close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

...набережная, 1, 100 м до Госпитального моста;pdf

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО
«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт
______________Недропользования _____________
Кафедра Обогащения полезных ископаемых и инженерной экологии__
ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
(рабочая учебная программа дисциплины)
ОБОГАТИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ. МАГНИТНЫЕ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
И СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ
Направление подготовки
Специализация
Квалификация (степень)
Форма обучения
130400 «Горное дело»________
Обогащение полезных ископаемых
специалист
очная
Составитель программы
Запов В.З., доцент каф. ОПИ и ИЭ, к.т.н.
Иркутск 2013 г.
1. Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине
1.1. Вид деятельности выпускника
Дисциплина охватывает круг вопросов относящихся к производственнотехнологическому виду деятельности выпускника.
1.2. Задачи профессиональной деятельности выпускника
В дисциплине рассматриваются указанные в ФГОС задачи
профессиональной деятельности выпускника:
1. руководствоваться в практической инженерной деятельности принципами
комплексного использования георесурсного потенциала недр;
2. создавать и (или) эксплуатировать оборудование и технические системы
обеспечения эффективной и безопасной реализации технологических
процессов при производстве работ по эксплуатационной разведке, добыче
и переработке твердых полезных ископаемых, а также при строительстве
и эксплуатации подземных объектов различного назначения;
1.3. Перечень компетенций, установленных ФГОС
Освоение программы настоящей дисциплины позволит сформировать у
обучающегося следующие компетенции:
1. способностью к обобщению и анализу информации, постановке целей и
выбору путей их достижения (ОК-1);
2. способностью к поиску правильных технических и организационноуправленческих решений и нести за них ответственность (ОК-6);
3. владением основными принципами технологий эксплуатационной
разведки, добычи, переработки твердых полезных ископаемых,
строительства и эксплуатации подземных объектов (ПК-9);
4. готовностью
выполнять
экспериментальные
и
лабораторные
исследования, интерпретировать полученные результаты, составлять и
защищать отчеты (ПК-22);
5. способностью анализировать горно-геологическую информацию о
свойствах и характеристиках минерального сырья и вмещающих пород
6. (ПСК-6-1);
7. способностью выбирать технологию производства работ по обогащению
полезных ископаемых, составлять необходимую документацию в
соответствии с действующими нормативами (ПСК-6-2);
8. способностью выбирать и рассчитывать основные технологические
параметры эффективного и экологически безопасного производства работ
по переработке и обогащению минерального сырья на основе знаний
принципов проектирования технологических схем обогатительного
производства и выбора основного и вспомогательного обогатительного
оборудования (ПСК-6-3).
1.4. Перечень умений и знаний, установленных ФГОС
После освоения программы настоящей дисциплины студент должен:
знать:
2
физические и химические свойства полезных ископаемых, их структурномеханические особенности;
закономерности разделения минералов на основе различия их физических
и химических свойств;
принцип действия, устройство и технические характеристики
обогатительных машин и аппаратов;
уметь:
рассчитывать основные параметры технологии и обогатительного
оборудования;
анализировать устойчивость технологического процесса и качество
выпускаемой продукции;
владеть:
научной терминологией в области обогащения;
основными методами и приборами научных исследований в области
обогащения;
методами обоснования основных параметров горно-обогатительного
предприятия;
2. Цели и задачи освоения программы дисциплины
Цели дисциплины:
 формирование у студентов систематизированного комплекса
базисных знаний по основам магнитного, электрического и специальным
методам обогащения полезных ископаемых;
 освоение
принципов и методик выбора эффективных
технологических схем и их аппаратурного оформления, оценки качества
проектных решений с учетом требований к конечной продукции, комплексного
исползования минерального сырья, энергосбережения, эффективности и
экологической чистоты обогатительного производства.
Задачи дисциплины:
 дать глубокое понимание физико-математических основ
процессов магнитных, электрических и специальных методов обогащения,
используемых для переработки руд черных, цветных, редких и благородных
металлов и руд горно-химического сырья;
 глубокое понимание и знание принципов действия и устройство
оборудования, применяемого для магнитного, электрического и специальных
методов обогащения;
 закономерности и параметры процессов для использования их
при практической регулировке технологических показателей.
3. Место дисциплины в структуре ООП
Для изучения дисциплины необходимо освоение содержания дисциплин:
Обогащение полезных ископаемых (ПК-5).
Знания и умения, приобретаемые студентами после освоения содержания
дисциплины, будут использоваться в таких дисциплинах, как: Комплексная
3
переработка технологического и техногенного сырья (ПК-11), Проектирование
обогатительных фабрик (ПК-25, ПСК-6.3).
4.
Основная структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет _5_ЗЕТ_180_учебных часов
Вид учебной работы
Трудоемкость в часах
Всего Сем Семес Семестр
естр тр № 8
№9
№7
Общая трудоемкость дисциплины
180
36
36
108
Аудиторные занятия, в том числе:
87
34
36
17
лекции
35
17
18
лабораторные работы
35
17
18
практические/семинарские занятия
17
17
Самостоятельная работа (в том числе
57
2
55
курсовое проектирование)
Вид промежуточной аттестации
Экз. (36)
Экз. (36)
(итогового контроля по дисциплине), в
том числе курсовое проектирование
5. Содержание дисциплины
5.1. Перечень основных разделов и тем дисциплины
Раздел 1. Физические основы сепарации в магнитных и электрических
полях
Тема 1.1. Основы теории электромагнитного поля.
Тема 1.2. Поток, магнитодвижущая сила, напряженность магнитного
поля, градиент напряженности, магнитная сила дальнего действия. Аналоги
этих понятий в электрическом поле.
Тема 1.3. Сила ближнего действия в магнитном поле и аналогичная ей
сила зеркального отображения в электрическом поле.
Тема 1.4. Силы притяжения и отталкивания. Другие силы, действующие в
электромагнитном поле.
Тема 1.5. Влияние свойств среды на картину полей. Поле в
ферримагнитной среде, в диэлектриках и проводниках.
Тема 1.6. Взаимодействие поля и частиц. Равнопритягиваемость частиц и
способы ее предотвращения при сепарации.
Тема 1.7. Контрастность магнитных и электрических свойств.
Тема 1.8. Объемная и удельная магнитная восприимчивость. Магнитная
и диэлектрическая проницаемость.
Тема 1.9. Влияние температуры, состава, строения, крупности и формы
частиц на их магнитные и электрические свойства.
Тема 1.10. Коэффициент размагничивания и деполяризации, методы
измерения магнитных свойств минералов. Кривые намагничивания и
размагничивания, магнитная жесткость.
Тема 1.11. Постоянные магниты, их характеристика.
4
Тема 1.12. Зарядка в поле коронного разряда, ионизация и рекомбинация,
напряженность электрического поля и напряжение, при которых возникает
корона и дуга. Кинетика заряда.
Тема 1.13. Зарядка трением, обратимость и величина трибозарядов, их
связь с энергией Ферми. Определение знака заряда по правилам Коэна и
Гезехиуса.
Тема 1.14. Пироэлектрический, пьезоэлектрический и другие способы
зарядки.
Раздел 2. Устройство и принцип действия основного и вспомогательного
оборудования для магнитного и электрического обогащения
Тема 2.1. Сепараторы с постоянными магнитами и электромагнитными
системами.
Тема 2.2. Барабанные сепараторы для сухого и мокрого обогащения
сильномагнитных руд, устройство и принцип действия, технические
характеристики, способы регулировки. Режимы сепарации.
Тема 2.3. Валковые, дисковые сепараторы, устройство и принцип
действия, технические характеристики. Основные факторы, влияющие на
работу сепараторов, способы регулировки.
Тема 2.4. Полиградиентные сепараторы, особенности конструкции,
область применения.
Тема 2.5. Магнитогидродинамические и магнитогидростатические
сепараторы, их принципиальное устройство.
Тема 2.6. Устройство и принцип действия намагничивающих и
размагничивающих аппаратов, их технические
характеристики, роль
магнитной флокуляции. Магнитные дешламаторы.
Тема 2.7. Факторы, влияющие на выбор сепараторов, расчет сепараторов.
Тема 2.8. Классификация электрических сепараторов. Устройство и
принцип
действия
коронных,
коронно-электростатических
и
электростатических сепараторов. Область применения.
Тема
2.9.
Трибоэлектростатические,
пневмоэлектростатические,
диэлектрические и трибоадгезионные сепараторы.
Устройство и принцип
действия, область применения.
Тема 2.10. Источники высокого напряжения, выпрямители, элементы
высоковольтной, пусковой и контрольно-измерительной аппаратуры.
Тема 2.11. Подготовка руды перед
магнитным и электрическим
обогащением:
грохочение, намагничивание и размагничивание, обжиг,
обеспыливание и обесшламливание, сушка и другие процессы.
Тема 2.12. Технологические схемы обогащения магнетитовых руд,
используемое оборудование (практика действующих предприятий), техникоэкономические показатели. Регенерация магнитных утяжелителей.
Тема 2.13. Технологические схемы обогащения слабомагнитных руд,
оборудование, технико- экономические показатели.
Тема 2.14. Практика применения электрической сепарации.
5
Раздел 3. Специальные и комбинированные методы, физические и
физико-химические основы
Тема 3.1. Классификация методов, область применения.
Тема 3.2. Рудосортировка, ручная сортировка, оценка эффективности
сортировки.
Тема 3.3. Классификация радиометрических методов сортировки,
физические основы. Режимы сортировки: порционный, покусковой,
плоскокусковой.
Технология
автоматической
сортировки,
оценка
эффективности.
Тема 3.4. Обогащение на основе селективно направленного изменения
размеров кусков компонентов полезного
ископаемого. Способы
избирательного изменения размеров кусков компонентов, критерии оценки.
Тема 3.5. Избирательное разрушение в процессах добычи, дробления,
измельчения. Промывка полезных ископаемых, оттирка.
Тема 3.6. Декрипитационное и термохимическое разрушение. Разрушение
сжатой средой и с помощью электрогидравлического эффекта.
Тема 3.7. Обогащение по трению и форме зерен. Обогащения с
использованием эффекта взаимодействия кусков разделяемых компонентов с
поверхностью сепаратора. Термоадгезионный метод.
Тема 3.8. Теоретические основы обогащения с использованием
избирательного характера фазовых переходов компонентов полезного
ископаемого.
Тема 3.9. Способы перевода компонента из твердой фазы в раствор:
чановое, автоклавное, кучное выщелачивание. Технология дальнейшей
переработки продуктивных растворов. Бактериальная интенсификация
процесса перевода.
Тема 3.10. Геотехнологические методы добычи и переработки полезных
ископаемых.
Тема 3.11. Предварительная обработка обогащаемого минерального
сырья. Химическая доводка богатых концентратов
и переработка
низкосортных продуктов обогащения. Практика применения химического
метода обогащения.
Раздел 4. Устройство, принцип действия, технические характеристики
оборудования, применяемого в специальных методах
Тема 4.1. Устройство для формирования потока в радиометрических
сепараторах.
Тема 4.2. Устройство эмиссионно- и абсорбционно радиометрических
сепараторов, технические характеристики.
Тема 4.3. Устройство аппаратов избирательного дробления, технические
характеристики, аппараты для дезинтеграции и промывки, для оттирки
поверхности минералов. Электрогидравлические дробилки.
Тема 4.4. Аппараты для обогащения по трению. По трению, по упругости,
технические характеристики.
6
Тема 4.5. Устройство аппаратов для чанового и автоклавного
выщелачивания. Аппаратурное оформление кучного выщелачивания.
Тема 4.6. Устройство сорбционных колонок, цементаторов, технические
характеристики.
5.2 Краткое описание содержания теоретической части разделов и тем
дисциплины
1. ВВЕДЕНИЕ
1.1 Роль магнитных методов обогащения в промышленности страны
Магнитные методы обогащения органически связаны с горнометаллургической и рядом других отраслей промышленности. Магнитные
процессы обогащения призваны подготавливать руды, обладающие
магнитными свойствами, к дальнейшей переработке. Кроме того, данные
методы широко используются при доводки (получение требуемого качества)
концентратов руд редких металлов, при очистки от магнитных включений
горно-химического сырья.
Магнитное обогащение получило применение и в углеобогатительной
промышленности в качестве метода регенерации магнетитовых суспензий при
тяжелосредном обогащении.
1.2 Характеристика объектов магнитного обогащения
Основным объектом магнитного обогащения является руда. Под рудой
понимают природное минеральное сырье, содержащее какой-либо металл или
несколько металлов в концентрациях и видах, пригодных для промышленного
использования.
Магнитному обогащению подвергаются руды, содержащие минералы,
обладающие магнитными свойствами, достаточными для разделения сырья по
данному признаку. Это руды, содержащие железо, марганец, хром и ряд других
металлов.
Наибольший объем руд, обогащающихся магнитными методами,
относится к железным рудам, составляющих основу металлургической
промышленности страны.
К железным рудам относятся магнетитовые, гематитовые, сидеритовые
и бурожелезняковые руды.
Магнетит (Fe3O4) – сильномагнитный минерал черного цвета, содержит
72.4 % железа, плотность 4.9 – 5.2 г/см3. Основное месторождение
магнетитовых руд в Украине - Криворожский бассейн, где сосредоточены
магнетитовые кварциты. Сопутствующие минералы – гематит, кремнезем,
глинозем, пирит, ильменит (титаносодержащий минерал). Магнетитовые
кварциты – основное сырье черной металлургии Украины.
При значительном содержании ильменита в магнетитовой руде последние
называют титаномагнетитовые руды.
7
Гематит (Fe2O3) – слабомагнитный минерал красно-бурого цвета,
содержит около 70 % железа. Попутно извлекается с магнетитовыми
кварцитами в Кривбассе.
Сидерит (FeCO3) – слабомагнитный минерал, содержит 48 % железа.
Сидеритовые руды весьма ценны для металлургической промышленности, в
Украине отсутствуют.
Бурый железняк (nFe2O3m) – слабомагнитный минерал, руды
невысокого качества, промышленное использование незначительно.
Марганцевые руды относятся к слабомагнитным, состоят из смеси
различных минералов: гаусманит (Mn3O4), пиролюзит (MnO2), манганит
(Mn2O3H2O), браунит (Mn2O3) и др.
Марганцевые руды сосредоточены в Никопольском месторождении.
Хромовые руды состоят из хромистых железняков, содержащих Cr, Fe, O,
а также Mg, Al. По физическим свойствам руды сходны с железными, но
обладают меньшими магнитными свойствами.
1.3 Сущность магнитного обогащения
Магнитное обогащение основано на использовании различия магнитных
свойств разделяемых минералов. Сущность метода заключается в воздействии
на частицы руды магнитной и механических сил, в результате которого
частицы с отличающимися магнитными свойствами приобретают различные
траектории движения. Это позволяет магнитные частицы исходной руды
концентрировать в отдельный магнитный продукт (чаще всего "концентрат"), а
немагнитные – в немагнитную фракцию (отходы).
Магнитное обогащение осуществляется в магнитных сепараторах, в
рабочей зоне которых создается неоднородное магнитное поле (Рис 1.1).
На
схеме
исходная
руда
питателем подается на наклонный
Полюс
лоток (например, вибрационный).
Исходная
N
Материал перемещается в рабочую
руда
зону
сепаратора,
где
начинает
Валок
действовать
магнитное
поле,
образованное полюсами N и S.
Магнитные частицы (черные) под
действием
магнитной
силы
притягиваются к рабочему органу
сепаратора (валку) и выносятся им из
зоны действия магнитного поля. Под
S
действием
механических
сил
Полюс
(центробежная, сила тяжести) эти
Немаг. Маг.
частицы сбрасываются с поверхности
валка и собираются в приемнике
фракция фракция
концентрата (маг. фракция).
Немагнитные
частицы
не
притягиваются к валку и транспортируются лотком в приемник немагнитной
фракции.
8
Очевидно, что условием магнитного разделения является превосходство
магнитной силы, действующей на магнитные частицы, над механическими, с
другой стороны, на немагнитные частицы, действующие механические силы
должны превосходить магнитную силу.
2 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАГНИТНОГО ОБОГАЩЕНИЯ
2.1 Магнитное поле и его параметры
Магнитное поле - особая форма материи, существующая вокруг
движущихся зарядов (проводников с током или полюсов постоянных
магнитов). В последнем случае магнитное поле обусловлено элементарными
электрическими токами, существующими в веществе магнита.
Теория магнитного поля находится в постоянном развитии, для данного
курса важно знать некоторые характеристики магнитного поля.
Магнитное поле иногда изображается силовыми линиями, общее число
которых, пронизывающих ортогональную плоскость, наз. магнитным
потоком - Ф. Единица измерения - Вебер (Вб).
Основной характеристикой магнитного поля является магнитная
индукция - В, которая численно равна количеству магнитных силовых линий,
пронизывающих площадь в 1 м2 данного сечения. Величина векторная.
Единица измерения - Тесла (Тл).
Согласно определению: В=Ф/S
(2.1)
Важнейшей характеристикой магнитного поля является напряженность
- Н, единица измерения - А/м (кА/м).
В вакууме справедлива связь: В=0Н,
(2.2)
-7
2
где -0 = 410 Н/А - магнитная проницаемость вакуума.
В иной среде: В=0Н,
(2.3)
где  - магнитная проницаемость среды (безразмерная величина).
 показывает во сколько раз сила, действующая на движущие заряды в
данной среде больше, чем в вакууме.
Магнитное поле может быть однородным и неоднородным. Для первого
случая напряженность поля - величина постоянная в разных его сечениях.
Неоднородность поля характеризуется показателем - градиентом
напряженности поля - grad H = dH/dx, где х - линейное перемещение.
В однородном магнитном поле (grad H = 0) магнитные частицы
подвергаются воздействию вращающего момента, который ориентирует их
параллельно силовым линиям поля.
В неоднородном магнитном поле магнитные частицы испытывают силу
притяжения в направлении более интенсивного участка поля.
2.2 Краткая характеристика магнитных свойств веществ
Для характеристики намагниченности вещества в магнитном поле
используется магнитный момент (Рм). Он численно равен механическому
моменту, испытываемому веществом в магнитном поле с индукцией в 1 Тл.
9
Магнитный момент единицы объема вещества характеризует его
намагниченность - I, определяется по формуле:
I= Рм /V,
(2.4)
где V - объем вещества.
Намагниченность в системе СИ измеряется, как и напряженность, в А/м,
величина векторная.
Магнитные свойства веществ характеризуются объемной магнитной
восприимчивостью - о , величина безразмерная.
Если какое-либо тело поместить в магнитное поле с индукцией В0, то
происходит его намагничивание. Вследствие этого тело создает свое
собственное магнитное поле с индукцией В', которое взаимодействует с
намагничивающим полем.
В этом случае вектор индукции в среде (В) будет слагаться из векторов:
В = В0 + В' (знак вектора опущен),
(2.5)
'
где В - индукция собственного магнитного поля намагнитившегося
вещества.
Индукция собственного поля определяется магнитными свойствами
вещества, которые характеризуются объемной магнитной восприимчивостью о , справедливо выражение:
В' = о В0
(2.6)
Разделим на 0 выражение (2.6):
В'/ о= о В0 /0
Получим:
Н' = о Н0 ,
(2.7)
'
'
но Н определяет намагниченность вещества I, т.е. Н = I, тогда из (2.7):
I = о Н0.
(2.8)
Таким образом, если вещество находится во внешнем магнитном поле с
напряженностью Н0, то внутри него индукция определяется выражением:
В=В0 + В' = 0Н0 +0Н' = 0 (Н0 + I)
(2.9)
Последнее выражение строго справедливо, когда сердечник (вещество)
находится полностью во внешнем однородном магнитном поле (замкнутый тор,
бесконечно длинный соленоид и т.д.).
2.3 Магнитные свойства минералов
2.3.1 Классификация минералов по магнитным свойствам
Все вещества по магнитным свойствам классифицируют на три группы:
 ферромагнитные (о = 1 - 10 4) ;
 парамагнитные (о > 0)
 диамагнитные (о) < 0)
Однако технологическая классификация минералов по магнитным
свойствам отличается, так как магнитному обогащению подвергаются в
основном ферромагнитные и частично парамагнитные минералы.
Технологическая классификация минералов производится по величине их
удельной магнитной восприимчивости - .
.= - 0 /,
(2.10)
10
где  - плотность вещества.
Размерность удельной магнитной восприимчивости - м3/кг.
По величине удельной магнитной восприимчивости все минералы
классифицируют также на три группы:
 сильномагнитные минералы (ферромагнитные) - .> 3.8 10 -5 м3/кг;
 слабомагнитные минералы - .7.5 10 -6 <  <3.8 10 -5 м3/кг;
 немагнитные минералы  < 1.26 10 -7 м3/кг
К первой группе относятся: магнетит, пирротин, маггемит.
Ко второй - гематит, марганцевые руды, ильменит, вольфрамит, гранат и
др.
2.3.2 Магнитные свойства сильномагнитных минералов.
Сильномагнитные минералы уникальны по своим магнитным свойствам.
Наиболее важное из них - это явление гистерезиса. На рисунке в координатах
"индукция" (В) и "напряженность поля" (Н) показана петля гистерезиса. При
помещении сильномагнитного тела впервые в поле с напряженностью (Н) его
намагничиваемость осуществляется по кривой 1-2 до насыщения тела
(напряженность Н2)
При снижении напряженности поля до 0
В
размагничивание тела осуществляется по
кривой 2-Br, а при изменении направления
2
напряженности
(-Н) индукция в теле
изменяется по кривой 5-4.
Обратный ход – по кривой 4-3-2.
На петле видно, что при Н=0 (точка Br)
5
1
3
в теле присутствует индукция. Эта величина
Br
(Br)
называется
остаточной
намагниченностью.
Для
ее
снятия
необходимо приложить напряженность (4
Hc), которая называется коэрцитивной
-Н
Н
силой. По величине данного параметра
материалы
классификация
на
-Нс
Нс
магнитомягкие, (Нс = 6-8 кА/м), и
магнитожесткие, Нс>10 кА/м. Влияние на технологию данных показателей
рассмотрено в разделе 2.6.
Зависимость магнитных свойств сильномагнитных минералов от формы
частиц
На краях ферромагнитного поля, помещенного во внешнее магнитное
поле, возникают магнитные полюса (см. схему). Они создают собственное поле
-B
с напряженностью Нр, направленное против
Н
внешнего
поля
Н.
Это
поле
наз.
размагничивающим.
Его напряженность пропорциональна коэффициенту
размагничивания N :
Нр
11
Нр = NI
(2.11)
По этой причине напряженность поля, действительно намагничивающее
тело, меньше внешнего:
Нв = Н - Нр = Н - NI (2.12)
Коэффициент размагничивания N зависит не от размеров тела, а от их
соотношения, т.е. от формы тела.
Для бесконечно длинного стержня, ось которого совпадает с
направлением напряженности поля, N = 0, для тонкого диска, расположенного
перпендикулярно Н поля, N = 1. Для шара N = 0.33, для частиц магнетита, N =
0.16.
На основании выражения (2.8) можно записать:
I = 0 Нв
(2.13)
здесь 0 - объемная магнитная восприимчивость вещества.
С учетом (2.11 и 2.12) получим:
Нв = Н - NI = Н- N0 Нв. Откуда:
Нв 
Нв(1 + N0) = Н или
1
Н
1  N о
Подставив это выражение в (2.13), получим:
I
Обозначим:
o
1  N o
 от 
H
(2.14)
o
1  N o
(2.15)
Здесь
величина
от
называется объемной магнитной
восприимчивостью тела.
Соответственно, удельная магнитная восприимчивость тела равна
т = от / 
(2.16)
Величины т и  связаны соотношением:
т 
о т
 от
о




