СПОСОБ СЕПАРАЦИИ СИЛЬНОМАГНИТНЫХ РУД В ВЫСОКОГРАДИЕНТНОМ ПЕРЕМЕННОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
METHOD FOR SEPARATION OF HIGHLY MAGNETISED ORES IN HIGH-GRADIENT ALTERNATING MAGNETIC FIELD

Изобретение относится к области магнитной сепарации, а именно к способам извлечения сильномагнитных частиц из жидкостных сред, и может быть использовано в горнодобывающей, металлургической и других отраслях промышленности. Способ заключается в пропускании пульпы под давлением или без него через упругодеформируемую матрицу из ферромагнитного металла, находящуюся под воздействием переменного магнитного поля с низкой напряженностью, с последующей промывкой водой после отключения поля.
Известен способ мокрого магнитного обогащения тонкозернистых магнетитовых руд, который представляет собой магнитную систему, элементы которой набраны из постоянных магнитов, размещенных между полюсами магнитной системы, пакетов вертикальных ферромагнитных пластин, которые расположены с зазором одна относительно другой и имеют на своих поверхностях выступы и желобки для создания неоднородного магнитного поля, устройств подачи питания, смывной воды, приема магнитного и немагнитного продуктов сепарации (см. UA 53737 C2, 15.02.2003, [1]).
Также известен сепаратор с переменным магнитным полем, имеющий роторную конструкцию, с магнитной системой, питающейся переменным либо постоянным током, и использующий в качестве полиградиентной матрицы рифленые металлические пластины и включающий в себя устройства подачи питания, смывной воды и съема концентрата (см. US 3988240 A, 26.10.1976, [2]).
Недостатками прототипа [2] являются более низкая удельная производительность, связанная с неподвижностью слоя в рабочей зоне сепаратора и меньшей селективностью процесса.
Задачей данного изобретения является улучшение качества получаемого концентрата за счет селективного разделения магнитного компонента сепарации и повышение производительности.
Это достигается за счет применения высокоградиентной среды из металлической проволоки или другой легко- и упругодеформируемой матрицы, радиусы кривизны которых имеют близкие по величине размеры с диаметрами сепарируемых частиц продуктами обогащения, и магнитной системы, создающей переменное магнитное поле, соответствующее максимуму магнитной проницаемости магнетита для снижения степени магнитной флокуляции частиц.
Способ извлечения  сильномагнитных частиц из жидкостных сред включает подачу пульпы сверху в ферромагнитную матрицу, воздействие  высокоградиентным переменным магнитным полем, осаждение сильномагнитных частиц на элементах ферромагнитной матрицы, смыв магнитных частиц с ферромагнитных элементов. Согласно изобретению воздействие на ферромагнитную матрицу осуществляют магнитным полем с низкой напряженностью, соответствующей максимуму магнитной проницаемости магнетита, при этом ферромагнитную матрицу выполняют из упругодеформируемых элементов, причем кривизна полюсов матрицы соответствует размеру извлекаемых частиц.
При обзоре патентной и научно-технической литературы не обнаружены технические решения, обладающие данной совокупностью признаков.
Обычно обогащение сильномагнитных материалов, в т.ч. магнетитовых кварцитов, ведут при напряженности магнитного поля, находящейся в пределах 100-150 кА/м, с целью наиболее полного извлечения полезного компонента. Однако такой подход приводит к ограничению качества концентрата, т.к. при такой напряженности поля магнетит в пульпе полностью флокулирует, захватывая немагнитные частицы и бедные сростки. Нами предлагается способ обогащения, который предусматривает напряженность магнитного поля не выше 25 кА/м, т.к. в этом диапазоне сплошной флокуляции пульпы не происходит, и ее составляющие находятся в относительно свободном состоянии, что дает возможность их более полного разделения. Необходимая для извлечения магнитная сила достигается благодаря применению полиградиентной матрицы. В точках больших градиентов магнитного поля, создаваемых полиградиентной матрицей, извлекающая магнитная сила достаточна для удержания магнитных зерен.
где m - масса частицы;
Н - напряженность магнитного поля;
ω - частота магнитного поля;
t - время.
При меньшей напряженности магнитного поля Н необходимое значение магнитной силы обеспечивается увеличением gradH.
В отличие от прототипа предлагаемый способ предусматривает использование в качестве полиградиентной среды упругой набивки из стальной проволоки, диаметр которой соизмерим с размером извлекаемых частиц, например, в случае обогащения пульпы со средним диаметром частиц 0,044 мм, толщина проволоки должна быть не более 0,4 мм (толщина проволоки не должна отличаться более чем на порядок). Это необходимо для того, чтобы в местах высоких градиентов не накапливался значительный слой извлекаемого материала, способный механически захватывать немагнитные частицы. Малая толщина проволоки также способствует тому, что при небольшой напряженности внешнего переменного магнитного поля она способна вибрировать и таким образом улучшать условия сепарации.
Сильномагнитные частицы, находящиеся в пульпе, под воздействием магнитного поля электромагнитов притягиваются к узлам матрицы благодаря высокому градиенту магнитного поля в этих частях матрицы. Слабомагнитные частицы остаются в пульпе в свободном состоянии, т.к. напряженность поля недостаточна для их полной магнитной флокуляции. Частицы магнетита удерживаются в матрице до тех пор, пока не будет отключено магнитное поле. Сочетание высокоградиентной упругой матрицы, находящейся с воздействием переменного низкоинтенсивного магнитного поля, приводит к совершенно новому воздействию на материал, а именно к обогащению сильномагнитных материалов в кипящем слое, возникающем на неоднородностях высокоградиентой упругой матрицы под воздействием переменного магнитного поля и вследствие наличия гистерезиса перемагничивания обогащаемого материала и упругих колебаний матрицы. Слой сильномагнитного материала находится во время рабочего цикла в постоянном движении, что позволяет полностью проявиться магнитной силе Архимеда, в результате воздействия которой к полюсу приближаются частицы с наибольшей магнитной восприимчивостью, а частицы с наименьшей магнитной восприимчивостью вытесняются на поверхность слоя и уносятся в хвосты потоком смывной воды. Кроме этого, важное значение имеет низкая напряженность магнитного поля, соответствующая максимуму магнитной проницаемости магнетита, численно не превышающая 25 кА/м. При такой напряженности магнитного поля сохраняется высокая подвижность пульпы, что способствует лучшему ее разделению. Относительно небольшой радиус кривизны осадительной поверхности не позволяет накапливаться большому слою концентрата, что улучшает условия сепарации. После прохождения пульпы подается смывная вода, удаляющая в турбулентном режиме течения слабомагнитные частицы, остающиеся в матрице. Затем отключается магнитное поле и водой смывается концентрат.