О.2

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение	В.1
1. Физические основы метода магнитного обогащения	1.1
1.1. Сущность магнитного метода обогащения	1.1
1.2. Магнитное поле и его напряженность	1.2
1.3. Магнитная индукция	1.3
1.4. Магнитные силовые линии	1.4
2. Магнитные свойства вещества	2.1
2.1. Магнитные моменты электронов и атомов	2.1
2.2. Физическая классификация магнетиков	2.2
2.2.1. Диамагнетизм	2.3
2.2.2. Парамагнетизм	2.4
2.2.3. Ферромагнетизм	2.4
2.2.4. Гистерезис	2.6
2.2.5. Классификация минерального сырья в обогащении	2.8
3. Зависимость магнитных свойств сильномагнитных минералов от формы частиц	3.1
3.1. Магнитные свойства минералов	3.1
4. Магнитные поля сепараторов. Вывод уравнения магнитной силы	4.1
4.1. Магнитная сила, действующая на частицы в магнитном поле	4.1
4.2. Магнитные поля сепараторов	4.3
5. Магнитные системы сепараторов. Открытая и замкнутая системы, их параметры. Применение постоянных магнитов.	5.1.
5.1. Магнитная сепарация сильномагнитных минералов	5.1
5.2. Магнитная сепарация слабомагнитных минералов	5.3
5.3. Магнитная сепарация мелкого и тонкого магнитного материала	5.8
6. Характеристика сил при разделении минералов в магнитных полях при сухом и мокром обогащении. Уравнения динамики движения частиц в магнитных полях сепараторов.	6.1
6.1. Изучение динамики движения руды и пульпы в сепараторах	6.1
6.2. Движение частиц в сепараторах с верхним питанием	6.1
6.3. Движение частиц в сепараторах с нижним питанием	6.2
6.4. Уравнение при вертикальном движении частиц	6.3
6.5. Длина рабочей зоны и производительность сепаратора	6.4
6.6. Быстроходная магнитная сепарация	6.5
6.7. Мокрая сепарация сильномагнитного материала	6.6
6.7.1. Прямоточный режим	6.6
6.7.2. Противоточный режим	6.7
6.7.3. Полупротивоточный режим	6.7
6.8. Технологические параметры, влияющие на результаты магнитной сепарации	6.8
7. Классификация сепараторов, выбор, расчет	7.1
7.1. Общие закономерности устройства магнитных сепараторов	7.1
7.2. Классификация сепараторов по напряженности магнитного поля	7.1
7.3. Классификация сепараторов по особенностям среды разделения	7.3
7.4. Классификация сепараторов по способу подачи питания в рабочую зону	7.3
7.4.1. Сепараторы с верхней подачей	7.3
7.4.2. Сепараторы с нижней подачей	7.3
7.5. Классификация сепараторов по направлению движения руды и способу удаления продуктов обогащения из рабочей зоны	7.6
7.6. Классификация сепараторов по поведению магнитных частиц в магнитном поле	7.6
7.6.1. Сепараторы с магнитным перемешиванием	7.6
7.6.2. Сепараторы без магнитного перемешивания	7.7
7.6.3. Классификация сепараторов по конструкции устройства для удаления магнитного продукта	7.8
7.7. Выбор и определение производительности магнитных сепараторов.	7.8
7.7.1. Выбор типа сепаратора	7.8
7.7.2. Определение производительности магнитных сепараторов	7.8
7.7.2.2. Производительность сепараторов для сухой магнитной сепарации	7.10
7.7.2.3. Производительность сепараторов для мокрой магнитной сепарации.	7.12
8. Высокоградиентная сепарация. Феррогидростатическая сепарация	8.1
8.1. Основы высокоградиентной сепарации	8.1
8.1.1. Обоснование существования нижнего предела крупности в процессах магнитного обогащения в обычных сепараторах	8.1
8.1.2. Общие принципы работы высокоградиентных сепараторов	8.2
8.1.3. Особенности практического применения высокоградиентных сепараторов	8.5
8.2. Основы феррогидростатической сепарации	8.6
8.2.1. Теоретические основы ФГС - сепарации	8.6
8.2.2. Материалы, применяемые в ФГС – сепарации	8.9
8.2.3. Феррогидростатические сепараторы	8.10
8.2.4. Практическое применение ФГС – сепарации	8.12
8.3. Основные сведения о явлении сверхпроводимости	8.12
Приложение МП 1. Греческий алфавит	МП1.1
Приложение МП 2. Единицы измерения и размерность основных величин в системе СИ.	МП2.1
Приложение МП 3 Удельная магнитная восприимчивость минералов.	МП3.1
Приложение МП 4. Конструкции магнитных сепараторов различных видов	МП4.1
Приложение МП 5. Технические характеристики магнитных сепараторов	МП5.1

Введение

Магнитные методы обогащения широко применяются для обогащения руд черных и редких металлов, регенерации ферросилиция и магнетита в установках для тяжелосредного обогащения, удаления железистых примесей из абразивов и стекольных песков, а также для удаления случайных железных предметов из различных материалов и извлечения железного скрапа из шлаков металлургических производств.