 (1  N o ) 1  N
(2.17)
Анализируя
выражение
(2.17) можно сделать вывод, что для
малых значений о < 1 (слабомагнитные
минералы) о т  о , при больших
значениях (сильномагнитные минералы)
о т = 1/N , т.е. в этом случае магнитная
восприимчивость зависит в основном от
формы частиц. Это иллюстрируется
графиком, приведенном на рисунке.
12
Зависимость магнитной восприимчивости магнетита от крупности
Исследования показали, что с уменьшением крупности частиц
магнетита (менее 74 мкм) коэрцитивная сила их возрастает, а удельная
магнитная восприимчивость - падает (графики).
Снижение  с уменьшением
Нс
10-4
диаметра магнетита может служить
причиной потерь тонких классов с
хвостами
магнитной
сепарации.
10
Однако, этому явлению препятствует

магнитная флокуляция частиц и
образование магнитных "прядей" из
тонких частиц. При этом удельная
магнитная восприимчивость пряди,
как длинного тела, возрастает.
5
Увеличение
коэрцитивной
силы
тонких частиц благоприятствует
образованию прядей.
2.4 Магнитные
Нс свойства сростков
Магнитная восприимчивость сростка

магнетита с иным минералом зависит только
от содержания в нем магнетита, так как его
=f (С)
удельная магнитная восприимчивость в 80 0
60 Крупн. частиц, мкм
100 раз больше, чем у других минералов.
Магнитные
свойства
сростков
1
характеризуются относительной объемной
магнитной восприимчивостью - .
2
Н
 = о.ср. / о.м.
0.5
1
Исследования
показали,
что
зависимость  от концентрации магнетита (С) определяется еще формой и
расположением осей магнитных включений. (Рис)
Магнитные свойства сростков можно оценивать по
выражению: 3
 =210-4 С2 ,
где С - содержание магнетита в %.
2.5 Магнитные свойства слабомагнитных минералов
Магнитные свойства слабомагнитных минералов не зависят от формы
частиц.
Магнитная восприимчивость слабомагнитных сростков определяется:
С
ср= ii,
(2.18)
где i - уд. магнитная восприимчивость слабомагнитного i - го минерала;
i - содержание в сростке i - го минерала в дол. единицы (i= 1)
3
13
2.6 Влияние магнитных свойств минералов на процесс магнитного
обогащения.
Магнитная восприимчивость подлежащих извлечению в магнитную
фракцию минералов определяет в основном тип применяемого сепаратора (с
сильным либо слабым полем).
Мелкие частицы сильномагнитного магнетита в магнитном поле
сепаратора ориентируются вдоль силовых линий и благодаря остаточной
намагниченности образуют магнитные пряди. Удельная магнитная
восприимчивость пряди, как длинного тела, выше, чем восприимчивость
отдельных мелких частиц магнетита. Это способствует более глубокому
извлечению тонких магнетитовых частиц. Однако, в момент образования пряди
происходит захват и немагнитных частиц, т.е. происходит засорение
магнитного продукта. Нужно принимать меры!
При магнитном обогащении магнетита важную роль играет
коэрцитивная сила и остаточная намагниченность. Наличие этих свойств
приводит к тому, что сильномагнитные частиц, прошедшие через магнитное
поле сепаратора, сохраняют намагниченность и при выходе из этого поля. Это
приводит к образованию магнитных флокул. Данный процесс оказывает
положительное влияние при операциях сгущения, обесшламливания и
обезвоживания. Отрицательное влияние - при мокрой классификации по
крупности. В этом случае мелкие и крупные частицы магнетита образуют
агрегаты, классификация по крупности нарушается.
Следовательно, необходимо предусматривать операции намагничивания
и размагничивания.
2.7 Магнитная сила, действующая на частицы в магнитном поле.
Пусть в неоднородном магнитном поле
расположена частица длиной l и магнитной массой
–m (рисунок)
Магнитная сила, действующая на частицу,
будет равна:
fмаг = 0 m(H1 - H2),
(2.19)
N
Поле неоднородно, поэтому можно записать:
H2 = H1 - l dH/dx
(2.20)
Имеем fмаг = 0 m(H1 - H1 +l dH/dx = 0 ml
H1
l
H2
S
dH/dx.
Но ml =Pm- это магнитный момент, который
можно представить: ml =Pm= IV,
где I - намагниченность частицы,
V - объем частицы.
Раннее было: I = 0H.
Тогда: fмаг= 0 IV dH/dx = 0 0H V dH/dx
(2.21)
14
Представим удельную силу Fм = fмаг/Q,
где Q = V - масса частицы.
Получим Fм = (0 0H V dH/dx)/V,
учитывая, что 0 /  = , имеем:
Fм = 0 H gradH
(2.22)
Можно представить выражение (2.22) в другом виде:
dH/dx = cH = gradH, где с - коэффициент неоднородности поля,
тогда:
Fм = 0 cH2
(2.23)
2.8 Явление равнопритягиваемости
Магнитное поле в рабочем зазоре сепаратора весьма неоднородно. При
подаче в сепаратор руды с широким диапазоном крупности может оказаться,
что магнитная сила, действующая на частицы наибольшего и наименьшего
диаметра , будет различна. Следовательно, если при сепарации в режиме
извлечения создать магнитную силу, достаточную для притяжения самого
мелкого зерна, находящегося в самом низу зоны, то с такой же силой, а может
еще большей, будут притягиваться и крупные частицы, расположенные ближе к
поверхности полюса, хотя и магнитные свойства у них ниже, например сростки.
Происходит засорение концентрата.
Это явление, когда частицы разного диаметра и с различной магнитной
восприимчивостью притягиваются с одинаковой магнитной силой, наз
равнопритягиваемостью.
Отношение диаметров двух минералов с различными магнитными
восприимчивостями притягивающихся с одинаковой магнитной силой наз.
коэффициентом равнопртягиваемости:
Kp = D/d
Условие удельной равнопритягиваемости частиц можно выразить:
1 ( HgradH)1 = 2 (HgradH)2
(2.24)
Меры борьбы с этим явлением применение изодинамического
магнитного поля, где HgradH = const или обогащать узкими классами
крупности, предварительно классифицируя исходную руду на классы
крупности.
3 МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ СЕПАРАТОРОВ
3.1 Способы магнитной сепарации
Разделение минералов в магнитном поле может осуществляться
следующими способами (режимами):
 отклонение магнитной фракции;
 удерживание магнитной фракции;
 извлечение магнитной фракции.
15
Бункер
α
Исходное
Маг.с
ист
Маг.сис.
Лента
Барабан
Маг. фр.
Немаг.фр.
Fм
α
Режим отклонения (Рис. 3.1) "в чистом
виде" применяется редко, он малоэффективен,
малопро-изводителен.
Однако данный режим частично имеет
место в других режимах сепарации.
Угол () между конкурирующими силами
называется углом раскрытия веера продуктов,
 до 90о.
Режим удерживания (подача материала
сверху), (рис. 3.2) - магнитная фракция
Рис. 3.2 - Схема режима
удерживается на рабочем органе сепаратора
удерживания
Маг.фр. Немаг.фр.
(барабане),
немагнитная
сбрасывается
центробежной силой с его поверхности.
Характеризуется
большой
производительностью, высоким извлечением, но
малой селективностью. Причина - из внутреннего слоя материала немагнитные
частицы с трудом сбрасываются с поверхности барабана. Угол раскрытия веера
продуктов – до 900. Применяется обычно при сухой сепарации
сильномагнитных минералов.
Режим извлечения (подача материала снизу,
рис. 3.3.) - магнитная фракция извлекается из
Исходное
материала, проходящего под рабочим органом
сепаратора.
м.с.
Рис. 3.1 - Схема режима
Способ включает режимы отклонения и
отклонения
удерживания.
Характеризуется
высокой
селективностью,
но
меньшей
производительностью. Применяется при сухой и
Лоток
мокрой сепарации измельченных руд. Основной
режим обогащения магнетитовых руд в водной
н.ф. м.ф.
среде.
Угол раскрытия веера продуктов – до 900,
при мокром обогащении – до 1800
Маг.фр. Нем.фр
Fт
3.2 Общая характеристика полей сепараторов
Известно, что магнитная восприимчивость сильномагнитных минералов в
150 - 200 раз выше, чем у слабомагнитных. Следовательно, для извлечения
слабомагнитных минералов требуется магнитная сила во столько же раз
большая. Учитывая, что Fмаг = cH2, следует, что напряженность поля
Рис. 3.3 - Схема
сепараторов
для режима
обогащения слабомагнитных руд должна быть в 10 - 15 раз
выше напряженности сепараторов, обогащающих сильномагнитные руды.
извлечения
Промышленность выпускает сепараторы со слабым полем (Н = 80 - 120 кА/м) и
с сильным полем (Н = 800 - 1600 кА/м).
В сепараторах со слабым полем применяют открытые магнитные
системы, с сильным полем - замкнутые (закрытые) магнитные системы.
Последние позволяют получать поля с высокой напряженностью.
16
В сепараторах имеется рабочая зона - это участок магнитного поля, где
происходит притяжение магнитных частиц и их удерживание вблизи полюсов
магнитной системы.
Рабочая зона характеризуется длиной (L), и высотой (глубиной) (h).
Длина рабочей зоны определяется расстоянием от участка, где
начинается притяжение магнитных частиц, до участка, где заканчивается
разгрузка немагнитных частиц.
Высота рабочей зоны - это расстояние от поверхности полюсов до
участка, где магнитная сила уже не обеспечивает удерживание (или
извлечение) магнитных частиц с требуемой магнитной восприимчивостью.
Сепараторы со слабым полем имеют рабочую зону с большей длиной и
высотой, могут обогащаться руды крупностью до 150 мм, сепараторы с
сильным полем имеют малый объем рабочей зоны, крупность обогащаемого
материала ограничивается диаметров 5 - 6 мм.
3.3 Открытые магнитные системы (ОМС)
3.3.1 Основное уравнение напряженности поля ОМС
Сепараторы с открытыми магнитными системами - это многополюсные
системы. Магнитные полюса могут располагаться по цилиндрической
поверхности или в плоскости. В свою очередь, полюса могут чередоваться по
периметру рабочего органа (например, барабана) или по оси.
Х
S
X
V
S

N
S
H
H
V
S
y
R
N
b
S
N
a
На характеристики магнитного поля многополюсных систем кроме
магнитодвижущей силы (Ампер-витки) оказывает влияние:
 S- шаг полюсов;
 R - радиус рабочего органа;
 отношение ширины полюса (b) к ширине паза (a);
 форма полюсов.
Схема
расположения
Сочнев
А.Я. представил основное уравнение магнитного поля системой в
полюсов
частных производных. Возьмем одно из них за основу:
Схема расположения полюсов в плоскости
(ln H ) 
по цилиндрической
(3.1)

 0,
x
y
поверхности
где  - угол между осью Х вектором напряженности (Н) по
часовой стрелке.
Закрепим начало координат в средней точке одного из полюсов (рис).
Перепишем уравнение (3.1) в виде:
17

 x
y
Обозначим   C
(ln H )  
(ln H )  CX ,
Тогда:
(3.2)
(3.3)
y
ln H  CX  C1 ,
откуда
(3.4)
где С1 - постоянная интегрирования.
Составим начальные условия (следуют из рисунка):
Х=0, Н=Н0
- напряженность на поверхности полюса,
y =0,
=0
y =0.5S,  = /2
При Х=0, lnН0 -C*0+C1 , следовательно
С1 = lnН0
(3.5)
Подставим (3.5) в (3.4):
lnH= -CX+lnH0
Перепишем последнее выражение:
ln(H/Н0) = -CX
(3.6)
Пропотенцируем выражение (3.6):
Н
H = H0e-cx
(3.7)
Выражение (3.7) -общий вид основного
уравнения магнитного поля.
Здесь С - коэффициент
неоднородности поля.
Продолжим использовать уравнение
Сочнева. Из (3.3) следует:
Н0
С1
С2
 = Сy, откуда  = Сy + С2,
(3.8)
где С2 - постояннаяХинтегрирования.
Определим ее из начальных условий:
При y=0, =0
имеем С2 = 0
Из начальных условий: при y=0.5S, =/2 и выражения (3.8) имеем:
= / 2= С*0.5S +0,
откуда
С= / S (3.9) и
 = y/S
(3.10)
Теперь выражение (3.7) имеет вид (с учетом 3.9):

H  H0
 x
e S
(3.11)
Определим проекции напряженности Н на оси X и Y, с учетом (3.10
и 3.11):
На ось Х:
H x  H  cos

 x
 H0e s  cos
18

 x

 H0e s cos
s
y
(3.12)
На ось Y:
H y  H cos

 x
 H0e s sin 

 x

 H0e s sin
s
y
(3.13)
Таким образом, полное основное уравнение напряженности поля имеет вид:

 x

H x  H 0e S cos
s

y
 x

H y  H 0e S sin
s
y
(3.14)
Анализ системы (14) приводит к заключению:
 в плоскости симметрии полюсов, где  = 0; Нy= 0;

 x
H x  H 0e s ;
 в плоскости, проходящей через середину межполюсного зазора:

 x
H y  H 0e s .
 = /2: Нх=0;
У поверхности полюсов, где Х=0:

H x  H 0 cos y
s
H y  H 0 sin

y
s
(3.15)
Если полюса расположены по цилиндрической поверхности, то
коэффициент неоднородности поля представляется выражением (следует из
теории размерности):
C

S

1
,
R
(3.16),
где R - радиус барабана
Большое влияние на картину магнитного поля многополюсной системы
оказывает влияние отношение ширины полюса к ширине межполюсного зазора
(b/a)
Для литых постоянных магнитов (Рис) только при b/a = 1.2
напряженности поля на поверхности барабана напротив середины полюса и
середины межполюсного зазора равны между собой. Это ценно для работы
сепаратора. Для феррито-бариевых магнитов это отношение составляет 4:1.
По мере удаления от поверхности
Н
полюсов эта разность сглаживается. Но по
b/a=0,75
мере удаления от поверхности полюсов
сила магнитного поля HgradH резко
b/a=1,2
падает.
Расчеты
показывают,
что
магнитная сила на расстоянии X=S/2
19
падает в 23 раза
b/a=3
по сравнению с Н , а на расстоянии X=S -
2.3.2. Оптимальный шаг полюсов магнитной системы
Оптимальный шаг полюсов определятся крупностью руды (d), высотой
слоя руды или пульпы (h) и режимом сепарации - удерживания или извлечения.
d
X=0.5d+

