專利名稱：高梯度強磁場水平復合聚磁輥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用永磁體磁源對弱磁性金屬礦粉進行分選或對非 金屬礦粉進行排雜提純的干式或濕式磁選機，具體地指一種用于上 述磁選機的高梯度強磁場水平復合聚磁輥。
背景技術：
目前，永磁選礦設備因具有耗能少、成本低、操作方便、應用 范圍寬等優(yōu)點，已廣泛應用于礦產冶金、化工、環(huán)保等領域。近十 年來，隨著稀土銣鐵硼高磁能級材料的不斷提升，使得很多弱磁性 材料進入了磁選范疇。在各種干式或濕式磁選機中，磁輥的磁源材 料能級和激磁技術進步所體現(xiàn)的高磁能級和高梯度，是目前磁選技 術瞄準的重點研究方向。
公知的永磁高梯度強磁場聚磁輥，包括芯軸和安裝在芯軸上的 柱狀磁輥主體，后者在磁系組合中主要應用高剩磁高矯頑力銣鐵硼 材料為磁源。為了提高磁輥的磁能級和梯度、增強其對弱磁性礦物 的分選能力，普遍采用與芯軸同軸心、且沿芯軸軸向挨個并列布置 的圓形磁片或扇形磁片進行組合，相鄰圓形磁片或扇形磁片所對應 的磁極極性相同，圓形磁片或扇形磁片間夾有高導磁激磁材料，由 此聚合成軸向排列的聚磁輥。由于該結構聚磁輥的磁力線在其工作 面上沿軸向呈正弦分布、沿圓周方向呈等值分布，每一磁片的邊端 磁場最高，而中間磁場為零，其磁場梯度受邊端效應和對選料作用 距離的影響較大，在磁選過程中與正向垂直下料的粉體接觸時，無 論采用順流還是逆流方式磁選，其磁力峰值都不可能均衡地對所有 選料的每一單體產生一致影響。實驗數據表明上述聚磁輥的磁力 峰值有效利用率低于50%，這樣在選礦作業(yè)中很容易產生漏選，降低 收率和品位。為了解決上述問題，科研人員試圖通過變更圓形磁片或扇形磁 片組合體的相關設計參數來改善其磁選能力。但如果通過減小圓形 磁片或扇形磁片組合體與外激磁體之間的距離來增加磁輥的磁能 級，顯然會影響磁選的產量；如果通過減小圓形磁片或扇形磁片的 厚度來減少磁力峰值與所選礦粉的平均距離，又會受到磁性材料脆 性大、不容易加工成型的限制。
從另一方面看，圓形磁片或扇形磁片的軸向組合結構在生產大 直徑高梯度強磁場(2特斯拉以上)聚磁輥時將帶來許多困難不僅 面積較大的磁材在壓鑄時壓強降低，會使磁材密度不夠，影響其磁
能級；而且當圓形磁片或扇形磁片的直經超過400mm時，其外溢的 磁力也會顯著下降，導致其磁選能力無法同步增大。
第三，圓形磁片或扇形磁片在軸向組合時，相鄰磁片之間的固 定完全靠有機粘接材料作用，在粘接材料老化和強大的內應力作用 下，磁片容易脫落，導致其使用壽命大幅下降。
第四，圓形磁片或扇形磁片在粘接過程中，因受磁力的排斥作 用較大而難以控制，手工操作磁片粘接定位時，除手部易受傷外， 各個磁片組合的表面也很難平整，須進行外圓精加工，但磁體材料 又受居里溫度的限制，不可車銑加工，只能用大型磨床磨削，不但 高精度大尺寸的外圓磨削設備很難尋求，而且磨削速度十分緩慢， 導致加工效率低下、生產成本高昂。所以，目前國內直經超過300mm 且磁能級達到2特斯拉以上的聚磁輥并不多見。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是要提供一種可充分發(fā)揮所有磁條的磁力峰值 作用效果、有效提高磁選產品品位和收率、且結構簡單、加工容易、 安全可靠、工作壽命長、適于超大直徑制作的高梯度強磁場水平復 合聚磁輥。