СПОСОБ МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF MAGNETIC SEPARATION AND DEVICE TO THIS END

Изобретение относится к области магнитной сепарации магнетсодержащих продуктов, и может быть использовано в горнорудной и металлургической промышленности.
Известен способ магнитной сепарации, включающий подачу исходной пульпы в ванну под вращающийся барабан, внутри которого установлена неподвижная магнитная система, создающая на поверхности барабана слабое магнитное поле (менее 0,1 Тл), притягивание магнитных зерен к поверхности барабана под действием магнитной силы, удаление немагнитных зерен и воды под действием силы тяжести в немагнитный продукт через щель в дне ванны, вывод барабаном магнитных зерен из зоны действия магнитного поля, где они под действием силы тяжести отделяются от барабана на лоток и поступают в магнитный продукт [1].
Недостатком способа является его низкая эффективность при использовании для получения высококачественных концентратов в перечистных операциях обогащения, так как простое снижение магнитного поля на поверхности барабана не позволяет исключить попадание в магнитный продукт (кроме мелких зерен магнетита) крупных частиц сростков, снижающих содержание железа в магнитном продукте. Кроме этого, рассматриваемый способ не позволяют получить часть готового концентрата перед последней стадией измельчения в связи с низким приростом содержания железа в магнитном продукте.
Наиболее близким к заявленному способу является способ магнитной сепарации магнетитовых руд, включающий подачу исходной пульпы в ванну под вращающийся барабан, внутри которого установлена неподвижная магнитная система, создающая на поверхности барабана магнитное поле с индукцией 0,12-0,2 Тл, притягивание магнитных зерен к поверхности барабана под действием магнитной силы, удаление немагнитных зерен и воды под действием силы тяжести в немагнитный продукт через щель в дне ванны, вывод барабаном магнитных зерен из зоны действия магнитного поля, где они под действием силы тяжести отделяются от барабана на лоток и поступают в магнитный продукт.
Этот способ принят в качестве прототипа. Он описан в ряде работ, например в [2, 3].
Недостатком прототипа, как и аналога, является его низкая эффективность при использовании способа в перечистных операциях обогащения для получения высококачественных концентратов, вызванная тем, что повышение содержания железа в концентрате не превышает 0,2-1%. Это связано с высокой индукцией магнитного поля в верхних слоях пульпы у поверхности барабана (0,12-0,2 Тл) и в нижних слоях пульпы у дна ванны (0,05-0,065 Тл), что не позволяет получить часть готового концентрата перед последней стадией измельчения в связи с низким приростом содержания железа в магнитном продукте за счет извлечения в него сростков магнетита и вмещающих пород.
Известны магнитные сепараторы для обогащения магнетитовых руд, состоящие из загрузочного устройства, немагнитного вращающегося барабана, внутри которого установлена неподвижная магнитная система, создающая на поверхности барабана магнитное поле с индукцией менее 0,1 Тл (пониженная индукция), размещенного в ванне с щелью для разгрузки хвостов и с лотком для разгрузки концентрата. Пониженная индукция магнитного поля сепаратора позволяет в некоторых случаях повышать качество концентратов в перечистных операциях. Снижение индукции магнитного поля на поверхности барабана можно осуществлять либо применяя электромагнитную систему, либо путем удаления постоянных магнитов от внутренней поверхности обечайки барабана, либо иными способами [1].
Недостатком аналогов является их низкая эффективность при использовании в перечистных операциях, вызванная тем, что повышение содержания железа в концентрате не превышает 0,5-1,5%, так как простое снижение магнитного поля на поверхности барабана не позволяет исключить попадание в магнитный продукт крупных частиц богатых сростков. Кроме этого, рассматриваемые аналоги не позволяют получить часть готового концентрата перед последней стадией измельчения в связи с низким приростом содержания железа в магнитном продукте.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, является магнитный сепаратор ПБМ с прямоточной ванной, состоящий из загрузочного устройства, немагнитного вращающегося барабана, внутри которого установлена неподвижная магнитная система, создающая на поверхности барабана магнитное поле, размещенного в ванне с минимальным зазором между дном ванны и рабочей поверхностью барабана, равным 0,03-0,06 мм, и из ванны с щелью для разгрузки немагнитного продукта и с лотком для разгрузки концентрата. Основным изготовителем такого магнитного сепаратора в России является «УГМК-Рудгормаш (г.Воронеж).