S
R
N
S
N

h
R
X=h+
При обогащении кусковой руды на барабанном сепараторе в режиме
удерживания (схема 1) необходимо иметь магнитную силу, достаточную для
удерживания магнитных кусков руды на расстоянии Х=0.5d +, а в режиме
извлечения (схема 2)- достаточную для извлечения частиц с глубины, равной
X=h+.
Удельная магнитная сила, действующая на расстоянии Х от полюсов,
может быть представлена (с учетом выражения 2.7):
Расчетная схема № 1при верхней
Расчетная схема № 2 при нижней подаче
подаче
Fмаг
=оматериала
HgradH = оHоe-cxgradH
-cx
Раннее было: H=Hoe ; gradH = CН,
Fмаг   0 CH 02 e 2 x
материала
тогда следует:
(3.17)
Здесь значение "Х" - из схем: X=0.5d+ или X=h+.
Отметим, что оптимальный шаг полюсов (S) должен обеспечивать
максимальную магнитную силу и что он входит в значение "С". Значит, следует
исследовать выражение (3.17) на максимум в зависимости от "С", т.е. взять
производную dF/dC и приравняв ее "0", найти значение "С".
Производную берем как функцию произведения, получим:
20


dFm
 0 H 02 1e 2cx C(2x)e 2cx  0
dC
dFm
 0 H02e2cx (1 2CX )
dC
Чтобы производная была равна "0", нужно выполнение условия:
1 - 2СХ =0,
Тогда С=1/2Х,
для первого случая следует C = 1/(d+2)
(3.18)
lдля второго С = 1/(2(h + ) (3.19)
При расположении полюсов в плоскости имеем (С = /S):
/S = 1/(d+2), откуда S = ( d+2)
(3.20) - в режиме удерживания.
/S =1/(2(h + )),
S = 2(h + ) (3.21) - в режиме извлечения
При расположении полюсов по цилиндрической поверхности, когда
C=/S + 1/R, имеем:
S
R(d  2)
R  (d  2)
2R(h  )
S
R  2(h  )
в режиме удерживания
(3.22) -
в режиме извлечения
(3.23)
3.3.2 Влияние шага полюсов на технологические показатели
процесса сепарации
Практика магнитного обогащения магнетитовой руды показала, что при
сухой сепарации мелкой руды с верхней подачей с уменьшением шага полюсов
растет содержание железа в концентрате и снижается в хвостах.
При мокрой сепарации картина обратная. (Рисунки)
Проанализируем показанную зависимость.
Концентрат. Приведенная зависимость объясняется поведением магнитных
прядей в рабочей зоне. При перемещении прядей относительно чередующихся
полюсов происходит их перемешивание, (вращение), что способствует очистке
концентрата.
,%
,%
Сухая сепарация
16
0.5-0 мм
Сухая сепарация
58
удерживание
21
удерживание
0.5-0 мм
При одной и той же длине рабочей зоны сепаратора число полюсов
возрастает с уменьшением шага полюсов. Следовательно, растет частота
колебаний прядей, что повышает качество концентрата (1-й фактор).
С другой стороны, с уменьшением шага полюсов снижается длина пряди,
прочность (жесткость) ее растет, что затрудняет вымывание из прядей
немагнитных частиц при мокром обогащении (2-й фактор). Очевидно, при
сухой сепарации определяющим является первый фактор, при мокрой второй.
Хвосты. Уменьшение содержания железа в хвостах со снижением шага
полюсов при сухой сепарации - следствие того, что в этом режиме мелкая руда
поступает непосредственно на поверхность барабана, где HgradH выше при
малом шаге полюсов. При мокрой же сепарации (режим извлечения) материал
поступает под барабан, т.е. извлечение должно производится с большей
глубины. Здесь большее значение HgradH достигается при увеличении шага
полюсов.
Таким образом, оптимальный шаг полюсов определяется режимом
сепарации, диаметром обогащаемого материала, отношением ширины полюса к
межполюсному зазору, диаметром расположения магнитных полюсов.
Для расчета подобных систем применяют специальные математические
методы, например, конформное отображение.
3.3.4 Бегущее магнитное поле открытых магнитных систем.
Бегущее магнитное поле может создаваться двумя способами: обмоткой
трехфазного переменного тока и относительным перемещением материала (с
барабаном, лентой) и чередующихся полюсов.
В первом случае бегущее поле образуется за счет трех синусоидальных
однофазных полей, сдвинутых относительно друг друга на 120 о. В этом случае
при неподвижном рабочем органе, например, барабане магнитное поле как бы
перемещается. Напряженность поля, создаваемого трехфазным током
описывается выражением:
Hx = Hoe-cxcost
Hy = Hoe-cxsint,
где  - угловая частота переменного тока.
Сепараторы с подобными магнитными системами не получили
распространение из-за низкой производительности и низкого cos  системы.
Во втором случае синусоидальное магнитное поле образуется при
перемещении
барабана
с
материалом
относительно
неподвижной
многополюсной магнитной системы. Полюса при этом чередуются по
направлению движения материала.
22
S
X
H

H
V
y
N
b
S
N
Из рисунка видно, что при
перемещении точки с лентой
на расстояние l=2S угол 
вектора напряженности будет
изменяться в этой точке от 0
до 2.
Очевидно, частота этого поля
составит:
а
Учитывая, что в данном случае y = Vt основное уравнение магнитного
f = V/2S (3.24)
поля примет вид:

H x  Ho
 x

e s cos
s
vt

 x
Рис. Схема образования
поля
s sin  vt
H бегущего
 H e магнитного
y
o
(3.25)
s
Обе составляющие напряженности имеют характер поступательного
волнового движения со скоростью V. Частота колебания поля определяется
скоростью вращения барабана и шагом полюсов.
Частота бегущего магнитного поля оказывает значительное влияние на
эффективность обогащения, как в воздушной среде, так и в водной.
При сухой магнитной сепарации в режиме удерживания эффективность
обогащения связана с частотой магнитного поля эмпирическим выражением:
  0  k f ,
(3.26)
где 0 – эффективность сепарации при f = 0;
k - опытный коэффициент.
Влияние частоты поля на качество
иллюстрируется на рисунке.
магнитного
концентрата
Данные выводы нельзя распространять на все способы сепарации.
Методы расчета оптимальной частоты не разработаны. Практика
показывает, что при мокром обогащении она должна быть значительно
меньшей, чем при сухой сепарации и составляет единицы Герц. Замечено
также, что изменение частоты при мокрой сепарации существенно
влияет лишь до определенной крупности материала, ниже которой
магнитные пряди не переориентируются, а лишь перемагничиваются.
При мокрой сепарации магнитожесткого магнетита (Нс > 10 кА)
переориентация прядей может нанести и вред. Если оторвавшиеся от
поверхности барабана прядь окажется сориентирована одноименным
полюсом к полюсу магнитной системы, она может быть вытолкнута
энергией гистерезисного цикла из рабочей зоны сепаратора. Это может
23
происходить, если Нс > 2Н.
Fe
60
50% <74 мкм
90% <74 мкм
40
20
25
50
Частота, Гц
3.4 Характеристика магнитных полей замкнутых систем
В замкнутых магнитных системах магнитное поле образуется в
пространстве между противопоставленными полюсами различной формы
(Рис.).
На рис. показано сочетание полюсов:
а) плоский - гиперболический;
б) – 2 гиперболических полюса;
в) вогнутый – клинообразный (закругленный);
г) плоский – многозубчатый;
д) желобчатый – многозубчатый.
а)
д)
б)
в)
г)
еоре
тиче
ское
опре
l
деле
ние
напр
яже
ннос
ти
Рис. Некоторые виды сочетания противопоставленных полюсов
магнитного поля в зазорах, образованных различным сочетанием полюсов
затруднено. Наиболее простое выражение для сочетания полюсов плоский –
гиперболический получено А. Сочневым. Оно имеет вид:
H 0 L sin 
,
(3.27)
Hx 
L2  ( L  x) 2 cos 2 
где Нх – напряженность на расстоянии "х" от поверхности
гиперболического полюса;
2
24
Т
Нх - напряженность на расстоянии "х = 0";
L – расстояние между полюсами;
 - половина угла между асимптотами гиперболического полюса.
Из выражения видно, что при Х=L напряженность поля (на поверхности
плоского полюса) равна:
НL =H0sin,
откуда следует:
(НgradH)x=L = 0.
(3.28)
Следовательно, магнитная сила на поверхности плоского полюса в этом
случае равно 0.
В случае сочетания полюсов, как показано на рис. б (НgradH)x=L не равно
0.
Сочетание полюсов типа в) обеспечивает изодинамическое поле, где
(НgradH) = const и оценивается:
H o2
HgradH 
2L
(3.29)
Сочетание с многозубчатым полюсом получили наибольшее
распространение в сепараторах с сильным полем для обогащения
слабомагнитных руд. При этом форма зубьев может быть различной:
треугольная, трапециидальная, закругленная , прямоугольная. Чаще применяют
треугольную форму зубьев с закругленным углом (45о) при вершине. Это
снижает вероятность магнитного насыщения вершины зуба.
Напряженность поля между полюсами подобного сочетания зависит от
расстояния между полюсами, формы и шага зубьев.
Расстояния между полюсами выбирается в зависимости от крупности
руды, ее магнитных свойств, толщины слоя материала в рабочей зоне. Это
расстояние должно быть таким, чтобы обеспечить условия для разделения
поступающего слоя материала на два потока, не мешающих друг другу при
движении. Высота рабочего зазора устанавливается опытным путем. При
разделении крупнозернистого материала она должна быть не менее (3 – 4)dmax,
мелкозернистого (15 – 20)dmax и при тонкозернистом материале (100- 150)dmax,
здесь dmax. – максимальный размер зерна питания.
ДИНАМИКА
СЕПАРАТОРАХ
4
ДВИЖЕНИЯ
РУДЫ
И
ПУЛЬПЫ
В
МАГНТНЫХ
При перемещении в магнитном поле сепаратора частицы минерала
подвергаются воздействию как магнитной, так и конкурирующих механических
сил. Векторная сумма указанных сил и предопределяет направление движение
частицы – к поверхности магнитной системы, либо от нее. Можно представить
условие разделения минералов по магнитным свойствам следующей системой:
'
'
 f мех
 f маг
 ''
/''
 f маг  f мех
25
(4.1)
'
/''
Здесь f мех
и f мех
- равнодействующие всех механических сил.
Первое выражение системы (4.1) должно выполняться для частиц,
выделяемых в магнитный продукт, второе – для частиц, выделяемых в
немагнитный продукт.
При обогащении в водной среде к конкурирующим силам следует
отнести и гидравлические силы сопротивления.
По характеру перемещения руды или пульпы через рабочую зону все
сепараторы подразделяются на аппараты с верхней подачей и криволинейным
перемещением материала и сепараторы с нижней подачей с прямолинейным
или криволинейным перемещением материала. К первым относятся
барабанные, валковые, роликовые сепараторы, ко вторым – ленточные,
дисковые, роторные, а также барабанные и валковые.
4.1 Динамика движение мелких частиц в сепараторах с верхней
подачей материала (сухое обогащение)
Исходная руда подается сверху на поверхность рабочего органа
(барабан или валок) и перемещается им через рабочую зону сепаратора (см.
рис.).
При определенном угле отрыва ( = ) немагнитная фракция под
действием равнодействующей механической силы отрывается от поверхности
барабана.
Магнитные
же
частицы,
притянувшись к барабану, выносятся им
fц
V
из рабочей зоны. Таким образом,
траектории движения магнитных и

fтsin
немагнитных
частиц
становятся
fтcos
различными.
Расчет
действующих
сил
приводится в удельном виде, т.е. масса
F
f
маг
т
зерна принимается равной 1 (m = 1).
R
При криволинейном движении на
частицу, помещенную на поверхность
барабана, действуют следующие силы:
Fмаг = оHgradH – удельная
магнитная сила;
fт = g – удельная сила тяжести, имеющая две составляющие:
fтн = gcos - нормальная и fтк = gsin -касательная составляющие;
fц = V2/R – удельная центробежная сила.
Здесь V – окружная скорость барабана, R – радиус барабана.
Таким образом, механическая сила, действующая по направлению
магнитной силы равна:
Рис. Расчетная схема для мелкого
Fмех = fц - fтн= V2/R - gcos
(4.2)
зерна
26
Следовательно, удельная магнитная сила, необходимая для удерживания
магнитного зерна на поверхности барабана, должна соответствовать условию:
Fмаг  V2/R - gcos
(4.3)
При рассмотрении движения единичной частицы следовало бы учесть и
касательную составляющую силы тяжести, которая способна вызвать
скольжение зерна и, как следствие, появление добавочной центробежной силы.
Однако, на практике, когда на поверхности барабана находится не одно зерно, а
слой материала, это явление маловероятно.
Кроме того, при расположении на барабане слоя материала из-за трения
между сильномагнитными и немагнитными частицами затрудняется отделение
последних от поверхности барабана, причем тем в большей степени, чем выше
содержание сильномагнитных минералов (магнетита) - м . Это обстоятельство
требует некоторого снижения удельной магнитной силы, которое учитывается
коэффициентом b = 1+ м, вводимым в знаменатель выражения (4.3). Таким
образом, окончательное условие удерживания магнитных частиц на барабане
имеет вид:
Fмаг

1 V 2


 g cos   .
1 м  R

(4.4)
4.2 Динамика движение крупной руды в сепараторах с верхней
подачей материала
При анализе динамики движения кускового материала следует учесть
размер магнитного куска, удерживаемого на поверхности барабана, так как
центр тяжести куска расположен от центра вращения барабана на расстоянии
более чем R.
Из рисунка следует:
ω = V/R;
Vd = ω(R+0,5d)
d
ω
Vd
R
V
Рис. Расчетная схема для кускового
материала
Vd= V(R+0,5d)/R,
Тогда, с учетом (4.4) окончательно
получим:
1 V 2 ( R  0.5d ) 2

Fмаг 
 g  cos 
3

1м 
R

(4.5)
Из выражения (4.5) можно определить угол
отрыва (α = β) немагнитных кусков от
поверхности барабана. Учитывая, что здесь
Fм=0, имеем:
V 2 ( R  0.5d ) 2
 g cos  , откуда следует:
R3
27
V 2 ( R  0.5d ) 2
(4.6)
  arccos
R3  g
Из выражения (4.6) видно, что при увеличении скорости вращения
барабана угол отрыва немагнитной фракции уменьшается, т.е. зона отделения
немагнитных отходов отодвигается вверх от зоны отделения магнитной
фракции, что должно повышать селективность разделения. При этом вначале
отделяются крупные куски, затем мелкие. Для мелкозернистого материала (d –
не учитывается) из (4.6):
V2
  arccos
Rg
(4.7)
Из выражения (4.5) можно определить максимально допустимую
окружную скорость барабана:
Vдоп 
R
R  0.5d
R(1   ь ) Fмаг  g cos  
(4.8)
Формула (4.8) – рабочая, позволяет, задавшись углом отрыва β = α для
нужного слабомагнитного (немагнитного) минерала с известной магнитной
восприимчивостью χ, для сепаратора с известным параметром HgradH
определить скорость барабана, при которой немагнитная фракция будет
сброшена с поверхности рабочего органа при заданном угле отрыва. Обычно
принимают угол отрыва немагнитной фракции β=90о.
Особенностью рассмотренного режима удерживания является то, что
притяжение магнитных частиц происходит при максимальном значении
магнитной силы, чем обеспечивается интенсивное извлечение их уже в начале
рабочей зоны.
4.3 Динамика движения частиц при сепарации в водной среде
При мокром обогащении материала на процесс разделения частиц
оказывает влияние сопротивление среды, которое особенно существенно для
тонких частиц. Сопротивление среды снижает скорость перемещения
магнитных частиц в направлении действия магнитной силы, а немагнитных
частиц – в направлении действия механических сил. Данное обстоятельство
снижает производительность аппарата и способствует ухудшению качества
продуктов.
При обогащении сильномагнитных руд сопротивление среды оказывает
меньшее влияние, чем при сепарации слабомагнитных руд.
Замена воздушной среды на водную вызывает:
1. Уменьшение силы тяжести (по закону Архимеда) до величины:
g0 = g(δ – Δ)/δ, где δ, Δ – плотность частицы и среды, соответственно;
2. Появление добавочной удельной силы сопротивления среды движению
магнитной частицы. Для тонких частиц (d < 0.2 мм) справедливо
выражение:
Fс = 18μVx /d2δ
(4.9)
28
где μ – вязкость среды, для воды μ = 10-3Нсек/м2,
Vx – скорость движения частицы,
d и δ – диаметр и плотность частицы, соответственно.
С учетом выражений (9.4 и 9.9) получим окончательно:
18V
V2
 
Fмаг 
g
cos   2 x
(4.10)
R

d 
Здесь не учитывается коэффициент b = 1+ м, т.к. мокрая сепарация
осуществляется в режиме извлечения, т.е. с подачей материала снизу, когда на
барабане присутствует в основном магнитная фракция.
4.4 Динамика движения частиц при сепарации с верхней подачей
материала в бегущем магнитном поле
При сухой магнитной сепарации крупной магнетитовой руды на
барабанных сепараторах с верхней подачей материала обычно выделяют
отвальные хвосты, а сростки и магнитная фракция образуют промпродукт,
требующий своего дальнейшего обогащения. В этом случае применяют
тихоходный режим сепарации (V = 1-2 м/с).
При сухой магнитной сепарации мелкой магнетитовой руды выделяют
промпродукт и магнитный концентрат. Тихоходный режим в этом случае не
обеспечит требуемую чистоту концентрата. Поэтому здесь применяют
быстроходный режим.
Значительно улучшается качество магнетитового концентрата при
применении быстроходного режима барабанного сепаратора с бегущим
магнитным полем.
При попадании в магнитное поле мелко- и тонкозернистые частицы
магнетита образуют магнитные пряди. Они, как длинные тонкие тела,
намагничиваются и образуют собственное магнитное поле, которое
взаимодействует с полем сепаратора. При перемещении магнитной фракции
барабаном относительно чередующихся полюсов магнитной системы пряди
поворачиваются относительно своих краев. При этом возникает
дополнительная центробежная сила, которую необходимо учитывать.
Обозначим:
Прядь, 2а
V1 – скорость перемещения центра
N
тяжести пряди за счет ее поворота;
S
S – шаг полюсов;
V1
2а – длина пряди;
S
l1 – путь прохождения центра тяжести
N
пряди при одном обороте
N
S
(полуокружность);
Т – время одного полного поворота пряди
N
на расстоянии 2S (путь – 2l1);
V и R – окружная скорость барабана и его
V
R
радиус.
Из рисунка следует:
V1 = 2l1/T, (4.11)
29
где l1 = πа – полуокружность, описываемая цетром тяжести пряди.
Учитывая, что T = 2S/V и с учетом (4.11) получим:
V1 = 2l1/T = 2πaV/2S = πaV/S
Следовательно, дополнительная центробежная
вращением пряди, равна:
V12  2 aV 2

