книги / Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых. Обогатительные процессы и аппараты

При 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