Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Магнитная сепарация тонкодисперсных магнитных материалов 8
1.1. Магнитная сепарация 8
1.2. Взаимодействие частиц в постоянных магнитных полях 9
1.3. Конструкция некоторых типов сепараторов 12
1.3.1. Электромагнитные сепараторы 13
1.3.2. Барабанные сепараторы 15
1.3.3. Новые методы магнитной сепарации 18
1.4. Характеристика напряженности магнитного поля постоянных магнитов Sm-Co, Nd-Fe-B, Fe-Ba 19
1.5. Классификация минералов, руд и мелкодисперсных смесей по магнитным свойствам 21
1.6. Сепарация мелкодисперсных материалов 24
1.7. Выводы и задачи исследования 25
ГЛАВА 2. Электромагнитный сепаратор со знакопеременным градиентом магнитного поля 27
2.1. Схема и принцип работы сепаратора 28
2.2. Конструкционные особенности электромагнитного сепаратора 31
2.2.1. Электронный блок электропитания магнитной системы сепаратора 31
2.2.2. Магнитная система сепаратора 35
2.2.3. Система экспресс-анализа 36
2.2.4. Сепарациопная камера сепаратора. 38
2.3. Распределение магнитных полей и сил, действующих на магнитные частицы в рабочей зоне сепаратора 39
2.4. Экспериментальные результаты сепарации и выводы 47
ГЛАВА 3. Дисковый сепаратор 52
3.1. Схематический вид и принцип работы лабораторного дискового сепаратора 52
3.2. Модификация дискового сепаратора 55
3.3. Картины магнитных полей в рабочей зоне сепаратора 56
3.4. Экспериментальная сепарация руд 57
3.5. Способ увеличения производительности дискового сепаратора 60
3.6. Выводы 61
ГЛАВА 4. Роторный сепаратор 62
4.1. Схематический вид и принцип работы сепаратора 62
4.2. Магнитные поля и магнитные силы, действующие на частицы в рабочей зоне лабораторного сепаратора 65
4.3. Определение геометрических размеров сепарационной камеры 69
4.4. Разделение магнитной фракции на составляющие минералы 72
4.5. Экспериментальные результаты сепарации и выводы 75
ГЛАВА 5. Барабанный сепаратор 79
5.1. Схематический вид и принцип работы сепаратора 79
5.2. Разнообразные магнитные системы сепаратора 81
5.3. Экспериментальные результаты сепарации 87
5.4. Обсуждение экспериментальных результатов 89
Заключение 92
Литература 94
- Взаимодействие частиц в постоянных магнитных полях
- Сепарация мелкодисперсных материалов
- Электронный блок электропитания магнитной системы сепаратора
- Картины магнитных полей в рабочей зоне сепаратора
Введение к работе
Актуальность темы. В науке и производстве существует ряд задач связанных с разделением сыпучих веществ отличающихся магнитными свойствами. При обогащении железосодержащих руд, необходимо получать концентраты с высоким процентным содержанием железа. При синтезировании ультрадисперсных алмазо-графитовых порошков взрывными методами необходимо удалять из продукта различные побочные материалы (остатки взрывателя, осколки взрывной камеры и т.д.). При очистке глин, предназначенных для производства керамических изделий, существует необходимость удаления мелкодисперсных магнитных минералов и т.д.
Принцип работы большинства магнитных сепараторов, основан на втягивании магнитного продукта в зону наибольшего градиента магнитного поля полюсных наконечников; удержание его в процессе разделения с немагнитным продуктом; вывод магнитного продукта из магнитного поля. При этом в магнитный продукт часто попадают примесные минералы с меньшими значениями магнитной восприимчивостью, а также "налипшие" на них за счет сил адгезии минералы являющиеся парамагнетиками и диа-магнетиками, что значительно ухудшает эффективность разделения. Основная причина недостаточной селективности магнитной сепарации состоит в том, что при попадании в магнитное поле, за счет магнитостатиче-ского и адгезионного взаимодействия близлежащих частиц, образуются конгломераты (флокулы) состоящие из различных магнитных и условно немагнитных минералов.