Δfц =
(4.13)
2
a
(4.12)
сила, вызванная
S
Итоговая удельная магнитная сила, необходимая для извлечения
сильномагнитных частиц в бегущем магнитном поле (с учетом 4.4):
V 2  2 aV 2
FM 

 g cos 
R
S2
(4.14)
Следует отметить, что при сепарации в режиме удерживания в последнем
выражении можно учесть коэффициент b = 1+ м, а в режиме извлечения – не
учитывать. В последнем режиме угол α > 900 и, следовательно, последний член
выражения (4.14) будет суммироваться.
Заметим, что вращение прядей измельченного магнетита способствует
высвобождению из нее немагнитных частиц, механически захваченных прядью
при ее образовании. Таким образом, бегущее магнитное поле обеспечивает
более чистый концентрат, как при сухом, так и при мокром обогащении.
4.5 Динамика движения частиц руды в магнитных сепараторах с
нижней подачей материала
В сепараторах с нижней подачей (режим извлечения) материал подается
под ленту, барабан или валок вибрационными питателями, лентой или
самотеком.
Режим извлечения основан на изменении траектории движения
магнитных частиц таким образом, чтобы при прохождении рабочей зоны
длиной L они сместились на расстояние h и отделились от немагнитных частиц.
В сепараторах с нижней подачей возможны 3 схемы перемещения
материала через рабочую зону:
 руда и магнитный продукт перемещаются прямолинейно;
 руда перемещается прямолинейно, магнитный продукт – по
криволинейной траектории;
 руда и магнитный продукт перемещаются по криволинейным
траекториям.
Рассмотрим динамику движения материала отмеченных случаев.
4.5.1 Динамика движения частиц руды в сепараторах
с
прямолинейным перемещением руды и магнитного продукта
Расчетная схема данного режима приведена на рисунке, где приведены
принятые обозначения. Здесь угол α – угол наклона лотка.
На магнитную частицу массой m=1 действуют силы:
30
 магнитная сила - Fм = μ0 χHgradH;
 сила тяжести – fт = g, имеющая две составляющие (см. схему);
 сила трения руды о лоток - fтр.
Силу трения магнитной частицы
можно не учитывать, т.к. она
маг. сис.
отделяется от лотка в начале рабочей
L
зоны.
лента
Движение
частицы
Fм
перпендикулярно лотку возможно,
V0
если выполняется условие:
лоток
fк=gsinα
F м > fн .
h Маг. пр
Разность
этих
сил
(F1)
fн=gcosα
α
определяет перемещение частицы в
g
нормальном направлении к лотку:
Нем. прод
F1 = Fм - fн
(4.15)
Движение частицы по длине рабочей зоны L вызывается касательной
составляющей силы тяжести с ускорением a = fк /m = gsinα.
Процесс выделения магнитной фракции будет иметь место, если время
преодоления частицей расстояния h будет меньшим времени, необходимого
частицы для преодоления расстояния L. Это условие разделения по данной
схеме.
Рис. Расчетная схема
Обозначим:
 V0 – начальная скорость движения частицы при поступлении в рабочую
зону;
 t1 – время, за которое частица пройдет расстояние L (длина рабочей
зоны);
 t2 - время, за которое частица пройдет расстояние h.
Тогда, для равноускоренного движения можно записать:
gt12
L
sin   V0 t1
2
(4.16)
Расстояние h частица преодолевает под действием силы F1. Из (4.15)
следует:
Fм = gcosα + F1
(4.17)
Можно допустить, что частица под действием данной силы двигается
равноускоренно с ускорением: a1 = F1 (при m = 1).
Тогда следует:
h=
F1t 22
2
(4.18)
Крайнее условие сепарации t1 = t2 . Решим совместно уравнения (4.16 и
4.18) относительно F1. Для упрощения примем угол α = 0, что не внесет
существенной ошибки:
L = V0t1,
t1 = L/V0.
(4.19)
31
Из (4.18) следует:
F1 
2h
t 22
(4.20)
Заменим t2 на равное ему значение t1 (4.19):
2hV02
F1 
(4.21)
L2
Окончательно с учетом (4.15) в случае горизонтально и наклонного
0
(α<35 ) движения материала получим:
2hV02
Fм  g  2
L
(4.22)
Из выражения (4.22) можно оценить допустимую (критическую)
начальную скорость V0кр материала, при которой обеспечивается извлечение
частиц с заданной магнитной силой Fм:
 HgradH  g
V0 кр  L 0
(4.23)
2h
4.5.2 Динамика движения частиц руды в сепараторах с прямолинейным
перемещением руды и криволинейным магнитного продукта
Движение магнитных частиц в данном случае можно разбить на 2
последовательно протекающих этапа (см. схему):
 подъем магнитного зерна и притяжение его к барабану (валку);
 транспортирование
магнитных частиц
V
барабаном в зону
R
разгрузки.
β
м.с.
Fм
На рисунке представлены все
действующие силы и принятые
обозначения.
Первый этап с некоторым
допущением
можно
считать
подобным схеме, рассмотренной в
п. 4.5.1. Следовательно, для данного
этапа
справедливо
выражение,
приведенное в 9.4.1 (4.22).
Fм
fн
h
fк
α
fн
fк
fт
fц
fт
нем. фр.
F1м
2hV02
g
L2
(4.24)
Второй этап аналогичен схеме, рассмотренной в разделе 4.1, где
необходимая магнитная сила оценивается:
V 2

F2 м  
 g cos  
 R

(4.25)
Здесь опущен коэффициент b = 1+ м, (режим извлечения), а угол α заменен
углом β > 900.
32
Рис. Расчетная схема
Таким образом, в данном режиме движения частиц для подъема
магнитного зерна на поверхность барабана (извлечение) необходима сила,
действующая на поверхности лотка – F1м (4.24), а для удерживания данного
магнитного зерна на поверхности барабана – сила F2м (4.25). Большее значение
расчетных сил и будет необходимым для реализации рассмотренной схемы
сепарации.
4.5.3 Динамика движения частиц руды в сепараторах с
криволинейным перемещением руды и магнитного продукта
В данном режиме исходная руда поступает в рабочую зону самотеком:
вначале (до рабочей зоны) по плоскому наклонному
Исх.
лотку, затем (в рабочей зоне) - по криволинейному
руда
R
(рисунок). Аналогично разделу 4.5.1 здесь
fтр
Fмаг
сепарация осуществляется также в два этапа.
α
fкас
Расчетные силы по этапам:
fн
V 2

2hV02
g
 g cos  
F1м  g  2 (9.26) и F2 м  
S
L
L
 R

0
(4.27)
Однако в данном случае начальная скорость зерна при входе его в
рабочую зону определяется как длиной пути S0, так и коэффициентом трения
зерна о наклонный лоток. Определим
зависимость начальной скорости зерна от
R
параметров.
Сила трения зерна определяется (рис):
Fм
fтр = fнtgφ = gcosαtgφ
(4.28).
Частица массой m = 1 будет двигаться по лотку под действием удельной
силы:
F = fкас - fтр
(4.29)
С другой стороны: F = mg0 = g0
(4.30).
Здесь
g0 – ускорение
движения частицы.
Рис.
Расчетная
схема
Тогда следует: g0 = gsinα – gcosαtgφ .
Преобразуем последнее выражение:
g0 =g(sinαcosφ – sinφcosα)/cosφ.
Имеем:
g0 =g(sin(α – φ))/cosφ.
(4.31)
В момент поступления в рабочую зону частица будет иметь начальную
скорость:
V0 = g0t; с другой стороны частица пройдет путь S0 = g0t2/2. Откуда следует:
t
2S 0
g 0 , тогда
V0  g 0 t  g 0
Из (4.31 и 4.32) следует:
33
2S 0
 2S 0 g 0
g0
(4.32)
V0 
2S 0 g sin(   )
cos 
(4.33)
Критическое значение начальной скорости определяется выражением
(4.23). Следовательно, угол наклона лотка (α) и длина пути (S0, ) должны быть
выбраны такими, чтобы выполнялось условие: V0 < V0кр.
4.6 Влияние сил сцепления частиц на процесс сухой магнитной
сепарации
При сухом магнитном обогащении на эффективность процесса
существенно влияют молекулярные силы притяжения, появление которых
особенно заметно для тонких частиц.
Силу молекулярного притяжения (сила сцепления) между двумя
сферическими частицами можно оценить из равенства Б.В. Дерягина:
f сц 
2 Ad1 d 2 п
d1  d 2 ,
(4.34)
где А – опытный коэффициент, учитывающий площадь соприкосновения
частиц, наличие влаги и прочие факторы;
d1 и d2 – диаметры частиц;
σп – поверхностное натяжение на границе раздела частица-воздух.
В случае равенства размеров частиц уравнение принимает вид:
fсц = Aπdσп
(4.35)
Рассматривая две взаимодействующие частицы (рис.), одна из которых
магнитная, можно прийти к выводу. Если сила сцепления частиц превысит
равнодействующую силу (центробежной и силы тяжести), действующую в
режиме извлечения напортив силы сцепления, то образовавшийся агрегат
попадет в магнитную фракцию (в случае достаточной магнитной силы,
действующей на агрегат). Это засоряет магнитный концентрат.
Если же образовавшийся агрегат (сросток) не
Fмаг
извлечется магнитной силой – последний
fсц
выделяется в отходы, что сопровождается потерей
магнитной фракции.
Таким образом, в любом случае ухудшается
эффективность сепарации. Особенно отрицательно
fмех
влияют на процесс частицы крупностью менее 20
мкм.
Существует несколько способов борьбы с
этим явлением присухой сепарации:
1. Предварительное обеспыливание исходного
продукта.
2. Применение реагентов диспергаторов.
3. Подача руды в рабочую зону с помощью вибрационных питателей.
4. Подача тонкого материала в виде взвешенного в воздушном потоке слоя
Рис. Влияние сил
или
в виде кипящего слоя.
сцепления
34
5. Применение высокоскоростного режима движения валка (барабана).
Однако перечисленные методы, кроме 3 и 5, нетехнологичны и не
эффективны. При этом следует решать сложную задачу предохранения
рабочего помещения от запыленности.
В этой связи на практике сухая сепарация мелкого и тонкого
материала не получила широкого применения.
4.7 Особенности движения пульпы в сепараторах со слабым полем
для мокрого обогащения
При
мокрой
сепарации
сильномагнитных
руд
наибольшее
распространение получили барабанные сепараторы с нижней подачей
материала (пульпы).
В зависимости от крупности обогащаемой руды применяются сепараторы
с тремя типами ванн:
 сепараторы с прямоточной ванной – для обогащения крупнозернистой
руды (2 – 6 мм), (рис. а);
 сепараторы с полупротивоточной (ПП) ванной – для обогащения
мелкозернистой руды (2 – 3 мм и менее), (рис. б);
 сепараторы с противоточной (П)
ванной – для обогащения
тонкозернистой руды (0.3 мм и менее), (рис. в).
В прямоточных ваннах вращение барабана совпадает с направлением
движения питания и продуктов сепарации, через рабочую зону сепаратора
проходит весь материал. Угол раскрытия веера продуктов здесь – менее 90о.
У противоточных ванн барабан вращается противоположно направлению
движения материала и немагнитного продукта. Угол раскрытия веера
продуктов здесь – более 90о.
Исходное
α> 90o
маг. фр.
полюсы
полюсы
Коробка
α >90o
тон хв
питание
м.фр
маг. фр.
маг фр.
груб хвосты
полюсы
гр. хвос.
тон хвос.
питание
хвосты
Кон-т
α
У
полупротивоточных
ванн
питание подается снизу под барабан
вращение
его
противоположно
35
направлению движения немагнитного продукта. Угол раскрытия веера
продуктов у ПП ванн – более 90о.
У первых двух сепараторов ("а" и "б")
зернистый немагнитный продукт разгружается через регулируемые отверстия в
днище ванны, а тонкие хвосты – через переливной порог. Тем самым
происходит предварительная классификация хвостов по крупности.
В сепараторах с П и ПП ваннами в начале рабочей зоны извлекается
около 80% магнитных частиц. Это приводит к тому, что при равной
производительности по питанию и прочих равных условиях через
концентрическую часть рабочей зоны сепараторов проходит около 60 – 70 %
объема пульпы, проходящей через рабочую зону прямоточного сепаратора.
Сопоставление показателей работы сепараторов на мелком и тонком материале
показывает, что сепараторы с П и ПП ваннами работают значительно
эффективнее, чем с прямоточной ванной, особенно при большей
производительности.
Полупротивоточная ванна характеризуется наиболее спокойным
движением пульпы. При этом вектор скорости движения пульпы совпадает с
направлением действия магнитной силы. Это создает благоприятные условия
для извлечения тонких частиц, магнитные свойства которых, из-за малой
крупности, ослаблены.
Для того чтобы рабочая зона сепараторов была полностью заполнена,
необходимо рассчитать суммарное сечение отверстий, которое должно
обеспечить постоянный перелив пульпы через сливной порог. Диаметр
выпускных отверстий должен быть достаточно большим, чтобы исключить их
зашламовывание. Минимальный диаметр выпускного отверстия зависит от
крупности обогащаемой руды и производительности сепаратора. На практике
принимают минимальный диаметр отверстия 18 – 20 мм при крупности
питания до 0.5 мм и 25 – 30 мм при крупности зерен 0 – 3 мм.
Максимальное
суммарное
сечение
выпускных
отверстий,
обеспечивающее наличие перелива, можно оценить из равенства:
Qхв  0.8S0 2 gH
, где
(4.36)
Qхв – расход пульпы, выгружающий немагнитную фракцию;
0.8 – расходный коэффициент;
S0 – допустимое суммарное сечение все отверстий;
Н – статический напор пульпы в ванне.
Из (4.36) следует:
S0 
0.28Qхв
H
(4.37)
Практика эксплуатация магнитных сепараторов показала, что на 1 м
ширины ванны достаточно иметь по 2 выпускных отверсти.
4.8 Влияние
магнетитовой руды
плотности
пульпы
36
на
показатели
сепарации
Содержание твердого в исходном питании на качественные показатели
процесса сепарации влияет двояко. С уменьшением плотности питания
содержание железа в концентрате повышается. Это объясняется тем, что в
данном случае падает концентрация взвешенных немагнитных частиц и,
следовательно, уменьшается количество шламов, механически захваченных
прядью и заносимых в магнитный продукт вращающимся барабаном.
С другой стороны, с уменьшением содержания твердого в питании при
постоянной объемной нагрузке на сепаратор качество немагнитного продукта
несколько ухудшается, хотя скорость перемещения пульпы в рабочей зоне не
возрастает. Последнее объясняется тем, что при меньшей плотности пульпы
снижается длина магнитных прядей и, как следствие, затрудняется их
притяжение к барабану сепаратора.
Таким образом, регулируя плотность исходной пульпы, можно
существенно влиять на качество магнитной фракции и отходов.
5. МАГНИТОНЫЕ СЕПАРАТОРЫ И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
В технологии магнитного обогащения применяется оборудование:
магнитные сепараторы, магнитные конусы и дешламаторы, магнитные
гидроциклоны,
намагничивающие
и
размагничивающие
аппараты,
лабораторные магнитные анализаторы и пр..
Общая характеристика и классификация магнитных сепараторов
Магнитные сепараторы в общем случае включают следующие узлы:

