книги / Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых. Обогатительные процессы и аппараты
.pdfПри сепарации в режиме удерживания (см. рис. 7.1, а. б) исходный материал подается в верхнюю часть барабана или валка сепаратора и перемещение его через рабочую зону про исходит по криволинейной траектории. Совпадение направ лений движения материала и магнитной силы в начальный момент способствует максимальному извлечению магнитных минералов в магнитный продукт.
При сепарации в режиме извлечения (см. рис. 7.1, в, г) ис ходный материал подается под барабан, диск или валок сепа ратора, а перемещение его через рабочую зону происходит по криволинейной или прямолинейной траектории. Прохожде ние потока материала под магнитной системой обеспечивает наибольшую селективность обогащения, поскольку менее маг нитные частицы лучше отделяются от магнитных под влияни ем относительно большой разделяющей силы.
В зависимости от направления движения рабочего органа, исходного питания и продуктов обогащения различают пря моточный, противоточный и полупротивоточный режимы маг нитной сепарации.
При прямоточном (рис. 7.3, а) режиме направления движе ния рабочего органа, исходного питания и продуктов обога щения совпадают. Это позволяет предотвратить забивку или за иливание рабочей зоны, уменьшить износ рабочих поверхно стей и энергоемкость процесса, но не обеспечивает максималь ного извлечения магнитных частиц. В начале рабочей зоны свободная поверхность рабочего органа приходит во взаимо действие с исходным питанием, богатым сильномагнитными частицами, которые и покрывают поверхность, затрудняя при тяжение к ней менее магнитных частиц в конце рабочей зоны.
При противоточном режиме (рис. 7.3, 6) рабочий орган вместе с магнитным продуктом движутся навстречу исходно му питанию. В этом случае к свободной поверхности рабоче го органа в конце рабочей зоны притягиваются сначала под действием магнитной силы менее магнитные частицы, кото рые прижимаются затем к поверхности сильномагнитными ча стицами по мере приближения рабочего органа к месту за грузки исходного питания, обеспечивая тем самым максималь ное извлечение магнитных частиц. По сравнению с прямо точным недостатками режима являются более высокая энер
гоемкость процесса (в 1,5— 2,0 раза) и интенсивный износ ра бочих поверхностей.
При полупротивоточном режиме (рис. 7.3, в) исходное пи тание подводится к рабочему органу снизу. В этих условиях направления потока питания и магнитной силы совпадают, что обеспечивает эффективное притяжение к поверхности ра бочего органа даже очень тонких магнитных частиц. При даль нейшем движении материала навстречу рабочему органу соз даются благоприятные условия для доизвлечения менее маг нитных частиц, как и при противоточном режиме.
а |
Питание |
в |
Питание |
Питание |
|
Магнит- |
|
Немагнитный |
Нём) продукт |
|
Немагнитный |
||
продукт |
||
продукт |
||
Рис. 7.3. М агнитные барабанны е |
сепараторы для м окрого обогащ ения с |
прямоточной (а), противоточной (б) и полупротивоточной (в) ванной
7.1.4. Селективность магнитной сепарации
Селективность и эффективность разделения минералов при магнитной сепарации возрастают с увеличением различия ме жду их удельными магнитными восприимчивостями х, и х2>
однородности поля сепаратора по величине магнитной силы F M = po#grad Я, с уменьшением диапазона крупности зерен в исходном материале.
Очевидно, что при прочих равных условиях чем больше удельная магнитная восприимчивость, тем с большей силой магнитное поле воздействует на минеральное зерно и наобо рот. Отношение х Д 2разделяемых более магнитного (х,) и ме
нее магнитного (х,) зерен получило название коэффициента
селективности магнитного обогащения. Чем меньше его значе ние, тем труднее осуществить разделение минералов. Достичь разделения близких по значению %минеральных зерен можно только в однородном по величине магнитной силы поле. Од нако магнитные поля современных сепараторов неоднородны не только по напряженности Н, но и по магнитной силе FM. Поэтому при близких значениях х, и %2разделяемых зерен мо
жет оказаться, что FMI более магнитного зерна, удаленного от полюса, будет меньше FHi менее магнитного зерна, находяще гося у полюса, что приведет к взаимному засорению магнит ного и немагнитного продуктов. Как показывает практика, для успешного разделения минералов в современных магнит ных сепараторах необходимо, чтобы коэффициент селектив ности магнитного обогащения был не менее 3—5.
