Магнитные способы обогащения руд

IV. МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ СЕПАРАТОРОВ.

 В сепараторах для  обогащения сильномагнитных руд  применяются обычно открытые  многополюсные системы (рис.1.2, а), в сепараторах для слабомагнитных  руд – замкнутые магнитные  системы (рис.1.2, б). Последние экономичнее  открытых многополюсных систем  и позволяют создавать поля  большой напряженности. Однако  использование замкнутых магнитных  систем всегда связано с опасностью  забивания рабочей зоны сепаратора  флокулами сильномагнитных частиц.

Рабочей зоной сепаратора называется участок, на котором происходит притяжение магнитных частиц к рабочему органу сепаратора (барабану, диску, валку), их удерживание на рабочем органе и транспортирование при возможном  удалении захваченных немагнитных  частиц.

Слив

N

S

Магнитный продукт

Немагнитный продукт

Питание

a

l

h

N

S

l

h

б

Питание

Магнитный продукт

Немагнитный продукт

S

N

N

Рис.1.2. Рабочие  зоны сепараторов с открытой многополюсной магнитной

системой (со слабым полем) и с замкнутой электромагнитной системой

(с сильным  полем): а – рабочая зона барабанного сепаратора; б – то же,

валкового сепаратора

Рабочая зона определяется областью полезного  действия магнитного поля сепаратора и состоит в общем случае из зоны извлечения магнитных частиц и  зоны их транспортирования. Зона извлечения характеризуется ее длиной l и высотой h (рис.1.). Рисунок 1

Высота зоны извлечения определяется минимальным расстоянием между рабочим органом сепаратора (барабаном, диском, валком) и транспортирующей поверхностью (конвейерной лентой, вибролотком) или поверхностью, ограждающей поток сепарируемого материала (дном ванны, неподвижным полюсом валкового сепаратора). Активной частью зоны извлечения называется та ее часть, в которой магнитная сила вызывает перемещение магнитных частиц к рабочему органу сепаратора (например, участки рабочей зоны валковых сепараторов, расположенные вблизи оси симметрии зубцов валка, участки рабочей зоны барабанного сепаратора для мокрого обогащения, расположенные против полюсов магнитной системы).

Сепараторы с низкой напряженностью поля для сильномагнитных руд  имеют рабочую зону большой длины  и высоты и их можно применять  при необходимости для обогащения руды крупностью до 100 мм (при сухом  обогащении).

Сепараторы с высокой  напряженностью поля для слабомагнитных руд имеют рабочую зону сравнительно малой длины и высоты, что вызвано  трудностью создания интенсивного поля в большом объеме. В связи с  этим крупность частиц слабомагнитной руды, обогащаемой на сепараторах  с сильным полем, ограничена и  не превышает обычно 6 мм.

Зона транспортирования  представляет собой участок, на котором  осуществляется перемещение магнитного продукта рабочим органом сепаратора к месту разгрузки и очистка магнитного продукта.

Магнитное поле сепараторов  для сильномагнитных руд. Сепараторы с открытыми магнитными системами  имеют ряд полюсов чередующейся полярности, края которых расположены  в плоскости или по цилиндрической поверхности как, например, у барабанных сепараторов. В последнем случае полярность полюсов может чередоваться либо по периметру барабана, либо по его оси.

Поле многополюсных магнитных  систем зависит от свободной магнитодвижущей  силы (м.д.с.) М, приходящейся на пару соседних полюсов, шага полюсов S, отношения ширины полюса к ширине зазора между полюсами, формы полюсов или полюсных наконечников, радиуса R_ц цилиндрической поверхности, по которой расположены края полюсных наконечников.

Производительность  сепараторов и факторы, влияющие на процесс магнитной сепарации. При магнитном обогащении руд различают максимально допустимую и фактическую производительность сепараторов.

Под максимально допустимой производительностью сепаратора понимают наибольшую производительность, которая обеспечивает удовлетворительные результаты разделения руды, под фактической – производительность, которая определяется конкретными условиями его установки на фабрике. Для правильного выбора типа и количества сепараторов с учетом необходимого резерва следует принимать фактическую производительность сепаратора равной или несколько меньшей максимально допустимой.