рабочий орган – устройство для перемещения магнитной фракции из
рабочей зоны сепаратора и ее выгрузки (барабан, лента, валок, диск, ротор) ,
таких устройств в сепараторе может быть несколько, соединяются
последовательно или параллельно;
 магнитную систему из постоянных магнитов или из стальных
сердечников с обмоткой, питаемой, как правили, постоянным током;
 корпус (рама) с шиберами - для сухой сепарации или ванну – при
мокром обогащении;
 питатель – для подачи материала в рабочую зону, это – лоток, барабан,
лента (для сухого обогащения) или приемный лоток, коробка, желоб
(для мокрой сепарации);
 блок питания для электромагнитных сепараторов и пульт управления.
Магнитные поля сепараторов создаются постоянными магнитами (слабые
поля) либо сердечником из магнитомягкого материала с обмоткой постоянного
тока (сильные и слабые поля). Магнитные системы с постоянными магнитами
изготавливаются из специальных магнитожестких сплавов (ЮДНК, АЛНИ и
пр.). Сплавы дорогие, содержат никель, кобальт. В настоящее время более
перспективно
применение
феррито-бариевых,
феррито-стронциевых
(металлокерамических) магнитов. Последние имеют меньшее значение
остаточной намагниченности, но большее - коэрцитивной силы.
37
Металлокерамические магниты трудно поддаются механической обработке,
относительно хрупкие, имеют малую высоту. Поэтому магнитные полюса
набираются из элементарных плоских магнитов и склеиваются.
Барабаны, ванны и другие вспомогательные элементы сепараторов
изготавливаются из немагнитных износостойких сплавов (нержавеющая сталь).
Поверхность быстроизнашивающихся элементов гуммируется.
Классификация магнитных сепараторов осуществляется по многим
признакам. Первые буквы названий некоторых признаков введены в
обозначение сепараторов (ГОСТ 10512-70).
Прежде всего, по виду источника магнитной энергии машины
классифицируются на сепараторы с постоянными магнитами (П) и
электромагнитные сепараторы (Э). В обозначении сепаратора на первом месте
присутствует выделенная заглавная литера.
В зависимости от напряженности в рабочей зоне сепараторы
классифицируются на сепараторы со слабым полем (напряженность до 120
кА/м) и сепараторы с сильным полем (напряженность поля 800 – 1600 кА/м).
Первая группа машин применяется для обогащения сильномагнитных руд,
вторая – для слабомагнитных руд. Последние сепараторы имеют всегда
электромагнитную систему.
По виду рабочего органа сепараторы классифицируются на барабанные
(Б), ленточные (Л), валковые (В), дисковые (Д), роторные (Р). В обозначении
сепаратора на втором месте присутствует выделенная заглавная литера.
Например, сепаратор типа ПБ, ЭВ и т. далее.
По виду среды обогащения сепараторы подразделяются на сепараторы
для сухого (С) и мокрого (М) обогащения. В обозначении сепаратора на
третьем месте присутствует выделенная заглавная литера. Пример, сепараторы
типа ПБМ, ЭВС, ЭБС и т. далее.
По виду магнитного поля в рабочей зоне многополюсные сепараторы (со
слабым полем) классифицируются на машины с бегущим магнитным полем и
без бегущего поля (см. рис.). Первую группу называют еще сепараторами с
магнитным перемешиванием, или сепараторами с чередующимися полюсами
по образующей рабочего органа (по окружности барабана, по ходу движения
магнитного продукта). Вторую группу именуют – сепараторы без магнитного
перемешивания или сепараторы с чередованием полюсов по оси барабана.
Сепараторы с бегущим магнитным полем применяются обычно для обогащения
измельченных магнетитовых руд в водной среде. Бегущее поле обеспечивает
более чистые магнитные концентраты, так как при вращении прядей
происходит вымывание немагнитных частиц из прядей, захваченных при их
образовании.
При обогащении относительно крупной руды пряди не образуются и
здесь бегущее магнитное поле не нужно.
По способу подаче исходного материала в рабочую зону сепараторы
классифицируются на машины с верхней подачей материала (В) и нижней. В
обозначении сепараторов с сильным полем на 4 – м месте может стоять литера
В (через дефис).
38
С верхней подачей обычно применяются сепараторы для сухого
обогащения более крупного и зернистого материала.
По
направлению
пряди
движения исходной пульпы и
продуктов
обогащения
барабанные
сепараторы
классифицируются по типу
применяемых
ванн:
прямоточные
(-),
противоточные
(П)
и
полупротивоточные (ПП) (см.
выше).
В
обозначении
барабанных сепараторов для
мокрого
обогащения
приводится соответствующая литера (на последнем месте буквенной
аббревиатуры, через дефис).
Например, сепараторы типа ЭВС-В; ПБМ; ПБМ-П; ПБМ-ПП.
б
И,анаконец, обозначение
сепараторов по указанному ГОСТу содержит и
цифры. Первая цифра указывает число рабочих органов, (единица не ставится).
Рис. 5.1 Схема барабанного магнитного сепаратора
Последние
два числа через косую линю указывают размеры рабочего органа в
"см" (диаметр
и длина).полем
Например:
6ЭВС-В-63/200; 2ПБМ-ПП-250/350 (6 – ти
с бегущим магнитным
(а) и без (б)
валковый электромагнитный сепаратор для сухого обогащения, с верхней
подачей материала, диаметр валка 63 см, длина валка – 200 см; 2 – х
барабанный сепаратор с постоянными магнитами для мокрого обогащения, с
полупротивоточной ванной, диаметр барабана – 250 см, длина – 350 см).
В связи с разработкой новых сепараторов (полиградиентных,
высокочастотных и т.д.) появляются и не предусмотренные ГОСТом
обозначения
5.2 Магнитные сепараторы со слабым полем для сухого обогащения
5.2.1 Шкивной магнитный сепаратор
Может
применяться
для
сухой
сепарации
легкообогатимой
сильномагнитной руды крупностью от 10 до 120 мм, а также в качестве
железоотделителей при транспортировании немагнитных материалов.
Конструктивно представляет
собой (рис. 5.2) барабан (шкив) с
2
5
1
электромагнитной
системой.
3
Полюса (1) выполнены в виде Ш4
образных
дисков
(по
всей
окружности
барабана)
между
которыми расположены обмотки
(2). Питание к обмоткам поступает
от коллектора (3) через сверления
(на рис. не показаны) в вале (4).
N
S
39
Исходное
По окружности барабана предусмотрен
зазор, образующий рабочую зону, который
2
1
3
закрыт немагнитной вставкой (5). Полюса
чередуются по оси барабана.
Схема
работы
шкива
в
качестве
4
обогатительного аппарата показана на рис. 5.3.
Сепаратор
имеет
вид
короткого
ленточного
конвейера,
где
в
качестве
М.фр. Н.фр.
приводного
барабана
использован
электромагнитный шкив (1). На поверхности
барабана установлены продольные немагнитные
вставки (3), обеспечивающие разгрузку магнитной фракции вблизи
отклоняющего ролика (4).
В качестве железоотделителя электромагнитный шкив используется в
качестве приводного барабана транспортирующего ленточного конвейера.
Шкивы выпускаются Луганским машзаводом им. Пархоменко шириной
до 1400 мм при диаметре до 1000 мм.
5.2.2
Электромагнитные
барабанные сепараторы типа ЭБС
Рис. 5.3
Схема
шкивного
сепаратора
2 1
6
3
4
5
Н.ф. М.ф.
Сепаратор ЭБС-90/100. Служит для сухого
предварительного обогащения сильномагнитных руд
крупностью до 50 мм. Напряженность поля в рабочей
зоне – 120 кА/м. Производительность - до 60 т/ч.
На рис. 5.4 показана упрощенная схема
сепаратора. Исходная руда из бункера (1) с помощью
лоткового питателя (2) с вибровозбудителем (3)
поступает на поверхность барабана (4). Режим работы
сепаратора – удерживание, т.е. с верхней подачей
материала.
Качеством
продуктов
сепарации
можно
управлять в небольших пределах с помощью
делительного шибера (5).
Магнитные полюса (6) в виде секторов чередуются по оси барабана,
следовательно, магнитное перемешивание отсутствует. Между магнитными
секторами располагаются катушки (обмотки) с водяным охлаждением (на
рисунке не показано)
Применяется на редко из-за малой производительности и невысокой
эффективности.
Сепаратор 3ЭБС-90/100. Сепаратор служит для сухого обогащения
сильномагнитной руды крупностью до 50 – 70 мм.
Рис. 5.4 Схема сепаратора
ЭБС
40
1
2
К-т
П/п
Отх
К-т
Рис. 5.6 Общий вид сепаратора 3ЭБС
П
роизводительность – до 140 т/ч. Включает 3 барабана, два из которых работают
параллельно (рис. 5.5 и 5.6). Напряженность поля в рабочей зоне верхних
барабанов – 60 кА/м, нижнего – 120 кА/м.
Исходная руда из бункера (1) вибрационным питателем (2, 3)
распределяется на два верхних барабана. Данные барабаны удерживают на
поверхности из-за малой напряженности наиболее магнитную фракцию и
разгружают ее в отделения концентрата (см. схему). Менее магнитная фракция
поступает на нижний барабан с большей напряженностью в рабочей зоне. Это
позволяет выделить промежуточный продукт (П/п) и немагнитные отходы
(Отх).
Конструкция
барабанов
и
магнитных
систем
аналогична
вышерассмотренным в сепараторе ЭБС. Исключение – верхние магнитные
системы
не имеют
охлаждения,
т.к. напряженность поля у них 60 кА/м., полюса
Рис. 5.5 Схема
сепаратора
3ЭБС
магнитных систем чередуются также по осям барабанов.
5.2.3 Магнитные сепараторы с постоянными магнитными системами
41
Сепаратор 4ПБС-63/200. Применяется для сухого обогащения
сильномагнитных руд крупностью до 50 мм. Производительность – до 400 т/ч.
Магнитная система выполнена из сплава ЮНДК-24.
1
2
3
4
Отх
П/п
К-т
П/п
Отх
Рис. 5.7 Схема сепаратора 4ПБС
Сепаратор содержит 4 барабана, два верхних (3), рис. 5.7 и 5.8) имеют
пятиполюсную магнитную систему, реализующую бегущее магнитное поле,
работают параллельно и выделяют наиболее магнитную фракцию (концентрат).
Нижние барабаны (4) характеризуются низшей частотой бегущего поля (3
полюса), что обеспечивает выделение промпродукта и отходов. Питание
сепаратора осуществляется из бункера (1) с помощью вибропитателя (2).
Приводы барабанов позволяют ступенчато изменять частоту их вращения
Исходное
Питатель
К-т
Отх
Рис. 5.9–Схема сепаратора ПБСЦ
42
Рис.5.10 Общий вид сепаратора ПБСЦ
в пределах – (50 – 100) мин-1 для верхних и (30 – 50) мин –1 для нижних
барабанов.
Применение постоянных магнитов позволило снизить металлоемкость и
энергозатраты на 1 т часовой производительности по сравнению с сепаратором
3ЭБС: 3ЭБС – 90 кг/т и 90 вт/т, 4ПБС – 19 кг/т и 18 вт/т соответственно.
Сепаратор ПБСЦ-63/100.В обозначении сепаратора литера "Ц"
обозначает "центробежный режим". Предназначен для обогащения
мелкозернистой магнетитовой руды крупностью до 3 мм. Производительность
до 50 т/ч.
Содержит бункер (1), питатель (2), многополюсную магнитную систему
(3), барабан (4). Полюса выполнены из сплава ЮНДК-24, шаг полюсов – 50 мм,
чередование полюсов – по периметру барабана. Частота вращения барабана –
300 мин-1, что обеспечивает бегущее магнитное поле с повышенной частотой
(90 Гц) и способствует очистке магнитных прядей от немагнитных включений.
Промышленные испытания сепаратора показали его возможность
выделять относительно чистый концентрат и промежуточный продукт (в ряде
случаев – отвальные отходы).
5.3
Барабанные магнитные сепараторы со слабым полем для
мокрого обогащения и регенерации суспензий
5.3.1 Сепараторы для обогащения типа ПБМ.
Данные сепараторы получили наибольшее применение при обогащении
тонковкрапленных сильномагнитных руд (например, магнетитовых кварцитов).
Текстурное строение ряда железных руд требует тонкого измельчения руды для
раскрытия сростков, что обусловливает применения мокрого обогащения.
Для обогащения указанных руд применяют барабанные сепараторы со
слабым полем типа ПБМ. При этом магнитные системы представлены в
последних конструкциях металлокерамическими магнитами. Конструктивно
разновидности данных сепараторов имеют аналогичный барабан с магнитной
системой, полюса которой чередуются по поверхности барабана, что
обеспечивает бегущее магнитное поле, способствующее получению
относительно чистых концентратов.
Основное отличие данных сепараторов определяется типом ванны,
комплектующей с барабаном сепаратора. Типы ванн рассмотрены в раздел 4.7.
Конструктивная схема сепараторов с различными типами ванн показана
на рис. 5.11 – 5.13.
1
2
3
4
1
5
5
43
Здесь обозначено: (1) – приемная коробка, (2) – барабан, (3) – привод с
редуктором, расположенный внутри барабана, (4) – металлокерамические
магнитные полюса, (5) – приемная коробка для магнитного продукта, (6) –
регулирующий выпускной клапан немагнитного продукта.
Технологические испытания показали, что на первой стадии обогащения
магнетитовых кварцитов можно использовать сепараторы с прямоточной
ванной, однако и на этой стадии сепарации противоточные сепараторы
работают с большей производительностью. В последних двух стадиях
сепарации рекомендуется устанавливать сепараторы с ПП-ванной, что
обеспечивает более полное извлечение тонкозернистых фракций магнетита.
В промежуточных стадиях магнитной сепарации рекомендуется
устанавливать сепараторы с П-ванной.
Последние конструкции сепараторов типа ПБМ-П-200/250 обеспечивают
их производительность до 350 – 400 т/ч по исходному.
5.3.2 Сепараторы для регенерации ферромагнитных суспензий
Для регенерации ферромагнитных суспензий при гравитационном
обогащении используют барабанные магнитные сепараторы с большой длиной
рабочей зоны, обеспечивающей более полное извлечение ферромагнитного
наполнителя (чаще всего – магнетита).
1
Рис. 5.12 Схема сепаратора ЭБМ-П
Рис. 5.13 Общий вид
сепаратора ЭБМ-П
На рис. 5.12 и 5.13 показаны схема и общий вид сепаратора типа ЭБМ-П.
Обозначено: (1) – отжимной лист, (2) – очищающий скребок, (3) – барабан с
магнитными полюсами, чередующимися по оси барабана, (4) – привод
барабана.
Сепаратор имеет электромагнитную систему, состоящую из 4-х
секторообразных полюсов, закрепленных на неподвижном валу и
чередующихся по оси барабана. Внутренняя полость барабана заполнена
44
трансформаторным маслом для охлаждения обмоток. Для повышения
извлечения магнетита барабан сепаратора погружен в суспензию ниже своей
оси. Поэтому торцевые стенки ванны сепаратора имеют специальные
уплотнительные устройства, предотвращающие попадание суспензии в полость
подшипников.
Магнитные полюса имеют большой угол
охвата, что позволяет удерживать магнетит на
верхней части барабана, где он обезвоживается
с помощью отжимного листа (1) и снимается в
виде коржа очищающим скребком (2).
На рис. 5.14 показана схема ленточного
(барабанно-ленточного)
сепаратора,
служащего для целей регенерации суспензии.
Работа сепаратора понятн из схемы, лента
служит для транспортирования магнетита на
Рис. 5.14 Схема сепаратора
небольшое
расстояние,
что
может
способствовать
лучшей
компоновке
типа ЭМЛ
оборудования. Данные сепараторы заменяются на более технологичные –
барабанные.
5.4
Электромагнитные сепараторы с сильным полем
5.4.1 Сепараторы для сухого обогащения
Сепаратор 6ЭВС-В-10/80 . Шестивалковый сепаратор с верхней подачей
материала. Служит для обогащения слабомагнитных руд крупностью до 6 ,
лучше до 3 мм, для доводки концентратов руд редких металлов. Может
применяться и для очистки сырья
от
магнитных
включений.
Производительность – 2 – 3 т/ч.
Масса сепаратора - 6.5 т.
Состоит (рис. 5.15) из 2–х
параллельно работающих секций,
каждая из которых включает
последовательно установленных 3
валка. Напряженность в рабочей
зоне нижних валков – до 1400
кА/м, верхний валок каждой
секции служит для удаления
сильномагнитных
минералов,
способных к забиванию зазора
нижних
валков.
Поэтому
напряженность на нем намного
ниже (нет противопоставленного
полюса).
Рис. 5.15 Общий вид сепаратора 6ЭВС-В
На рисунке обозначено: (1) –
45
электромагнитная система, (2) – обмотка, (3) – валки, (4) – барабанный
питатель, (5 и 6) – приемники для магнитного и немагнитного продуктов
соответственно).
Сепаратор 2ЭВС-36/100. Двухвалковый электромагнитный сепаратор с
нижней подачей материала. Производительность по исходному до 12 т/ч.
Питатель
а
Валок
Раб. зона
Шибер
Обмотки
Полюс
Обмотка
Валки
Ф
б
Отх П/п М.ф.
Рис. 5.16 Фрагмент схемы
сепаратора 2ЭВС
Предназначен для обогащения слабомагнитных минералов (например,
марганцевых руд) крупностью до 3-х мм. Напряженность поля в рабочей зоне
сепаратора – 1400 кА/м. Сепаратор имеет 4 рабочих зоны (рис. 5.16 и 5.17),
образованных двумя валками и четырьмя полюсами. Магнитный поток ("Ф",
рис. 5.17б) замыкается по О-образному контуру с минимальными потерями.
Полюсные наконечники имеют продольные щели для облегчения
Рис. 5.17 Схема
магнитной
системы
выгрузки немагнитной фракции. Приемники продуктов
снабжены
поворотными
шиберами, что позволяет регулировать качество продуктов.
сепаратора 2ЭВС
Дисковый сепаратор 2ЭДС-60/40.
Применяется для доводки
концентратов руд редких металлов крупностью до 2-х мм. Производительность
Бункер
Диски
Вибролоток
См.ф
Обмотка
Н.фр.
Прием магнитной фракции
Рис. 5.19 Общий вид сепаратора 2ЭДС
до 0.5 т/ч. Масса сепаратора 1.65 т. Напряженность поля в рабочих зонах – 1400
кА/м.
46
Содержит 2 диска диаметром 400 мм (рис. 5.18), Ш-образный сердечник с
обмотками, вибрационный лоток шириной 600 мм. Питающий бункер снабжен
барабанным питателем с магнитной системой (на рис. не показана). Это
позволяет улавливать сильномагнитную фракцию на входе в рабочую зону
сепаратора.
Рабочие зоны образованы острой кромкой диска (непрерывный зуб) и
плоским наконечником магнитопровода. Таким образом сепаратор имеет 4
рабочие зоны. Магнитная фракция, притянувшись к зубу диска, выносится им
за пределы магнитного поля (диаметр диска меньше ширины лотка), где
сбрасывается в приемники магнитной фракции, расположенные с двух сторон
сепаратора.
5.4.2 Сепараторы для мокрого обогащения
Сепараторы типа ЭВМ.
Получили широкое применение для мокрого обогащения измельченных
слабомагнитных руд. Это сепараторы типа 2ЭВМ, 4ЭВМ различных
типоразмеров.
Принцип работы данных сепараторов аналогичен рассмотренным выше
типа ЭВС. Но вместо шиберов и лотков сепараторы имеют ванны и патрубки.
На рис. 5.20 и 5.21 показаны разрез и фрагмент общего вида сепаратора
4ЭВМ. Сепаратор имеет две параллельно работающие секции, каждая из
которых содержит два последовательно включенных валка, нижний служит для
переобогащения немагнитной фракции верхнего валка. Работа сепаратора ясна
из рис. 5.20.
Полиградиентные сепараторы.
В последние годы получили распространение полиградиентные
(высокоградиентные) сепараторы. Отличаются от обычных сепараторов
наличием в объеме рабочей зоны полиградиентной ферромагнитной среды
(матрицы), образованной металлическими шарами, пластинами с рифлиениями
Рис.5.20 Сепаратор 4ЭВМ-30/100
Рис. 5.21 Фрагмент общего вида сепаратора
47
2 ЭВМ
на поверхности и пр.
Особенностью данной среды является наличие высокого градиента поля
вблизи соприкасающихся элементов наполнителя. Это позволяет получить
значительную магнитную силу при невысокой напряженности поля.
Сепаратор ЭБШМ 120/250.
Опытная конструкция, испытана при
обогащении окисленных магнетитовых кварцитов. Схема представлена на рис.
5.22, общий вид – 5.23.
Исход.
Вода
Маг сис.
Н.фр
М.фр
Рис. 5.23 Внешний вид сепаратора
Полиградиентная среда образована здесь с помощью металлических
шаров. Они, удерживаясь на поверхности барабана с помощью секторного
электромагнита (слева на рис.), служат "фильтром" для немагнитных частиц,
которые проходят через зазоры между шарами и выгружаются с суспензией.
Магнитные частицы притягиваются к шарам вблизи точек их контактов между
собой и вместе с шарами транспортируются барабаном в правую часть
сепаратора. Здесь магнитные частицы водой смываются с поверхности шаров,
(поле отсутствует) и выгружаются через шпальтовое сито в нижней части
ванны.
Очищенные шары скатываются в зону действия магнитного поля и
Рис. 5.22 Схема сепаратора ЭБШМ
втягиваются им вновь на поверхность барабана. Таким образом осуществляется
регенерация (восстановление) полиградиентной среды.
Опытный сепаратор обеспечивает обогащение окисленных магнетитовых
кварцитов с производительностью до 50 т/ч.
