2. Выбор и обоснование типа сепаратора

Магнитное обогащение - способ обогащения полезных ископаемых, основанный на использовании различия в магнитных свойствах (величинах магнитной восприимчивости, остаточной индукции, коэрцитивной силы и др.) компонентов разделяемой механической смеси (минералов, их сростков и др.) крупностью до 150 мм в неоднородном постоянном или переменном магнитном поле.

В зависимости от величины магнитной восприимчивости материала магнитная сепарация подразделяется на слабомагнитную и сильномагнитную, от среды, в которой производится разделение, — на мокрую и сухую магнитную сепарацию.

Магнетитовые руды обогащаются на базе Шерегешской ДОФ:

• содержание железа в руде a_Fe = 28 %;

• удельная магнитная восприимчивость х — З10'⁵м³/кг;

• влажность W = 4,5%;

• крупность руды - 150-0мм;

• производительность Q = 1,5 млн.т/год.

Магнетитовые руды относится к сильномагнитной и крупнокусковой, исходя из заданного значения удельной магнитной восприимчивости и крупности руды. Поэтому для обогащения магнетитовых руд выбираем магнитный барабанный сепаратор 2ПБС-90/250.

Сепаратор 2ПБС-90/250 состоит из магнитных барабанов, привода, корпуса верхнего, корпуса нижнего, кожуха, делителя и очистителей. Магнитные барабаны являются основными рабочими органами сепаратора, каждый из которых представляет собой тонкостенный цилиндр с 2-мя крышками, установленными на неподвижной оси. Обечайка барабана снаружи футерована листами из немагнитной нержавеющей стали. Внутри барабана на неподвижной оси закреплено ярмо магнитной системы, на котором установлены магнитные блоки из постоянных магнитов. Принцип работы сепаратора основан на выделении из потока магнитных фракций с помощью магнитного поля, создаваемого магнитной системой на поверхности вращающегося барабана. Руда из приемной коробки с распределителем попадает на верхний барабан, где концентрат выделяется и выводится из сепаратора.

2. Расчёт производительности сепаратора для сухой магнитной сепарации с верхним питанием

Определим производительность двухбарабанного сепаратора 2Г1БС-90/250 с верхней подачей для обогащения магнетитовой руды крупностью - 40-0 м.

Удельная производительность сепаратора с верхней подачей для сухой сепарации определяется равенством:

Сухие магнитные сепараторы применяются для:

-обогащения сухой дроблёной железной руды;

-обогащения окисленных железных руд;

-обогащения руд редкоземельных металлов и доводки концентратов;

-обогащения марганцевых руд и шламов;

-обогащения и доводка абразивного сырья;

-обогащения кварц полевошпатовых продуктов;

-обогащения шлаков металлургического производства и вторичных ресурсов.

2. Теоретическая и практическая особенность процесса

Сепарация производится как в водной, так и в сухой среде. Сухая сепарация больше подходит для крупных зерен, мокрая - для тонкозернистых песков и шламов.

Сепарация в магнитном поле основана, главным образом, на различии в магнитных свойствах разделяемых минералов. Однако минералы при перемещении в магнитном поле сепаратора подвергаются воздействию не только магнитных, но и механических сил.

Кроме магнитных сил, на частицы действуют сила тяжести и силы выталкивания и сопротивления среды, в которую помещаются зерна (ее плотность, вязкость, смачиваемость, степень турбулизации потока и др.). Результат взаимодействия указанных сил предопределяет различный характер движения частиц, что позволяет произвести их разделение.

Возникающие силы подразделяются на активные, пассивные и диссипативные. Для сильномагнитных зерен активной является магнитная сила, а пассивной - сила тяжести и силы выталкивания и сопротивления среды; для немагнитных зерен активной силой является сила тяжести, другие силы являются пассивными. Диссипативные силы, связанные с потерями энергии, уменьшают активные и пассивные силы. Минеральные зерна, у которых магнитная сила F_M больше суммы механических отрывных сил F_Mex, при прохождении через магнитное поле будут притягиваться к полюсам магнитной системы и попадут в магнитный продукт. Немагнитные зерна или зерна с низкой магнитной восприимчивостью без взаимодействия с магнитным полем пройдут через него и попадут в немагнитный продукт.