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設計的高梯度強磁場水平復合聚磁 輥，包括磁輥芯軸，所述磁輥芯軸的外面同軸心套裝有磁扼輥筒， 所述磁扼輥筒的外圓筒壁面上均勻開設有一圈軸向平行排列的、用于固定雙燕尾形永磁條的一級燕尾槽。所述雙燕尾形永磁條由在橫 截面上呈現(xiàn)兩個燕尾形狀相對布置并連為一體的上燕尾形部分和下 燕尾形部分組合而成，所述下燕尾形部分嵌置在與其形狀相匹配的 一級燕尾槽中，所述上燕尾形部分伸出一級燕尾槽之外，所述相鄰 上燕尾形部分之間形成二級燕尾槽，所述二級燕尾槽中嵌置有與其 形狀相匹配的單燕尾形永磁條。所述雙燕尾形永磁條和單燕尾形永 磁條的磁極從橫截面上看位于其燕尾形截面兩側，且單燕尾形永磁 條的磁極極性與其兩邊相鄰的雙燕尾形永磁條的磁極極性相同。所 述磁扼輥筒的兩端通過一對嵌裝在磁輥芯軸上的法蘭盤與磁輥芯軸 連為一體，所述雙燕尾形永磁條和單燕尾形永磁條也被封裝鎖固在 該對法蘭盤之間。
進一步地，所述雙燕尾形永磁條和單燕尾形永磁條均由若干個 結構相同的小段磁塊沿軸向首尾銜接而成，各小段磁塊既可拆分開 來又可組合在一起。由于小段磁塊的加工受磁性材料脆性的影響有 限，容易高壓壓鑄加工成型，從而使磁塊的密度增加、磁能級增大。 這樣，不僅可以靈活適應制作不同直徑和不同軸向長度的聚磁輥、 特別是大尺寸聚磁輥的需要，而且可以相應減少小段磁塊的厚度來 縮短磁力峰值對選料的作用距離，確保其磁選能力更為強大。
更進一步地，所述雙燕尾形永磁條的燕尾形截面兩側設置有與 其形狀對應的激磁磁靴。激磁磁靴可以由高導磁片材如鐵片等制作 而成，其裝配后被磁力牢靠地吸附在雙燕尾形永磁條和單燕尾形永 磁條之間，不僅具有公知的激磁增磁作用，而且具有鎖固、支撐和 保護脆性的雙燕尾形永磁條和單燕尾形永磁條的作用，使其運轉更 加穩(wěn)定、安全、可靠。
本發(fā)明聚磁輥的磁力線在其工作面上沿軸向呈等值分布、沿圓 周方向呈正弦分布，每一磁條的邊端磁場最高而中間磁場為零。其 工作原理是這樣的用磁選機選礦時，安裝在磁選機上的聚磁輥不 停地旋轉，軸向平行布置的雙燕尾形永磁條和單燕尾形永磁條在磁 扼輥筒外周空間所形成的邊端最高磁力線也不間斷地發(fā)生位置變化，通過旋轉的時間差，有效彌補了與垂直下料的被選礦粉的位置 差，經過聚磁輥上軸向分布的磁力峰值線的掃射，可使所有被選礦 粉毫無遺漏地受到每一根磁條兩側最大磁力線的輪番作用，只要達 到磁條最高磁力峰值線范圍內的所有低比磁化率粉體，都將被其吸 附選出。
與傳統(tǒng)的圓形磁片或扇形磁片組合式聚磁輥相比，本發(fā)明的優(yōu) 點主要體現(xiàn)在如下幾個方面
其一，所設計的雙燕尾形永磁條和單燕尾形永磁條組合磁系的 磁力線沿軸向等值分布、沿圓周方向周期性變化，可充分發(fā)揮聚磁 輥磁力線峰值的作用，提高所選精礦品位、增大收率、減少漏選， 顯著增強對弱磁性金屬礦粉及非金屬礦粉的排雜提純分選能力。
其二，所設計的雙燕尾形永磁條牢靠地嵌置在磁扼輥筒上的一
級燕尾槽中，所設計的單燕尾形永磁條又牢靠地嵌置在相鄰雙燕尾
形永磁條所形成的二級燕尾槽中，其結構簡單、連接穩(wěn)定、安裝方
便、定位精確，可避免因粘接材料老化、或者磁輥內強大應力所產
生的磁條脫落，增加聚磁輥的安全性和可靠性，延長聚磁輥的使用 中人
壽口卩o
其三，所設計的雙燕尾形永磁條和單燕尾形永磁條還可以由若 干個小段磁塊組合構成。在保證加工精度的前提下，小段磁塊無須 后期磨削加工，可以選擇充磁前先進行表面鍍鎳或不銹鋼耐腐蝕保 護處理的方案，這樣磁塊的壽命更長，不僅降低了成本，還可縮短 組裝時間，更有利于機械化批量生產和快速自動化裝配聚磁輥，也 減少了強磁場給安裝人員可能造成的機械和輻射傷害。