Роторные высокоградиентные сепараторы. Более совершенная конструкция
сепаратора
с
высокоинтенсивным
полем
разработана
институтом
"Гипромашуглеобогащение" (Рис.5.24).
Предназначен для обогащения
окисленных магнетитовых кварцитов, прошел успешные испытания. В основе
конструкции лежит схема известного сепаратора Джонса ДР-317 (Рис. 5.25), в
которую внесены существенные изменения. Сепаратор содержит две
электромагнитные системы (3), каждая из которых состоит из магнитопровода
(2) с катушками (1) и дополнительного верхнего полюса (5). Между системами
размещен блок роторов (4). На верхней раме (6) расположены привод (7) и два
питателя (8). Сепаратор снабжен брызгалами и устройствами для приема
продуктов обогащения. По окружности каждого ротора расположены блоки
48
зубчатых ферромагнитных пластин (9), образующих полиградиентную среду.
Пульпа питателями подается на верхний ротор и походит по зазорам между
пластинами. Магнитные частицы притягиваются к зубьям пластин и выносятся
ими из зоны магнитного поля и смываются водой. Прошедшая по зазорам
пульпа поступает на нижележащий ротор и процесс обогащения повторяется.
Сепаратор 6ЭРМ-35/315
ВерхнийРис. 5.24
ротор
(с
пониженной
напряженностью
поля)
служит
для
извлечения
частиц
с
повышенными
Рис. 5.25 Сепаратор Джонса ДР-317
магнитными свойствами.
Рис. 5.26 Общий вид сепаратора Джонса
Сепаратор
достиг
производительности
при
обогащении
окисленных
железистых кварцитов 100
т/ч. Масса сепаратора 6500
кг.
На рис. 5.26 показан
разрез сепаратора Джонса,
где иллюстрируется принцип
его действия.
Схема
данного
сепаратора
аналогична
рассмотренной
выше
(6ЭРМ), отсутствует только
верхний ротор.
5.5. Вспомогательное оборудование
5.5.1 Аппараты для намагничивания и размагничивания руд
Выше было указано, что в процессе магнитной сепарации
сильномагнитных руд необходимо либо усиливать явление магнитной
49
флокуляции, либо ослаблять. Для этих целей служат специальные, простые по
конструкции аппараты.
Намагничивающие аппараты. Служат для усиления магнитной флокуляции
перед операциями сгущения, обесшламливания, фильтрации. Аппараты
содержат постоянную магнитную систему, закрепленную по оси патрубка с
фланцем (Рис. 5.27).
Намагничивающие аппараты выпускаются для трубопроводов различных
диаметров (диаметр 75 – 200 мм).
Размагничивающие аппараты (рис 5.28). Служат для размагничивания
суспензии перед операцией гидравлической классификации. Размагничивание
Рис. 5.27 Схема намагничивающего
магнетитовых
частиц осуществляется при многократном циклическом
перемагничивании
в переменном магнитном поле (рис. 5ю28). Частота тока
аппарата (НА)
обмоток – 50 Гц. Напряженность поля на входе в аппарат должна составлять 36
Рис. 5.28
размагничивающего
– 40 кА/м, градиент напряженности поля
– неСхема
более
30-35 кА/м2.аппарата
Полость
намагничивающего аппарата может заполняться трансформаторным маслом
для охлаждения.
5.5.2 Магнитные дешламаторы.
Служат для обесшламливания и сгущения тонкоизмельченного
сильномагнитного материала перед последующей стадией сепарации или в
качестве заключительной операцией перед обезвоживанием.
Схема дешламатора представлена на рис. 5.29. Представляет собой
цилиндроконическую емкость, снабженную намагничивающим аппаратом,
переливным порогом и устройством выгрузки сгущенного продукта (пески).
Выгрузка осевшего продукта осуществляется через нижний клапан, к которому
продукт подается с помощью скребков, закрепленных на вращающейся ферме.
В песках концентрируются магнитные флокулы, в сливе – тонкие
немагнитные частицы (шламы).
50
Питание
НА
Слив
Скребки
Пески
6.
ПОДГОТОВКА
МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ
Подготовка
руд
к
РУД
К
магнитной
сепарации включает следующие операции:
 дробление и измельчение;
 грохочение;
 обесшламливание и обеспыливание;
 намагничивание и размагничивание;
Рис. 5.29
Схема дешламатора МД-50
 сушка;
 обжиг.
Операции дробления и измельчения служат для подготовки руды по
классам крупности и рассмотрены в курсе "Подготовительные процессы".
Грохочение, как самостоятельная операция, применяется при обогащении
сильномагнитных руд и служит для выделения классов крупности, для которых
отсутствует явление равнопритягиваемости при сухой сепарации. Например,
при сухой сепарации магнетитовых руд крупностью 0 – 50 мм или 0 –25 мм
рекомендуется предварительное разделение их на классы > 6 мм и < 6 мм.
Обесшламливание и обеспыливание – это удаление из исходной руды
тонких нерудных частиц, негативно влияющих на селективность обогащения.
Следует правильно выбирать граничную крупность частиц, удаляемых при
данных операциях. При обогащении сильномагнитных руд рекомендуется
удаление частиц крупностью менее 5 мкм, при сепарации слабомагнитных руд
– менее 10 мкм.
Размагничивание и размагничивание операции, применяющиеся для
усиления либо подавления процессов магнитной флокуляции в процессе
обогащения сильномагнитных руд (рассмотрены выше).
Сушка – как предварительная (подготовительная) операция применяется
перед сухой магнитной сепарацией слабомагнитных руд. Это связано с тем, что
поверхностная влага руды оказывает негативное влияние на селективность
сухой сепарации, причем в тем большей степени, чем мельче материал.
Например, содержание влаги при сухой сепарации редкометальных руд
крупностью (0.3 – 0) мм не должно превышать 0.5 %. При влажности (2 – 2.5)%
процесс полностью нарушается. В то же время марганцевая руда крупностью (3
– 0) мм удовлетворительно обогащается при влажности до 5 %.
Процесс термической сушки требует значительных материальных затрат,
следовательно, важно определить допустимый предел содержания влаги для
каждой конкретной руды.
Сушка осуществляется в барабанных сушильных установках, трубахсушилках либо в кипящем слое.
51
Обжиг – это термический процесс взаимодействия компонентов руды с
целью изменения их химического (минералогического) состава. Одним из
видов обжига является магнетизирующий обжиг, которому подвергаются
железные руды для перевода слабомагнитных окислов железа в
сильномагнитные – искусственный магнетит или маггемит.
Восстановление гематита в магнетит может производится газообразными
или твердыми восстановителями. В первом случае реакция происходит по
схемам:
3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2
3Fe2O3 + H2 = 2Fe3O4 + HO2.
При твердом восстановителе:
3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2
СO2 +C = 2CO.
Обжиг гематитов производится в барабанных вращающихся печах при
температуре 850-9500 С.
В настоящее время, в связи с высокой стоимостью теплоносителей, для
обогащения слабомагнитных железных руд рационально использовать
перспективные сепараторы с высокоградиентным магнитным полем.
Раздел 2 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБОГАЩЕНИЯ
1 Введение
1.1 Сущность электрических методов обогащения.
Электрическое обогащение основано на применении различия в
электрических свойствах разделяемых минералов. К этим свойствам относятся:
электропроводность, диэлектрическая проницаемость, проявление эффектов трибоэлектрического, контактного потенциала, пироэлектрического.
Сущность электрической сепарации заключается во взаимодействии
электрического поля и минеральной частицы, обладающей определенным
зарядом. Заряд частицы получают искусственно одним из способов,
выбираемым в зависимости от их наиболее контрастных электрических
свойств. Электрическая сепарация осуществляется как в однородном, так и в
неоднородном электрическом поле.
Диэлектрическая сепарация может осуществляться только в
неоднородном электрическом поле, где возникают пондеромоторные силы,
зависящие от диэлектрической проницаемости среды и разделяемых
минералов.
Обогащения производится в электрических или диэлектрических
сепараторах.
1.2 Область применения электрических методов обогащения
52
Электрическая сепарация применяется для обогащения зернистых
материалов крупностью от 3 до 0.05 мм, обогащение которых другими
методами малоэффективно либо экономически нецелесообразно.
Область применения данных методов весьма обширна. Это - обогащение
кварца, граната, алмазов, вольфрамовых, фосфоритовых, касситеритовых,
тантало-ниобиевых, титаносодержащих руд и россыпных песков.
Например, при обогащении вольфрамитовых руд крупностью 0.1 – 1.5 мм
с содержанием вольфрамита в исходном 1.5 % получают концентрат с
содержанием вольфрамита 33 – 35 % при извлечении до 97 %.
Методы применяются и при доводке коллективных концентратов таких,
как титано-цирконовых, ильменито-рутило-цирконо-моноцитовых, танталониоби-евых, танталит-колумбитовых, оловяно-вольфрамовых и др.
Например,
из
первичного
тантало-ниобиевого
концентрата
электрическими методами (совместно с магнитными) извлекают танталит
(тантал), колумбит (ниобий), монацит (торий, цезий), циркон (цирконий,
гафний, торий), касситерит (свинец), берилл (бериллий, изумруд, аквамарин),
гранат и пр.
Электрические методы нашли применение и при сухой классификации
материалов по крупности, например, при обеспыливании и классификации
строительных и кварцевых песков, вермикулита, различных солей,
металлических и неметаллических порошков и пр.
2 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОГАЩЕНИЯ
2.1 Общие сведения
Электрическое поле – форма существования материи вблизи
электрических зарядов. Более конкретно – это пространство, в котором
проявляется действие электрических сил на заряженные частицы.
Основная характеристика электрического поля – напряженность (Е).
Напряженность поля в точке – это величина, равная отношению силы, с
которой поле действует на положительный заряд, помещенный в данную точку,
к величине этого заряда, т.е. E = F/Q [H/Кл; В/м].
Электрическое поле, как и магнитное, может быть однородным (рис.1.1а)
и неоднородным (рис.1.1б). Неоднородность поля характеризуется градиентом:
gradЕ=dE/dx. Для однородных электрических полей gradЕ = 0.
Среда, в которой взаимодействуют
а
б
электрические заряды, характеризуется
+
+
диэлектрической проницаемостью (εс),
которая показывает, во сколько раз сила
взаимодействия зарядов в данной среде
меньше, чем в вакууме.
Диэлектрическая
проницаемость
вещества
(εв)
характеризует
поляризуемость диэлектрика.
Вспомним и о понятии абсолютной диэлектрической проницаемости–(εа),
которая оценивается: εа = εεо, где εо– электрическая постоянная, εо =8.85·10-12
Ф/м.
Рис. 2.1 Картины однородного (а) и
53
неоднородного (б) поля
Одна из основных электрических характеристик веществ электропроводность (единица измерения - Сименс), либо удельная
электропроводность (единица измерения –См/м). Последний показатель –
величина, обратная удельному сопротивлению.
По электропроводности все минералы классифицируются на 3 группы:
1.
2.
3.
Проводники (П) – удельная электропроводность 10 – 104 См/м.
Полупроводники (ПП) – удельная электропроводность 10-1 – 10-8
См/м.
Непроводники (НП) – удельная электропроводность <10-8 См/м.
Величина электропроводности слагается из объемной и поверхностной
составляющей. Последняя зависит от состояния поверхности. Путем нанесения
на поверхность реагентов в виде аэрозолей можно целенаправленно изменять
проводимость минералов в нужном направлении.
К
минералам
проводниковой
группы
относятся
магнетит,
титаномагнетит, ильменит, рутил, пирит, галенит, графит и другие минералы.
К полупроводникам относятся доломит, гематит, псиломелан,
халькопирит, молибденит, вольфрамит, сфалерит и пр.
К непроводникам относятся кварц, циркон, турмалин, асбест, боксит,
пирохлор и другие минералы.
В электрическом поле минералы проводниковой и непроводниковой
группы ведут себя различно.
На поверхности проводника, помещенного в электрическое поле,
появляются электрические заряды, причем на одном конце концентрируется
избыток электронов (вблизи положительного электрода), на другом –
наблюдается их недостаток, т.е. появляется положительный заряд. Это явление
связано с переходом электронов от атома к атому на верхних орбитах их
движения. При удалении проводника из поля восстанавливается
первоначальное состояние.
При контакте проводника с заряженным телом (электродом) происходит
обмен зарядов, проводник приобретает одноименный заряд и испытывает силы
отталкивания от электрода.
Помещение в электрическое поле непроводника (диэлектрика)
сопровождается смещением в нем зарядов (переориентацией электрических
диполей в соответствии с направлением напряженности электрического поля).
На концах диэлектрика также появляются заряды, но при контакте с
электродом переход зарядов невозможен, кулоновские силы притягивают
непроводник к электроду.
2.2 Способы зарядки минеральных частиц
Зарядка (электризация) частиц – важнейшая стадия электрической
сепарации. Она может осуществляться путем создания на частицах избыточных
зарядов какого-либо одного знака, либо создания на противоположных концах
частицы зарядов разного знака. Существует несколько способов зарядки
частиц.
54
2.2.1 Зарядка касанием об электрод
При соприкосновении проводниковой частицы (П) с электродом,
находящимся под электрическим потенциалом, происходит перераспределение
зарядов, в результате которого частица приобретает избыточный одноименный
с электродом заряд. Это сопровождается появлением электрических
кулоновских сил отталкивания (рис. 2.2).
Частица непроводника (НП) поляризуется
и притягивается к нижнему электроду.
Скорость зарядки (или разрядки) частиц
зависит от их электрической проводимости,
формы,
контактного
сопротивления,
F
напряженности поля и пр.
НП
П
+
+
Для проводника, имеющего форму
шарика с радиусом "r", касающегося электрода
F
в
постоянном
электрическом
поле
с
+
напряженностью "Е" предельная величина
заряда равна:
q  1.83 10 10 E  r 2 (2.1)
2.2.2 Зарядка частиц ионизацией
Сущность метода заключается в осаждении на поверхность частиц ионов
газа, полученных одним из способов – коронный разряд, рентгеновское,
радиоактивное воздействие.
Наиболее распространенный источник получения ионов – коронный
разряд. Сущность ионизации газа состоит в отщеплении электронов от
Рис. 2.2 Схема зарядки частиц
нейтральных
молекул и в присоединении некоторой части свободных
касанием
электронов к нейтральным молекулам и атомам газа. Таким образом,
носителями электрических зарядов в ионизированном газе являются ионы
различных знаков и свободные электроны.
Коронный разряд – это неполный пробой газа между электродами,
возникающий вблизи тонкого или заостренного электрода. В результате
частичного пробоя ионизируются молекулы воздуха. Под влиянием
электрического поля мощный поток газообразных ионов движется от
коронирующего электрода к заземленному (осадительному) электроду.
Возникающее в этом случае свечение газа – результат возбуждения
нейтральных молекул, с которыми сталкиваются электроны или ионы.
Электрод, вблизи которого возникает свечение газа, называется
коронирующим, а светящаяся область – коронирующим слоем или чехлом
короны. Коронирующий слой образует внутреннюю область коронного
разряда. Во внешней области ионизация газа не происходит, имеет место лишь
перемещение в определенном направлении молекул газа под действием
движущихся ионов. Эти ионы образуют "электронный ветер", он выравнивает
концентрацию ионов в межэлектродном пространстве, способствуя лучшей
зарядке частиц минерала.
55
Внешняя часть коронного разряда имеет только зарядоносители одного
знака, т.к. коронирующий электрод поглощает ионы противоположного с ним
знака, а избыточные одноименно заряженные ионы выталкиваются во
внешнюю область короны и направляются к противоположному электроду.
Следовательно, электрический ток при коронном разряде образуется зарядами
того же знака, какой имеет коронирующий электрод.
Различают
положительную
и
отрицательную
корону,
что определяется знаком
потенциала
коронирующего электрода.
Напряженность
НП
+
электрического поля и
П
НП
П +
+
напряжение на электроде,
при которых происходит
коронный разряд в газе,
+
+
+
называют
критической
напряженностью и
критическим
напряжением.
Напряжение, при котором наблюдается возникновение искр, называют
напряжением искрового пробоя, а при котором возникает электрическая дуга –
Рис. 2.3 Схемапробоя.
зарядки частиц в поле коронного разряда
напряжением
- отрицательно заряженны
В поле коронного разряда возможна зарядка частиц, как находящихся во
взвешенном состоянии в воздушном потоке, так и расположенных на
электроде. На рис. 2.3 (схема слева) показан заряд частиц, находящихся в
воздушном потоке, отрицательными ионами. Здесь верхний электрод
называется коронирующим, нижний – осадительным.
Максимальный заряд, который может получить частица сферической
форма с радиусом "r" в воздушной среде оценивается формулой Потенье:
Qmax  4 o r 2 E (1  2
 1
)
 2 ,
(2.2)
где εо – электрическая постоянная;
ε – диэлектрическая проницаемость частицы;
Е – напряженность электрического поля.
При контакте с заряженным электродом (схема справа) проводниковые
частицы отдают полученный заряд, приобретая положительный заряд, а
непроводники – нет. Скорость разряда частиц при касании об электрод
определяется их проводимостью, контактным сопротивлением. За счет
56
различной кинетики разряда частиц возникает разница в остаточной зарядки Пи НП-частиц.
Это явление сопровождается появлением сил отталкивания для частиц
первого рода (П) и притяжения – для частиц второй группы (НП).
Рассмотренный способ ионизации частиц в коронном разряде с
последующим контактом с электродом – основной метод зарядки разделяемых
частиц при электрической сепарации по электропроводности.
2.2.3 Зарядка частиц трением
Метод основан на трибоэлектрическом эффекте, свойственном многим
минералам. Иногда называется методом контактной электризации.
Сущность трибоэлектрического эффекта – возникновение зарядов на
частицах минералов при прерывании механического контакта между ними,
либо при трении частиц между собой. Другими словами, если электрически
нейтральную частицу минерала привести в соприкосновение с электрически
нейтральной частицей другого минерала или с поверхностью какого-либо
материала и затем разъединить их, то на обоих соприкасающихся веществах
возникнут различные по знаку электрические заряды. При многократном
повторении рассмотренного элементарного акта удается создать плотность
поверхностного заряда, достаточную для сепарации минералов в электрическом
поле высокой напряженности.
Реализация данного метода зарядки частиц возможна двумя способами:
1. Контакт всех разделяемых минералов с электризатором, обычно
вибрационным лотком, обеспечивающего многократное соприкосновение
частиц с его поверхностью в процессе их перемещения.
2. Контакт разделяемых частиц между собой при перемешивании их во
вращающемся барабане, обеспечивающим интенсивное соударение
минералов.
Первый способ обеспечивает более высокую селективность зарядки
частиц путем подбора материала электризатора. Но этому способу характерна
малая производительность, т.к. на вибролотке необходимо обеспечивать
монослой материала.
Второй метод имеет более высокую производительность, но ограничен в
селективности зарядки.
Рассмотренный метод зарядки частиц лежит в основе
трибоэлектрической сепарации.
2.3 Виды электрической сепарации
2.3.1 Электрическая сепарация по электропроводности
В основе сепарации минералов лежит различие в электропроводности
разделяемых минералов. Чем выше контрастность этих свойств, тем
эффективнее проходит процесс обогащения. Данный вид сепарации позволяет
легко разделять проводники от полупроводников и непроводников. Труднее
происходит разделение минералов групп ПП от НП. Практически невозможно
разделить минералы, относящиеся к одной группе, если использовать
естественное различие электропроводности частиц.