При широком диапазоне крупности обогащаемого мате риала в неоднородном по величине магнитной силы поле мо жет оказаться также, что FM действующая на мелкие зерна сильномагнитного минерала на участках поля с малой маг нитной силой, будет меньше FM2 действующей на менее маг нитные зерна вблизи магнитных полюсов с большим значени ем магнитной силы поля. В результате этого произойдут за грязнение магнитного продукта крупными зернами менее маг нитных минералов и потери тонких зерен более магнитного минерала с немагнитными минералами. Для повышения се лективности процесса в таких случаях применяют предвари тельное грохочение или классификацию исходного материала.
Размер отверстий сит при грохочении материала перед су хим обогащением на сепараторах с верхним питанием опреде ляется шагом полюсов (в открытых магнитных системах) или шагом зубцов валка и отношением магнитных восприимчи востей разделяемых минералов (в замкнутых магнитных си стемах).
При этом соотношение размеров наибольшего и наимень шего зерен в классе крупности не должно превышать их «ко эффициента удельной равнопритягиваемости». Допустимая раз ница между верхним и нижним пределами крупности обога
щаемого материала возрастает с уменьшением неоднородно сти поля.
При магнитном обогащении сильномагнитных руд и ма териалов, кроме магнитной восприимчивости частиц, важную роль играют их коэрцитивная сила, остаточная индукция, раз магничивающий фактор. От их значений зависит как образо вание флокул в поле сепаратора или намагничивающего ап парата, так и степень их сохранения после удаления из поля.
Образование флокул из магнитных частиц при прохожде нии через рабочую зону сепаратора способствует получению более бедных по содержанию извлекаемых минералов хво стов, особенно при мокром обогащении. Это объясняется тем, что магнитная восприимчивость флокул вследствие меньшего коэффициента размагничивания выше, а сопротивление вод ной среды их движению ниже, чем отдельной частицы.
На качество же магнитного концентрата образование маг нитных флокул сказывается отрицательно, так как в послед ние захватываются и немагнитные частицы. Образование фло кул затрудняет также отделение свободных магнитных зерен от их сростков с немагнитными минералами.
7.2. КласспФпкаипя п о5шая характеристика магнитных сепараторов
Все магнитные сепараторы состоят из следующих основ ных узлов: магнитной или электромагнитной системы; пита теля для подачи материала в рабочую зону сепаратора; рабо чего орг ана (барабана, диска, валка и др.) для извлечения маг нитного продукта и удаления его из рабочей зоны, кожуха или ванны с отделениями для магнитного и немагнитного про дуктов. Барабаны, ванны и некоторые другие детали магнит ных сепараторов должны быть немагнитными и обладать до статочной механической прочностью и износостойкостью. Кон струкции отдельных узлов и режим работы различных типов сепараторов характеризуются большим разнообразием.
В зависимости от назначения сепаратора и напряженности магнитного поля все магнитные сепараторы подразделяются на сепараторы со слабым и сильным магнитными полями.
В сепараторах со слабым полем напряженностью от 70 до 120 кА/м и силой от 3 105 до 6 105 кА2/м3 большое распро странение получили магнитные системы из постоянных маг нитов. Основным типом рабочего органа для извлечения и транспортирования магнитного продукта из зоны действия маг нитной силы (из рабочей зоны) является барабан. Барабанные сепараторы являются основными при обогащении сильномаг нитных железных руд. Другие типы магнитных сепараторов со слабым магнитным полем (шкивные, ленточные и др.) в про мышленности практически не применяются.
В сепараторах с сильным полем — валковых и дисковых — поле напряженностью от 800 до 1600 кА/м и силой от 3 • 107 до 1210-107 KAVM3 создается электромагнитными системами, в вы сокоградиентных сепараторах — полиградиентной средой. По сравнению с сепараторами со слабым магнитным полем они характеризуются более сложной конструкцией, высокой сто имостью, более громоздки и менее производительны. Сепара торы используют при обогащении слабомагнитных железных и марганцевых руд, при обезжелезнении каолиновых, талько вых, графитовых и других неметаллических полезных иско паемых, для доводки и разделения концентратов, получаемых при обогащении руд и россыпей цветных и редких металлов.