其四，所設計的雙燕尾形永磁條和單燕尾形永磁條的尺寸參數 小型化后，可以生產出磁材密度更大、磁能級更高的磁條，進而可
為超大直徑高梯度強磁場(2特斯拉以上)聚磁輥的加工組合提供技 術支持，成倍提高磁選機的產能，降低生產成本，使許多原來難選 的稀有金屬礦物、低品位礦石和尾礦得到有效利用。
其五，在傳統(tǒng)圓形磁片或扇形磁片組合磁系中，因受勞倫茨定律限制，磁源外溢電子在聚磁輥半徑超過一定程度后，其表場呈下 降趨勢，甚至無表場，從而限制了大直徑聚磁輥的磁選能力。而本 發(fā)明所設計的單、雙燕尾形永磁條組合結構，是各個獨立單元磁源 水平布置組合而成的磁系，從磁疇中同向溢出的磁性電子無需在磁 軸圓周外整體循環(huán)，僅圍繞各個獨立單元磁源外表空間的局部磁循 環(huán)回路進行，這樣突破了大直徑強磁輥傳統(tǒng)理論的限制，為超大直 徑高梯度強磁場聚磁輥的制作提供了有力的依據。


圖l為本發(fā)明高梯度強磁場水平復合聚磁輥的立體結構示意圖2為圖1所示聚磁輥的軸向剖視結構示意圖； 圖3為圖2所示聚磁輥的橫截面剖視放大結構示意圖4為圖3所示磁扼輥筒拆除部分單、雙燕尾形永磁條后的結構 示意圖5為組成雙燕尾形永磁條的小段磁塊的立體結構示意圖； 圖6為組成單燕尾形永磁條的小段磁塊的立體結構示意圖7為組成雙燕尾形永磁條的各小段磁塊首尾銜接的立體結構 示意圖8為本發(fā)明高梯度強磁場水平復合聚磁輥的空間磁場分布示 意圖9為傳統(tǒng)圓形磁片或扇形磁片軸向組合式聚磁輥的空間磁場 分布示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述 如圖1 4所示，本發(fā)明的高梯度強磁場水平復合聚磁輥，具有 一個磁輥芯軸1，磁輥芯軸1的外面同軸心套裝有一個內徑大于磁輥
芯軸1外徑的磁扼輥筒3，磁扼輥筒3的外圓筒壁面上沿圓周方向均 勻開設有一圈軸向平行排列的、用于固定雙燕尾形永磁條5的一級 燕尾槽3a。雙燕尾形永磁條5由在橫截面上呈現(xiàn)兩個燕尾形狀相對 布置并連為一體的上燕尾形部分5b和下燕尾形部分5a組合而成。其中下燕尾形部分5a嵌置在與其形狀相匹配的一級燕尾槽3a中， 上燕尾形部分5b伸出一級燕尾槽3a之外，相鄰上燕尾形部分5b之 間形成二級燕尾槽3b， 二級燕尾槽3b中嵌置有與其形狀相匹配的單 燕尾形永磁條6。在雙燕尾形永磁條5的燕尾形截面兩側還設置有與 其形狀對應的激磁磁靴7，激磁磁靴7由純鐵片制成，它的設置既可 以起到激磁增磁的作用，有可以作為單、雙燕尾形永磁條的保護支 架，使其運轉更加穩(wěn)定可靠。磁扼輥筒3的兩端面通過沿圓周方向 均布的螺栓2與一對嵌裝在磁輥芯軸1上的法蘭盤4固連為一體， 并將雙燕尾形永磁條5和單燕尾形永磁條6封裝鎖固在該對法蘭盤4 之間。
如圖5 7所示，優(yōu)選的雙燕尾形永磁條5和單燕尾形永磁條6 都是由若干個結構相同的小段磁塊沿軸向首尾銜接而成的，各小段 磁塊既可拆分開來制造，又可組合在一起使用。其中，雙燕尾形永 磁條5的各小段磁塊主要設計參數為軸向長度50mm左右、徑向 總高度30mm左右、上燕尾形部分5b和下燕尾形部分5a的徑向高 度比在3 4 : 1的范圍，單燕尾形永磁條6的各小段磁塊主要設計參 數與上對應。各小段磁塊的具體組合塊數，可以根據所設計聚磁輥 的軸向長度確定。由于各小段磁塊的制作受磁材脆性的影響有限， 更容易高壓壓鑄成型，故各小段磁塊均優(yōu)先采用高剩磁高矯頑力的 銣鐵硼磁材制成，使其最高表面磁場強度控制在3000高斯以上(甚 至可以達到20000高斯以上)、居里溫度控制在8(TC以上，這樣可以 大幅增加所組合成的雙燕尾形永磁條5和單燕尾形永磁條6的密度 和磁能級，適應制作超大尺寸聚磁輥的需要。