57
Существуют следующие разновидности электрической сепарации по
электропроводности (рис. 2.4):
 электростатическая (схема "а");
 коронная (схема "б");
 коронно-электростатическая (схема "в").
_
4
+
Рис. 2.4 – Схемы электрической сепарации по электропроводности
1 – бункер; 2 – барабан (осадительный электрод); 3 – коронирующий электрод;
Электростатическая
сепарация,
на для
примере
барабанного сепаратора
4 – отклоняющий электрод;
5 – устройство
очистки барабана.
(рис.2.4,а), включает зарядку частиц касанием об вращающийся электрод
(барабан). Проводники, получив заряд от барабана, отталкиваются от него,
чему способствует центробежная сила и отклоняющий электрод (4), имеющий
потенциал противоположного знака, и собираются в проводниковом отделении.
Непроводники, поляризуясь, притягиваются к барабану и разгружаются
значительно позже по пути вращения барабана, этому способствует и сила
тяжести частиц. Промежуточную траекторию движения получают
полупроводники. Данный вид сепарации в чистом виде применяется редко.
Коронная сепарация (схема б) основана зарядке частиц в высоковольтном
поле коронного разряда, образующегося между коронирующим и
осадительным электродами. Здесь все частицы получают отрицательный заряд
за счет осевших на их поверхность ионов воздуха. Проводниковая фракция
быстро отдает его барабану, перезаряжается и отталкивается от него.
Непроводники не могут с такой же скоростью отдать свои заряды, они
притягиваются к барабану и разгружаются с его поверхности вращающейся
щеткой (5).
Коронно-электростатическая сепарация (схема в), наиболее широко
применяемая в промышленности, включает принципы электростатической и
коронной сепарации.
Следует обратить внимание, что чаще используется "отрицательная"
корона, это обеспечивается подачей высокого отрицательно напряжения (30 –
50 кВ) на коронирующий электрод (и на отклоняющий), на заземленный
барабан в этом случае подается положительный потенциал от высоковольтного
выпрямителя.
2.3.2 Трибоэлектрическая сепарация
58
В основе сепарации лежит зарядка
1
частиц с помощью трибоэлектрического
эффекта (см. раздел 2.2.3). Вариант реализации
данного способа сепарации показан на рис. 2.5.
3
По
этой
схеме
зарядка
частиц
осуществляется во вращающемся барабане (1).
Остальные элементы схемы соответствуют
2
электростатическому сепаратору (рис. 2.4,а).
Рассмотренный
вид
сепарации
применяется для разделения минералов,
имеющих
близкие
по
значению
электропроводности, и относящиеся, как
правило, к группам ПП или НП.
Для сепарации тонких классов минералов
указанных групп применяют разновидность
данного вида – трибоадгезионную сепарацию.
Рис. 2.5 Схема трибоэлектрической
Диэлектрическая сепарация
сепарации
Способ
основан
на
различии
диэлектрической проницаемости разделяемых минералов. Сущность метода
базируется на известной закономерности. Она заключается в том, что в
неоднородном электрическом поле в среде с диэлектрической проницаемостью
εс частицы с диэлектрической проницаемостью ε1 > εс втягиваются в область
большей напряженности поля, а частицы с проницаемостью
ε2 < εс
выталкиваются в область с меньшей напряженностью поля.
Принцип данной сепарации иллюстрируется на рис. 2.6.
Для реализации схемы необходима специальная среда с заданной
диэлектрической проницаемостью εс.
ε1 > εс > ε2
Это – жидкости, как правило,
искусственные смеси углеводородов,
ε1
которые необходимо регенерировать.
_
+
Все это усложняет технологию, в связи
ε2
с чем, применение данного вида
сепарации ограничено.
3 ДИНАМИКА ПРОЦЕСА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ
Процесс электрической сепарации в электрическом поле осуществляется
либо за счет удерживания заряженных частиц на поверхности заземленного
Рис. 2.6 Принцип
диэлектрической
(осадительного)
электрода,
либо в результате отклонения их в сторону
электрода сепарации
с противоположным зарядом. Поэтому в электросепарации
различают два режима: удерживания и отклонения.
Поведение частиц в электрическом поле, траектории их движения
определяются соотношением электрических и механических сил.
3.1 Характеристика действующих на частицы сил
59
Разделение различно заряженных частиц происходит в результате
взаимодействия электрических и механических сил, действующих в рабочей
зоне сепаратора, и, как следствие, изменения траектории их движения.
Рассмотрим основные электрические силы, действующие на частицы.
Электрическая кулоновская сила – Fк.
Это сила, обусловленная
притяжением частицы к противоположному по знаку электроду и отталкивания
ее от одноименно заряженного. Она определяется по выражению:
F=QE,
(3.1)
где Q – заряд частицы, Кл;
Е – напряженность электрического поля, В/м.
Сила зеркального отображения – Fз.. Сила взаимодействия заряда
частицы и индуцированного на осадительном электроде электрического заряда,
равного по величине, но противоположно по знаку. Сила направлена к
электроду и стремится удержать частицу на нем либо вблизи него. Это
разновидность кулоновской силы, она способствует более длительному
удерживанию на электроде частиц диэлектрика (НП) по сравнению с Пчастицами. Является главной электрической составляющей силы адгезии при
трибоадгезионной сепарации. Определяется по выражению:
QR2
Fз  2 ,
l
(3.2)
где QR - остаточный заряд частицы, Кл;
l – расстояние между центрами зарядов, м
Остаточный заряд частицы зависит от ряда факторов, в том числе от
переходного сопротивления в зоне контакта. В воздушной среде она равна:
QR  4 0 (1  2
ч 1 2
)r E ( R) ,
ч  2
(3.3)
где ε0 – электрическая постоянная;
εч и r – диэлектрическая проницаемость и радиус частицы;
Е – напряженность поля;
φ(R) – функция переходного сопротивления, изменяющаяся от 0 до 1.
Пондеромоторная сила – Fп. Возникает в неоднородном электрическом
поле и зависит от соотношения диэлектрических проницаемостей частицы и
среды. Является определяющей при диэлектрической сепарации (см. 2.3.3).
Определяется выражением:
Fп  4 0 с r 3
ч  с
EgradE ,
 ч  2 с
(3.4)
где εс – диэлектрическая проницаемость среды;
gradE – градиент напряженности электрического поля.
При рассмотрении сепарации в воздушной среде выражение (3.4)
справедливо при εс = 1.
60
Трибоадгезионная сила – Fад. Проявляется только при обогащении
тонкодисперсного материала (< 30 мкм), когда повышается роль
поверхностных (адгезионных) сил. Она определяет адгезию (прилипание)
частиц между собой и к другим поверхностям.
По Б.В. Дерягину полная сила адгезии равна:
Fад = Fм + Fэ ,
(3.5)
где Fм - - молекулярная составляющая;
Fэ - электрическая составляющая.
Fм = πАσdч,
(3.6)
где σ – поверхностное натяжение;
dч – диаметр частицы;
А – постоянный коэффициент.
Электрическую составляющую Fэ можно представить как сумму сил:
FЭ = Fдс + Fз,
(3.7)
где Fдс – сила, обусловленная взаимодействием двойных электрических
слоев (ДЭС);
Fз – сила зеркального отображения (3.2).
Известно выражение:
Fдс  2 s2 Sk ,
(3.8)
где σs – поверхностная плотность зарядов ДЭС;
Sк – площадь контакта.
Тогда с учетом (3.2 и 3.8) получим:
Q R2
Fэ = 2 S k + 2
(3.9)
l
Общая трибоадгезионная сила оценивается выражением:
Q R2
2
Fад = πАσdч + 2 s S k + 2
(3.10)
l
2
s
Механические силы. Основными механическими силами являются: сила
тяжести Fт=mg и центробежная сила Fц =mv2/R. Силой сопротивления при
сепарации в воздушной среде пренебрегаем.
Анализ сил
В качестве вывода предыдущего раздела примем к сведению общую
характеристику сил.
1. Кулоновская сила – Fк. Наиболее существенная сила при электрической
сепарации.
Обусловливает
отталкивание
объектов,
имеющих
одноименный заряд, и притяжение – при разноименном заряде. Действует
как в однородном, так и неоднородном поле.
2. Сила зеркального отображения – Fз. Всегда направлена к электроду.
Действует только вблизи электрода и при контакте с ним.
61
3. Пондеромоторная сила – Fп. Действует только в неоднородном
электрическом поле. Зависит от среды сепарации. Существенна и
определяющая при диэлектрической сепарации. При сухом обогащении
ее иногда пренебрегают.
4. Трибоадгезионная сила – Fад. Учитывается только при сепарации
тонкодисперсных материалов.
5. Механические силы. Основная – центробежная сила, действующая при
криволинейном движении рабочего органа сепаратора (например,
барабан). Силой тяжести обычно пренебрегают.
Рассмотрим векторную диаграмму сил, действующих на частицу
непроводник в случае сухой сепарации на коронно-электростатическом
барабанном сепараторе (рис. 3.1).
Fц
Барабан выполняет роль не только
β
Fп
рабочего органа сепаратора, но и
служит
одним
из
электродов
Fтн
(осадительный).
Здесь НП-частица закреплена на
Fз
поверхности вращающегося барабана
Fт
под углом β к вертикальной оси. Сила
Fк
тяжести (Fт) разложена на две
составляющие – нормальную Fтн =
R
mgcosβ и касательную (на схеме не
показана).
Кулоновская сила (Fк) действует
+
к центру барабана, т.к. НП частица,
получив
от
коронного
разряда
значительный
отрицательный
потенциал, не отдает его положительно заряженному барабану (вернее
медленно разряжается).
Сила зеркального отображения (Fз) всегда прижимает частицу к
электроду.
Поскольку поле неоднородно (в связи с формой коронирующего и других
электродов) можно учесть пондеромоторную силу Fп. Она направлена от центра
барабана, так как диэлектрическая проницаемость минералов больше, чем
воздуха, а напряженность поля выше вблизи коронирующего электрода (на
схеме не показан). Но эта сила настолько мала, что ее можно не учитывать.
Таким образом, для непроводниковой частицы (режим удерживания)
Рис. 3.1 Диаграмма сил
баланс действующих сил имеет вид:
FΣ = Fк + Fз + Fтн – Fп – Fц (3.11)
Проведя аналогичный анализ можно получить выражение для
действующих сил на проводниковую частицу. Здесь, очевидно действует режим
отклонения. Учтем, что кулоновская сила изменит свое направление, т.к.
проводники быстро отдают барабану полученный заряд, приобретают
одноименный с ним заряд и испытывают силы отталкивания. Остальные силы
62
направление своего действия не изменят. Для проводниковой частицы
получим:
FΣ = Fз + Fтн -Fк – Fп – Fц (3.12)
Результирующая сила (FΣ) в обоих случаях определяет траекторию
движения частиц. Обратим внимание, что путем увеличения частоты вращения
барабана можно изменять соотношение конкурирующих сил (изменяется
центробежная сила). Чем она выше, тем чище будет непроводниковая фракция.
Высокоскоростной режим барабанных электрических сепараторов не только
улучшает технологические показатели, но и повышает их производительность.
4 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕПАРАТОРЫ
4.1 Классификация сепараторов и общие сведения
Классификация электрических сепараторов осуществляется по следующим
признакам: по способу сепарации и по характеру движения материала
(конструктивный признак).
В свою очередь первая группа сепараторов классифицируется на виды:
 электростатические;
 коронные;
 коронно-электростатические;
 трибоэлектростатические;
 диэлектрические.
Вторая группа классифицируется на виды (основные):
 барабанные;
 камерные;
 лотковые;
 пластинчатые;
Электрические сепараторы состоят из следующих основных блоков:
 бункер с питателем (иногда с подогревом);
 зарядное устройство, где производится зарядка частиц;
 сепарирующая часть, где с помощью электродов, рабочего органа
образована рабочая зона;
 высоковольтный блок.
Зарядное устройство и сепарирующая часть конструктивно могут быть
объединены или выполнены раздельно.
4.2 Сепараторы для разделения минералов по электропроводности
4.2.1 Барабанные сепараторы
Барабанные сепараторы получили самое широкое распространение.
На рис. 4.1 показана схема коронно-электростатического барабанного
сепаратора, на основе которой можно представить конструкцию и принцип
работы и коронного сепаратора.
Сепаратор состоит из вращающегося (с управляемой частотой)
металлического
заземленного
барабана
(осадительный
электрод),
63
остроконечного коронирующего электрода, цилиндрического отклоняющего
электрода. На последние электроды (4 и 5) подается высокое, как правило,
отрицательное напряжение. Вспомогательными частями сепаратора являются:
бункер (1), питатель (2), очищающая щетка (6) и приемники продуктов (7).
Подготовленный для сепарации материал дозируется на поверхность
вращающегося барабана, который переносит его в зону коронного разряда.
1
4
3
2
+
5
6
7
НП
ПП
П
Рис. 4.2 Общий вид трехбарабанного
коронирующего сепаратора
Здесь все частицы получают заряд, обусловленный осаждением ионов воздуха
из внешней части короны. Поскольку кинетика разряда частиц, касающихся
барабана, зависит от проводимости, траектории движения их будут различны.
Проводники, перезарядившись при контакте с барабаном, отталкиваются
от него. Электрод (5), находясь под противоположным зарядом, усиливает
отклонение траектории движения проводников, что повышает селективность
разделения. Сбросу частиц с барабана способствует и центробежная сила.
Рис. 4.1 Схема барабанного
коронноНепроводники
разряжаются
очень медленно, адсорбированные на их
электростатического сепаратора
поверхности
отрицательные
ионы прижимают частицы к
1 – бункер; 2 – питатель; 3, 4, 5 - осадительный,
коронирующий и отклоняющий электроды; 6 – щетка;
барабану, который выносит их в
7 – приемник продуктов
2
зону разгрузки. Вращающаяся
1
щетка
(6)
окончательно
4
разгружает эту фракцию в
приемник.
3
Полупроводники, имеющие
5
промежуточные
свойства,
6
частично отдают свой заряд
+
осадительному
электроду
и
7
НП
ПП
П
64
разгружаются в нижней части барабана.
Если отключить отклоняющий электрод (5), сепаратор становится
коронным. Работа его аналогична. Исключено только дополнительное влияние
отклонение проводниковой фракции.
Работа электростатического барабанного сепаратора понятна из схемы,
приведенной на рис. 2.4,а.
В промышленности используются многобарабанные сепараторы (рис.
4.2), например, ЭКС-1250, ЭКС-3000, СЭС-2000 и пр. В обозначении
сепараторов число указывает рабочую длину барабана. Производительность их
колеблется от 1.5 до 5 т/час.
На рис. 4.3 показана схема трибоэлектрического барабанного сепаратора,
которая от схемы коронно-электростатического отличается отсутствием
коронирующего электрода и наличием электризатора (1), выполненного в виде
вращающегося барабана. Работа сепаратора будет понятна, если вспомнить
раздел 2.3.2.
Вместо вращающегося барабана можно установить вибрационный лоток,
где также происходит зарядка частиц методом электризации, но при этом
снижается производительность сепаратора.
4.2.2 Камерные сепараторы
На рис. 4.4 показана схема
реализации трибоэлектрической
сепарации в ячейке камерного
трибоэлектростатического
сепаратора.
Он
применяется
для
разделения
частиц
(тонкодисперсной
крупности),
относящихся, как правило, к
одной группе по проводимости.
Здесь в вибрационном лотке (1) и
дозаторе (2) частицы получают
заряд, согласно с их свойствами
(этап зарядки частиц) и в
соответствии с действующими
кулоновскими
силами
либо
притягиваются к электроду (3),
либо него отталкиваются.
В результате в приемнике
фракции
с
соответствующими
2
1
3
+
5
4
+
Фр.1
Фр.2
Фр.3
продуктов
(4)
аккумулируются
электропроводными свойствами.
Поворотный шибер (5) служит для отсекания веера раскрытия продуктов
по фракциям.
4.2.3 Диэлектрические сепараторы
65
Принцип их действия основан на взаимодействии частиц, имеющих
различные значения диэлектрической проницаемости (см. раздел 2.2.3).
На рис. 4.5 показаны схемы диэлектрических сепараторов.
Неоднородное электрическое поле здесь создается с помощью электродов
(2) и (3). Частицы, имеющие большее значение диэлектрической
проницаемости, чем проницаемость среды, будут втягиваться пондеромоторной
силой в область повышенной напряженности поля собираться в приемниках (6).
Минералы с диэлектрической проницаемостью меньшей, чем значение
проницаемости среды выталкиваются в область пониженной напряженности
поля и концентрируются в приемнике (7).
а
б
Рис. 4.5 Схемы диэлектрических сепараторов: а – с коническим сетчатым
электродом; б – с наклонными электродами
1 – бункер; 2,3 – электроды; 4 – ванна; 5 – шибер; 6, 7 – приемники продуктов.
5 ПОДГОТОКА РУДЫ К ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ
Подготовка руды к электрической сепарации может включать следующие
операции:
 классификация (обеспыливание);
 термическая сушка;
 обработка поверхности реагентами;
 увлажнение;
 термическая обработка (нагрев).
Обеспыливание – отделение тонкодисперсных частиц (<40 мкм) при
диэлектрической сепарации и разделении частиц по электропроводности.
Указанный класс крупности нарушает селективность процесса. Применяется
редко.
Термическая сушка – удаление поверхностной влаги. Операция снижает
вероятность слипания частиц, увеличивает контрастность гидрофильных
66
частиц
(смачивающихся
водой),
отличающихся
объемными
электропроводностями.
Обработка поверхности реагентами – операции, направленные на
изменение в нужном направлении поверхностной электропроводности и
снижение сил адгезии. Может осуществляться по нескольким направлениям:
 усиление гидрофобности одного из минералов с помощью органических
реагентов, за которым следует увлажнение всей массы исходного,
последнее приводит к повышению контрастности в электропроводности
гидрофобинизированных и гидрофильных частиц.
 изменение электрической проводимости путем создания на поверхности
одного из минералов электропроводной пленки с помощью
неорганических реагентов;
 снижение сил адгезии (слипания) между разделяемыми минералами.
Увлажнение – применяется в случае, если разделяемые минералы имеют
близкие значения объемной электропроводности, а поверхность их
характеризуется различной степенью гидрофобности. В этом случае
гидрофильные частицы по свойствам приближаются к проводникам из-за
увеличения поверхностной составляющей электропроводности. Увлажнение
"мягкое", влажность до 5 %. Операция применяется, например, при выделении
алмазов.
Термическая обработка (нагрев) – нагрев сепарируемого материала до 50
0
– 300 С усиливает контрастность электропроводности минералов П и ПП (НП)
групп. С повышением температуры проводимость минералов групп ПП и НП
растет, а минералов проводников – падает. Кроме того, при повышенных
температурах усиливается эффект контактной электризации. Операция часто
реализуется путем установки нагревателей в бункер исходного материала и в
конструкцию питателя.
6 ПРАКТИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОГАЩЕНИЯ
Самое широкое распространение электрическая сепарация получила в
схемах доводки титано-циркониевых концентратов для отделения рутила,
ильменита, лейкоксена от цирконов, моноцита, ставролита, турмалина, граната
и кварца.
67
Рис. 6.1 Схема доводки черновых гравитационных концентратов
На рис. 6.1 показан фрагмент схемы доводки черновых концентратов
электрической и магнитной сепарацией.
Приведенная технология позволяет получать концентраты:
 ильменитовый, содержащий 96 – 98 % ильменита (60 % TiO2), до 2 %
Cr2O3;
 рутиловый, содержащий до 94 % рутила и 5 % ильменита (до 95 % TiO2);
 цирконовый, содержит до 97 % циркона;
 ставролитовый, содержит до 90 % ставролита (до 47 % Al203);
 дистен-силлиманитовый, содержащий до 93 % дистена и силлиманита
(58% Al203).
Извлечение двуокиси титана и циркона в соответствующие концентраты
составляет 93 – 95 % от операции доводки коллективного концентрата.
Процесс обогащения осуществляется на сепараторах ЭКС-1250 и ЭКС3000.
Электрическая сепарация применяется также для доводки танталониобиевых гравитационных концентратов. В результате доводки получают
высококачественный
колумбитовый,
танталовый,
цирконовый
и
касситеритовый концентраты.
В отечественной практике электросепарацию применяют и для
