ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

В. В. Кармазин

В. Г. Андреев

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

по дисциплине

«Магнитные, электрические

и специальные методы обогащения»

для студентов, обучающихся по специальности 130405 - «Обогащение полезных ископаемых»

Москва 2010

УДК 622.777/8

Кармазин В.В., Андреев В.Г. Магнитные, электрические и специальные методы обогащения. Лабораторный практикум. – М.:МГГУ, 2010, 66с.

В данном практикуме приведен необходимый перечень лабораторных работ по основным разделам дисциплины «Магнитные, электрические и специальные методы обогащения».

По каждой работе изложены теоретические основы процесса, назначение и область применения; даны описания обогатительного оборудования, принципы его действия, перечень необходимых материалов, методики выполнения лабораторной работы, обработки результатов исследований; указания по технике безопасности и список литературы.

Для студентов, обучающихся по специальности 130405 - «Обогащение полезных ископаемых».

Рецензенты:

• д-р техн. наук, проф. В.А.Бочаров (кафедра «Обогащение руд цветных и редких металлов»НИТУ МИСиС)

• д-р техн. наук, проф. А.Д.Бардовский (кафедра «Теоретической и прикладной механики» МГГУ)

©Московский государственный

горный университет, 2010

Оглавление

Стр.

Предисловие……………………………………………………………………4

Техника безопасности при выполнении лабораторных работ ……….……..5

Лабораторная работа №1. Изучение работы лабораторного барабанного центробежного сепаратора для обогащения тонковкрапленных сильномагнитных руд……………………………………………………….….6

Лабораторная работа №2. Определение магнитных свойств полезных ископаемых……………………………………….……………………………16

Лабораторная работа №3. Изучение работы лабораторного роликового сепаратора……………………………………………………………………..23

Лабораторная работа №4. Изучение работы лабораторного полиградиентного сепаратора………………………………...………………32

Лабораторная работа №5. Выбор и расчет магнитных полей сепаратора…38

Лабораторная работа №6. Изучение работы лабораторного электродинамического сепаратора…………………………………………...46

Лабораторная работа №7. Исследования влияния параметров процесса электрической сепарации в коронно-электростатическом поле на технологические показатели обогащения…………………………………..52

Лабораторная работа №8. Изучение работы лабораторного вибрационного сепаратора СВЛ…. . ………………………………………………………… 60

Предисловие

Настоящий лабораторный практикум предназначен для выполнения

лабораторных работ по дисциплине «Магнитные, электрические и специальные методы обогащения».

Выполнение лабораторных работ закрепляет теоретический материал, приобщает студентов к самостоятельной работе, развивает их творческую инициативу и навыки исследовательской работы.

В каждой лабораторной работе дано теоретическое введение по соответствующему разделу дисциплины, перечень необходимых приборов, оборудования и материалов для ее выполнения, методика проведения работы, требования к обработке и оформлению полученных экспериментальных результатов и расчетных данных, краткие указания по технике безопасности.

Работы выполняются бригадами студентов по 2 - 4 человека. По выполненной работе каждый студент составляет отчет, требования к которому изложены в лабораторном практикуме.

Перед началом каждой лабораторной работы преподавателем проводится контроль знаний. Неподготовленный студент не допускается к выполнению лабораторной работы.

Характер и форму защиты лабораторных работ студентами устанавливает преподаватель по решению кафедры.

При защите студенту необходимо знать основные теоретические положения по данному разделу дисциплины, методику выполнения работы, уметь анализировать полученные экспериментальные значения.

Техника безопасности при выполнении лабораторных работ

Каждый студент допускается к выполнению лабораторных работ после ознакомления с правилами техники безопасности в лаборатории кафедры ОПИ МГГУ и НТЦ «Горно-обогатительные модульные установки» и записи в контрольном журнале о прохождении инструктажа и сдачи его преподавателю.