Этот сепаратор принят в качестве прототипа устройства. Его конструкция описана в ряде работ, например в [2, 3].
Недостатком прототипа, как и аналогов, является его низкая эффективность при использовании в перечистных операциях, вызванная тем, что повышение содержания железа в концентрате не превышает 0,2-1%. Это связано с высокой индукцией магнитного поля на поверхности барабана (0,12-0,2 Тл) и на дне ванны (0,05-0,065 Тл), что не позволяет получить часть готового концентрата перед последней стадией измельчения в связи с низким приростом содержания железа в магнитном продукте.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение содержания железа в концентрате перечистной операции магнитной сепарации и возможность получения части готового концентрата перед последней стадией измельчения.
Решение технического результата достигается тем, что в известном способе магнитной сепарации, включающем подачу исходной пульпы в зону воздействия неоднородного магнитного поля, извлечение магнитных зерен из движущейся пульпы в магнитный продукт и удаление немагнитных зерен и воды в немагнитный продукт, согласно изобретению пульпу под действием гравитационных и гидродинамических сил расслаивают по высоте на тонкозернистый и грубозернистый слои, при этом в магнитный продукт извлекают мелкие магнитные зерна из верхнего тонкозернистого слоя пульпы, а крупные магнитные зерна из нижнего грубозернистого слоя пульпы, находящиеся в зоне слабого магнитного поля, не извлекают и удаляют в немагнитный продукт.
Решение технического результата достигается также с помощью устройства для магнитной сепарации, включающего загрузочное устройство, немагнитный вращающийся барабана, внутри которого установлена неподвижная магнитная система, создающая на поверхности барабана магнитное поле, размещенный в ванне с щелью для разгрузки немагнитного продукта и лоток для разгрузки концентрата, согласно изобретению минимальное расстояние между рабочей поверхностью барабана и дном ванны равно величине, при которой магнитная индукция на дне ванны составляет не более 0,005 Тл. Минимальное расстояние между рабочей поверхностью барабана и дном ванны равно 0,10-0,15 м.
В результате увеличения расстояния между рабочей поверхностью барабана и дном ванны до 0,10-0,15 м возрастает глубина потока пульпы и снижается скорость движения пульпы, что способствует более быстрому осаждению на дно ванны крупных частиц. При этом твердые частицы, движущиеся в потоке воды за счет гидродинамических и гравитационных сил, частично разделяются по высоте потока по крупности. В верхних слоях пульпы (ближе к барабану) движутся более мелкие частицы. В нижних слоях пульпы (ближе к дну ванны и к щели для разгрузки немагнитного продукта) движутся более крупные частицы (сростки). Измельченные магнетитовые промпродукты характеризуются повышенным содержанием железа в более мелких частицах, что проиллюстрировано в табл.1. Таким образом, в верхних слоях пульпы (ближе к барабану) движутся более богатые частицы. В нижних слоях пульпы (ближе к дну ванны и к щели для разгрузки немагнитного продукта) движутся более бедные частицы (сростки).
При индукции магнитного поля 0,005-0,007 Тл и менее частицы магнетита и сростки не извлекаются из потока пульпы и уходят в немагнитный продукт. Поэтому на дне ванны в нижних слоях пульпы, где движутся более крупные и более бедные частицы, индукция магнитного поля не должна превышать 0,005-0,007 Тл для непопадания этих частиц в магнитный продукт. На фиг.1 изображено изменение индукции магнитного поля промышленного сепаратора ПБМ-90/250 в зависимости от расстояния до рабочей поверхности барабана. Индукция магнитного поля на поверхности барабана для этого конкретного сепаратора равна 0,16 Тл. Индукция магнитного поля 0,005-0,007 Тл достигается при расстоянии от барабана 0,12-0,14 м, поэтому расстояние между рабочей поверхностью барабана и дном ванны такого сепаратора должно равняться 0,12-0,14 м.