Первые попытки магнитного обогащения с помощью ручных магнитов описаны в 17 – 18 веках. Первые промышленные сепараторы для сухой сепарации были разработаны в США и Швеции в конце 19 века, а в 1906 г. был выпущен первый сепаратор для мокрой сепарации. Конструирование и выпуск сепараторов в России начался в 1932 г.

По количеству обогащаемых магнетитовых руд этот метод находится на одном из первых мест. Он широко применяется в России, США, Канаде, Германии и Норвегии. На сепараторах с сильным полем обогащаются марганцевые, бурожелезняковые, сидеритовые руды, черновые концентраты руд редких металлов, кварцевые пески и абразивные материалы.

1. Физические основы метода магнитного обогащения.

1.1. Сущность магнитного метода обогащения.

Магнитный метод обогащения полезных ископаемых основан на использовании различия в магнитных свойствах подлежащих разделению компонентов руды или материала. Осуществляется магнитное обогащение в магнитных сепараторах, в рабочей зоне которых создается магнитное поле. При движении обогащаемого материала через магнитное поле сепаратора под воздействием магнитной силы притяжения частицы с различными магнитными свойствами перемещаются по различным траекториям. Это позволяет выделить магнитные частицы в отдельный магнитный продукт, а немагнитные частицы – в отдельный немагнитный продукт.

Для организации обогащения какого – либо материала методом магнитной сепарации необходимо:

- иметь магнитный сепаратор такого типа, который может быть использован для данного типа материала. Сепаратор должен иметь неоднородное магнитное поле с напряженностью, требуемой для разделения.

- обогащаемый материал должен быть подготовлен соответствующим образом для обеспечения протекания процесса магнитной сепарации с наибольшей эффективностью.

Эффективность процесса ή (доли единицы) определяется по следующей формуле:

= 1 – e ^-kt , где: (1.1.1)

е – основание натуральных логарифмов;

k –силовой коэффициент, k = F _м.с./ ΣF_мех. , где:

F _м.с. – сила , действующая на единицу массы - [н/кг],

ΣF_мех. - сумма удельных механических сил, действующих на данное вещество - [н/кг];

t – время нахождения частицы в магнитном поле сепаратора, t = l/v, где:

l – длина рабочей зоны сепаратора, [м],

v - скорость движения частицы в рабочей зоне сепаратора – [м/сек],

v определяется нагрузкой на сепаратор по питанию (величина нагрузки по питанию указывается в технической характеристике сепаратора как оптимальная нагрузка по твердому, т/час).

Чем выше величина ή, тем эффективнее протекает процесс магнитной сепарации,

1.2. Магнитное поле и его напряженность.

Магнитное поле – одна из частей электромагнитного поля. Это часть пространства, в котором обнаруживается силовое воздействие на движущиеся электрические заряды. Одна из важнейших характеристик магнитного поля - напряженность «Н» [А/м].

По закону Био – Савара – Лапласа, напряженность магнитного поля может быть определена по формуле:

, где: (1.2.1)

Н – напряженность магнитного поля в точке магнитного поля, [А/м],

dl – элементарный участок проводника;

I – сила тока, текущая по проводнику, [А];

r – расстояние до рассматриваемой точки от элементарного участка проводника dl

- синус угла между направлением тока, текущего по проводнику и точкой r, где определяется напряженность в магнитном поле;

k – коэффициент пропорциональности. В системе СИ k = ¼ π.

Интеграл напряженности магнитного поля вдоль любого замкнутого контура называется магнитодвижущей силой (F_m).

Магнитодвижущая сила F_m магнитных или электромагнитных систем отдельных замкнутых магнитных цепей сепараторов является одним из основных параметров, определяющих напряженность поля в рабочей зоне машины и достигает:

F_m= 10 - 30 кА в сепараторах со слабым полем для сильномагнитных руд;

F_m≥ 50 - 100 кА в сепараторах с сильным полем для слабомагнитных руд.

Кроме магнитодвижущей силы, напряженность поля определяется магнитным сопротивлением системы, размерами и формой полюсов.

Ток в обмотке сепаратора не характеризует напряженность поля, т.к. число витков обмотки и параметры полюсов в разных машинах различны. Для одного и того же сепаратора увеличение тока в обмотке вызывает рост напряженности. Из-за магнитного насыщения напряженность растет не прямо пропорционально току (см. рис.2.2.3.4).

Если напряженность поля одинакова по величине и направлению, поле называется однородным (см. рис.1.2.1).

Если напряженность поля изменяется от точки к точке поля по величине и/или направлению, поле называется неоднородным (см. рис.1.2.2).

Рис. 1.2.1. Однородное магнитное поле

Рис. 1.2.2. Неоднородное магнитное поле (по глубине рабочей зоны).