title-icon
Яндекс.Метрика
» » Электромагнитное обогащение железных руд

Электромагнитное обогащение железных руд

Теоретические основы

Принцип, на котором основано магнитное обогащение, заключается в следующем. Руда, содержащая минерал с большой магнитной восприимчивостью, после надлежащей подготовки дроблением и грохочением вводится в магнитное поле, образующееся вокруг электромагнитных полюсов. Магнитные линии поля сгущаются в зернах руды, обладающих большой магнитной восприимчивостью, вследствие чего зерна намагничиваются, притягиваются электромагнитом и отделяются от зерен с малой магнитной восприимчивостью (рис. 17).
Магнитную восприимчивость вещества (т. е. способность его намагничиваться) выражают отношением намагниченности вещества 1 напряженности магнитного поля Н:
Электромагнитное обогащение железных руд

Величина H выражается в эрстедах (эрстед — напряженность в такой точке поля, где сила, действующая на единицу магнитной массы, равна одной дине).
Магнитная сила, действующая на зерно минерала, может быть выражена следующей формулой:

где V — объем зерна, см3;
dH — приращение напряженности поля, эрст;
dx — приращение расстояния, единицы длины;
dH/dx — градиент магнитного поля.
Если принять отношение градиента магнитного поля к напряжению поля за коэффициент неоднородности поля dH/dx : H = С, то при v = 1 получаем:

В магнитном поле зерна минералов, находясь под действием магнитной и механической силы, движутся по различным траекториям.
Траектория движения немагнитных зерен определяется механическими силами (сила тяжести, сила инерции, центробежная сила), траектория движения магнитных зерен определяется соотношением магнитной силы Fмг и суммарной механической силы Fмех.

Для того чтобы обеспечить возможность разделения немагнитных и магнитных зерен, необходимо, чтобы магнитная сила была не меньше суммарной механической силы, действующей в направлении, противоположном действию магнитной силы.
Таким образом, для магнитных зерен должно быть выдержано условие:

По величине магнитной восприимчивости минералы можно разделить на четыре группы, характеристика которых дана в табл. 13.

Напряженность магнитного поля Н, необходимая для сепарации различных типов руд, можно определить, условно приняв следующее значение суммарной механической силы: Fмех = 2g (g — ускорение силы тяжести); тогда необходимое условие сепарации выразится следующим образом:

Принимая коэффициент неоднородности магнитного поля С = 0,25 (обычно в магнитных сепараторах этот коэффициент колеблется в пределах от 0,8 до 0,1), получаем напряженность поля:

Обычно в магнитных сепараторах для сильномагнитных руд напряженность магнитного поля составляет 900—1200 эрст; при обогащении минералов второй группы напряженность поля доходит до 1400—2000 эрст, для слабомагнитных минералов напряженность магнитного поля должна составлять 5 000—18 000 эрст.
В современных магнитных сепараторах магнитное силовое поле создается специальными электромагнитами или соленоидами, состоящими из железного сердечника, на который намотана изолированная проволока.
Для определения напряженности магнитного поля без учета потерь магнитного потока можно пользоваться следующей формулой:

где n — число витков в обмотке;
I — сила тока, а:
l — длина обмотки, см;
u — магнитная проницаемость металла сердечника.
Устройство магнитных сепараторов

Существуют сухие и мокрые магнитные сепараторы. Сухие магнитные сепараторы, как правило, применяются для обработки руды крупных классов. Для обработки руды мелких классов обычно рекомендуются мокрые электромагнитные сепараторы (рис. 18).
Конструкция магнитных сепараторов может быть разной; сепараторы бывают барабанного и ленточного типа. На рис. 18 представлен разрез сепаратора барабанного типа для сильномагнитных руд, состоящего из двух полых барабанов из диамагнитного материала (латунь, прессованная бумага, покрытая листовой резиной, и др.).
Первый (правый) барабан делает меньшее число оборотов, чем второй. Руда загружается сверху из загрузочной воронки, и материал равномерным слоем скатывается по цилиндрической вращающейся поверхности барабана. Внутри каждого барабана расположены неподвижные радиальные электромагниты. Разноименные полюсы электромагнитов чередуются друг с другом и обращены к внутренней поверхности цилиндра. Такое чередование полюсов заставляет магнитные частицы минералов прижиматься к внешней поверхности барабана и при его движении многократно поворачиваться, вследствие чего железосодержащие минералы очищаются от механически приставших к ним мелких немагнитных частиц. Это явление, вызываемое наличием в магнитном сепараторе разноименных полюсов, носит название магнитной агитации. На сепараторе такого типа можно вести обогащение руды крупностью до 50 мм.

В процессе сепарации (получаются три продукта: немагнитная фракция (хвосты), зерна с малой магнитной проницаемостью и зерна с наибольшей магнитной проницаемостью (магнитный материал). Немагнитная фракция (хвосты) получается в нижней части первого барабана. Весь магнитный материал удерживается на поверхности барабана магнитным силовым полем, преодолевая силу тяжести и центробежную силу. После выхода из магнитного поля рудные частицы отрываются от цилиндрической поверхности и центробежной силой выбрасываются в направлении поверхности второго барабана, который вращается с большей, чем первый, скоростью.
В то же время во втором барабане создано менее сильное магнитное поле. Благодаря этому зерна с меньшей магнитной проницаемостью не могут удержаться на поверхности второго барабана и падают в нижнюю часть сборника второго барабана; это — промежуточные продукты. Зерна, обладающие наибольшей магнитной проницаемостью, выносятся вторым барабаном за щит и. выйдя из магнитного поля, падают в приемник для концентрата.
Производительность сепаратора при крупнокусковой руде составляет 20—30 т/час, при обогащении мелкого материала крупностью примерно 2,5 мм — 13—18 т/час.