Существующие методы борьбы с этим явлением за счет предварительного размагничивания сепарируемых продуктов, использование комбинированных магнитных полей (на основное постоянное поле накладывается переменное магнитное поле промышленной частоты) не обеспечивают достаточную селективность обогащения. Использование бегущих магнитных полей в промышленных сепараторах ограниченно низкой эф-
фективностью и применимо только к минералам с относительно высокой удельной магнитной восприимчивостью, например магнетиту.
Целью данной работы является разработка новых методик магнитной сепарации с высокой селективностью разделения смесей, компоненты которых отличаются удельной магнитной восприимчивостью.
Научная новизна
Разработана новая методика магнитной сепарации мелкодисперсных материалов в полях со знакопеременным градиентом.
Впервые удалось создать условия для магнитного разделения веществ с близкими значениями удельной магнитной восприимчивости.
На основе разработанной методики магнитной сепарации материалов в полях со знакопеременным градиентом изготовлены: лабораторные сепараторы - электромагнитный, роторный, дисковый и барабанный.
Определены оптимальные параметры магнитной сепарации для каждого из типов лабораторных сепараторов.
На защиту выносится:
Новые методики селективного разделения тонкодисперсных порошковых материалов способом магнитной сепарации в магнитных полях с импульсным знакопеременным градиентом.
Результаты исследования магнитных сил и топографии магнитных полей в рабочих пространствах различных типов магнитных сепараторов.
Конструкция импульсного' электромагнитного сепаратора-анализатора с компьютерным управлением напряженности и частоты изменения знака градиента пульсирующего магнитного поля.
Конструкции различных видов магнитных сепараторов с новыми типами стационарных и движущихся магнитных систем, обеспечивающих высокоселективное разделение тонкодисперсных порошковых материалов в широком диапазоне их минерального состава и магнитных свойств.
Экспериментальные результаты разделения образцов: руд, концентратов и хвостов Лебединского, Стойленского ГОКов, Абаканского железорудного месторождения, графитовых алмазосодержащих порошков и глин пяти месторождений (тальк Алгуйский, пегмерит Баргирский, песок Нижне-Ингашский, глина Камчатская, каолин Кашпановский).
Практическая ценность.
В результате данной работы была разработана и детально изучена новая методика разделения мелкодисперсных материалов в магнитных полях со знакопеременным градиентом. На основе предложенной методики был создан ряд лабораторных сепараторов. Были проведены лабораторные испытания сепараторов на рудах, концентратах и хвостах Лебединского, Стойленского ГОКов, Абаканского железорудного месторождения, на графитовых алмазосодержащих порошках и глинах пяти месторождений (тальк Алгуйский, пегмерит Баргирский, песок Нижне-Ингашский, глина Камчатская, каолин Кашпановский). Испытания показали высокую эффективность новой методики сепарации.
Апробация работы.
Результаты работы были представлены и обсуждались на следующих научных конференциях: EASTMAG-2004 (Красноярск август 2004), IV Конгресс обогатителей стран СНГ (Москва 2002), КрасГУ ОКНКСФ (Красноярск 2002), Инновационные технологии. HIGH TECH - 2001 (Красноярск, июнь 2001), III Конгресс обогатителей стран СНГ (Москва 2001),
Международное совещание (Плаксинские чтения) (Москва 2000), Перспективные направления развития оборонного комплекса (Красноярск, апрель 1999), XXV Гагаринские чтения (Москва, апрель 1999), Молодежь и наука - третье тысячелетие (Красноярск, май 1999), КрасГУ ОКНКСФ (Красноярск 1999), «Информационные технологии» Межвузовская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых (Красноярск 1999).
Публикации.
Основные результаты диссертации изложены в 19 печатных работах, из которых 2 опубликованы в центральных рецензируемых журналах: Наука производству (2003), Приборы и техника эксперимента (2002). Получено 3 патента на изобретение от (2002, 2003).
