СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ НА МАГНИТНЫЕ И НЕМАГНИТНЫЕ ЧАСТИ
METHOD OF SEPARATING MINERAL PRODUCTS INTO MAGNETIC AND NONMAGNETIC PARTICLES

Изобретение относится к сепарации материалов, обладающих магнитной восприимчивостью, и может быть использовано в горно-обогатительной и металлургической промышленности, а также на очистных сооружениях для переработки производственных и бытовых сточных вод и отходов.
Известен магнитовинтовой сепаратор, с помощью которого осуществляется способ разделения минеральных продуктов на магнитные и немагнитные части, включающий подачу пульпы в верхнюю часть винтообразного с вертикальной осью желоба, создание в зоне разделения продукта обогащения магнитной напряженности, стекание пульпы в виде разной глубины по сечению желоба закрученного потока, концентрацию под действием центробежных сил минералов с повышенной плотностью у внутреннего борта желоба, а легких - у внешнего борта желоба, вывод продуктов обогащения. При этом электромагнитная система выполнена в виде вертикально установленного соленоида, а винтообразный желоб размещен внутри соленоида (SU 1736610 A1, B03C 1/02, 30.05.1992). Данный способ является по совокупности признаков и назначению наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому.
К недостаткам данного способа относится расположение винтообразного желоба внутри соленоида, что увеличивает габариты установки, усложняет ее обслуживание, не позволяет вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса. Также в данном способе отсутствует возможность управлять центробежными силами, возникающими при обработке материала.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка способа разделения минеральных продуктов на магнитные и немагнитные части, который с высокой производительностью и малой трудоемкостью обеспечивал бы высокую эффективность разделения исходного материала на магнитную и немагнитную части.
Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в увеличении равнодействующей сил, действующих на магнитные частицы, при более низкой напряженности магнитного поля, в снижении энергетических затрат, в управлении центробежными силами, возникающими при обработке материала, в возможности вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса, повышении эффективности обогащения магнитного продукта.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе разделения минеральных продуктов на магнитные и немагнитные части, включающем подачу пульпы в верхнюю часть винтообразного с вертикальной осью желоба, подачу смывной воды по всему периметру внутреннего борта желоба, стекание пульпы под действием силы тяжести вниз в виде разной глубины по сечению желоба закрученного потока, создание в зоне разделения продукта обогащения магнитной напряженности, концентрацию минералов, вывод продуктов обогащения, согласно изобретению регулируемым и реверсируемым вращением винтообразного желоба вокруг своей вертикальной оси управляют центробежными силами в пространстве разделения обрабатываемого материала и осуществляют разделение минеральных продуктов по крупности, плотности, а магнитная система для создания магнитной напряженности расположена внутри винтообразного желоба.
Кроме того, частота вращения ω винтообразного желоба регулируется в пределах 40<ω≤60 об/мин, а величина напряженности магнитного поля Н регулируется в пределах 1600000 А/м<Н≤1671180 А/м.
Магнитная система, расположенная внутри винтообразного желоба, увеличивает равнодействующую сил, действующих на магнитные частицы, при более низкой напряженности магнитного поля, обеспечивает снижение энергетических затрат и повышает эффективность обогащения магнитного продукта, а также позволяет вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.
Созданием в зоне разделения продукта обогащения магнитной напряженности можно изменять физические свойства пульпы: диэлектрические, вязкость, скорость движения, поверхностное натяжение и др. С увеличением скорости движения снижается сила трения зерен о стенки винтообразного желоба. Воздействие магнитного поля изменяет теплоту смачивания между жидкостью и твердой поверхностью. Улучшение смачиваемости твердых поверхностей интенсифицирует осаждение частиц. Изменяя смачиваемость поверхностей твердых тел можно повысить эффективность разделения минеральных продуктов.
С помощью придания винтообразному желобу вращательных движений, которые можно регулировать и реверсировать, управляют центробежными силами, возникающими при обработке материала. Крупные, но легкие зерна можно направить на периферию, а мелкие, но тяжелые - к центру.
Совместное применение в пространстве разделения обрабатываемого материала напряженности магнитного поля и вращательных движений позволяет также снизить энергетические затраты при эффективном обогащении магнитного продукта, которого можно добиться с меньшими значениями напряженности магнитного поля.
Создание магнитной напряженности в зоне разделения продукта обогащения с направлением магнитных сил на выделяемые зерна приводит к тому, что в закрученном потоке пульпы помимо гравитационных (силы тяжести), гидродинамических (динамический напор воды), центробежных сил на зерна материала также воздействуют магнитные силы. Из общего потока движущейся пульпы выделяются металломагнитные частицы, изменяющие свой путь по направлению движения магнитной силы. Управляя возникающими центробежными силами с помощью придания, посредством устройства для регулирования и реверсирования вращения винтообразного желоба, винтообразному желобу вращательных движений, которые также можно регулировать и реверсировать, крупные, но легкие зерна направляют на периферию, а мелкие, но тяжелые - к центру. Под действием силы тяжести или динамического напора воды частички, не обладающие магнитными свойствами (хвосты), свободно удаляются из этой зоны, в то время как частички, обладающие магнитными свойствами, удерживаются в магнитном поле и транспортирующей системой устройства для разделения и вывода продуктов обогащения выносятся в другую сторону.