Максимально допустимая производительность сепаратора определяется:

· извлекающей способностью сепаратора (способностью извлекать магнитные частицы из слоя или потока материала за время прохождения руды через зону извлечения);

· транспортирующей способностью сепаратора (способностью рабочего органа транспортировать магнитные продукты из зоны извлечения к месту разгрузки);

· пропускной способностью сепаратора, характеризуемой максимальным количеством материала, которое сепаратор способен пропустить в единицу времени.

Перечисленные выше критерии производительности сепараторов находятся  в тесной взаимосвязи и определяются влиянием значительного количества факторов, зависящих от физико-минералогических особенностей обогащаемой руды и конструктивных параметров сепараторов.

Извлекающая способность сепаратора при сухом и мокром магнитном обогащении в основном зависит от условной магнитной силы, крупности руды, магнитной восприимчивости магнитных частиц и содержания их в исходной руде, длины и глубины зоны извлечения и сил сопротивления движению магнитных частиц к рабочему органу.

Транспортирующая  способность сепаратора зависит от окружной скорости вращения рабочего органа (барабана, валка) и максимально возможной нагрузки магнитного продукта на единицу поверхности рабочего органа. Последняя зависит от конструкции рабочего органа и магнитной силы, удерживающей магнитный продукт на его поверхности. При сухом обогащении транспортирующую способность сепаратора по магнитному продукту можно регулировать в широких пределах, изменяя скорость вращения барабана или валка. При мокром обогащении транспортирующая способность сепараторов ограничена, так как увеличение окружной скорости вращения рабочих органов сверх 1,4 м/с вызывает чрезмерную турбулентность потока пульпы в рабочей зоне и значительные загрязнения магнитного продукта немагнитными частицами.

Пропускная способность сепаратора определяется длиной, высотой и шириной рабочей зоны и скоростью перемещения материала через нее. При сухом обогащении скорость перемещения материала через рабочую зону зависит от конструкции транспортирующих устройств и рабочей зоны, скорости вращения рабочего органа и физических свойств обрабатываемых материалов. При мокром обогащении (в режиме частичного погружения барабана или валка в пульпу) эта скорость в основном определяется напором пульпы на входе в рабочую зону и гидравлическим сопротивлением рабочей зоны. В настоящее время нет точных математических формул, учитывающих все перечисленные факторы, для установления максимально допустимой производительности сепараторов.

В промышленной практике максимально  допустимая производительность сепараторов  обычно определяется опытным путем.

 

V. ПОДГОТОВКА РУДЫ ПЕРЕД МАГНИТНЫМ ОБОГАЩЕНИЕМ.

Руда перед магнитным  обогащением подвергается дроблению  и измельчению. Выбор других подготовительных операций определяется характеристикой  руды и условиями процесса обогащения. К этим операциям относятся: грохочение, обеспыливание, обесшламливание, намагничивание и размагничивание, сушка и обжиг руды.

Грохочение руды. Условная магнитная сила резко падает с удалением от рабочего органа (барабана, валка, диска и т.п.) сепаратора. В результате при обогащении неклассифицированной руды с широким диапазоном крупности на наиболее крупные и наиболее мелкие частицы руды, проходящие на различном расстоянии от рабочего органа, действуют разные по значению магнитные силы. Это снижает эффективность разделения, затрудняет правильный подбор условий обогащения и выбор параметров рабочей зоны сепаратора. Грохочение материала как операция классификации по крупности, сближающая верхний и нижний пределы крупности обогащаемой руды, повышает показатели магнитного обогащения.

Обеспыливание и обесшламливание руды. В большинстве случаев мелкую руду перед магнитным обогащением подвергают обеспыливанию или обесшламливанию.

Намагничивание  сильномагнитных руд и материалов. При мокром магнитном обогащении магнетитовых руд применяют операции предварительного намагничивания и обесшламливания тонкоизмельченной руды в магнитных конусах или гидросепараторах. Предварительно намагниченные частицы магнетита осаждаются быстрее частиц пустой породы. Удаление в слив тонкой пустой породы со значительным количеством воды также улучшает последующее обогащение руды.

Размагничивание сильномагнитных руд и материалов. Флокулы из магнитных частиц образуются при перемещении сильномагнитного материала через магнитное поле сепаратора или намагничивающего аппарата. По выходе из магнитного поля магнитные флокулы сохраняются, хотя их размеры уменьшаются, и, если их не разрушить, при классификации они попадают преимущественно в пески, нарушая нормальный процесс классификации, а при фильтровании затрудняют отделение воды и получение хорошо обезвоженного кека. Поэтому в схемах мокрого магнитного обогащения тонковкрапленных магнетитовых руд для разрушения магнитных флокул перед классификацией продуктов измельчения или фильтрования тонкого концентрата применяют операцию размагничивания.

Сушка руды. При сухом магнитном обогащении отрицательное влияние на процесс обогащения оказывает сила взаимного сцепления частиц, возрастающая с повышением влажности руды. Это особенно заметно при уменьшении крупности руды. Так, для смеси минералов (для плотной магнетитовой руды) получены следующие значения:

Крупность, мм	–3 + 0	–6 + 0	–12 + 0	–25 + 0
Влажность, %	<1,0	1,5	2,5	5,0

На отечественных фабриках при сухом магнитном обогащении грубых гравитационных концентратов руд  редких металлов концентрат предварительно подсушивают до содержания в нем  влаги менее 1 %.

Оборудование  для магнитного обогащения.

При магнитном обогащении применяют оборудование различных  типов: магнитные и электромагнитные сепараторы, железоотделители, анализаторы, дешламаторы, намагничивающие и размагничивающие аппараты.

     Магнитные и электромагнитные сепараторы со слабым полем для сухого обогащения. Магнитный барабанный сепаратор 206-СЭ (ПБСЦ-63/50 по ГОСТ10512-87) предназначен для обогащения мелкозернистой магнетитовой руды, получения высококачественных железных порошков и обезжелезнения различных материалов.

Магнитные и электромагнитные сепараторы со слабым полем для мокрого  обогащения. Для мокрого обогащения сильномагнитных руд применяются барабанные магнитные сепараторы со слабым полем с нижним питанием с прямоточной, противоточной и полупротивоточной ваннами.

Электромагнитный сепаратор со слабым полем для регенерации ферромагнитных утяжелителей. Электромагнитный барабанный сепаратор ЭБМ-3 (ЭБМ-80/170 по ГОСТ10512-87) предназначен для регенерации ферромагнитных утяжелителей при гравитационном обогащении руд и углей и для магнитного обогащения магнетитовых руд. Сепаратор имеет секторную электромагнитную систему и оригинальную конструкцию противоточной ванны. Специальные уплотнения на торцовых стенках ванны обеспечивают большую глубину погружения барабана. Благодаря этому значительно увеличивается длина рабочей зоны. Магнитный продукт удаляется с помощью скребка, установленного над разгрузкой слива.

Электромагнитные  сепараторы с сильным полем для  сухого обогащения. Сепараторы с сильным полем для сухого обогащения слабомагнитных руд применяют при обогащении материала крупностью 6 мм и менее. Последнее поколение сепараторов на базе постоянных магнитов неодим – железо – бор позволяет обогащать материал крупностью до 25 мм.

Аппараты для  намагничивания и размагничивания. На обогатительных фабриках для обогащения тонковкрапленных магнетитовых руд и в установках для регенерации ферромагнитных утяжелителей предусматривают операции намагничивания и размагничивания отдельных продуктов.

Намагничивающие аппараты предназначены для магнитной флокуляции сильномагнитных частиц с целью их более быстрого осаждения по сравнению с немагнитными частицами, а размагничивающие – для дефлокуляции сильномагнитных частиц, так как наличие магнитных флокул нарушает процессы классификации и фильтрования.

Намагничивающий аппарат  устанавливают на трубопроводе, по которому транспортируется пульпа.

Размагничивание сильномагнитной  пульпы происходит при многократном циклическом перемагничивании ее в  переменном магнитном поле (не менее 10 циклов). Амплитуда напряженности этого поля убывает в направлении перемещения пульпы от некоторого максимального значения до нуля.

VI. ПРАКТИКА МАГНИТНОГО ОБОГАЩЕНИЯ

 

Магнитное обогащение находит  все более широкое применение для руд черных, редких и цветных  металлов.

Обогащение сильномагнитных  руд. Магнитное обогащение наиболее широко применяется для магнетитовых руд.

Рис.2. Схема магнитного обогащения скарновой магнетитовой руды