上述雙燕尾形永磁條5和單燕尾形永磁條6的磁極從橫截面上 看位于其燕尾形截面兩側，且單燕尾形永磁條6的磁極極性與其兩 邊相鄰的雙燕尾形永磁條5的磁極極性相同。圖5直觀地顯示出了 雙燕尾形永磁條5的小段磁塊的兩側磁極面5c、 一個主工作面5d和 一個與磁扼輥筒3的接觸面5e。圖6直觀地顯示出了單燕尾形永磁 條6的小段磁塊的兩側磁極面6c、 一個主工作面6d和一個與磁扼輥筒3的接觸面6e。由于雙燕尾形永磁條5和單燕尾形永磁條6的各 小段磁塊可以采用高壓壓鑄成型，無須后期磨削加工，因此可以在 其表面復合一層保護膜，如表面鍍鎳或不銹鋼耐腐蝕處理等，以進 一步延長各小段磁塊的壽命，大幅縮短聚磁輥組裝時間，有效改善 安裝人員的工作環(huán)境，減輕安裝人員的工作強度。
上述聚磁輥的裝配過程如下1)將組成雙燕尾形永磁條5的各
小段磁塊依次首尾銜接、吸附固定在與其形狀相匹配的兩條激磁磁
靴7之間；2)將組裝好的雙燕尾形永磁條5連同激磁磁靴7 —起插入 到磁扼輥筒3外圓筒壁面上的一級燕尾槽3a中；3)將組成單燕尾形 永磁條6的各小段磁塊依次首尾銜接、插入到由相鄰雙燕尾形永磁條 5所形成的二級燕尾槽3b中；4)將裝配好單、雙燕尾形永磁條的磁 扼輥筒3穿套在磁輥芯軸1上，其兩端面套裝上法蘭盤4，法蘭盤4以 鍵槽結構與磁輥芯軸l鎖固，磁扼輥筒3則通過沿圓周方向均布的螺 栓2與法蘭盤4連為一體，由此組合成本發(fā)明的聚磁輥。使用時，將 此聚磁輥再裝配到相應的干式或濕式磁選機上即可。
如圖8~9所示，本發(fā)明高梯度強磁場水平復合聚磁輥的空間磁 場是沿軸向呈等值分布、沿圓周方向呈正弦分布的。在本發(fā)明聚磁 輥運轉時，與軸線平行布置的每一磁條兩側的磁力線峰值R均可以 毫無遺漏地掃射到被選礦粉上，這樣在選礦作業(yè)中可杜絕漏選現(xiàn)象， 大幅提高選礦的收率和品位。而傳統(tǒng)圓形磁片或扇形磁片軸向組合 式聚磁輥的空間磁場是沿軸向呈正弦分布、沿圓周方向呈等值分布 的。在傳統(tǒng)聚磁輥運轉時，與軸線垂直布置的圓形磁片或扇形磁片 兩側的磁力線峰值R不可能全都掃射到被選礦粉上，其中很大一部 分被選礦粉從圓形磁片或扇形磁片中間的零磁場區(qū)遺漏掉了，其磁 力峰值的有效利用率不到50%，可見其與本發(fā)明的巨大差異。
本發(fā)明的聚磁輥可改變銅、鉬、鋁、礬、鈦、鉛、鋅、金、赤 鐵礦等弱磁性礦物須對原礦進行化學分選的傳統(tǒng)工藝，先期進行高 梯度強磁選金屬精礦富集，初選中可避免對非金屬礦體的化學改性， 不僅顯著減少了對環(huán)境的污染，而且能大幅度降低選礦成本、減少能源和化工原料的消耗、提高冶煉產能，同時也對非金屬礦體的循 環(huán)利用較為有利。由于選礦成本低，對過去無法進一步分選的大量 沉積尾礦，也可使之成為有價值的資源加以再利用。在云母、石英、 高嶺土、方解石、瑩石、鋯英石等非金屬礦物分選提純中，可顯著 降低金屬類雜質。在選用安裝高能級磁材后，通過本發(fā)明激磁技術 的運用，可將聚磁輥的工作磁能級提高到2特斯拉以上，對非金屬礦
物的排雜提純可達到p p m級，產品附加值能成倍提高。
權利要求