Взаимодействие частиц в постоянных магнитных полях
Разделение тонкодисперсных материалов (меньше 50 мкм) всегда связано со значительными трудностями. Материалы таких размеров обладают высокими значениями свободной поверхностной энергии, что приводит к адгезионному слипанию отдельных частиц - "флокуляция". Для сильномагнитных материалов характерно также возникновение "магнитной флокуляции". Магнитной флокуляцией называют процесс образования конгломератов из частиц сильномагнитных материалов под влиянием внешнего магнитного поля за счет магнитной индукции этих частиц [2]. Интенсивность магнитной флокуляции становится выше интенсивности адгезионной флокуляции при достижении магнитного поля порядка 1000 Э. Если принять, что флокула имеет форму правильного овоида, состоит из одинаковых шарообразных частиц, с одинаковой магнитной восприимчивостью, то силу сцепления частиц для среднего сечения во внешнем однородном магнитном поле Н можно найти из уравнения 1 [3-6]. коэффициент к учитывает расположение условной точки сосредоточения магнитной массы. Эти расчеты базируются на приближенных теоретических моделях (флокула считается гомогенным овоидом) и дают лишь частные решения. В действительности найти флокулу с частицами идеальных форм практически невозможно. И поэтому в связи с трудностью задачи попытались найти практический метод определения сил осевого сжатия флокулы. Для этого была создана разрывная машина на базе прецизионной разрывной машины типа «L. Schopper» [3]. При помощи этой установки был выяснен ряд зависимостей. Зависимость величины удельной силы, приводящей к продольному разрыву флокулы, от величины магнитного поля. На рис. 1 представлен результат трех независимых экспериментов. На основании проведенных экспериментов были построены усредненные кривые, показывающие необходимую величину удельной силы, воздействующей на флокулу, способную привести к ее разрыву. Кривые зависимости величины удельной силы, приводящей к продольному разрыву флокулы, от концентрации в ней магнитных компонентов представлены на рис. 2. Длина флокулы влияет на качество сепарации. Уменьшение магнитного поля меньше 300 Э влечет за собой уменьшение размеров флокул, при этом делает невозможным удержание магнитных частиц в зоне сепарации. В процессе образования флокулы захватываются как магнитные, так и немагнитные зерна. Это затрудняет разделение материалов. Для качественного разделения материалов необходимо разрушать флокулы и одновременно производить сепарацию. Для магнитного разделения частиц используют магнитные сепараторы, в состав которых входят основные элементы: Сепарационное пространство, в котором происходит разделение вещества, определяющее тип сепаратора.
Сепараторы могут быть: барабанные, роликовые, валковые, роторные, дисковые, карусельные, соленоидные, ленточные, щелевые, трубчатые и др. Магнитной системы, создающей магнитное поле в рабочем пространстве. В состав магнитной системы входят постоянные магниты, электромагниты или их комбинации. Дополнительно в состав сепаратора может входить: система загрузки, система разгрузки и система контроля качества продукта сепарации. Сепараторы могут иметь вспомогательные механизмы для привода транспортных устройств и питателей, для регулирования силы тока и расхода воды (брызгала с вентилями, щетки с контрольно-измерительными приборами, выпрямители переменного тока с реостатом) и т. д [10 - 11]. В связи с многообразием вариаций постановки задач, существует несколько десятков типов сепараторов. Поэтому в работе рассматриваются только сепараторы, принцип работы которых близок к разрабатываемым в лаборатории сепараторам. Существующие типы электромагнитных сепараторов условно можно разделить на 3 типа. Сепараторы с постоянным магнитным полем в рабочей зоне рис. 4 а, с комбинацией постоянных и переменных полей рис. 46, переменным полем промышленной частоты рис. 4 в. Существуют сепараторы способные создавать большие постоянные поля (до 5000кА/м) при помощи технологий сверхпроводников [12 - 13]. Эти сепараторы применяются для выделения слабомагнитных примесей. Совокупность постоянных и переменных полей в зоне сепарации позволяет добиться более качественного выделения продукта. Поля в таких сепараторах не превышают значений 200 кА/м [14 - 15]. Использование только переменных полей, не позволяет создать в зоне сепарации больших значений напряженности магнитного поля (до 120 кА/м) [16 - 18]. Такие сепараторы применяются только для выделения сильномагнитных материалов. В рабочих зонах существующих