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 горнообогатительной и металлургической промышленностях, а также на очистных сооружениях для переработки производственных и бытовых сточных вод и отходов.
Известен магнито-винтовой сепаратор, с помощью которого осуществляется способ разделения минеральных продуктов на магнитные и немагнитные части, включающий подачу пульпы в верхнюю часть неподвижного винтообразного с вертикальной осью желоба, создание в зоне разделения продукта обогащения магнитной напряженности с направлением магнитных сил в сторону выделяемых магнитных продуктов, обеспечение отекания пульпы под действием силы тяжести вниз в виде закрученного потока разной глубины по сечению желоба, создание под действием центробежных сил концентрации минералов с повышенной плотностью у внутреннего борта желоба, а легких - у внешнего борта желоба, вывод продуктов обогащения (SU 1736610 A1, B03C 1/02, 30.05.1992). Данный способ является наиболее близким аналогом к предлагаемому способу по совокупности признаков и назначению.
Недостаток этого способа - низкая эффективность разделения исходного материала при малых различиях в смачиваемости жидкостью у зерен полезных минералов и частиц пустой породы.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка способа разделения минеральных продуктов на магнитные и немагнитные части, который бы с высокой производительностью и малой трудоемкостью обеспечивал высокую эффективность разделения исходного материала на магнитную и немагнитную части.
Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в повышении эффективности разделения исходного материала за счет воздействия реагентов на поверхность твердой фазы пульпы, создания благоприятного состава водной фазы.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе разделения минеральных продуктов на магнитные и немагнитные части, включающем подачу пульпы в верхнюю часть неподвижного винтообразного с вертикальной осью желоба, создание в зоне разделения продукта обогащения магнитной напряженности с направлением магнитных сил в сторону выделяемых магнитных продуктов, обеспечение стекания пульпы под действием силы тяжести вниз в виде закрученного потока разной глубины по сечению желоба, создание под действием центробежных сил концентрации минералов с повышенной плотностью у внутреннего борта желоба, а легких - у внешнего борта желоба, вывод продуктов обогащения, согласно изобретению подачу смывной воды осуществляют по всему периметру внутреннего борта желоба, и в зоне подачи пульпы в верхнюю часть винтообразного желоба создают аэрацию пульпы воздухом или газами с подачей необходимых реагентов.
Целесообразно величину напряженности магнитного поля в пространстве разделения обрабатываемого материала регулировать в пределах от 39790 А/м до 1671180 А/м.
Величина напряженности магнитного поля создается (регулируется) в зависимости от вещественного состава исходного материала.
Аэрация (газирование) жидкостей представляет собой различного рода способы перемешивания пульпы с воздухом или газами, например доменным (сильный восстановитель, повышающий магнитную восприимчивость слабомагнитных руд). Так как способность смачиваться жидкостью у зерен полезных минералов и частиц пустой породы различна, то для усиления различий в смачиваемости отдельных минералов и для улучшения условий разделения процесс проводят с добавкой специальных реагентов, которые собираются на поверхности раздела твердое тело-жидкость и на границе раздела жидкость-воздух. К первой группе реагентов относятся собиратели - поверхностно-активные вещества, ухудшающие смачиваемость поверхности минералов водой, что сокращает время, необходимое для прилипания частицы к пузырьку, например древесно-каменноугольные смолы и др. Модификаторы усиливают или ослабляют действие собирателей. Для улучшения условия взаимодействия собирателей с поверхностью минералов применяют активаторы (известь, цианиды, силикат натрия и др.). Для ухудшения или полного прекращения взаимодействия в пульпу вводят депрессоры, ухудшающие смачиваемость минерала водой, например желатин, крахмал, гуммиарабик и др. Для тонкого диспергирования вводимого воздуха и образования устойчивой пены используют пенообразователи, например спирты, фенолы, сосновое, пихтовое и другие масла и др. К вспомогательным реагентам относятся: регуляторы рН среды, изменяющие концентрацию гидроксидных и водородных ионов в пульпе, например серная кислота, известь, сода и др.; модификаторы пены - реагенты, меняющие структуру пены или гасящие ее. Оптимальный расход воздуха (газа) определяют расходом других реагентов, рН среды, плотностью пульпы, степенью окисленности руды и степенью измельчения. Ассортимент реагентов определяют в зависимости от типа и характеристики минерального продукта, степени его измельчения и кондиций, предъявляемых к продуктам обогащения.
Создание магнитной напряженности в зоне разделения продукта обогащения с направлением магнитных сил в сторону выделения магнитных продуктов 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 с направлением в сторону оси сепаратора. Из общего потока движущейся пульпы выделяются металломагнитные частицы, изменяющие свой путь по направлению движения магнитной силы. Тяжелые частицы, обладающие магнитными свойствами, концентрируются у внутреннего борта желоба, а легкие частицы, не обладающие магнитными свойствами, - у внешнего. 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.
Подача смывной воды по всему периметру внутреннего борта желоба и создание аэрации пульпы воздухом или газами в зоне подачи пульпы в верхней части винтообразного желоба освобождают зерна магнитных и немагнитных минералов от стесненного состояния, тем самым увеличивая степень разделения минералов.