1.一種高梯度強磁場水平復合聚磁輥，包括磁輥芯軸(1)，其特征在于所述磁輥芯軸(1)的外面同軸心套裝有磁扼輥筒(3)，所述磁扼輥筒(3)的外圓筒壁面上均勻開設有一圈軸向平行排列的、用于固定雙燕尾形永磁條(5)的一級燕尾槽(3a)；所述雙燕尾形永磁條(5)由在橫截面上呈現(xiàn)兩個燕尾形狀相對布置并連為一體的上燕尾形部分(5b)和下燕尾形部分(5a)組合而成，所述下燕尾形部分(5a)嵌置在與其形狀相匹配的一級燕尾槽(3a)中，所述上燕尾形部分(5b)伸出一級燕尾槽(3a)之外，所述相鄰上燕尾形部分(5b)之間形成二級燕尾槽(3b)，所述二級燕尾槽(3b)中嵌置有與其形狀相匹配的單燕尾形永磁條(6)；所述雙燕尾形永磁條(5)和單燕尾形永磁條(6)的磁極從橫截面上看位于其燕尾形截面兩側，且單燕尾形永磁條(6)的磁極極性與其兩邊相鄰的雙燕尾形永磁條(5)的磁極極性相同；所述磁扼輥筒(3)的兩端通過一對嵌裝在磁輥芯軸(1)上的法蘭盤(4)與磁輥芯軸(1)連為一體，所述雙燕尾形永磁條(5)和單燕尾形永磁條(6)也被封裝鎖固在該對法蘭盤(4)之間。
2. 根據權利要求1所述的高梯度強磁場水平復合聚磁輥，其特 征在于所述雙燕尾形永磁條(5)和單燕尾形永磁條(6)均由若 干個結構相同的小段磁塊沿軸向首尾銜接而成，各小段磁塊既可拆 分開來又可組合在一起。
3. 根據權利要求1或2所述的高梯度強磁場水平聚磁輥，其特 征在于所述雙燕尾形永磁條(5)的燕尾形截面兩側設置有與其形 狀對應的激磁磁靴(7)。
4. 根據權利要求1或2所述的高梯度強磁場水平復合聚磁輥， 其特征在于所述雙燕尾形永磁條(5)和單燕尾形永磁條(6)均 采用高剩磁高矯頑力磁材制成，其最高表面磁場強度控制在3000高 斯以上，居里溫度控制在8(TC以上。
5. 根據權利要求3所述的高梯度強磁場水平復合聚磁輥，其特 征在于所述雙燕尾形永磁條(5)和單燕尾形永磁條(6)均采用高剩磁高矯頑力磁材制成，其最高表面磁場強度控制在3000高斯以 上，居里溫度控制在8(TC以上。
6. 根據權利要求1或2所述的高梯度強磁場水平復合聚磁輥， 其特征在于所述雙燕尾形永磁條(5)和單燕尾形永磁條(6)的 表面上復合有一層保護膜。
7. 根據權利要求3所述的高梯度強磁場水平復合聚磁輥，其特 征在于所述雙燕尾形永磁條(5)和單燕尾形永磁條(6)的表面 上復合有一層保護膜。
8. 根據權利要求4所述的高梯度強磁場水平復合聚磁輥，其特 征在于所述雙燕尾形永磁條(5)和單燕尾形永磁條(6)的表面 上復合有一層保護膜。
9. 根據權利要求5所述的高梯度強磁場水平復合聚磁輥，其特 征在于所述雙燕尾形永磁條(5)和單燕尾形永磁條(6)的表面 上復合有一層保護膜。
全文摘要
一種高梯度強磁場水平復合聚磁輥，包括磁輥芯軸及其上的磁扼輥筒，磁扼輥筒上開設有軸向平行排列的、用于固定雙燕尾形永磁條的一級燕尾槽；雙燕尾形永磁條由上、下燕尾形部分組合而成，下燕尾形部分嵌置在一級燕尾槽中，上燕尾形部分伸出一級燕尾槽外，相鄰上燕尾形部分之間形成二級燕尾槽，二級燕尾槽中嵌置有單燕尾形永磁條；單、雙燕尾形永磁條的磁極位于其燕尾形截面的兩側，且單燕尾形永磁條的磁極極性與其兩邊相鄰雙燕尾形永磁條的磁極極性相同。本發(fā)明可充分發(fā)揮磁系組合中所有磁力峰值的作用效果，有效提高選礦品位和收率，且結構簡單、加工容易、安全可靠、壽命長，既適于普通磁選機，更適于超大直徑聚磁輥的磁選機，可使選礦能力倍增。
文檔編號B03C1/031GK101406860SQ200810197908
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月27日 優(yōu)先權日2008年11月27日
發(fā)明者潘志強 申請人:潘志強;黃永紅