0
0
Если сепаратор имеет барабан с индукцией магнитного поля на поверхности (В) менее 0,16 Тл, то расстояние между рабочей поверхностью барабана и дном ванны следует уменьшать до 0,1 м для обеспечения индукции на дне ванны не более 0,005-0,007 Тл. Уменьшать расстояние менее 0,1 м не следует, так как нарушится расслоение пульпы высоте потока по крупности. При В>0,16 Тл (до 0,18-0,2 Тл) расстояние между рабочей поверхностью барабана и дном ванны следует увеличить до 0,15 м для обеспечения индукции на дне ванны не более 0,005-0,007 Тл.
Таким образом, увеличение расстояния между рабочей поверхностью барабана и дном ванны до 0,10-0,15 м позволяет частично осуществить разделение частиц по высоте потока пульпы по крупности. При этом в верхних слоях будут двигаться более мелкие и богатые частицы, которые за счет магнитного поля будут притягиваться к барабану и извлекаться в концентрат. В нижних слоях пульпы (по дну ванны) будут двигаться более крупные и бедные частицы, на которые будет действовать магнитное поле с индукцией менее 0,005-0,007 Тл. При такой низкой индукции крупные частицы не смогут притянуться к барабану, в результате чего они разгрузятся через щель ванны и попадут в немагнитный продукт.
При обзоре патентной и научно-технической литературы не обнаружены технические решения, обладающей данной совокупностью признаков, позволяющие повысить качество концентрата и осуществить возможность получения его части перед последней стадией измельчения.
Сущность изобретения поясняется чертежом, приведенном на фиг.2, на котором изображена принципиальная схема устройства.
в
Устройство для магнитной сепарации состоит из немагнитного барабана 1, внутри которого установлена неподвижная магнитная система 2, создающая на поверхности барабана магнитное поле, ванны 3 с щелью для разгрузки немагнитного продукта, лотка 4 для разгрузки концентрата. Для подачи исходной пульпы в сепаратор используется загрузочное устройство в виде отдельного приемного короба или концентратного лотка 5 сепаратора первой операции. Для лучшей разгрузки концентрата на лоток 4 подается вода из брызгала 6. Для подачи дополнительной воды в ванну сепаратора применяется брызгало 7. Для расслоения пульпы на верхний тонкозернистый слой и на нижний грубозернистый слой и для невозможности извлечения более крупных частиц со дна ванны из нижнего слоя пульпы расстояние между рабочей поверхностью барабана и дном ванны Δ увеличено с 0,03-0,06 до 0,10-0,15 м.
Способ магнитной сепарации осуществляют с помощью устройства следующим образом.
Исходный материал в виде пульпы подают по концентрационному лотку 5 сепаратора (стандартного сепаратора-прототипа) основной операции в ванну 3 сепаратора перечистной операции под вращающийся барабан 1. Расстояние между рабочей поверхностью барабана и дном ванны составляет 0,10-0,15 м. В ванне сепаратора пульпу под действием гравитационных и гидродинамических сил расслаивают по высоте на тонкозернистый и грубозернистый слои. При этом в верхних слоях пульпы движутся более мелкие и богатые частицы, а в нижних слоях пульпы (по дну ванны) движутся более крупные и бедные частицы. Для поддержания постоянного уровня пульпы в ванне в нее подают дополнительную воду из брызгала 7.
Более мелкие и богатые частицы под действием магнитного поля, создаваемого магнитной системой 2, извлекают только из верхнего слоя пульпы. При этом более мелкие и богатые частицы притягиваются к вращающемуся барабану 1 и транспортируются им до места окончания магнитной системы, где мелкие и богатые частицы отрываются от барабана и попадают на концентрационный лоток 4. Для лучшей разгрузки концентрата на барабан 1 и концентрационный лоток 4 подают дополнительную воду из брызгала 6. Более крупные и бедные частицы, движущиеся в нижнем грубозернистом слое пульпы по дну ванны 3 и находящиеся в зоне низкой индукции магнитного поля, не превышающего 0,005-0,007 Тл, не притягиваются к барабану 1. В дальнейшем более крупные и бедные частицы удаляют в немагнитный продукт из ванны 3 через щель.
Таким образом, в концентрат попадают преимущественно более мелкие и богатые частицы, что позволяет увеличить содержание железа в концентрате перечистной операции магнитной сепарации и получить часть готового концентрата перед последней стадией измельчения.
