Изучить материалы лекции, подготовиться к дискуссии по заданным темам семинаров

МАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ.

Цель: Изучение основных магнитных методов обогащения.

План:

1.
Сухая магнитная сепарация.

2.
Мокрая магнитная сепарация.

3.
Магнитная фильтрация на полиградиентных сепараторах.

Ключевые слова: магнитные методы обогащения, полевой электромагнитный сепаратор Окунева, электромагнитный барабанный сепаратор Механобра, электромагнитный индукционно-роликовый сепаратор, ленточный электро­магнитный сепаратор, восстановительный обжиг, фильтр-анализатор, электромагнитная скоба для мокрой сепарации.

1. Магнитные методы обогащения полезных ископаемых основаны на различии магнитных свойств разделяемых минералов. Разделение по магнитным свойствам осуществляется в магнитных полях.

При магнитном обогащении используются только неоднородные магнитные поля. Такие поля создаются соответствующей формой и расположением полюсов магнитной системы сепаратора. Таким образом магнитное обогащение осуществляется в специальных магнитных сепараторах.

Методом сухой магнитной сепарации обогащаются в основном магнетитовые и титаномагнетитовые руды, а так же руды редких металлов. Эти руды должны быть кусковыми или зернистыми крупностью выше 50 мкм.

Для разделения небольших навесок сухого зернистого материала можно использовать комбинированный полевой электромагнитный сепараторОкунева. Он состоит из следующих основных частей, смонтированных для удобства переноски прибора в одном чемодане: электромагнита с двумя катушками возбуждения по 20В, 12А каждая; сменных полюсов; операционного столика; селенового выпрямителя тока на 20В, 12А; трансформатора для включения в сеть напряжением 100-127, 127-220В; реостата и амперметра. На панели сепаратора Окунева размешены салазки для крепления электромагнита, клеммы присоединения к источнику тока, переключатель и кнопки включения катушек. Все остальные части находятся внутри сепаратора.

Электромагнит может питаться от сети постоянного и переменного тока напряжением не выше 220В. При отсутствии стационарных источников тока можно использовать батареи, составленные из 12-15 сухих элементов, применяемых для накала радиоламп 150-300А^.ч при напряжении 1,45В каждая. Эти батареи обеспечивают работу электромагнита на 250-300ч. Можно использовать так же пару аккумуляторов на 12В, 80А того же типа, что и установленные на автомашинах ЗИЛ.

Для проведения опытов с укрупненными навесками (до 70 кг/ч) сильномагнитных материалов целесообразно иметь в лабораториях элек­тромагнитный ба­рабанный сепаратор Механобра (рис. 55.), а для слабомагнитных — индукционно-роликовый се­паратор Механобра (рис. 52.6) с максимальной на­пряженностью магнитного поля 74-Ю⁴ А/м при зазоре 1 мм или ленточный сепара­тор (рис. 57.).

Рис. 54. Электромагнитный сепаратор с операционным столиком.

В последнее время появились сепараторы с высокой интенсив­ностью магнитного поля напряженностью до (16—18) -10⁵ А/м. В перспективе создание еще более мощных полей до 8-Ю⁶ А/м на сверхпроводящих соленоидах [15].

Лабораторный сепаратор ЭРСЛ-1, сконструированный В. Е. Скродским и В. В. Крутием, позволяет получать рабочее напряжение на выступах роликов в зоне сепарации (16 — 18) -10⁵ А/м.

Электромагнитная система этого сепаратора отно­сится к замкнутым системам экономичной О-образной формы. Она состоит из магнитного ярма, намагничивающих катушек, полюсных наконечников и, индукционных роликов. Исходный материал поступает в питатель, а затем в рабочий зазор первого приема разделения между верхним роликом и верхним полюсным наконечником.

Рис. 55. Барабанный электромагнитный сепаратор Механобра для сильномагнитных руд

Магнитные частицы притягиваются к зубцам ролика, выносятся из зоны действия сильного магнитного поля, разгружаются (а также снимаются щеткой) и по желобу выводятся из машины. Градиент поля повышается за счет формы зубцов ролика трапецеидальной с остроугольной

Рис. 56. Электромагнитный индукционно-роликовый сепаратор с роликом диаметром 100 мм и шириной 80 мм

Рис. 57. Ленточный электро­магнитный сепаратор

выемкой на верхнем основании трапеции, а так же за счет смещения полюсных наконечников к оси ролика на 30⁰. Отсекатель предотвращает попадание немагнитных частиц в магнитную фракцию первого приема. Немагнитные частицы при разделении на верхнем валке под действием центробежной силы отрываются в зоне по системам желобов поступают на нижний ролик, где точно так же подвергаются разделению на магнитную фракцию вторую и немагнитный продукт. В сепараторе приняты меры для обеспечения необходимой герметизации, которая осуществляется с помощью устройств для отсоса пыли.

Питание сепаратора постоянным током осуществлялось с помощью выпрямительного устройства ВС-3Б-3 с номинальным выпрямленным током 25 А и номинальным напряжением выпрямленного тока 120 В.

Рис. 58. Принципиальная схема устройства сепа­ратора ЭРСЛ-1

Применение магнитных анализаторов так же позволяет изучать обогатимость материала методом магнитной сепарации. Для этой цели применяются анализаторы 138⁰ СЭ, АЭС-1.

При обогащении окисленных железных (гематитовых) руд проводят магнетизирующий обжиг, позволяющий перевести гематит в магнетит. Обжиг ведут при температуре около 700⁰С в точке природного газа с последующим охлаждением в точке углекислоты.