Увеличение напряженности магнитного поля на всех ти пах сепараторов приводит к увеличению магнитной силы и на иболее полному извлечению магнитных зерен, в том числе и с более низкой магнитной восприимчивостью. Однако чрезмер ное увеличение напряженности поля может привести к ухуд шению качества концентрата за счет извлечения в него боль шого количества сростков магнитных минералов с немаг нитными.
Недостаточная величина напряженности поля является причиной потерь магнитных минералов с хвостами магнитной сепарации. Получение максимально возможных технологиче ских показателей достигается различной величиной напряжен ности магнитного поля сепараторов в основных, контроль ных и перечистных операциях. Она должна увеличиваться в каждой последующей основной или контрольной операции, чтобы обеспечить получение бедных хвостов, и наоборот умень
шаться в каждой последующей операции перечистки концен трата, чтобы обеспечить необходимое его качество.
В зависимости от характера среды разделения минералов магнитные сепараторы делятся на сухие — для обогащения полезных ископаемых в воздушной среде — и на мокрые — для обогащения в водной среде.
Сухой магнитной сепарации подвергается материал круп ностью от 3 до 50— 100 мм. При обогащении более мелкого ма териала наблюдается сильное пылеобразование, резкое ухуд шение условий труда и эффективности обогащения вследствие неселективного слипания тонких частиц. Поэтому сухая маг нитная сепарация тонкозернистого сильномагнитного матери ала является исключением, обусловленным наличием особых обстоятельств (например, острым недостатком воды), а слабо магнитного — трудностью создания интенсивного поля в боль шом объеме при использовании замкнутых магнитных систем.
Мокрой магнитной сепарации подвергается материал мель че 3— 6 мм, отрицательной особенностью которой является более высокое сопротивление водной среды (по сравнению с воздушной) продвижению как магнитных частиц по направ лению действия магнитной силы FM, так и немагнитных в на правлении действия механических сил. Особенно неблагопри ятно это сказывается на разделение тонких частиц, в резуль тате чего часть наиболее тонких частиц теряется с немагнит ным продуктом.
При сухом обогащении с увеличением скорости вращения барабана вследствие возрастания частоты поля и центробеж ной силы наблюдается повышение качества магнитного про дукта (концентрата). При мокром обогащении, наоборот, ско рость вращения барабанов или валков должна быть ограни чена, так как они, перемещаясь вместе с магнитными частица ми, увлекают часть пульпы со взвешенными в ней тонкими немагнитными частицами, и с увеличением скорости их вра щения загрязнение магнитного продукта возрастает.
Установлено, что при мокром магнитном обогащении магнетитовых руд на барабанных сепараторах в операциях выде ления отвальных хвостов скорость вращения барабана долж на составлять 1,2— 1,4 м/с, а в операциях перечистки магнит ного концентрата — 0,8— 1,0 м/с.
Барабанные и валковые сепараторы могут быть с верхней и нижней подачей питания в рабочую зону. Дисковые сепара торы, предназначенные для сухой магнитной сепарации, ра ботают с нижней подачей исходного материала; высокогра диентные — для мокрой магнитной сепарации — с верхней подачей питания в рабочую зону.
Мокрые барабанные сепараторы в зависимости от на правления движения питания, продуктов обогащения и враще ния барабана бывают прямоточные, противоточные и полупротивоточные.
Различные типы и исполнения сепараторов обозначают по ГОСТ 10512—78 следующим образом:
1- я буква: Э — электромагнитные; П — с постоянным магнитами;
2- я буква: Б — барабанные; Д — дисковые; В — валко
вые; 3- я буква: М — для мокрой сепарации; С — для сухой се
парации.
Последующие буквы: П — с противоточной ванной; ПП
— с полупротивоточной ванной; ПЦ — с противоточной цир куляционной ванной; ППЦ — с полупротивоточной цирку ляционной ванной; Ц — работающий в центробежном режи ме (с высокой скоростью вращения барабана); В — с верхней подачей питания в рабочую зону.
Цифра перед буквами — число рабочих органов, цифры после букв — диаметр (в числителе) и длина (в знаменателе). Например: 4ПБС-63/200— четырехбарабанный с постоянны ми магнитами для сухого обогащения, диаметр барабана 63 см и длина 200 см.
