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 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 под действием силы тяжести вниз 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.
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, повышении эффективности обогащения магнитного продукта и в возможности вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.
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, создание в зоне разделения продукта обогащения магнитной напряженности, стекание пульпы под действием силы тяжести вниз 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, согласно изобретению винтообразному желобу сообщают вибрационные колебания в вертикальной плоскости, а магнитная система для создания магнитной напряженности расположена внутри винтообразного желоба.
Кроме того, в пространстве разделения обрабатываемого материала величина напряженности магнитного поля Н регулируется в пределах 1600000 А/м<Н≤1671180 А/м, а винтообразному желобу вибрационные колебания в вертикальной плоскости сообщают с амплитудой 3-6 мм и частотой 11,7-18,3 Гц.
Создание магнитной напряженности в зоне разделения продукта обогащения с направлением магнитных сил на выделяемые зерна в сторону вертикальной оси винтообразного желоба 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.
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.
Механические воздействия - вибрации также приводят к временным изменениям свойств пульпы (снижают при определенных частотах и амплитудах вязкость пульпы и изменяют поверхностное натяжение жидкости). В результате создаются условия для проявления различий (контрастов) в параметрах разделения, которые часто сравнительно малы и при отсутствии вибрации слабо проявляются. Наряду с преобразованием трения на частицы пульпы начинают действовать движущие вибрационные силы, приводящие к увеличению интенсивности процесса разделения, т.е. возможности разделять частицы с мало отличающимися параметрами разделения. Применение вибрации приводит к возникновению вибрационной подъемной силы, что также интенсифицирует разделение минеральных продуктов.
Совместное применение в пространстве разделения обрабатываемого материала напряженности магнитного поля и вибраций позволяет также снизить энергетические затраты при эффективном обогащении магнитного продукта, которого можно добиться с меньшими значениями напряженности магнитного поля.
Пример реализации предлагаемого изобретения поясняется на фиг.1 и фиг.2, где позициями обозначены: 1 - магнитная система, 2 - устройство для сообщения винтообразному желобу вибрационных колебаний, 3 - распределитель смывной воды, 4 - винтообразный желоб, 5 - устройство для разделения и вывода продуктов обогащения.
Способ осуществляют следующим образом.
Включается магнитная система 1, создающая магнитную напряженность в зоне разделения продукта обогащения, и устройство для сообщения винтовому желобу вибрационных колебаний 2. Из распределителя смывной воды 3 подается равномерно распределяемая по всему периметру внутреннего борта винтообразного желоба 4 смывная вода, которая образует поток небольшой глубины. Исходный материал (пульпа) поступает в верхнюю часть винтообразного с вертикальной осью желоба 4. Далее пульпа по винтообразному желобу 4 под действием силы тяжести стекает вниз в виде разной глубины по сечению желоба 4 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 в сторону вертикальной оси винтообразного желоба 4. При этом винтообразный желоб 4 совершает вибрационные колебания в вертикальной плоскости, передаваемые ему устройством для сообщения винтообразному желобу вибрационных колебаний 2 (вибровозбудителем). В результате чего разрыхляется исходный материал и повышается эффективность разделения. 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 5 выносятся в другую сторону.
Пример.
Было проведено опытно-промышленное опробование разработанного способа разделения минеральных продуктов на магнитные и немагнитные части. Для проведения опытов была взята руда с исходным содержанием железа, равным 37,2%.
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.
Режим вибрационных колебаний осуществляли при амплитуде от 2,8 до 6,2 мм с частотой от 11,5 до 18,5 Гц в разных комбинациях. Наиболее результативные варианты показаны в таблице.
Таблица
Сравнительные результаты обогащения руды известным способом на магнитовинтовом сепараторе и предлагаемым способом в различных режимах
Способ
Напряжен-ность магнитного поля, А/м
Амплитуда, мм
Частота, Гц
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
6
11,7
37,2
55,1
11,07
87,9
Предлагаемый
860000
5
14,0
37,2
58,2
8,87
89,9
Предлагаемый
1671180
3
18,3
37,2
59,1
5,63
93,8
Предлагаемый
35000
6,2
11,5
37,2
52,1
12,6
87,2
Предлагаемый
1700000
2,8
18,5
37,2
54,5
11,7
87,3
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 5,63%, повысить качество концентрата с 53,2 до 59,1%, при повышении извлечения с 86,9% до 93,8%.
Способ разделения минеральных продуктов на магнитные и немагнитные части при напряженности магнитного поля 35000 А/м, амплитуде вибрационных колебаний 6,2 мм и частоте 11,5 Гц, а также при напряженности магнитного поля 1700000 А/м, амплитуде вибрационных колебаний 2,8 мм и частоте 18,5 Гц признан экономически нецелесообразным, так как не позволяет существенно повысить показатели обогащения. Существенное улучшение показателей обогащения обеспечивается при напряженности магнитного поля в пределах выше 1600000 А/м до 1671180 А/м, режиме вибрационных колебаний с амплитудой от 3 до 6 мм и частотой колебаний в пределах 11,7-18,3 Гц. Регулирование напряженности магнитного поля и вибрационных колебаний винтообразного 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, увеличения равнодействующей сил, действующих на магнитные частицы, снижения энергетических затрат, а также позволяет вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.