Навеска руды загружается в среднюю часть трубки электропечи и подвергается нагреву до 600⁰С в точке природного газа. Длительность восстановительного обжига при 600⁰С около 1 ч. Затем ток природного газа прекращается, печь выключается и продувается углекислотой. Навеска охлаждается в печи до комнатной температуры в атмосфере углекислоты.

Навеску измельчают и пропускают через магнитный анализатор для оценки обогатимости обожженой руды.

2. Мокрая магнитная сепарация применяется для обогащения сильно- и слабомагнитных руд крупностью – 6мм, а так же для регенерации магнетитовых и ферросилициевых тяжелых суспензий. Для мокрого анализа на содержание магнитных минералов в тонких продуктах (руде или продуктах обогащения) применяется трубчатый магнитный анализатор (рис.59.).

Рис. 59. Трубчатый магнитный анализатор

Магнитная скоба этого прибора из мягкого круглого железа укреплена на станине. Катушка скобы питается постоянным током 110В от выпрямителя тока. Ток регулируют реостатом. Между магнитными полюсами на салазках под углом 45⁰ к горизонту. Салазки через соответствующую передачу от электродвигателя приводятся в возвратно-поступательное движение. Для анализа берут навеску (1-5г) измельченного до 0,5мм материала и смачивают водой в небольшой фарфоровой чашке. Стеклянную трубку наполняют водой, включают электромагнит, регулируют ток (по амперметру) и постепенно смывают в трубку навеску. При падении магнитные частицы под влиянием магнитного поля задерживаются на стенках трубки в межполюсном пространстве, а немагнитные падают вниз. Когда вся навеска будет загружена, сверху в трубку дают тонкой струей промывную воду и одновременно снизу открывают спускную трубку с таким расчетом, чтобы уровень воды в стеклянной трубке оставался постоянным. Включают электродвигатель, приводящий трубку в возвратно-поступательное движение. При качательном движении трубки, запутавшиеся немагнитные частицы отмываются от магнитных. По окончанию промывки закрывают оба конца трубки, выключают ток, выпускают магнитный шлих в фарфоровую чашку, обезвоживают его, сушат и взвешивают, по массе магнитной части определяют ее процентное содержание в исходной пробе.

Рис. 60. Электромагнитная скоба для мокрой сепарации:

1 — зажим или кран; 2 — стеклянная трубка; 3 — катушка; 4 — скоба из мяг­кого круглого железа; 5 — резиновая насадка; 6 — зажим

Стеклянную трубку (бюретку) можно расположить вертикально и неподвижно в штативе (рис. 55.). В связи с отсутствием качательного движения у трубки для перемешивания магнитного материала магнитную фракцию нужно пропустить повторно, чтобы освободиться от запутавшихся немагнитных частиц.

Существуют магнитные трубчатые анализаторы, на которых одновременно можно определять содержание не одного, а двух магнитных минералов с различной магнитной проницаемостью, например магнетита и ильменита.

Применяются также магнитные анализаторы 25Б-СЭ, МА-2К.

3.Полиградиентные сепараторы, основанные на фильтрации пульпы через слой магнитных шаров, позволяют значительно увеличить напряженность и градиент магнитного поля, поверхность, на которой происходит разделение, уменьшить относительную скорость движения частиц, а следовательно, и крупность обогащаемого материала.

Размеры шаров и частиц связаны зависимостью

d_ш = 100d_ч.

Схема электромагнитного фильтра-анализатора Механобра приведена на рис. 61.

Рис. 61. Электромагнитный фильтр-анализатор 208-СЭ:

1 — регулировочный винт; 2 — магнитопровод; з — кассета с шарами; 4 — резиновые трубки; 5 — охлаждающий элемент; 6 — обмотка

В межполюсном зазоре мощного С-образного электромагнита помещается кассета, заполненная ферромагнитными шарами или телами другой формы. В каналах между телами создается неоднородное поле высокой напряженности. Проба разделяемого материла вместе с водой, пропускается сквозь слой ферромагнитных тел. При этом магнитные частицы притягиваются к шарам в зонах с высокой напряженностью поля, а немагнитные – фильтруются через поры между телами под действием смывающей воды и пульпы.

Напряженность поля между шарами трудно измерить, поэтому для характеристики поля была принята средняя магнитная индукция в зазоре между полюсами. Для анализатора 208-СЭ при максимальном токе в обмотке индукция достигает 11 кгс при шарах диаметром 25мм и 13 кгс при шарах 10мм.

Нижний предел крупности магнитных частиц, которые улавливаются на фильтр-анализаторе, 10-20 мкм. Рекомендуемое содержание твердого в питании – 25 – 40% твердого.

Выводы:

Магнитные методы обогащения полезных ископаемых основаны на различии магнитных свойств разделяемых минералов. Разделение по магнитным свойствам осуществляется в магнитных полях.

При магнитном обогащении используются только неоднородные магнитные поля. Такие поля создаются соответствующей формой и расположением полюсов магнитной системы сепаратора. Таким образом магнитное обогащение осуществляется в специальных магнитных сепараторах.

Магнитная сепарация может осуществляться сухим, мокрым способами, а также магнитной фильтрацией на полиградиентных сепараторах.

Контрольные вопросы:

1.
Какие руды обогащают магнитными методами.

2.
Что называется сухой магнитной сепарацией?

3.
Охарактеризуйте магнитный сепаратор Окунева.

4.
Для чего применяется мокрая магнитная сепарация?

5.
Какие аппараты Вы знаете, применяемые для мокрой магнитной сепарации?

6.
Для чего необходима магнитная фильтрация на полиградиентных сепараторах?

7.
Объясните принцип действия данного метода.

Домашнее задание: