Сущность магнитных методов обогащения

Физические основы магнитных методов обогащения

Тема 5. Магнитные методы обогащения

Промывка

Промывка - это процесс дезинтеграции (разрыхления, диспергиро­вания) глинистого материала, содержащегося в руде, в соответствую­щих аппаратах под действием воды. Промывка может быть самостоя­тельным процессом, в результате которого выделяется концентрат. Ча­ще она является подготовительным процессом перед дальнейшим обогащением.

В зависимости от физико-механических свойств глины руды бывают легкопромывистые, среднепромывистые, труднопромывистые и весьма труднопромывистые. Процесс промывки широко применяется при обогащении железных, марганцевых, хромовых руд, россыпей цветных ред­ких и благородных металлов, строительного сырья (гравий, щебень, пе­сок), коалинового сырья, фосфоритов, флюсовых известняков и других полезных ископаемых.

Для промывки легкопромывистых руд применяются желоба, плоские и барабанные грохоты, бутары. Для промывки среднепромывистых руд применяются скрубберы, скрубберы-бутары, гравиемойки, вибро­мойки. Для промывки труднопромывистьгх руд применяются корытные мойки, бичевые мойки, вибромойки, промывочные башни.

В табл.4.30 приводятся технические характеристики барабанных грохотов и бутар, в табл. 4.31 - скрубберов и скрубберов-бутар.

Для дезинтеграции труднопромывистых руд необходимо выбирать аппараты, обеспечивающие длительное время пребывания материала в рабочей зоне и интенсивное механическое воздействие. Осуществляется это, как правило, в две-три стадии: 1-я стадия – скрубберы или вибрационные мойки; 2-я и 3-я стадии – корытные или бичевые мойки.

Таблица 4.30

Технические характеристики барабанных промывочных грохотов и бутар

Параметры	Грохоты	Бутары 0-89
ГБ-1,5	0-82
Размеры барабана, мм: диаметр длина перфорированной части длина общая
Размер отверстий на барабане, мм	50; 10	50; 10
Чистота вращения барабана, мин-1	10,4
Угол наклона барабана, град.	3-8	до 10
Максимальный размер кусков руды, мм		300-350
Удельный расход воды, м3/т	4-6	4-6	4-8
Производительность, т/ч	60-80	100-150
Мощность электродвигателя, кВт	4,5
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота
Масса аппарата, т	5,1	7,5	12,6

Таблица 4.31

Технические характеристики скрубберов и скрубберов-бутар

Параметры	С-1,3	СБ-1,3	ДСБ-1,4	ВНИИПрозолото	ммк-2,6	ммк-3,3
Размеры барабана, мм: диаметр длина общая
Чистота вращения, мин-1			15-17	17,9
Угол наклона, град.	3,5-6	-	2-4	-	-	-
Удельный расход воды, м3/т	3-5	6-10	-	-	2-4	2-4
Производительность, м3/т
Мощность электродвигателя, кВт
Масса аппарата, т	5,3	5,6	10,4	-	40,2

Магнитные методы обогащения основаны на различии в магнитных свойствах разделяемых минералов, главным образом на различии в их магнитной восприимчивости.

По величине удельной магнитной восприимчивости х все минералы условно делятся на следующие группы:

1) сильномагнитные (χ >3,8∙10"⁵ м³/кг) — магнетит, франклинит, маггемит, титаномагнетит, моноклинный пирротин и др.;

2) слабомагнитные (χ = 1,26∙10"⁷ — 7,5∙10"⁶ м³/кг) — окислы, гидроокислы железа и марганца, ильменит, вольфрамит, гранат, биотит, гексагональный пирротин и др.;

3) немагнитные (χ < 1,26∙10" м /кг) — кварц, полевой шпат, кальцит, касситерит, апатит и др., а также диамагнитные (χ < 0) — цинк, медь, золото, серебро, кремний и другие минералы.

Чем больше различаются минералы по величине магнитной восприимчивости, тем легче осуществить их разделение в магнитном поле. Средой разделения минералов может быть вода или воздух. В соответствии с этим процесс называется мокрой или сухой магнитной сепарацией.

Разделение минералов осуществляется в рабочей зоне магнитных сепараторов. Исходный материал при верхней подаче поступает непосредственно на рабочий орган — барабан (рис. 5.1, а), валок (рис. 5.1, б), диск (рис. 5.1, в) и др., при нижней — в зазор между ним и питающим лотком, дном ванны или полюсным наконечником (рис. 5.1, г).

Рис. 5.1. Открытые (а, г) и замкнутые (б, в) магнитные системы:

- сердечник: 2— обмотка: 3 —магнмтопровод; 4—полюсный наконечник: 5 - барабан: 6 — диск

Магнитные частицы под действием магнитного поля притягиваются к поверхности рабочего органа и выносятся за пределы действия магнитных сил, где разгружаются в приемники для магнитного продукта. Немагнитные частицы скользят под действием центробежных сил и сил тяжести по поверхности рабочего органа, полюсного наконечника, лотка или дну ванны и разгружаются в приемники для немагнитного продукта.

В рабочей зоне сепаратора различают зону притяжения магнитных частиц, высота которой Н определяется минимальным расстоянием между рабочим органом и поверхностью вибролотка, дна ванны или неподвижного полюса, и зону транспортирования магнитного продукта к месту разгрузки, в которой происходит дополнительная очистка его от механически захваченных немагнитных частиц.

Магнитное поле в рабочей зоне сепаратора создается системами из постоянных магнитов или электромагнитными системами с обмоткой. питаемой постоянным или переменным током, вызывающим соответственно образование постоянного или переменного магнитного поля. В настоящее время наиболее широко используется обогащение в постоянном магнитном поле.

В магнитных сепараторах применяются только неоднородные магнитные поля, поскольку только они позволяют получить направленную магнитную силу притяжения минерального зерна:

где μ₀ — - магнитная постоянная, равная 1,26∙10^-6 Гн/м; т — масса зерна, т; Н — напряженность поля, А/м; grad H — градиент напряженности, А/м²; μ₀ Н — - сила магнитного поля, А²/м³.

Чем больше неоднородность магнитного поля и градиент его напряженности, тем сильнее магнитные частицы притягиваются к полюсу в направлении сходимости магнитных силовых линий, т. е. втягиваются в участки с более высокой напряженностью поля. Частицы немагнитных или диамагнитных минералов, наоборот, будут выталкиваться под действием магнитных сил в участки с меньшей напряженностью поля. Вес это обеспечивает достаточно эффективное разделение частиц магнитных и немагнитных минералов в рабочей зоне сепаратора.

В однородном магнитном поле, например между двумя разноименными полюсами плоской формы (рис. 5.2. а),в котором напряженность одинаковая и по величине, и по направлению, минеральные частицы будут подвергаться только воздействию вращающего момента, ориентирующего их параллельно силовым линиям тока. Однако перемещения частиц к полюсам магнитной системы не произойдет.

Рис. 5.2. Схемы однородного магнитного поля (а), расположения и сочетания полюсов различной формы открытой (б, в), замкнутой (г — ж) магнитных систем и полиграднентной среды (з)