Максимально допустимая производительность сепарато ров определяется их извлекающей, транспортирующей и про пускной способностями, зависящими от параметров рабочей зо ны (длины, высоты), а также широты питания (длины бара бана, валка). Например, увеличение длины рабочей зоны с уве личением диаметра барабана или валка приводит к улучше нию извлекающей способности сепаратора и увеличению его производительности. Увеличение пропускной способности до
стирается увеличением длины барабана или валка и тем самым широты питания. Уменьшение высоты рабочей зоны при водил к возрастанию напряженности магнитного поля и уве личению извлекающей, но снижению пропускной способности сепаратора и наоборот. Высота рабочей зоны определяется в процессе создания конструкции сепаратора и в установленных пределах может изменяться при его технологической наладке.
В промышленных условиях производительность сепарато ра определяется обычно опытным путем с учетом особенно стей вещественного состава обогащаемого минерального сырья.
7.3. Магнитная сепараиия
спльномагнптных руа и материалов
7.3.1. ОВшая характеристика процесса
Для извлечения сильномагнитных минералов из руд и ма териалов используют обычно барабанные сепараторы типа ПБС и ПБМ с низкой напряженностью магнитного поля, соз даваемой неподвижно закрепленной внутри вращающегося барабана открытой магнитной системой. Сепараторы имеют рабочую зону большой длины и высоты и их можно приме нять для обогащения руды или материала крупностью до 100 мм при сухом и до 6 мм при мокром обогащении.
Выбор крупности исходного питания магнитной сепара ции определяется крупностью и характером вкрапленности извлекаемых минералов (при обогащении) или минералов по роды (при предварительной концентрации минерального сы рья), возможностями сепараторов ддя сухой и мокрой сепара ции, необходимой глубиной обогащения и комплексностью использования сырья.
7.3.2. Сухая магнитная сепараипя
Сухой магнитной сепарации подвергаются крупновкрапленные магнетитовые и другие сильномагнитные руды круп ностью до 100 мм с целью предконцентрации их или получе ния готового концентрата, а также другие материалы (флюсы, шлаки и др.) и руды (например, слабомагнитные железные,
алюминиевые и др.) с целью удаления из них сильномагнит ных минералов.
Условием получения хороших технологических показате лей обогащения сильномагнитных руд является применение предварительной их классификации, максимально сближаю щей верхний и нижний пределы крупности разделяемых ми нералов. Например, при обогащении магнетитовых руд круп ностью -50 +0 или -25 +0 мм уже предварительное разделе ние их на классы +6(8) и -6(8) мм значительно улучшает ре зультаты магнитного обогащения.
Мелкую руду перед сухим магнитным обогащением обыч но подвергают обеспыливанию. Эффективность данной опера ции зависит от силы взаимного сцепления частиц, возрастаю щей с повышением влажности и уменьшением крупности ма териала. Поэтому допустимое содержание влаги, например, для плотной магнетитовой руды крупностью -3 +0 мм составля ет 0,5— 1%, для руды -6 +0 мм — 1— 1,5 %, для руды -12 +0 мм
— 2—2,5 %, для руды -25 +0 мм — 3—5 %. Превышение до пустимого содержания влаги делает операцию предваритель ного обеспыливания невозможной.
Используемые для сухой магнитной сепарации барабан ные сепараторы могут быть одно-, двух-, трех- и четырехба рабанными. Преимуществом многобарабанных сепараторов яв ляется возможность осуществления нескольких операций маг нитной сепарации в одном аппарате, что значительно упро щает компоновку оборудования.
Для сепарации крупнокусковых сильномагнитных (напри мер, магнетитовых) руд предназначен четырехбарабанный се паратор 4ПБС-63/200 с верхним питанием (рис. 7.4, а). На двух нижних барабанах производится контрольная сепарация немагнитной фракции, выделяемой на верхних барабанах, с по лучением отвальных хвостов. Магнитная фракция верхних ба рабанов является обычно концентратом, а нижних — промпродуктом, поступающим на додрабливание с целью раскры тия сростков извлекаемых минералов с породой и последую щее обогащение.
Рис. 7.4. Схемы сепараторов 4П БС -63/200 (я) и П БС Ц -63/50 (б)
252
П и т а н и е |
П и т а н и е |
Отсос |
^воздуха
Немагнитный |
Магнитны ' |
Немагнитный |
|
продукт |
продукт |
||
продукт |
|||
|
|