Оборудование для магнитной и электрической сепарации

Процессы магнитной сепарации, основанные на различии магнитных свойств разделяемых компонентов, находят широкое применение для обогащения руд черных, редких и цветных металлов, регенерации сильномагнитных утяжелителей, удаления железистых примесей из кварцевых песков, абразивов, керамического сырья, флюсов, ванадийсодержащих шлаков идругих материалов, а также пищевых продуктов. Основными объектами магнитной сепарации являются магнетитовые, титаномагнетитовые, окисленные железные, сидеритовые, хромитовые, а также марганцевые руды.

В практике магнитной сепарации применяют следующую классификацию минералов по их магнитным свойствам:

1. Сильномагнитные минералы с удельной магнитной восприимчивостью Х˃4 10^-5 м³ /кг, извлекаемые на магнитных сепараторах с относительно слабым магнитным полем напряженностью до 120 кА/м. К ним относятся магнетит, титаномагнетит, франклинит и пирротин.

2. Слабомагнитные минералы с удельной магнитной восприимчивостью Х>(10-750)х10^-8 м³/кг, извлекаемые на магнитных сепараторах с сильным полем напряженностью 800-1500 кА/м и выше. Эта группа включает окислы, гидроокислы и карбонаты железа и марганца, ильменит, вольфрамит, гранат, биотит и др.

3. Немагнитные минералы с удельной магнитной восприимчивостью Х˂10^-7 м³ /кг, не извлекаемые при магнитном обогащении. К ним относятся: кварц, кальцит, апатит и др.

Процесс магнитной сепарации включает несколько стадий. Руда перед магнитным обогащением подвергается дроблению и помолу. 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. Обогащение проводится сухими и мокрыми методами. При магнитной сепарации применяют оборудование различных типов — магнитные и электро-магнитные сепараторы, железоотделители, намагничивающие и раз-магничивающие аппараты. Различные типы и исполнения сепараторов обозначены в ГОСТ 10512-93 следующим образом: Э - электро-магнитный, П - постоянный магнит; Б - барабанный; В - валковый; М, С - мокрая и сухая сепарация.

Магнитный барабанный сепаратор 206-СЭ (по ГОСТу — ПБСЦ-63/50) (рис. 20.1) предназначен для обогащения мелкозернистой магнетитовой руды, получения высококачественных железных порошков и обезжелезнения различных материалов. Сепаратор имеет многополюсную магнитную систему с полюсами из сплава ЮН13ДК24. Шаг полюсов системы равен 50 мм, частота вращения барабана достигает 300 об/мин. Частота магнитного поля при этом равна 90 Гц.

Сепаратор весьма эффективен для удаления окалины из флюсов, обогащения ванадийсодержащих шлаков, очистки окалины от немагнитных примесей, обезжелезнения слабомагнитных руд перед их обогащением на сепараторах с сильным полем для сухого обогащения.

Электрическая сепарация — это процесс разделения компонентов смеси с различными электрофизическими свойствами, в зависимости от которых под действием электрического поля изменяются траектории движения частиц.

Электрическая сепарация применяется для обработки сыпучих материалов крупностью до 5 мм, переработка которых другими методами малоэффективна. Электрическая классификация основана на различном поведении в электрическом поле частиц, отличающихся по крупности в форме. При электрической классификации наблюдается меньшая запыленность воздуха, так как пыль практически полностью удерживается электрическим полем.

Электрическая сепарация по электропроводности применяется для разделения компонентов с различным значением электрической проводимости. Электропроводность минералов складывается из объемной и поверхностной составляющих. Значение объемной электропроводности зерен минералов изменяется в довольно широких пределах в зависимости от содержащихся в их составе примесей. Поскольку поверхностная электропроводность зависит не только от состава зерен минерала, но и от состояния их поверхностей, колебания в значении общей электропроводности еще более велики. Все минералы по электропроводности условно могут быть разделены на три группы: проводники (γ>10 Ом^-1 см^-1), полупроводники (γ<10-10^-9 Ом^-1 см^-1) и непроводники, или диэлектрики (γ<10^-9Ом^-1 см^-1).

Хорошо разделяются минералы проводники от полупроводников и непроводников. Несколько труднее отделить полупроводника от непроводников. Для разделения минералов, имеющих близкие по значению проводимости, применяют трибоэлектрическую сепарацию, основанная на использовании трибоэлектрического эффекта - контактной электризации. Диэлектрическая сепарация основана на различии в диэлектрической проницаемости разделяемых минералов. В неоднородном электрическом поле в среде с диэлектрической проницаемостью 8, промежуточной между диэлектрическими проницаемостями разделяемых минералов, частицы с большей диэлектрической проницаемостью втягиваются в области наибольшей напряженности, а частицы с меньшей проницаемостью наоборот, выталкиваются в направлении более слабых участков поля.

На рис. 20.2 а показана схема барабанного электростатического сепаратора, в котором минералы получают заряды, касаясь электрода, находящегося под высоким потенциалом. Исходный материал из бункера подается на заземленный барабан с установленным около него электродом. Электропроводные частицы заряжаются и отталкиваются от него, а неэлектропроводные падают без отклонения по траектории, определяемой механическими силами, действующими на частицы. При помощи передвижных делительных перегородок электропроводные частицы попадают в приемник ПР, неэлектропроводные— в приемник HP, а сростки и полупроводники — в приемник ПП. Материалы, применяемые для изоляции электрода, позволяют доводить подаваемое напряжение до 100—150 кВ.

На рис. 20.2б изображена схема электрического барабанного коронного сепаратора, в котором разница в зарядах частиц создается в результате их ионизации, с одновременной разрядкой при соприкосновении с заземленным электродом. Сепаратор состоит из вращающегося металлического заземленного барабана и системы из нескольких электродов, на которые подается высокое напряжение, обычно отрицательного знака.

Схема наиболее распространенного коронно-электростатического сепаратора для разделения минералов по электропроводности (рис. 20.2в) отличается наличием дополнительного цилиндрического электрода, на который подается такое же напряжение, как и на коронирующий электрод. Частицы диэлектриков при прочих равных условиях удерживаются на большем участке периметра барабана, в результате чего увеличивается разница в траекториях проводящих и непроводящих частиц.