СПОСОБ МАГНИТНОГО ОБОГАЩЕНИЯ РУД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF MAGNETIC CONCENTRATION OF ORES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области магнитного обогащения железосодержащих руд и может быть использовано в горнодобывающей, металлургической и других отраслях промышленности.
Магнитное обогащение руд осуществляется в магнитных сепараторах, содержащих закрепленный на основании корпус, внутри которого размещены немагнитный барабан, установленный с возможностью вращения, и магнитная система из постоянных магнитов, жестко соединенная с основанием сепаратора.
Однако магнитное обогащение данным способом неэффективно в связи с недостаточной степенью извлечения магнитной фракции и наличием в ней большого количества немагнитных примесей.
Известны способы и устройства для обогащения магнитных руд с применением магнитных систем с изменяемой напряженностью.
Известен магнитный сепаратор, содержащий корпус, внутри которого концентрично размещены немагнитный барабан, установленный с возможностью вращения, и магнитная система, жестко соединенная с основанием сепаратора, загрузочное и разгрузочные устройства, причем магнитная система выполнена в виде постоянных магнитов с чередующейся полярностью и возрастающей амплитудой напряженности магнитного поля по направлению движения барабана в первой рабочей зоне сепаратора, во второй его зоне постоянные магниты имеют одинаковую амплитуду напряженности магнитного поля, величина которой превышает величину амплитуды в первой зоне при заданном шаге полюсов в обеих зонах, а в третьей зоне сепаратора установлен постоянный магнит с амплитудой напряженности магнитного поля, обеспечивающей удержание магнетита над зоной разгрузки хвостов сепаратора, при этом в четвертой зоне сепаратора размещены постоянные магниты, величина амплитуды напряженности магнитного поля и шага полюсов меньше, чем во второй, причем в барабан встроены ферромагнитные стержни (RU 2460584, B03C 1/10 от 10.09.2012).
Недостатком этого магнитного сепаратора является сложность в изготовлении и эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности заявленных способа и устройства для его осуществления является способ мокрого магнитного обогащения руд, содержащих магнитные минералы, включающий извлечение зерен магнитных минералов из пульпы, перемещение их с помощью вращающегося немагнитного барабана относительно расположенных внутри барабана постоянных магнитов с чередующейся в направлении вращения магнитной полярностью, при этом происходит переворот (качение) флокул без отрыва от поверхности барабана с частичной очисткой от немагнитных включений, причем магнитная система обеспечивает периодический отброс магнитной фракции от поверхности барабана в радиальном направлении, при котором происходит интенсивное разрушение магнитных флокул и эффективная очистка магнитного концентрата от немагнитных примесей (RU 2446892, B03C 1/14 от 10.04.2012 г.).
Способ осуществляется с помощью устройства для мокрого магнитного обогащения тонкоизмельченных руд с магнитными минералами, включающего немагнитный барабан с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, расположенную внутри него на неподвижном ярме магнитную систему с магнитными блоками, выполненными в виде прямоугольных призм, намагниченными по радиусам, систему загрузки и разгрузки сепарируемых продуктов, причем магнитная система реализована в виде двух и более рядов магнитов с одинаковой магнитной полярностью в направлении движения пульпы и магнитными клиньями между рядами той же полярности с меньшей магнитной индукцией в зоне перечистки, а также рядов магнитов и клиньев с противоположной магнитной полярностью в зоне доизвлечения.
Недостатком этого способа является то, что отброс магнитной фракции происходит только в разбавленных пульпах (с содержанием твердого компонента: руды, магнитных минералов до ~10%), когда при ослаблении магнитного поля для частиц есть пространство для свободного перемещения, тогда как оптимальное содержание твердого компонента для максимального извлечения магнитной фракции составляет 30-40%, что сильно ограничивает движение частиц в плоскости действующих радиально направленных векторов магнитного поля. Кроме того, в устройстве для реализации указанного способа применение специальных клиновидных дополнительных магнитов с противоположной магнитной полярностью, расположенных между рядами основных магнитов, существенно уменьшает напряженность магнитного поля во всей зоне перечистки на барабане, что уменьшает степень извлечения железа из пульпы, попадания магнитной фракции "в пески" и полному "заиливанию" короба ванны при магнитном спекании магнитных частиц.
Целью изобретения является повышение эффективности процесса магнитной сепарации и качества магнитного продукта за счет уменьшения содержания немагнитных примесей.
Поставленная цель достигается тем, что в способе магнитного обогащения руд, содержащих магнитные минералы, включающем извлечение зерен магнитных минералов из пульпы, перемещение их с помощью вращающегося немагнитного барабана относительно расположенных внутри барабана постоянных магнитов с чередующейся относительно поверхности ярма в направлении вращения полярностью, обеспечивает периодическое последовательно-послойное изменение поверхностной плотности цепочек магнитных флокул путем их последовательного частичного укорачивания и перемещения по поверхности барабана в направлении градиента магнитного поля, совместно вызывающих отброс немагнитной фракции от поверхности барабана в радиальном направлении, повышая эффективность очистки магнитного концентрата от немагнитных примесей.
