尾形部分之间形成二级燕尾槽，所述二级燕尾槽中嵌置有与其形状相匹配的单燕尾形永磁条。所述双燕尾形永磁条和单燕尾形永磁条的磁极从横截面上看位于其燕尾形截面两侧，且单燕尾形永磁条的磁极极性与其两边相邻的双燕尾形永磁条的磁极极性相同。所述磁扼辊筒的两端通过一对嵌装在磁辊芯轴上的法兰盘与磁辊芯轴连为一体，所述双燕尾形永磁条和单燕尾形永磁条也被封装锁固在该对法兰盘之间。

进一步地，所述双燕尾形永磁条和单燕尾形永磁条均由若干个结构相同的小段磁块沿轴向首尾衔接而成，各小段磁块既可拆分开来又可组合在一起。由于小段磁块的加工受磁性材料脆性的影响有限，容易高压压铸加工成型，从而使磁块的密度增加、磁能级增大。这样，不仅可以灵活适应制作不同直径和不同轴向长度的聚磁辊、特别是大尺寸聚磁辊的需要，而且可以相应减少小段磁块的厚度来缩短磁力峰值对选料的作用距离，确保其磁选能力更为强大。