Сторінки 3 4 19 21-22
Робота містить: стор. 22. табл.1
Дана робота присвячена магнітному збагаченню просипи тонкоизмельченного магнетиту. Досліджено залежність виходу концентрату від напруженості магнітного поля.
Викладено фізичні основи магнітного збагачення і описана універсальна установка збагачувального апарату - магнітний роликовий сепаратор із замкнутою магнітної системою типу 138Т.
В роботі також розглянуті можливості регенерації забрудненого магнетиту сухим способом.
Магнето, ЗБАГАЧЕННЯ, СЕПАРАТОР, СУСПЕНЗІЯ, КОНЦЕНТРАТ, Магнітне поле, НАПРУЖЕНІСТЬ, магнітною сприйнятливістю
Роль магнітних методів збагачення в промисловості країни.
Магнітні методи збагачення органічно пов'язані з гірничо-металургійної та рядом інших галузей промисловості. Магнітні процеси збагачення покликані готувати руди, що володіють магнітними властивостями, до подальшої переробки. Крім того, дані методи широко використовуються при доведення (отримання необхідної якості) концентратів руд рідкісних металів, при очищенні від магнітних включень гірничо-хімічної сировини.
Магнітне збагачення набуло застосування і в вуглезбагачувальної промисловості в якості методу регенерації магнетитових суспензій при важкосередовищної збагаченні.
1. Матеріали та методика
1.1Характеристика об'єктів магнітного збагачення
Основним об'єктом магнітного збагачення є руда. Під рудою розуміють природна мінеральна сировина, що містить будь-якої метал або кілька металів в концентраціях і видах, придатних для промислового використання.
Магнітному збагаченню піддаються руди, що містять мінерали, що володіють магнітними властивостями, достатніми для поділу сировини за цією ознакою. Це руди, що містять залізо, марганець, хром і ряд інших металів.
Найбільший обсяг руд, збагачуються магнітними методами, відноситься до залізних руд, що складають основу металургійної промисловості країни.
До залізних руд відносяться магнетитові, гематитових, сідерітових і бурожелезняковие руди.
Магнетит (Fe3 O4) - сильномагнітних мінерал чорного кольору, містить 72,4% заліза, щільність 4,9 - 5,2г / см 3. основне родовище магнетитових руд в Україні - Криворізький басейн, де зосереджені магнетитові кварцити. Супутні мінерали - гематит, кремнезем, глинозем, пірит, ільменіт (титановмістних мінерал). Магнетитові кварцити - основна сировина чорної металургії України.
При значному вмісті ільменіту в магнетитової руді останні називають титаномагнетитові руди.
Гематит (Fe2 О3) - слабомагнітних мінерал червоно-бурого кольору, містить близько 70% заліза. Попутно витягується з магнетитовими кварцитами в Кривбасі.
Сидерит (FeСО3) - слабомагнітних мінерал, містить 48% заліза. Сідерітових руди дуже цінні для металургійної промисловості, в Україні відсутні.
Бурий залізняк (nFe2 O3 m) - слабомагнітних мінерал, руди невисокої якості, промислове використання незначно.
Марганцеві руди відносяться до слабомагнітних, складаються з суміші різних мінералів: гаусманит (Mn3 O4), пиролюзит (MnO 2), манганіт (Mn 2 O3 H2 O), брауніт (Mn 2 O3) та ін.
Марганцеві руди зосереджені в Нікопольському родовищі.
Хромові руди складаються з хромистих железняков, що містять Cr, Fe, O, а також Mg, Al. За фізичними властивостями руди схожі з залізними, але є значно меншими магнітними властивостями.
1.2Сущность магнітного збагачення
Магнітне збагачення засновано на використанні відмінності магнітних властивостей поділюваних матеріалів. Суть методу полягає у впливі на частинки руди магнітної і механічних сил, в результаті якого частинки з відмінними магнітними властивостями набувають різні траєкторії руху. Це дозволяє магнітні частинки вихідної руди концентрувати в окремий магнітний продукт (найчастіше «концентрат»), а немагнітні - в немагнітну фракцію (відходи).