Способ осуществляется с помощью устройства для магнитного обогащения руд с магнитными минералами, включающего немагнитный барабан с возможностью вращения и расположенную внутри него на поверхности неподвижного ярма магнитную систему с рядами, систему загрузки и разгрузки сепарируемых продуктов, при этом в магнитной системе в зоне перечистки, по крайней мере, в двух поперечных параллельных рядах в каждом ряду чередуются одинаковые по ширине участки намагниченности блоков с постоянной величиной напряженности магнитного поля и участки с непрерывно уменьшаемой от двух до трех раз напряженностью магнитного поля на длине участка по ходу движения пульпы, причем участки в соседних рядах взаимно перекрывают друг друга, при этом ширина участков составляет не менее двойной ширины технологического зазора для разгрузки магнитного продукта, а длина пропорциональна времени перемещения частиц немагнитной примеси под воздействием центробежной силы от поверхности барабана до стенки ванны.
При этом изменение по ходу движения пульпы уровня напряженности магнитного поля осуществляют полюсным наконечником клиновидной формы отдельного блока.
На фиг.1 показан вертикальный разрез и частичное сечение предлагаемого устройства для магнитного обогащения руд, на фиг.2 - взаимное расположение полюсов магнитной системы, обращенных к поверхности барабана.
Устройство для магнитного обогащения руд включает немагнитный барабан 1 с возможностью вращения его вокруг горизонтальной оси и расположенную внутри него на поверхности неподвижного ярма 2 магнитную систему 3 с рядами магнитных призматических блоков, намагниченных ортогонально его цилиндрической поверхности, систему загрузки 4 и разгрузки магнитных 5 и немагнитных 6 продуктов, при этом магнитная система реализована в виде рядов магнитов с чередующейся магнитной полярностью по ходу движения пульпы, причем в зоне перечистки, по крайней мере, в двух поперечных параллельных рядах в каждом ряду чередуются одинаковые по ширине участки 7 намагниченности блоков с постоянной величиной напряженности и участки 8 с непрерывно уменьшаемой на длине участка по ходу движения пульпы напряженности магнитного поля от двух до трех раз, а участки в соседних поперечных параллельных рядах взаимно перекрывают друг друга, при этом ширина участков не менее двойной ширины технологического зазора для разгрузки магнитного продукта, а длина пропорциональна времени перемещения частиц немагнитной примеси под воздействием центробежной силы от поверхности барабана до стенки ванны.
При этом изменение по ходу движения пульпы уровня напряженности магнитного поля осуществляют полюсным наконечником 9 клиновидной формы отдельного блока.
Работает устройство - магнитный сепаратор, например, мокрого обогащения следующим образом.
В зоне загрузки магнитное поле блоков с чередующейся практически равномерной по ряду постоянной напряженностью магнитного поля формирует сплошной, слегка волнистый слой сгущенного магнитного продукта 10, который, перемещаясь на барабане в зону перечистки, попадает в зону прерывистого по фронту магнитного поля.
Уменьшение на участке отдельного магнитного блока напряженности магнитного поля в два раза не приводит к потере начального общего количества захваченных ранее по ходу движения магниточувствительных частиц пульпы 10, организованных по силовым линиям в цепочки флокул и образующих пакет наподобие волосяной щетки. Дальнейшее уменьшение напряженности магнитного поля осуществляют путем уменьшения в отдельном блоке числа магнитных пластин и установки клинообразного полюсного наконечника магнитопровода.
При прохождении участка с постепенно уменьшаемой от двух до трех раз постоянной напряженностью магнитного поля концы цепочки флокул 11, удаленные от поверхности барабана, начиная с самых длинных, последовательно-послойно отрываются и рассыпаются, освобождая для свободного перемещения под действием центробежной силы немагнитные частицы 12. А оторвавшиеся магнитные частицы перемещаются с этого участка по поверхности барабана в направлении градиента магнитного поля и перестраиваются, образуя новые цепочки на соседних участках с высокой напряженностью.
При этом ширина участков по фронту движения пульпы, чередующихся по уровню величины магнитного поля, ограничена толщиной захваченного магнитного продукта и временем перемещения и удержания дополнительного магнитного продукта с соседнего участка на время его перечистки до перемещения всего захваченного продукта до следующего ряда магнитной системы. Визуально участок перечистки выделяется при этом как углубление в слое магнитного продукта.
Уменьшение величины напряженности магнитного поля в 2 раза достаточно для локального временного полного удержания захваченного магнитного продукта на поверхности барабана. При уменьшении величины поля на поверхности барабана в 3 раза уже происходит локальное обнажение поверхности барабана с частичной потерей сформировавшегося на ней тонкого слоя магнитного продукта, свободного от частиц немагнитной примеси.
Применение полюсного наконечника клиновидной формы, выходящего верхней частью к началу участка изменяемой напряженности магнитного поля, приводит к увеличению градиента магнитного поля на поверхности барабана как вдоль, так и поперек движения пульпы на этом участке. В результате увеличивается сила магнитного поля, перемещающая рассыпающиеся концы цепочек флокул по поверхности барабана во все стороны, уменьшая их плотность и высвобождая немагнитные частицы, свободно уходящие на протяжении этого участка под действием центробежной силы по касательной траектории до стенки ванны.
Меньшее число пластин, вплоть до их отсутствия, снижает магнитное поле на поверхности барабана до нуля с обнажением его поверхности и потерей уже захваченных магнитных частиц, образовавших тонкий поверхностный слой, большее - оставляет нераскрываемый слой плотно прилегающих друг к другу цепочек флокул (как в волосяной щетке) с захваченными немагнитными частицами.
Результаты лабораторных испытаний по сравнению с прототипом показали уменьшение содержания немагнитных включений в магнитном продукте в 1,5-2 раза, увеличивая в нем относительное содержание железа на 3-5%.
Использование предлагаемого способа и устройства для магнитной сепарации позволит повысить эффективности процесса магнитной сепарации и качества магнитного продукта.