Пример реализации предлагаемого изобретения поясняется на фиг.1 и 2, где позициями обозначены: 1 - магнитная система, 2 - распределитель смывной воды, 3 - винтообразный желоб, 4 - устройство для разделения и вывода продуктов обогащения, 5 - устройство для регулирования и реверсирования винтообразного желоба.
Способ осуществляют следующим образом.
Включается магнитная система 1, создающая магнитную напряженность в зоне разделения продукта обогащения. Из распределителя смывной воды 2 подается равномерно распределяемая по всему периметру внутреннего борта винтообразного желоба 3 смывная вода, которая образует поток небольшой глубины. Исходный материал (пульпа) поступает в верхнюю часть винтообразного с вертикальной осью желоба 3. Далее пульпа по винтообразному желобу 3 под действием силы тяжести стекает вниз в виде разной глубины по сечению винтообразного желоба 3 потока. По мере прохождения потока пульпы через зону разделения продукта обогащения в закрученном потоке помимо гравитационных (силы тяжести), гидродинамических (динамический напор воды), центробежных сил на зерна материала также воздействуют магнитные силы с направлением на выделяемые зерна. Из общего потока движущейся пульпы выделяются металломагнитные частицы, изменяющие свой путь по направлению движения магнитной силы. Управляя возникающими центробежными силами с помощью придания, посредством устройства 5 для регулирования и реверсирования вращения винтообразного желоба, винтообразному желобу 3 вращательных движений, которые также можно регулировать и реверсировать, крупные, но легкие зерна направляют на периферию, а мелкие, но тяжелые - к центру. Под действием силы тяжести или динамического напора воды частички, не обладающие магнитными свойствами (хвосты), свободно удаляются из этой зоны, в то время как частички, обладающие магнитными свойствами, удерживаются в магнитном поле и транспортирующей системой устройства для разделения и вывода продуктов обогащения 4 выносятся в другую сторону.
Пример.
Было проведено опытно-промышленное опробование разработанного винтового сепаратора. Для этого величину напряженности магнитного поля в пространстве разделения обрабатываемого материала создавали при следующих значениях: 35000 А/м, 39790 А/м, 860000 А/м, 1671180 А/м, 1680000 А/м. Частоту вращения винтообразного желоба изменяли в пределах от 40,0 до 62,5 об/мин.
Для проведения опытов была взята руда с исходным содержанием железа, равным 37,2%.
Сравнительные результаты обогащения руды известным способом на магнитовинтовом сепараторе и предлагаемым винтовым сепаратором в различных режимах
Винтовой сепаратор
Напряженность магнитного поля, А/м
Частота вращения винтообразного желоба, об/мин
Массовая доля железа в исходном продукте, %
Массовая доля железа в концентрате, %
Массовая доля железа в хвостах, %
Извлечение железа в концентрат, %
Прототип
нет данных
-
37,2
53,2
12,4
86,9
Предлагаемый
39790
60
37,2
54,8
11,2
87,8
Предлагаемый
860000
55
37,2
57,7
9,1
89,7
Предлагаемый
1671180
45
37,2
58,9
6,0
93,4
Предлагаемый
35000
62,5
37,2
52,1
12,6
87,2
Предлагаемый
1700000
40
37,2
54,5
11,7
87,3
Из таблицы видно, что при одинаковой массовой доле железа в одинаковом исходном продукте предлагаемый винтовой сепаратор позволяет уменьшить массовую долю железа в хвостах с 12,4% до 6,0%, повысить качество концентрата с 53,2% до 58,9% при повышении извлечения с 86,9% до 93,4%.
Существенное улучшение показателей обогащения обеспечивается при напряженности магнитного поля в пределах 1600000 А/м до 1671180 А/м и частоте вращения свыше 40 и до 60 об/мин. Регулирование напряженности магнитного поля и частоты вращения винтообразного желоба, реверсирование вращения желоба осуществляется при изменении типа обрабатываемого исходного продукта, а также установлении оптимального режима при колебаниях вещественного состава в процессе переработки.
Изобретение дает возможность повысить эффективность разделения исходного материала на магнитную и немагнитную части за счет создания условий для проявления различий (контрастов) в параметрах разделения, за счет увеличения равнодействующей сил, действующих на магнитные частицы, возможности управлять центробежными силами, возникающими при обработке материала, снизить энергетические затраты, а также позволяет вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.