Аэрация пульпы газами избирательно изменяет поверхностные магнитные свойства зерен минералов: восстановительные газы (доменный и другие) повышают магнитную восприимчивость, а окислительные газы (кислород и другие) снижают магнитную восприимчивость, тем самым способствуют повышению эффективности разделения.
Подача определенных реагентов избирательно меняет поверхностные свойства минералов, вследствие чего отдельные минералы прилипают к образовавшимся в пульпе (за счет аэрации) пузырькам и относятся к периферии желоба или депрессируют и уходят к внутренней части желоба, что способствует повышению эффективности разделения минералов.
Кроме того, аэрация пульпы воздухом (газами) и добавка реагентов меняют (по сравнению с водной средой) физические свойства среды разделения минералов и тем самым позволяют управлять процессом разделения.
Минеральные частицы в зависимости от вещественного состава исходного продукта имеют различную величину магнитной восприимчивости и для эффективного отделения их от немагнитных частиц требуют создания в среде разделения определенной величины магнитной напряженности. Высокая напряженность магнитного поля может давать повышенную степень извлечения, но при этом позволять получать магнитный продукт с низким содержанием железа (некондиционный концентрат). И наоборот, низкая напряженность магнитного поля может давать недостаточную степень извлечения, но при этом позволять получать магнитный продукт с высоким содержанием железа (недопустимые потери). Вещественный состав исходного продукта меняется не только при переработке руд различных месторождений, но и при переработке одного и того же месторождения. Поэтому в процессе работы необходимо регулировать напряженность магнитного поля, создавая оптимальную напряженность для процесса в определенном реальном времени.
Пример реализации предлагаемого изобретения поясняется на фиг.1 и фиг.2, где позициями обозначены: 1 - магнитная система, 2 - распределитель смывной воды, 3 - винтообразный желоб, 4 - устройство для разделения и вывода продуктов обогащения, 5 - устройство аэрации пульпы и подачи необходимых реагентов.
Способ осуществляют следующим образом.
Включается магнитная система 1, создающая в зоне разделения продукта обогащения магнитную напряженность с направлением магнитных сил в сторону выделения магнитных продуктов. При этом целесообразно величину напряженности магнитного поля в пространстве разделения обрабатываемого материала создавать (регулировать в зависимости от вещественного состава исходного материала) в пределах от 39790 А/м до 1671180 А/м.
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 неподвижного винтообразного с вертикальной осью желоба 3, где при помощи устройства аэрации пульпы и подачи необходимых реагентов 5 создают аэрацию пульпы с подачей необходимых реагентов. Далее пульпа по винтообразному желобу 3 под действием силы тяжести стекает вниз в виде разной глубины по сечению 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 магнитных сил в сторону выделения магнитных продуктов. Из общего потока движущейся пульпы выделяются металломагнитные частицы, изменяющие свой путь по направлению движения магнитной силы. Тяжелые частицы, обладающие магнитными свойствами, концентрируются у внутреннего борта желоба, а легкие частицы, не обладающие магнитными свойствами, - у внешнего. 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 способа разделения минеральных продуктов на магнитные и немагнитные части. 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, смывную воду подавали по всему периметру внутреннего борта желоба, а аэрацию (газирование) пульпы осуществляли, перемешивая пульпу с воздухом. Для проведения опытов была взята руда с исходным содержанием железа, равным 37,2%.
Таблица
Сравнительные результаты обогащения руды известным способом на магнито-винтовом сепараторе и предлагаемым способом в различных режимах
Способ
Напряженность магнитного поля, А/м
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
37,2
53,4
12,2
87,1
Предлагаемый
860000
37,2
55,6
9,7
89,5
Предлагаемый
1671180
37,2
58,8
6,8
92,4
Предлагаемый
35000
37,2
50,3
13,5
87,0
Предлагаемый
1680000
37,2
54,1
11,9
87,2
Из таблицы видно, что при одинаковой массовой доле железа в одинаковом исходном продукте предлагаемый способ разделения минеральных продуктов на магнитные и немагнитные части позволяет уменьшить массовую долю железа в хвостах с 12,4% до 6,8%, повысить качество концентрата с 53,2% до 58,8%, при повышении извлечения с 86,9% до 92,4%.
Способ разделения минеральных продуктов на магнитные и немагнитные части при напряженности магнитного поля 35000 А/м и 1680000 А/м признан экономически нецелесообразным, так как не позволяет существенно повысить показатели обогащения. Существенное улучшение показателей обогащения обеспечивается при напряженности магнитного поля в пределах 39790 А/м до 1671180 А/м. Регулирование напряженности магнитного поля осуществляется при изменении типа обрабатываемого исходного продукта, а также установлении оптимального режима при колебаниях вещественного состава в процессе переработки.
Следовательно, использование данного способа разделения минеральных продуктов дает возможность повысить эффективность разделения исходного материала на магнитную и немагнитную части за счет воздействия реагентов на поверхность твердой фазы пульпы и создания благоприятного состава водной фазы.