Схема устройства одного из магнитных сепараторов ленточного типа представлена на рис. 19. Сепаратор состоит из двух лент — верхней (снимающей) и нижней (питающей). Подлежащий обогащению материал подается к питателю через воронку на нижнюю питающую ленту. Над нижней ветвью снимающей ленты установлена батарея электромагнитов. Попадая в сферу действия магнитного поля, создаваемого этими электромагнитами, магнитные частицы поднимаются вверх и пристают к нижней части снимающей ленты, которая движется быстрее питающей ленты. Полюсы электромагнита имеют перемежающуюся полярность, поэтому магнитные частицы, приставшие к ленте, при движении ее все время переворачиваются при переходе от одного полюса на другой, что способствует отсеву немагнитных частиц пустой породы.
Таким образом, слабомагнитные промежуточные продукты и немагнитные частицы пустой породы остаются на питающей ленте и уходят в хвосты, падая при повороте питающей ленты; магнитные частицы, двигаясь вместе со снимающей лентой, отстают от нее после того, как выйдут за пределы действия магнитного поля и попадут в желоб для концентрата.
Часто ленточные сепараторы описанной конструкции состоят из двух питающих и двух снимающих лент. В этом случае хвосты первой питающей ленты поступают на вторую питающую ленту, из которой выделяются промежуточные продукты.
Производительность такого аппарата при ширине ленты 610 мм при переработке магнитного железняка, измельченного до 6,35 мм, составляет от 18 до 23 т/час.
Мокрые электромагнитные сепараторы также могут быть барабанного и ленточного типа.

На рис. 20 дана схема устройства барабанного сепаратора для мокрой магнитной сепарации с нижней подачей материала.
Магнитная система из полюсов перемежающейся полярности 1 укреплена на неподвижном валу, установленном на станине сепаратора. Под барабаном 2 находится ящик из немагнитного материала. Дном ящика служит перфорированный латунный лист 3, изогнутый по окружности; под этим листом расположена камера с четырьмя секциями. Через отверстия в листе в рабочее пространство ящика поступает вода, подводимая к каждой секции отдельной трубкой. Кроме того, вода подается брызгалом 5.
Руда поступает в сепаратор справа. Магнитные зерна притягиваются к поверхности барабана и переносятся ими к разгрузочной индукционной щетке 4. Проходя мимо полюсов с различной полярностью, магнитные зерна неоднократно перевертываются, что наряду с действием струи воды обеспечивает хорошее отделение немагнитных зерен, которые током отходящей воды увлекаются к разгрузочным отверстиям, расположенным в дне ящика у его боковых стенок.
При поступлении в зону верхнего полюса магнитные зерна перескакивают на штифты индукционной щетки 4 вследствие того, что около штифтов возникает сильное магнитное поле.
При вращении щетки приставшие зерна переносятся на другую сторону щетки, где штифты размагничиваются вследствие удаления от магнитного поля и зерна под действием механических сил отделяются от штифта и разгружаются из сепаратора. Барабан сепаратора диаметром 900 мм и длиной 450—900 мм вращается со скоростью 30 об/мин, индукционная щетка — со скоростью 80—100 об/мин.
В настоящее время электромагнитному обогащению подвергаются главным образом магнитные железняки. В природе эти руды всегда представлены в виде плотной магнитной массы. Поэтому рядом с магнитными обогатительными фабриками располагаются дробильные фабрики крупного, среднего, а при мелкой и тонкой вкрапленности магнетита — мелкого и тонкого измельчения.
При крупной вкрапленности магнетита магнитное обогащение может быть ограничено только сухой магнитной сепарацией. При тонкой вкрапленности, когда сухая магнитная сепарация не может дать кондиционных по качеству кусковых концентратов, применяется мокрая магнитная сепарация мелкоизмельченной руды. Мокрая магнитная сепарация является болee желательной также с точки зрения охраны труда, поскольку при применении сухой магнитной сепарации наблюдается большая запыленность воздуха.
На рис. 21 показана типовая схема фабрики по обработке бедных магнетитовых руд методом сухой и мокрой магнитной сепарации.

Обработка слабомагнитных железных руд методом магнитной сепарации пока не получила широкого промышленного применения ввиду низкой производительности аппаратов и относительной дороговизны эксплуатации.
Однако после конструктивных усовершенствований сепараторов с высокой интенсивностью магнитного поля (сепараторы ручейкового и индукционного роликового типа) сильные магнитные сепараторы для обогащения слабомагнитных руд несомненно найдут широкое распространение.
Наряду с усовершенствованием конструкций сепараторов с высокой интенсивностью магнитного поля ведутся работы по переводу слабомагнитных руд в магнитные путем магнетизирующего обжига, что будет также способствовать расширению области применения электромагнитного обогащения.

title-icon Подобные новости