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    以超導(dǎo)磁體作磁源的磁選機(jī)和常導(dǎo)磁選機(jī)相比有以下突出優(yōu)點(diǎn)：(1)高場(chǎng)強(qiáng),用Nb-Ti超導(dǎo)材料做的磁體其磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)到5特；(2)體積小重量輕，超導(dǎo)材料的電流密度比銅導(dǎo)線高二個(gè)數(shù)量級(jí)，因此使磁體體積和重量大大減??；(3)能耗低，比常導(dǎo)磁體節(jié)能90%；(4)高磁場(chǎng)帶來(lái)的高磁力使磁選機(jī)處理能力大為提高。
    鑒于超導(dǎo)磁體的上述優(yōu)點(diǎn)，70年代以來(lái)我國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、西德、法國(guó)、芬蘭、奧地利、捷克和蘇聯(lián)等國(guó)先后開展了超導(dǎo)磁選機(jī)的研制工作并取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。現(xiàn)在超導(dǎo)磁選機(jī)已發(fā)展到步入工業(yè)應(yīng)用階段。
    一、開梯度超導(dǎo)磁選機(jī)
    1. 干式偏移型超導(dǎo)磁選機(jī)
    英國(guó)低溫咨詢公司(CCL)與有關(guān)單位合作研制了兩種結(jié)構(gòu)型式的干式偏移型超導(dǎo)磁選機(jī)。圓柱形磁體超導(dǎo)磁選機(jī)的結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。和其他同類型磁選機(jī)不同的地方是它有一個(gè)斜坡偏移器,防止磁性顆粒粘在筒壁上。這種結(jié)構(gòu)磁選機(jī)有兩個(gè)致命缺點(diǎn)：分隔器難以調(diào)節(jié)和磁體利用率低。
    低溫咨詢公司研制成了一臺(tái)生產(chǎn)型(處理能力60噸/時(shí))的線型磁體磁選機(jī),克服了上述兩個(gè)缺點(diǎn)。磁選機(jī)分隔器配置和調(diào)節(jié)容易，并有兩個(gè)分選面。磁體斷面結(jié)構(gòu)如圖2所示。
    磁體由4個(gè)固緊和粘結(jié)在一起的“跑道”形線圈組成(見圖2),總匝數(shù)為9810匝。超導(dǎo)線是銅比為1.4的NbTi線,直徑0.4和0.5毫米。額定工作電流為臨界電流的60%。超導(dǎo)磁體重量60公斤,磁體尺寸為3000×67×122毫米。分選區(qū)磁場(chǎng)為3特。

    圖1  帶斜坡偏移器的開梯度超導(dǎo)磁選機(jī)

    圖2  線型開梯度超導(dǎo)磁選機(jī)的磁體結(jié)構(gòu)

    低溫咨詢公司研制的CryofosGLF型線形磁體超導(dǎo)磁選機(jī)用于南非含焊石的磷灰石的選礦。
    2. 筒式超導(dǎo)磁選機(jī)
    洪堡公司研制的工業(yè)型DESCOS型筒式超導(dǎo)磁選機(jī)已作為商品向市場(chǎng)推出。磁選機(jī)轉(zhuǎn)筒直徑為1216毫米,長(zhǎng)1500毫米；筒表面磁場(chǎng)可達(dá)3.2特。磁系可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)位置，可干濕兩用。當(dāng)處理磁性物含量不高的物料時(shí)，處理量可達(dá)100噸/時(shí)。
    DESCOS磁選機(jī)由三部分組成:超導(dǎo)磁系、致冷系統(tǒng)和轉(zhuǎn)筒分離機(jī)。磁系結(jié)構(gòu)如圖3所示。磁系的磁場(chǎng)分布如圖4所示。為了提高轉(zhuǎn)筒表面場(chǎng)強(qiáng)，應(yīng)盡量縮短超導(dǎo)線圈與轉(zhuǎn)筒外表面的距離。DESCOS機(jī)的這個(gè)距離為30毫米。

    圖3  DESCOS筒式超導(dǎo)磁選機(jī)磁系
1.超導(dǎo)線圈；2.輻射屏；3.真空槽；4.圓筒；
5.滑動(dòng)軸承；6.供氦管路；7.真空管路；8.供電導(dǎo)線
    圖4 DESCOS超導(dǎo)磁選機(jī)磁通密度分布
a.沿圓筒周邊；b.沿筒軸向