Магнітне збагачення здійснюється в магнітних сепараторах, в робочій зоні яких створюється неоднорідне магнітне поле
На схемі вихідна руда живильником подається на похилий лоток (наприклад, вібраційний). Матеріал переміщається в робочу зону сепаратора, де починає діяти магнітне поле, утворене полюсами N і S. магнітні частинки (чорні) під дією магнітної сили притягуються до робочого органу сепаратора (валку) і виносяться їм із зони дії магнітного поля. Під дією механічних сил (відцентрова, сила тяжіння) ці частки скидаються з поверхні валка і збираються в приймальнику концентрату (маг. Фракція).
Немагнітні частки не притягуються до валку і транспортуються лотком в приймач немагнітної фракції.
Очевидно, що умовою магнітного поділу є перевага магнітної сили, що діє на магнітні частинки, над механічними, з іншого боку, на немагнітні частинки, що діють механічні сили повинні перевершувати магнітну силу.
2.ФІЗІЧЕСКІЕ ОСНОВИ МАГНІТНОГО ЗБАГАЧЕННЯ
2.1Магнітное поле і його параметри
Магнітне поле - особлива форма матерії, яка існує навколо рухомих зарядів (провідників зі струмом або полюсів постійних магнітів). В останньому випадку магнітне поле обумовлено елементарними електричними струмами, що існують в речовині магніту.
Теорія магнітного поля знаходиться в постійному розвитку, але важливо знати деякі характеристики магнітного поля.
Магнітне поле іноді зображується силовими лініями, загальне число яких, які пронизують ортогональную площину, називається магнітним потоком - Ф. Одиниця виміру - Вебер (Вб).
Основною характеристикою магнітного поля є магнітна індукція - В. яка чисельно дорівнює кількості магнітних силових ліній, які пронизують площу в 1 м2 даного перетину. Величина векторна. Одиниця виміру - Тесла (Тл).
Індукція пов'язана з магнітним потоком співвідношенням: В = Ф / S (2.1)
Найважливішою характеристикою магнітного поля є напруженість - Н. одиниця виміру - А / м (кА / м)
У вакуумі справедлива зв'язок: В = μ0 Н. (2.1)
де - μ0 = 4π10 -7 Н / А 2 - магнітна проникність вакууму.
де μ -магнітна проникність середовища (безрозмірна величина).
μ показує у скільки разів індукція магнітного поля в середовищі відрізняється від індукції магнітного поля в вакуумі.
Магнітне поле може бути однорідним і неоднорідним. Для першого випадку напруженість поля - величина постійна в різних його перетинах.
Неоднорідність поля характеризується градієнтом напруженості поля - gradН = dН / d х. де х - лінійне переміщення.
В однорідному магнітному полі (gradН = 0) магнітні частинки піддаються впливу крутного моменту, який орієнтує їх паралельно силовим лініям поля.
У неоднорідному магнітному полі магнітні частинки відчувають силу тяжіння в напрямку більш інтенсивного ділянки поля.
2.2Краткая характеристика магнітних властивостей речовин
Для характеристики намагніченості речовини в магнітному полі використовується магнітний момент (Рм). Він чисельно дорівнює механічного моменту, який випробують речовиною в магнітному полі з індукцією в 1 Тл.
Магнітний момент одиниці об'єму речовини називають намагніченістю - І. яка визначається за формулою:
де V - об'єм речовини.
Намагніченість в системі СІ вимірюється, як і напруженість, в А / м. величина векторна.
Магнітні властивості речовин характеризуються об'ємної магнітною сприйнятливістю - х0. величина безрозмірна.
Якщо яке-небудь тіло помістити в магнітне поле з індукцією В0. то відбувається його намагнічування. Внаслідок цього тіло створює своє власне магнітне поле з індукцією В. яке взаємодіє з намагнічує полем.
У цьому випадку вектор індукції (В) в середовищі буде складатися з векторів:
Де В - індукція власного магнітного поля намагнітилося речовини.