Перед началом работы и при выполнении лабораторных работ на обогатительных установках и аппаратах необходимо выполнять следующие правила безопасности:

1. Проверить наличие заземления у электродвигателей, контрольно- измерительной аппаратуры, корпусов обогатительных аппаратов.

2. Пуск и остановка аппаратов производится только преподавателем, заведующим учебной лабораторией, учебным мастером или лаборантом.

3. Разгрузка продуктов обогащения из камер аппаратов производится только после полной остановки движущихся деталей машин и аппаратов.

4. Запрещается на ходу изменять параметры работы обогатительных аппаратов.

5. На электромагнитных и электрических сепараторах разрешается работа не менее двух студентов с обязательным присутствием преподавателя, заведующего учебной лабораторией, учебного мастера или лаборанта. Перед началом работы необходимо проверить наличие около сепараторов резиновых ковриков.

6. Категорически запрещается во время работы обогатительных машин прикасаться к движущимся деталям, электродам, открывать крышку сепаратора и вытаскивать приемники продуктов.

7. Запрещается выливать в раковины продукты обогащения.

8. запрещается находиться в лаборатории в верхней одежде, а так же принимать пищу.

9. После выполнения лабораторной работы необходимо убрать рабочее место.

Лабораторная работа №1

Изучение работы лабораторного барабанного центробежного сепаратора для обогащения тонковкрапленных сильномагнитных руд.

1.Цель работы

Познакомиться с конструкцией сепаратора, порядком пуска и остановки его, с основными параметрами процесса сепарации, определяющими его работу.

2.Теоретическое введение

Барабанный центробежный сепаратор Лаурилла 11KL или сепаратор 21СВЛ предназначен для сухого разделения минеральных смесей на магнитную и немагнитную фракции. Сепаратор состоит из рабочего барабана, внутри которого находится магнитная система, имеющая 24 полюса. Барабан и магнитный шкив имеют отдельные независимые приводы, что позволяет менять число их оборотов в широких пределах. Подача питания на барабан осуществляется с помощью вибрационного питателя.

Рис. 1. Основные конструкции сухих центробежных магнитных сепараторов: а - сепаратор Лаурилла с вращающейся магнитной системой; б - сепаратор Мортзел-Сала с неподвижной магнитной системой; в - центробежный сепаратор с вращающейся магнитной системой, установлен-ной эксцентрично внутри барабана.

Процесс сепарации протекает следующим образом: руда лотком подается на поверхность вращающегося барабана. Магнитные частицы под действием магнитного поля захватываются поверхностью барабана, а затем разгружаются в приемник магнитной фракции с помощью специальной вращающейся металлической щетки.

Рис. 2. Барабанный сухой центробежный сепаратор с вращающейся магнитной системой. 1 – щетка для съема концентрата, , 2- магнитная система, 3 – барабан из немагнитной стали, 4 – вентилятор.

Н

Рис. 3. Картина поля двух соседних полюсов.

емагнитные частицы под действием магнитного поля захватываются поверхностью барабана, а затем разгружаются в приемник магнитной фракции с помощью специальной вращающейся металлической щетки. Немагнитные зерна центробежной силой отбрасываются с поверхности барабана в приемник для немагнитной фракции.

Для открытой магнитной системы с чередующейся полярностью для барабанного сепаратора радиаль­ная составляющая напряженности поля описана формулой Сочнева[18]:

(1)

В соответствии с рис. 2 картина вращающегося магнитного поля в параметрической форме имеет вид:

где Н₀ – напряженность на поверхности полюсов;

(2)

c = πx/S – коэффициент неоднородности магнитного поля;

S – шаг полюсов (расстояние между осями соседних полюсов).

Магнитное поле стремится повернуть флокулу продольной осью а по направлению вектора напряженности поля. Это означает, что на флокулу в магнитном поле действует пара сил, пропорциональная синусу угла α (см. формулу ( 3)) и удлиненности флокулы . При небольших значениях α, когда sin α → α, эту пару можно записать так [50].