    對(duì)用作耐火材料原料的鋁土礦的除鐵試驗(yàn)(干式)表明,原礦含F(xiàn)e₂O₃2.4%,通過(guò)一次次分選,在處理量為80噸/時(shí)?米時(shí),非磁產(chǎn)品中Fe₂O₃降到1.27%,（要求降到1.4%），鋁回收率69%。
    實(shí)際上，轉(zhuǎn)筒磁選機(jī)和磁系根本無(wú)需照看。致冷系統(tǒng)（包括壓縮機(jī)）的維修間隔時(shí)間約為5000小時(shí),已達(dá)到工業(yè)上可用程度。
    二、高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)
    開梯度超導(dǎo)磁選機(jī)不能分選微細(xì)物料。用高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)替代耗能大的常導(dǎo)高梯度磁選機(jī)，由于能耗降低、投資減少及處理能力增大（背景場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)到5特）使高梯度磁分離作業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益大為提高。
    1. 串罐往復(fù)式磁選機(jī)
    鑒于超導(dǎo)磁體頻繁給磁和退磁在技術(shù)上有一定難度，為此研制了串罐往復(fù)式超導(dǎo)磁選機(jī)。把兩個(gè)以上的分選罐串在一起，當(dāng)一個(gè)罐在磁場(chǎng)中工作時(shí)，另一個(gè)罐被推出磁體外,沖出被吸著的磁性物。待在磁體中的罐吸飽磁性物后又被推出磁體外，而空罐又重新進(jìn)入磁體工作。這樣往復(fù)動(dòng)作，可使磁體永不退磁而完成周期性的分選作業(yè)。
    串罐式超導(dǎo)磁選機(jī)有兩種型式：立式和臥式。它們分別示于圖5和圖6。

圖5  串罐往復(fù)移動(dòng)式高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

圖6  臥式串罐往復(fù)移動(dòng)式高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)

    英國(guó)低溫咨詢公司研制成了一臺(tái)立式串罐往復(fù)式超導(dǎo)磁選機(jī)，分選罐孔徑266毫米，長(zhǎng)500毫米，中心場(chǎng)強(qiáng)5特,處理美國(guó)佐治亞州高嶺土的能力為6噸/時(shí)。
    捷克研制成了一臺(tái)臥式串罐往復(fù)移動(dòng)式超導(dǎo)磁選機(jī)。線圈由8個(gè)分線圈組成，用Cu/NbTi復(fù)合線繞制。低溫容器的室溫空間孔徑560毫米，長(zhǎng)1320毫米。磁體最高場(chǎng)強(qiáng)為5特。高嶺土處理量為5噸/時(shí)。該機(jī)已在捷克一個(gè)高嶺土礦山應(yīng)用。
    2. 快速開關(guān)式超導(dǎo)高梯度磁選機(jī)
    埃利茲公司研制成的快速開關(guān)式超導(dǎo)磁選機(jī)是超導(dǎo)磁體技術(shù)的新成就。場(chǎng)強(qiáng)為5特的實(shí)驗(yàn)室型機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖7所示。外鐵軛螺線管磁體高940毫米，直徑864毫米，重2721公斤。室溫孔子徑152毫米，套508毫米?？砂惭b一個(gè)直徑102毫米長(zhǎng)508毫米帶鋼毛的分選罐。磁場(chǎng)在運(yùn)行期間可用分壓器連續(xù)改變。

  圖7  埃利茲5特高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

    埃利茲公司設(shè)計(jì)的這種超導(dǎo)高梯度磁選機(jī)的先進(jìn)性在于磁體的快速開關(guān)特性,在額定電壓下,磁場(chǎng)從零陡升到最高場(chǎng)強(qiáng)5特的時(shí)間只需36秒；降到零的時(shí)間為27秒。1986年，埃利茲公司研制的一臺(tái)工業(yè)型高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)安裝在佐治亞州休伯(Hubtr)公司的雷恩(Wren)高嶺土選廠。該機(jī)分選罐直徑2140毫米,高500毫米；背景場(chǎng)強(qiáng)2特；外形尺寸3962×3962×2134毫米；機(jī)重209噸。與同尺寸的常導(dǎo)機(jī)相比節(jié)約空間34%,減輕重量47%；每年節(jié)省能源費(fèi)15萬(wàn)美元。該機(jī)價(jià)值200多萬(wàn)美元與常導(dǎo)機(jī)相近。由于給磁和退磁時(shí)間縮短,提高了有效作業(yè)率,設(shè)備處理量比常導(dǎo)機(jī)也有提高。