Індукція власного поля визначається магнітними властивостями речовини, які характеризуються об'ємної магнітною сприйнятливістю - х0. справедливо вираз:
Розділимо на μ0 вираз (2.6):
але Н 'визначає намагніченість речовини I. тобто Н = I. тоді з (2.7):
Таким чином, якщо речовина знаходиться в зовнішньому магнітному полі з напруженістю Н0. то всередині нього індукція визначається виразом:
Останній вираз строго справедливо, коли сердечник (речовина) знаходиться повністю в зовнішньому однорідному магнітному полі (замкнутий тор, нескінченно довгий соленоїд і т.д.).
2.3Магнітние властивості мінералів
2.3.1 Класифікація мінералів за магнітними властивостями
Всі речовини за магнітними властивостями класифікують на три групи:
- феромагнітні (х0 = 1 - 10 4)
однак технологічна класифікація мінералів за магнітними властивостями відрізняється, так як магнітному збагаченню піддаються в основному феромагнітні і частково парамагнітні мінерали.
Технологічна класифікація мінералів проводиться за величиною їх питомої магнітної сприйнятливості - х.
де б - щільність речовини.
Розмірність питомої магнітної сприйнятливості - м 3 / кг.
За величиною питомої магнітної сприйнятливості всі мінерали класифікують також на три групи:
- сильномагнітних мінерали (феромагнітні) - х> 3.8 10 -5
- слабомагнітні мінерали 7.5 10 -6> x <3/8 10 -5
- немагнітні мінерали x <1.26 10 -7
До першої групи належать: магнетит, пирротин, маггеміт.
До другої - гематит, марганцеві руди, ільменіт, вольфрамит, гранат та ін.
2.3.2.Магнітние властивості сильномагнітних мінералів
Сильномагнітних мінерали унікальні по своїх магнітних властивостях. Найбільш важливе з них - це явище гістерезису. На в координатах «Індукція» (В) і «напруженість поля» (Н) показана петля гістерезису. При приміщенні сильномагнітних тіла вперше в поле з напруженістю (Н) його намагніченість здійснюється по кривій 1-2 до насичення тіла (Напруженість Н2)
При зниженні напруженості поля до 0 розмагнічування тіла здійснюється по кривій 2-В r. а при зміні напрямку напруженості (Н) індукція в тілі змінюється по кривій 4-3-2.
На петлі видно, що при Н = 0 (точка B r) в тілі присутня індукція. Ця величина (B r) називається залишковою намагніченістю. Для її зняття необхідно докласти напруженість
(Н с), яка називається коерцитивної силою. За величиною даного параметра матеріали класифікуються на магнитомягкие, (Нс = 6 - 8 кА / м) магнитожорсткі (Н з> 10 кА / м). Вплив на технологію даних показників розглянуто в розділі 2.6.
Залежність магнітних властивостей сильномагнітних
мінералів від форми частинок
На краях феромагнітного поля, вміщеного у зовнішнє магнітне поле, виникають магнітні полюси (см.схему) .вони створюють власне поле з напруженістю Нр, спрямоване проти зовнішнього поля Н. Його поле зв. розмагнічувати.
Його напруженість пропорційна коефіцієнту розмагнічування N. Нр = NI (2.11)
З цієї причини напруженість поля, дійсно намагнічує тіло, менше зовнішнього:
Коефіцієнт розмагнічування N залежить не від розмірів тіла, а від їх співвідношення, тобто від форми тіла.
Для нескінченно довгого стрижня, вісь якого збігається з напрямком напруженості поля, N = 0, для тонкого диска, розташованого перпендикулярно Н поля, N = 1.для кулі N = 0,33, для частинок магнетиту, N = 0,16.
На підставі виразу (2.8) можна записати:
Тут Хо-об'ємна магнітна сприйнятливість речовини.
З урахуванням (2.11 і 2.12) отримаємо:
Нв = Н-NI = Н-NхоНв звідки:
Підставивши цей вираз в (2.13), отримаємо:
Залежність магнітної сприйнятливості магніту від крупності.
Дослідження показали, що зі зменшенням крупності частинок магнетиту коерцитивної сила їх зростає, а питома магнітна воспріімчівость- падає.
Зниження Х зі зменшенням діаметра магнетиту може служити причиною втрат тонких класів з хвостами магнітної сепарації. Однак, цьому явищу перешкоджає магнітна флокуляція частинок і утворення магнітних "пасом" з тонких частинок. При цьому питома магнітна сприйнятливість
пасма, як довгого тіла, зростає. Збільшення коерцитивної сили тонких частинок сприяє утворенню пасом.