электромагнитных сепараторов не удается создать условия для полного разделения магнитных и немагнитных материалов. Мелкодисперсные частицы, в таких сепараторах, попадая в рабочее пространство, образуют магнитную флокулу и "прижимаются" к рабочей поверхности за счет действия градиента магнитного поля рис. 5 а. В таком положении становится невозможным разделение магнитных и немагнитных веществ. Если магнитная частица не участвует в образовании магнитной фло-кулы, а в результате действия адгезионных сил "облеплена" немагнитными мелкодисперсными частицами, как в случаях с алмазосодержащими графитовыми порошками, полученными взрывным способом, то она не может освободиться от немагнитного материала рис. 5 б. Белым цветом условно обозначены частицы графита и алмаза, черным обозначены железосодержащие частицы (осколки камеры, подложки и взрывателя). В результате удельная магнитная восприимчивость такого конгломерата сравнительно мала, чтобы удержатся в сепарационном пространстве. Весь конгломерат, в состав которого входит частица железа попадает в немагнитную фракцию и загрязняет графитовый порошок. В данной работе, предпринята попытка, устранить этот недостаток, путем создания в рабочей зоне сепаратора импульсного знакопеременного градиента магнитного поля. Импульсный градиент способствует созданию "кипящего объема" частиц (см. ниже). Вследствие своей высокой производительности и относительной дешевизны, для обогащения железосодержащих руд, в процессах по переработки полезных ископаемых широко используются барабанные сепараторы. Существует множество барабанных сепараторов, отличающихся некоторыми конструкционными особенностями рис. 6 [1, 19 - 27].
Сепарация мелкодисперсных материалов
Во всех существующих электромагнитных сепараторах градиент магнитного поля всегда имеет постоянное направление [49 - 52]. Это приводит к тому, что под действием магнитного, поля в рабочей зоне сепаратора образуются флокулы. Одно из важнейших преимуществ разрабатываемого сепаратора заключается в том, что он может создавать знакопеременный градиент магнитного поля. То есть градиент поля меняет свое направление с задаваемой частотой рис. 13 А и Б [53]. В этом случае знакопеременный градиент магнитного поля позволяет создать "кипящий" объем. В результате чего во время сепарации частицы находятся во взвешенном состоянии. Это приводит к лучшим результатом, чем использование постоянных, переменных или комбинированных полей. Для реализации методики сепарации в магнитных полях со знакопеременным градиентом был создан электромагнитный сепаратор, в рабочей зоне которого удается получить знакопеременный градиент магнитного поля. Работа такого сепаратора осуществляется под контролем компьютера. Одна из дополнительных функций сепаратора заключается в его способности анализировать среднюю удельную магнитную восприимчивость магнитного продукта сепарации в режиме реального времени. На основе получаемых данных компьютерная программа изменяет параметры электропитания магнитной системы (ток, частоту и скважность см. ниже), "подгоняя" их под поставленные задачи. В конструкции сепаратора осуществлены ряд новых идей, таких как: 1. дополнительные градиентные катушки [54]; 2. П-образная форма сердечников [55]; 3. система экспресс-анализа сепарированных продуктов [56]; 4. управление энергопитанием сепаратора осуществляется при помощи компьютера [53, 57 - 58]. 5. возможно изменения тока питания, частоты и скважности. Схематический вид сепаратора представлен на рис. 14. Электромагнитный сепаратор с изменяющейся конфигурацией сигнградиент магнитного поля всегда имеет постоянное направление [49 - 52]. Это приводит к тому, что под действием магнитного, поля в рабочей зоне сепаратора образуются флокулы. Одно из важнейших преимуществ разрабатываемого сепаратора заключается в том, что он может создавать знакопеременный градиент магнитного поля. То есть градиент поля меняет свое направление с задаваемой частотой рис. 13 А и Б [53]. В этом случае знакопеременный градиент магнитного поля позволяет создать "кипящий" объем. В результате чего во время сепарации частицы находятся во взвешенном состоянии. Это приводит к лучшим результатом, чем использование постоянных, переменных или комбинированных полей. Для реализации методики сепарации в магнитных полях со знакопеременным градиентом был создан электромагнитный сепаратор, в рабочей зоне которого удается получить знакопеременный градиент магнитного поля. Работа такого сепаратора осуществляется под контролем компьютера.