Промышленные испытания способа магнитной сепарации и устройства для его осуществления проведены в условиях обогатительной фабрики Качканарского ГОКа.
Новый магнитный сепаратор, реализующий способ разделения, был установлен в перечистной операции третьей стадии мокрой магнитной сепарации. Его питанием являлся магнитный продукт сепаратора ПБМ-ПП-90/250 установленного в основной операции MMC-III. Магнитный продукт нового сепаратора являлся готовым концентратом. Немагнитный продукт не являлся отвальными хвостами, в нем содержалось 55-58% Fe. Поэтому немагнитный продукт направлялся в третью стадию измельчения и последующего обогащения для получения остальной части концентрата. При этом были сокращены затраты на третью стадию измельчения. Изменение расстояния между рабочей поверхностью барабана и дном ванны осуществлялось путем установки пластин между рамой сепаратора и подшипниковыми узлами барабана.
В табл.2 приведены результаты обогащения по новому способу магнитной сепарации в новом сепараторе при разном расстоянии между рабочей поверхностью барабана и дном ванны.
в
в
Использование стандартного способа магнитной сепарации и стандартного сепаратора в перечистной операции (прототипа) позволило увеличить содержание железа в магнитном продукте на 0,5% (с 58,6 до 59,1%). При расстоянии между рабочей поверхностью барабана и дном ванны Δ=0,1 м содержание железа в магнитном продукте увеличилось на 1,1% (с 58,4 до 59,5%). Готовый концентрат с содержанием железа не менее 61% получен при Δ=0,12-0,14 м при его выходе 15,4-20,8%. Дальнейшее увеличение расстояния между рабочей поверхностью барабана и дном ванны до 0,16 м привело к значительному снижению выхода магнитного продукта (до 4,2%) и к снижению содержания железа в нем (до 60,4%).
Результаты опытов показали, что использование в перечистной операции предлагаемого способа магнитной сепарации и магнитного сепаратора позволяет по сравнению с прототипом повысить содержание железа в магнитном продукте на 2,2-2,5% (61,3-61,6% против 59,1%) и получить часть готового концентрата (15,4-20,8%) перед последней стадией измельчения и обогащения. При этом за счет уменьшения на 15,4-20,8% количества продукта, поступающего в третью стадию измельчения и обогащения, снижаются затраты на переработку железной руды.
Источники информации
1. Ломовцев Л.А., Нестерова Н.А., Дробченко Л.А. Магнитное обогащение сильномагнитных руд. М., Недра, 1979, с.191.
2. Егоров В.Л. Магнитные, электрические и специальные методы обогащения руд. М.: Недра, 1977, с.40-41.
3. Кармазин В.В., Кармазин В.И. Магнитные, электрические и специальные методы обогащения полезных ископаемых: Учебник. В 2 т. - М.: Изд-во МГГУ, 2005. - Т.1: Магнитные и электрические методы обогащения полезных ископаемых, с.505-511.
Таблица 1
Содержание железа в классах крупности магнитного продукта операции MMC-III (после II стадии измельчения) ОФ КГОК «Ванадий»
Класс крупности, мм
Выход, %
Содержание железа, %
+0,14
5,5
32,6
-0,14+0,071
30,1
55,9
-0,071+0
64,4
62,1
Всего
100
58,6
Таблица 2
Результаты промышленных испытаний магнитного сепаратора
Продукт
Выход к операции, %
Содержание железа, %
Δ<sub>в</sub>=0,05 м (стандартный сепаратор)
Магнитный
98,9
59,1
Немагнитный
U
13,6
Исходный
100,0
58,6
Δ<sub>в</sub>=0,1 м
Магнитный
73,4
59,5
Немагнитный
26,6
55,4
Исходный
100,0
58,4
Δ<sub>в</sub>=0,12 м
Магнитный
20,8
61,3
Немагнитный
79,2
58,1
Исходный
100,0
58,8
Δ<sub>в</sub>=0,14 м
Магнитный
15,4
61,6
Немагнитный
84,6
58,4
Исходный
100,0
58,9
Δ<sub>в</sub>=0,16 м
Магнитный
4,2
60,4
Немагнитный
95,8
58,4
Исходный
100,0
58,5