Для того чтобы разделить смесь минералов, различающихся по магнитным свойствам, должны одновременно соблюдаться следующие условия:

- магнитная сила, действующая на сильно магнитные минералы, должна быть равна или больше равнодействующей всех механических сил, действующих на эти минералы в направлении, противоположном магнитной силе;

- магнитная сила, действующая на слабо магнитные минералы, должна быть меньше равнодействующей всех механических сил, действующих на эти минералы.

Разделение руды в магнитном поле под влиянием магнитных и механических сил осуществляется в режиме извлечения магнитных минералов (нижнее питание) или в режиме их удерживания (верхнее питание). Средой, в которой осуществляется разделение минералов, может быть воздух или вода. В соответствии с этим процесс называется мокрой или сухой магнитной сепарацией.

Рисунок 1 - Схема сил, действующих на частицы минерала в рабочей зоне сепаратора

а - нижняя подача питания (режим извлечения);

б - верхняя подача питания (режим удерживания)

Режим извлечения. В этом случае руда подается под ленту, барабан или валок и перемещается по рабочей зоне сепаратора по прямолинейной или криволинейной траектории. Рассмотрим динамику процесса сухой магнитной сепарации при криволинейном перемещении руды через рабочую зону сепараторов (рисунок 1а). На магнитную частицу действуют следующие силы (отнесенные к зерну массой, равной единице):

1) магнитная сила, нормальная к поверхности барабана,

Правая часть равенства (17) представляет собой сумму основных механических сил (отнесенных к зерну с массой, равной единице) - радиальной составляющей силы тяжести и силы инерции движущегося зерна.

Режим удерживания. В этом случае руда подается в верхнюю часть барабана и перемещение ее через рабочую зону сепаратора происходит по криволинейной траектории (рисунок 1б). На магнитное зерно при разделении в воздушной среде действуют следующие силы (отнесенные к зерну массой, равной единице):

- магнитная сила, нормальная к поверхности барабана, определяется по формуле (10);

Таким образом, основными механическими силами, определяющими удельную магнитную силу при сепарации в режиме удерживания, являются центробежная сила и сила тяжести зерна, причем при значениях угла а от 0 до 90° последняя уменьшает необходимую магнитную силу.

В зависимости от направления перемещения продуктов относительно друг друга различают следующие режимы сепарации (рисунок 2):

- прямоточный - продукты сепарации движутся в том же направлении, что и исходная руда; противоточный - магнитная фракция движется в направлении, противоположном направлению движения исходной руды;

- полупротивоточный - исходная руда, направляемая на магнит, разделяется на магнитную и немагнитную фракции, отклоняющиеся под прямыми углами в разные стороны.

Рисунок 2 - Режимы магнитной сепарации:

а - прямоточный; б - противоточный; в - полупротивоточный Условия разделения при прямоточном режиме не обеспечивают полного извлечения магнитных зерен, поскольку слабомагнитные зерна, притягиваемые магнитом с меньшей скоростью, должны притягиваться к уже образовавшемуся на нем слою сильно магнитных зерен и в связи с этим возрастает вероятность их отрыва и попадания в немагнитный продукт.

Противоточный режим обеспечивает более благоприятные условия для извлечения магнитных зерен, так как слабо магнитные зерна могут притягиваться к поверхности магнита, свободной от сильно магнитных зерен.

При полупротивоточном режиме направление движения исходного питания совпадает с направлением магнитных сил, действующих на магнитные частицы, вследствие этого облегчается их извлечение.

Сухая магнитная сепарация - экологически чистый процесс, не загрязняющий окружающую среду химическими реагентами. Один из наименее энергоемких разделительных процессов из всех известных методов обогащения не требующий использованья воды и дорогостоящей очистки сточных вод.