(3)

где χ_a, χ_b — магнитные восприимчивости по соответствующим осям флокул (при a > b, χ_a > χ_b).

Эта пара сил даже при малых отклонениях приобретает существенные значения. Для магнетитовой флокулы уже при λ= а/b = 2 в поле Н = 1000 э она превышает 1000 дин/град. Так как это единственная пара сил, действующая на флокулу в однородном поле, то , a .

Рис. 4. Картина магнитного поля сухого центробежного

сепаратора с вращающейся магнитной системой.

Таким образом, во вращающемся магнитном поле и сами флокулы вращаются с небольшим отставанием вместе с вектором напряженности (рис. 4). Условием статического равновесия в каждом сечении флокулы при нахождении ее на поверхности барабана будет:

(4)

где F_ос – кулоновская сила осевого сжатия флоккулы;

F_м – сила магнитного притяжения флоккулы;

F_ц - центробежная сила, отрывающая флоккулу от барабана;

f_ц - центробежная сила от вращения флоккулы, разрывающая ее по

длине;

R - реакция опоры барабана.

Если R > 0, то сила сконцентрирована в нижней части флокулы, то последняя сминается в точке контакта с поверхностью. При этом она катится по поверхности барабана без отрыва или с подпрыгиваниями, а ее скорость зависит от частоты магнитного поля. С увеличением частоты магнитного поля размер флоккулы уменьшается.

С некоторым приближением, учитывая, что (s,t - шаг и ширина полюсов) и можно записать:

(5)

Решая это уравнение относительно а (как квадратное уравнение), можно найти длину флокулы, соответствующую данной частоте поля. Практически интересно находить частоту поля, необходимую для разру­шения флокулы до размера частиц, ее составляющих. Решая уравнение (5) относительно угловой частоты поля и заменяя последнюю на , получим

(6)

Рис.5. Зависимость между частотой магнитного поля и длиной флокулы.

Полученные выражения полно описывают зависимость а =f(ω) (рис.5, кривая-2) и хорошо согласуются с экспериментальными данными,

полученными перерасчетом скорости движения фло­кулы по барабану при данной частоте на длину флокулы (рис.5, кривая-1), а также с фотоизмерениями (рис.5, кривая-3).

Эффективность процесса сепарации повышается прямо пропорцио-нальна освобождению материала из флокул. Такое освобождение было бы обратно пропорционально длине если флокулы, бы при разрушении последней умень­шалась только длина флокулы. Однако, как отмечалось выше, сечение тоже уменьшается, хотя и более плавно. В этом случае зависимость = f(a) можно записать приблизительно так: , а зависимость = f(ω) выразится как . Это уравнение параболы. Кривые такого типа были получены экспериментально (рис.5).

Таким образом, эффективность работы сепаратора для различного по крупности материала определяется величиной линейной частоты магнитного поля, рассчитываемой согласно формуле:

(7)

где v₁ – линейная скорость точки на поверхности барабана, м/сек

_v2 – линейная скорость магнитов,

S – шаг полюсов, см

n₁ – число оборотов барабана в мин.

n₂ – число оборотов магнитного шкива в мин.

m – число полюсов (m = 24)

Для сепаратора 11KL формула принимает вид:

(8)

Величина n₁ принимается по результатам исследований выполненных

на сепараторе 11KL с рудами различной крупности при условии, что оптимальная относительная центробежная сила ванна 0,9.

(9)

- центробежная сила,

- магнитная сила, действующая на частичку.

В процессе сепарации тонкоизмельченные магнитные частички в магнитном поле образуют магнитные флоккулы, нарушающие селекцию разделения.

Разрушение флокул осуществляется применением соответствующей линейной частоты магнитного поля.

Рис.6 График зависимости центробежной силы от

диаметра сепарируемых частиц и скорости барабана.