Одна из дополнительных функций сепаратора заключается в его способности анализировать среднюю удельную магнитную восприимчивость магнитного продукта сепарации в режиме реального времени. На основе получаемых данных компьютерная программа изменяет параметры электропитания магнитной системы (ток, частоту и скважность см. ниже), "подгоняя" их под поставленные задачи. В конструкции сепаратора осуществлены ряд новых идей, таких как: 1. дополнительные градиентные катушки [54]; 2. П-образная форма сердечников [55]; 3. система экспресс-анализа сепарированных продуктов [56]; 4. управление энергопитанием сепаратора осуществляется при помощи компьютера [53, 57 - 58]. 5. возможно изменения тока питания, частоты и скважности. Схематический вид сепаратора представлен на рис. 14. Электромагнитный сепаратор с изменяющейся конфигурацией сигнала питания состоит из четырех основных частей: 1) Системы питания в состав которой входит: компьютер (Pentium 133) 1 рис. 14, управляющий 2-ух канальным блоком ЦАП 2, работающий от 3-х фазного тока напряжением 380 В, который, в свою очередь, определяет электропитание магнитной системы. 2) Магнитной системы, в состав которой входят магнитные сердечники За, 36 сделанные из трансформаторной стали, основные катушки 4а, 46 и дополнительные градиентные катушки 5а, 56. 3) Загрузочной и разгрузочной системы, выпаленные в виде воронки 6 для подачи образца, крыльчатка 7 служащей для вывода концентрата из области сепарации и приемных контейнеров 11 для немагнитной фракции и 10 для магнитной. 4) Дополнительной системы обратной связи, в состав которой входят съемные катушки 8 и 9 необходимые для анализа разделенных фракций и блока АЦП - передающего сигнал с катушек в компьютерала питания состоит из четырех основных частей: 1) Системы питания в состав которой входит: компьютер (Pentium 133) 1 рис. 14, управляющий 2-ух канальным блоком ЦАП 2, работающий от 3-х фазного тока напряжением 380 В, который, в свою очередь, определяет электропитание магнитной системы. 2) Магнитной системы, в состав которой входят магнитные сердечники За, 36 сделанные из трансформаторной стали, основные катушки 4а, 46 и дополнительные градиентные катушки 5а, 56. 3) Загрузочной и разгрузочной системы, выпаленные в виде воронки 6 для подачи образца, крыльчатка 7 служащей для вывода концентрата из области сепарации и приемных контейнеров 11 для немагнитной фракции и 10 для магнитной. 4) Дополнительной системы обратной связи, в состав которой входят съемные катушки 8 и 9 необходимые для анализа разделенных фракций и блока АЦП - передающего сигнал с катушек в компьютер.
Электронный блок электропитания магнитной системы сепаратора
Для питания магнитной системы совместно с А.А. Иваненко и Н.П. Шестоковым1 был разработан и изготовлен электронный блок, работающий совместно с компьютером, способный выдавать сигнал напряжением до 280 В., током до 3 А., частотой до 100 Гц и регулируемой скважностью до 15%. Скважность - это параметр сигнала питания магнитной системы сепаратора, который можно выразить следующим образом: Показатель скважности может быть отрицательным. Упрощенная схема электронного блока питания магнитной системы представлена на рис. 16. Система питания сепаратора позволяет регулировать не только скважность S, но и частоту, и напряженность на входе магнитной системы сепаратора Стрелкой вниз обозначено влияние компьютера на работу детали. На выходе электронной схемы наблюдается сигнал с частотой 2000 Гц, который закрывается с регулируемой частотой от 1 до 100 Гц, далее стоит LC-фильтр, который превращает двухтысячный герцовый пульсирующий сигнал в сплошную линию. Этим фильтром и является магнитная система сепаратора. На рис. 17 представлена схема соотношения сигнала питания магнитной системы и магнитного поля, воспроизводимого этой магн индукционного сопротивления, магнитное поле затухает не мгновенно, релаксация В системе питания используются два несвязанных канала, скважность между которыми может составлять от -50% рис. 18 а) до +15% рис. 18 б). Увеличение амплитудного показателя импульса магнитного поля Н происходит за счет уменьшения длительности импульса, то есть время перекрытия AT для компьютера задается отрицательное рис. 19 б). Тогда, как понижение абсолютного показателя импульса магнитного поля Н происходит за счет увеличения длительности импульса, то есть время перекрытия задается положительное рис. 19 в). Это приводит к тому, что в рабочей зоне сепаратора стало возможным создание импульсных полей больших значений, при условии, что ток нагрузки магнитной системы останется неизменным. Заштрихованной областью условно обозначена величина магнитного поля, достаточного для удержания магнитных частиц в зоне сепарации. Для магнитной системы была выбрана П-образная форма сердечника электромагнита 1 рис. 20 [55].