2.4Магнітние властивості сростков
Магнітна сприйнятливість зростка магнетиту з іншим мінералом залежить тільки від вмісту в ньому магнетиту, так як його питома магнітна сприйнятливість в 80 - 100 разів більше, ніж у інших мінералів.
Магнітні властивості сростков характеризуються відносною об'ємної магнітною сприйнятливістю - # 955;
дослідження показали, що залежність # 955; від концентрації магнетиту (С) визначається ще формою і розташуванням осей магнітних включень.
Магнітні властивості сростков можна оцінювати за виразом:
2.5Магнітние властивості слабомагнітних мінералів
Магнітні властивості слабомагнітних мінералів не залежить від форми частинок.
Магнітна сприйнятливість слабомагнітних сростков визначається:
де хі - уд. Магнітна сприйнятливість слабомагнітних і - го мінералу;
2.6 Вплив магнітних властивостей мінералів на процес магнітного збагачення
Магнітна сприйнятливість підлягають вилученню в магнітну фракцію мінералів визначає в основному тип застосовуваного сепаратора (з сильним або слабким полем).
Дрібні частинки сильномагнітних магнетиту в магнітному полі сепаратора орієнтуються уздовж силових ліній і завдяки залишкової намагніченості утворюють магнітні пасма. Питома магнітна сприйнятливість пасма, як довгого тіла, вище, ніж сприйнятливість окремих дрібних частинок магнетиту. Це сприяє більш глибокому вилучення тонких магнетитових частинок. Однак в останній момент освіти пасма відбувається захоплення і немагнітних частинок, тобто відбувається засмічення магнітного продукту. Потрібно вживати заходів!
При магнітному збагаченні магнетитових важливу роль відіграє коерцитивної сила і залишкова намагніченість. Наявність цих властивостей призводить до того, що сильномагнітних частки, які пройшли через магнітне поле сепаратора, зберігають намагніченість і при виході з цього поля. Це призводить до утворення магнітних флоккуламі. Даний процес робить позитивний вплив при операціях згущення, обесшламливания і зневоднення. Негативний вплив - при мокрої класифікації по крупності. В цьому випадку дрібні і великі частки магнетиту утворюють агрегати, класифікація за крупності порушується.
Отже, необхідно передбачати операції намагнічування і розмагнічування.
2.7 Магнітна сила, що діє на частки в магнітному полі
Нехай в неоднорідному магнітному полі розташована частка довжиною l і магнітної масою - m
магнітна сила, що діє на частинку, буде дорівнює:
Поле неоднорідне, тому можна записати:
Але ml = Pm - це магнітний момент, який можна уявити: ml = Pm = IV,
Де I - намагніченість частинки,
V - об'єм частинки.
Уявімо питому силу Fм = fмаг / Q,
3. Будова і робота СЕПАРАТОРА
Сепаратор являє собою конструкцію з системи магнітної 1, ролика 2, приводу 3, лоткового живильника 4, бункера 5, розвантажувального пристрою 6, котушки 7.
Основним робочим органом є ролик, що обертається в зазорі замкнутої магнітної системи 1 і забезпечений кільцевими виступами. Бункер 5-магнітною, розташований над лотком і забезпечений в нижній частині рухомим шибером. Розвантажувальний пристрій 6-магнітною забезпечує роздільну вивантаження магнітною і немагнітної фракцій і забезпечений роздільником. Підстава являє собою виливок з немагнітного сплаву, на якій укріплені основні складальні одиниці сепаратора.
Робота сепаратора здійснюється наступним чином: вихідний матеріал через щілину в бункері надходить на живильник, яким доставляється в робочий зазор під обертається ролик.
Магнітна фракція, притягнута до циліндричних кільцевих виступів ролика виноситься з робочої зони за роздільник і розвантажується в приймач. Немагнітна фракція вільно обсипається в приймач з краю вібруючого лотка.
Так в процесі сухого магнітного збагачення отримують дві фракції: магнітні - концентрат і немагнітні - відходи.