Причиной выбора такого вида магнитной системы стало следующие: Во-первых, такая форма позволяет добиться наибольшего магнитного потока в зоне сепарации, это влечет за собой как увеличение магнитного поля, так и увеличение градиента, вследствие чего, увеличивается абсолютное значения магнитной силы действующей как на отдельные частицы, так и на конгломераты в целом. Во-вторых, так как верхняя часть сердечника, так же как и нижняя, создает магнитное поле, то она становится своеобразным магнитным тормозом во время загрузки фракции. Магнитное поле здесь в 1,5 раза меньше чем, вблизи катушек, поэтому вся магнитная фракция с большой удельной намагниченностью уже после нескольких импульсов опускается в нижнюю часть магнитного сердечника. В сепараторе используется основная катушка 2 и дополнительная градиентная катушка 3 (рис. 20). Роль основной катушки заключается в итной системой. At - временной сдвиг импульса магнитного поля магнитной системы относительно импульса питания системы. А и Б - левая и правая катушки. 1 и 2 - качественная характеристика отношения электрических импульсов, подающихся на вход магнитной системы к изменению магнитного поля создаваемого магнитной системой. Наблюдения проводились при помощи осциллографа С1-117. Пилообразное поведение возрастания магнитного поля объясняется внутренним сопротивлением магнитной системы, суммы индукционного и резисторного сопротивлений. Временной сдвиг появляется за счет индукционного сопротивления магнитной системы сепаратора. В момент, когда питание одной из катушек прекращается, за счет индукционного сопротивления, магнитное поле затухает не мгновенно, релаксация В системе питания используются два несвязанных канала, скважность между которыми может составлять от -50% рис. 18 а) до +15% рис. 18 б). Увеличение амплитудного показателя импульса магнитного поля Н происходит за счет уменьшения длительности импульса, то есть время перекрытия AT для компьютера задается отрицательное рис. 19 б). Тогда, как понижение абсолютного показателя импульса магнитного поля Н происходит за счет увеличения длительности импульса, то есть время перекрытия задается положительное рис. 19 в). Это приводит к тому, что в рабочей зоне сепаратора стало возможным создание импульсных полей больших значений, при условии, что ток нагрузки магнитной системы останется неизменным. Заштрихованной областью условно обозначена величина магнитного поля, достаточного для удержания магнитных частиц в зоне сепарации. Для магнитной системы была выбрана П-образная форма сердечника электромагнита 1 рис. 20 [55]. 99999 Причиной выбора такого вида магнитной системы стало следующие: Во-первых, такая форма позволяет добиться наибольшего магнитного потока в зоне сепарации, это влечет за собой как увеличение магнитного поля, так и увеличение градиента, вследствие чего, увеличивается абсолютное значения магнитной силы действующей как на отдельные частицы, так и на конгломераты в целом. Во-вторых, так как верхняя часть сердечника, так же как и нижняя, создает магнитное поле, то она становится своеобразным магнитным тормозом во время загрузки фракции. Магнитное поле здесь в 1,5 раза меньше чем, вблизи катушек, поэтому вся магнитная фракция с большой удельной намагниченностью уже после нескольких импульсов опускается в нижнюю часть магнитного сердечника. В сепараторе используется основная катушка 2 и дополнительная градиентная катушка 3 (рис. 20). Роль основной катушки заключается в
Картины магнитных полей в рабочей зоне сепаратора
Для анализа распределения напряженности магнитных полей в рабочей зоне сепаратора были построены графики магнитных полей в секторе магнитной системы 90 рис. 34. R - Расстояние точки измерения от оси вращения магнитной системы, h расстояние от плоскости продольно пересекающей сепарационную камеру. Подставляя значения магнитных полей в формулу 7 получаем, что сила действующая на частицу с удельной магнитной восприимчивостью % более 6 10"4 м3/кг достигает значения 96 м/с2 на поверхности ближней к магниту стенки камеры и 20 м/с на поверхности дальней к магниту стенки. То есть, все частицы с % более 6 10 м /кг, принадлежащие к классу магне-титовых, попадая в зону сепарации, окажутся захваченными магнитами и будут выделены в концентрат. Для определения оптимальных параметров работы дискового сепаратора, были проведены лабораторные испытания на мелкодисперсных (до 50 мкм) концентратов руд Лебединского ГОКа с удельной магнитной восприимчивостью магнетита 8 10"4 м3/кг и на измельченных (до 1 мм) концентратах руд Абаканского железорудного месторождения с удельной магнитной восприимчивостью магнетита 6 10"4 м3/кг рис. 37 [76] - [79]. За частоту была принята частота изменения знака градиента магнитного поля. При одном обороте диска частота равна 8. На лабораторном сепараторе была произведена сухая сепарация концентратов и хвостов Абаканского железорудного месторождения. Материал отличался крупностью таблица 3. Перечистка концентрата крупностью 4-8, 2-4 мм повышает содержание в нем железа на 6%, а крупностью 1-2 мм на 13% с выходом более качественного концентрата до 60%. Близкие результаты получены при обогащении концентрата крупностью 0-5, 0-2 мм. По данным гранулометрии содержание класса 0-5 мм в концентрате составляет 43%, и в хвостах 78%. Из проведенных опытов видно, что из хвостов крупностью 0-5 и 0-2 мм можно извлекать, соответственно, 5 и 8 % магнитного концентрата, в которых находятся более 50% железа. На сепараторе была произведена мокрая сепарация руды Лебединского и Стойленского ГОК-ов С-Петербург. Имеющиеся образцы прошли трехстадийную сепарацию на промышленных сепараторах и имели следующие характеристики: 1. Лебединский ГОК — крупность до 40 мкм, содержание железа 57%. 2. Стойленский ГОК — крупность до 45 мкм, содержание железа 60,4%. Химический анализ показал, что концентрация железа в магнитном концентрате Лебединского ГОКа увеличилась с 57% до 61,4 ±0,3%, а в магнитном концентрате Стойленского ГОКа с 60,4 до 62 ± 0,3%. Это означает, что в среднем удалось достичь увеличения концентрации железа на 2 -4%. Дисковый сепаратор является первым созданным сепаратором на постоянных магнитах, в котором реализована методика сепарации в полях со знакопеременным градиентом. Из анализа продуктов сепарации видно увеличение процентного содержания железа.
Это свидетельствует о целесообразности продолжения работ по созданию полупромышленного сепаратора на основе лабораторной установки [80]. Составлена схема полупромышленного сепаратора, производительность которого ориентировочно составляет 50-100 кг/ч рис. Лабораторный дисковый сепаратор был спроектирован таким образом, чтобы стало возможным добиться образование в его рабочей зоне знакопеременного градиента магнитного поля, образуемого магнитной системой состоящей из постоянных магнитов. Из приведенных выше исследований видно, что на основе дискового сепаратора был успешно реализован метод создания в рабочей зоне сепаратора знакопеременного градиента магнитного поля. Эффективность работы данного сепаратора подтверждает проведенная на нем сепарация образцов. В результате проведения сепарации качество магнетитовых концентратов Лебединского и Стойленского ГОКов повысилось на 2-4%. В зависимости от степени раскрытия зерен сепарация концентратов и хвостов Абаканского железорудного месторождения показала увеличение содержания железа на 5-14% и на 37-38% соответственно. Изготовление роторного сепаратора стало следующим этапом в создании сепараторов с пульсирующим знакопеременным градиентом магнитного поля, образованного постоянными магнитами. В отличие от дискового сепаратора, роторный сепаратор способен получать не только магнитную и условно немагнитную фракцию, а еще и промежуточные фракции, с разной X материалов. Это может быть полезным при разделении многокомпонентных материалов. Роторный сепаратор был разработан для работы с сухой фракцией.
Похожие диссертации на Разработка новых методов магнитной сепарации сыпучих материалов