обогащения кварцевых песков. После отделения от кварца полевых шпатов,
сланцев и других примесей получают кварцевый концентрат содержащий до 98
% SiO2.
68
В заключение следует отметить, что электрические методы обогащения
могут применяться при разделении практически любых минералов. Например,
отделение неорганической серы из угольных концентратов, обогащение
железных и марганцевых руд и пр. Однако из-за малой производительности
промышленных сепараторов применение данных методов в крупнотоннажном
производстве не всегда экономически оправдано.
5.3
Краткое описание лабораторных работ
Лабораторные работы предназначены для закрепления теоретических
знаний, полученных на лекциях и при работе с литературными источниками, а
также для приобретения практических навыков проведения экспериментальных
исследований технологических процессов комплексного использования сырья.
5.3.1
Перечень рекомендуемых лабораторных работ
Рекомендуемый перечень лабораторных работ:
1. Обогащение руды на лабораторном электромагнитном
сепараторе 138Т-СЭМ
2. Мокрое магнитное обогащение на сепараторе 237-СЭ с
прямоточной ванной
3. Магнитный анализ на трубчатом анализаторе
4. Построение кривых обогатимости по результатам
фракционного анализа
5. Обогащение полезных ископаемых по твердости
6. Обогащение полезных ископаемых по трению
7. Фотометрическая сортировка
8. Флотогравитационная доводка чернового гравитационного
концентрата
9. Определение возможных методов и принципиальных схем
на основе внешних признаков минералов
Для каждой лабораторной работы оформляется отчет. Отчеты-проекты по
лабораторным работам оформляются в соответствии с требованиями
методических указаний по выполнению каждой лабораторной работы и
требованиям стандарта СТО ИрГТУ.005-2009.
5.3.2 Методические указания по выполнению лабораторных работ
ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТО ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
К выполнению лабораторных работ допускаются студенты, прошедшие
инструктаж и усвоившие основные правила техники безопасности при работе в
лаборатории.
Работая с механизмами, студенты должны соблюдать следующие
правила техники безопасности:
1. Перед пуском оборудования необходимо предварительно осмотреть его
м убедиться в исправности. Неисправное оборудование включать
69
запрещается.
2. Проверить наличие ограждений у вращающихся частей и заземления
электрических устройств.
3. Перед пуском оборудования следует закрепить съемные части, закрыть
все смотровые люки, закрепить их замками и предупредить окружающих
о его включении.
4. Во время работы электросепараторов запрещается осмотр рабочей зоны с
открыванием люков и переключение высокого напряжения на блоке
питания.
5. Запрещается прикасаться к токоведущим частям электрооборудования.
6. Перед чисткой оборудования следует отключить его от сети.
7. Открывать люки электросепараторов разрешается не ранее, чем через 5
мин. после отключения аппарата. Перед чисткой необходимо закоротить
коронирующий электрод с помощью заземленного щупа на
изоляционной ручке.
8. Необходимо помнить, что электроды электрических сепараторов при
работе находятся под напряжением до 20 кВ.
9. Оборудование должно быть немедленно отключено от сети при
несчастном случае, а также при появлении признаков неисправности
(дым, усиливающийся шум, снижение частоты вращения двигателя).
10.Соблюдать чистоту на рабочем месте.
Общие требования
Каждый студент обязан составить индивидуальный отчет о выполненной
лабораторной работе и представить его преподавателю на следующем занятии.
Студент, не представивший отчет о выполненной работе, к следующей
лабораторной работе не допускается. Отчет о лабораторной работе следует
выполнить на бланке либо в тетради.
Отчет о лабораторной работе принимается преподавателем, если он
правильно выполнен, аккуратно оформлен и верно даны ответы на вопросы по
теме работы.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Определение удельной магнитной восприимчивости минералов
Общие положения
Результаты магнитной сепарации руд, содержащих магнитные минералы,
зависят от распределения по фракциям частиц с различной магнитной
восприимчивостью.
Согласно технологической классификации минералов по магнитным
свойствам,
величине
удельной
магнитной
восприимчивости
они
подразделяются на три группы:
 сильномагнитные (или ферромагнитные), обладающие удельной магнитной
восприимчивостью χ > 3,8-10-5 мэ/кг;
70
 слабомагнитные - парамагнитные минералы со значением удельной
магнитной восприимчивости в пределах 1,26 • 10-7 < χ <7,5 -10 м3/кг;
 немагнитные - парамагнитные минералы с удельной магнитной
восприимчивостью χ < 1,26-7 м3/кг и диамагнитные минералы.
Удельная магнитная восприимчивость минералов может быть определена
различными методами: баллистическим, пондеромоторным, индукционным,
различными мостовыми и др.
Наиболее простым и удобным методом определения удельной магнитной
восприимчивости является пондеромоторный, которым измеряют силу
притяжения, действующую на образец в неоднородном магнитном поле с
известным значением силы магнитного поля HgradH. Определить достаточно
точно среднее значение HgradH поля в участке, занимаемом образцом, трудно,
поэтому чаще используют косвенный метод: сравнивают магнитные силы,
действующие на исследуемый образец, и эталон с известной удельной
магнитной восприимчивостью
При определении удельной магнитной восприимчивости используют
следующее выражение:
 обр 
 эт  Рэт  Робр
Рэт  Робр
,
(1.1)
где χобр, χэт ~ удельная магнитная восприимчивость исследуемого
образца и эталона, соответственно, м 3/кг;
Pобр, Pэт массса образца и эталона, соответственно, кг;
ΔPобр, ΔPэт
кажущийся прирост массы образца и эталона в магнит
ном поле, кг
ΔP =Pм – P,
(1.2),
где Pм - масса минерала в магнитном поле, кг;
P - масса материала, кг.
В качестве эталона используют:
пирофосфат марганца Mn2P2O7 (χ=8,3 10-7 м3/кг),
хлористый марганец MnCl2 (χ=14,45 10-7 м3/кг)
фтористый кобальт СоF2 (χ=9.55 10-7 м3/кг)
или другие устойчивые соединения.
Установка для измерения магнитной восприимчивости пондеромоторным
методом (рис. I.I) состоит из электромагнита (или постоянного магнита) и
весов с измерительной системой, изготовленной из немагнитного материала,
которыми измеряют силу притяжения исследуемых материалов.
Магнитная сила определяется массой груза, способного оторвать
колбочку с исследуемым материалом от полюсов магнита.
Цель работы - определение удельной магнитной восприимчивости
образцов минералов и руд.
В процессе работы необходимо определить удельную магнитную
восприимчивость руд Курского, Лебединского, Криворожского месторождений
и магнетита. Крупность исследуемого материала - 0,1 мм
71
Рис. I.I - Схема установки для определения магнитной восприимчивости
I - весы с измерительной системой из немагнитного материала; 2 магнит;
3 - исследуемый материал
Аппаратура, приспособления, материалы
При выполнении лабораторной работы необходимы следующие
аппаратура, приспособления и материалы:
1. Весы, измерительная система которых изготовлена из немагнитного
материала.
2. Набор разновесов.
3. Электромагнит (или постоянный магнит).
4. Колбочки диаметром ~ 1 см для исследуемых материалов.
5. Колбочка с эталонным материалом Мп2Р207,
6. Исследуемый материал крупностью - 0,1 мм.
Методика выполнения работы
1. Подвесить к коромыслу весов колбочку с эталонным материалом.
2. При выключенном электромагните (при отсутствии постоянного магнита)
определить массу колбочки с эталонным материалом.
3. Включить электромагнит (установить под колбочкой постоянный
магнит).
4. Осторожно нагружая чашку весов, определить минимальную массу груза,
способную оторвать колбочку с материалом от полюсов магнита.
5. Выключить электромагнит (убрать постоянный магнит).
6. Операции по п.п. 2-5 проделать не менее 3-х раз.
7. Снять с коромысла весов колбочку с эталонным материалом.
8. Насыпать исследуемый материал в колбочку до заполнения, уплотняя его
встряхиванием.
9. С каждым из исследуемых материалов операции по п.п; 2-5 проделать не
менее 3-х раз.
10.Результаты исследований занести в табл. I.I.
11.По результатам исследований определить средние значения измерений.
12.Используя средние значения измерений, определить удельную
магнитную восприимчивость исследуемых материалов.
13.На основании полученных данных сделать вывод о магнитных свойствах
исследованных материалов.
72
Порядок расчета
1. Среднее значение трех
измерений определяют как среднее
арифметическое.
2. Кажущийся прирост массы ΔР находят по формуле (1.2).
3. Удельную магнитную восприимчивость исследуемых материалов
определяют по формуле (I.I).
Содержание отчета
1. Классификация минералов по магнитным свойствам.
2. Описание метода и установки.
3. Цель и методика выполнения работы.
4. Результаты работы в виде табл. I.I.
5. Выводы по результатам исследований.
Таблица 1.1
Результаты исследований
Материал
№
Масса
Масса в
Прирост
Удельная
измерения материала, магнитном Массы, кг
магнитная
кг
поле, кг
восприимчивость
Литература: [1];[2]
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Исследование фракционного состава полиминеральных руд с помощью
универсального электромагнита УЭМ-1Т
Общие положения
Результаты обогащения руд, содержащих магнитные минералы, в
магнитном поле зависят от распределения по фракциям частиц с различной
магнитной восприимчивостью.
Напряженность магнитного поля, в котором
выделяется соответствующая фракция, является в этом случае аналогом
плотности разделения в гравитационных процессах.
Определение
фракционного
состава
полиминеральной
руды
осуществляется путем выделения из исходной навески руды фракций с
определённым интервалом значений магнитной восприимчивости в
последовательности: сильномагнитная - слабомагнитная - немагнитная
фракции.
Для реализации указанного принципа извлечения частиц из руды
необходимо иметь магнитные поля с различной напряженностью. Тогда в
магнитном поле с низкой напряженностью будут выделены минералы с
высокой магнитной восприимчивостью, с увеличением силы поля происходит
73
извлечение менее магнитных частиц. В исследовательской практике магнитный
анализ производится либо с помощью набора ручных магнитов с различной
интенсивностью поля, либо электромагнитном, напряженность поля, в рабочем
зазоре которого устанавливается величиной питающего напряжения.
Цель работы - освоение методики исследования фракционного
магнитного состава руды с помощью универсального электромагнита УЭМ-1Т.
Аппаратура, приспособления и материалы
Для выполнения работы необходимы:
 универсальный электромагнит УЭМ-IT в комплекте;
 выносной вольтметр постоянного тока (0-I50 B);
 предметные стекла;
 весы с разновесами;
 измельченные навески сильномагнитной и слабомагнитной руды.
Устройство
и
техническая
характеристика
универсального
электромагнита УЭМ-1Т.
Универсальный электромагнит предназначен для разделения исходной
пробы на магнитные фракции, а также позволяет выделить мономинеральные
фракции слабомагнитных минералов сухим методом и сильномагнитные
минералы из тонких фракций мокрым методом с высокой степенью чистоты.
Электромагнит конструктивно оформлен в виде пульта, в корпусе
которого расположены катушки электромагнита с магнитопроводом,
автотрансформатор, выпрямитель и амперметр, измеряющий силу тока в
обмотке электромагнита. На выступающие из пульта концы магнитопровода
можно закрепить полюсные наконечники различной конфигурации,
обеспечивающие заданные характеристики рабочего зазора электромагнита.
В комплект прибора входят клиновидные, конусные и многополюсные
наконечники. Для производства магнитного анализа мокрым способом служит
приставка, снабженная электродвигателем и стеклянной трубкой. Подключение
двигателя приставки производится к штепсельному гнезду "Мотор",
расположенному на боковой стенке пульта. Двигатель с помощью эксцентрика
сообщает сложное движение стеклянной трубке, что обеспечивает чистоту
выделяемой магнитной фракции.
При работе с клиновидными наконечниками, когда руки оператора
заняты, управление прибором осуществляется педалью, подключающейся к
пульту в гнездо "Педаль". В противном случае в гнездо "Педаль" вставляется
перемычка, а управление магнитом производится тумблером, установленным
на передней панели пульта. Для подключения выносного вольтметра на
боковой стенке пульта имеется соответствующее гнездо.
Максимальная напряженность магнитного поля в рабочем зазоре при токе
питания электромагнита 2 А следующая:
 с многополюсными наконечниками - 120 кА/м;
 клиновидными наконечниками при задоре 2 мм
- 600 кА/м;
 коническими наконечниками при зазоре I мм, на участке конуса,
74
диаметром 10 и длиной 5 мм - 850 кА/м;
 то же, на участке конуса диаметром 3 и длиной 2 мм - 2500 кА/м.
Подготовка прибора к работе
1. Убедиться в наличии заземления пульта и педали прибора.
2. В зависимости от вида анализа установить соответствующие
полюсные, наконечники,' при 'необходимости - приставку.
3. Установить требуемый зазор между полюсными наконечниками,
прочно зафиксировать их стопорными винтами.
4. Подключить к пульту педаль или поставить перемычку, переносной
вольтметр.
5. Установить ручку автотрансформатора в крайнее левое (нулевое)
положение.
6. Убедиться в работе прибора. Включить прибор в сеть 220 В,
включить тумблер питания. При нажатии на подключенную педаль
должна загореться индикаторная лампа, а при вращении ручки
автотрансформатора стрелка амперметра должна отклоняться от 0
до 2А.
Примечание:
1. При отключенной педали обязательно поставить в гнездо "Педаль"
перемычку, управление прибором в этом случае осуществляется
тумблером на передней панели пульта.
2. С целью предотвращения перегрева обмотки магнита во всех случаях,
когда не требуется максимальная напряженность магнитного поля,
работать при силе тока до 1-1,5 А. Учесть, что напряженность поля резко
возрастает при увеличении тока в обмотке магнита до IA, при
дальнейшем увеличении тока до 2А напряженность поля изменяется
незначительно (на 6-8%).
Методика выполнения исследований
I. Выделение сильномагнитных фракций сухим методом
Для данного вида исследования на концах магнитопровода закрепить
многополюсные наконечники, между которыми поместить стеклянную трубку с
воронкой.
Сильномагнитные минералы (магнетит, титаномагнетит, пирротин)
выделяются путем пропускания пробы через стеклянную трубку, помещенную
между многополюсными
наконечниками.
Требуемая
напряженность
магнитного поля устанавливается с помощью автотрансформатора, контроль
питающего напряжения осуществляется выносным вольтметром. Зависимость
напряженности магнитного поля между многополюсными наконечниками
(диаметр стеклянной трубки 20 мм) от напряжения на обмотке магнита
представлена на рис. 2.1.
Последовательность выполнения анализа:
 используя график (рис. 2.1) с помощью автотрансформатора установить
требуемую напряженность магнитного поля;
75
 при включенном электромагните осторожно высыпать исходную пробу
(20-80 г) в воронку стеклянной трубки; сильномагнитные минералы в
виде рада колец останутся на стенках трубки, остальные выпадут в
чашечку, подставленную под трубкой;
 поставить чистую чашечку под трубку, выключить электромагнит - вся
выделенная сильномагнитная фракция выпадет в подставленную
чашечку;
 при необходимости выделенную фракцию можно пропустить через
рабочую зону магнита повторно;
 установить следующую требуемую напряженность магнитного поля (но
большую предыдущей) и пропустить аналогичным способом оставшуюся
часть исходной пробы;
 все выделенные фракции и остаток взвесить, определить их выходи
занести данные в рабочую тетрадь: напряженность разделения, массу и
выход (%) извлеченной фракции.
Рис. 2.1 - Зависимость напряженности магнитного поля от напряжения на
обмотке магнита для многополюсных наконечников
2. Выделение сильномагнитных минералов из тонких фракций мокрым
методом
Применение водной среды и сложные движения стеклянной трубки с
выделяемой фракцией относительно конусных полюсных наконечников
обеспечивают высокую чистоту извлекаемой фракции.
Последовательность выполнения анализа:
 установить конические наконечники, закрепить приставку для извлечения
фракций мокрым методом;
 на нижний конец стеклянной трубки надеть резиновый шланг с зажимом,
заполнить трубку водой;
 установить напряжение питания обмотки магнита 30-50 В
(обеспечивается напряженность поля, достаточная для извлечения
сильномагнитной фракции);
 подключить двигатель приставки к гнезду "Мотор", включить тумблер
электродвигателя (на левой боковине приставки) – стеклянная трубка
должна совершать вращательное и возвратно-поступательное движение;
76
 разделяемую пробу осторожно высыпать в трубку с жидкостью; проба,
проходя мимо конических наконечников, разделяется на фракции:
сильномагнитная фракция накапливается внутри трубки в виде
сплошного столбика или "восьмерки", остальная часть пробы
накапливается у зажима в нижней части трубки;
 через 1-2 мин, после разделения пробы открыть зажим и слить осевшую
фракцию с водой в стакан; заполнить трубку чистой водой, и продолжить
отмыв сильномагнитной фракции;
 после 2-3-х отмывов сильномагнитную фракцию слить вместе с водой в
чистый стакан; после отстаивания воду слить, а осадок высушить и
взвесить.
3
Разделение пульпы на среднемагнитные фракции
Для данного вида анализа применяются клиновидные полюсные
наконечники, ножная педаль и выносной вольтметр. Метод позволяет выделять
несколько фракций с весьма близкой магнитной восприимчивостью. Между
лезвиями полюсных наконечников при зазоре 2,5 мм может быть получена
напряженность магнитного поля от 0 до 600 кА/м, изменяющаяся в
зависимости от напряжения согласно графику (рис.2.2).
Последовательность выполнения анализа:
 прочно закрепить клинообразные наконечники, установив зазор между
ними 2,5 мм;
 подключить к прибору педаль;
 исходную пробу поместить на стеклянную пластинку равным слоем
толщиной не более 1-2 мм;
 установить требуемую напряженность поля, пластинку с пробой
перемещать в горизонтальном направлении вблизи рабочего зазора (2-3
мм от полюса), последовательно обрабатывая всю пробу;
 разгрузку извлеченных зерен производить в чистую емкость при
выключенном питании прибора (педалью);
 после обработки всей пробы установить требуемую большую
напряженность поля и повторить операции по извлечению следующей
магнитной фракции из остатка пробы;
 выделенные фракции и остаток взвесить, определить их выход и занести
в рабочую тетрадь.
Рис. 2.2 - Зависимость напряженности магнитного поля от напряжения на
обмотке магнита для клиновидных наконечников
77
1.
2.
3.
4.
План выполнения работы
Изучить вышеприведенные методики исследования фракционного
состава рудного сырья.
Выделить из железной руды (навеска 50 г) сухим способом 4 магнитные
фракции при напряженности поля 20; 40; 60 и 100 кА/м.
Рассчитать выход фракций и построить зависимость: суммарный выход
фракций (сверху) - напряженность поля.
Используя клинообразные наконечники, выделить из навески
полиминерального сырья магнитную фракцию при напряженности 800
кА/м; оценить микроскопическим анализом чистоту полученных
фракций.
Содержание отчета.
1. Назначение и схема универсального магнита УЭМ-IT.•
2. Краткая методика выполненных исследований.
3. Результату исследований в виде таблицы и графика
4. .Выводы.
Литература [1,2]
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3
Исследование параметров магнитных полей
Общие положения
Взаимодействие минеральной частицы с магнитным полем предопределяется ее
магнитными свойствами и параметрами магнитного поля. Удельная магнитная
сила, ответственная за разделительный процесс в рабочей зоне сепаратора,
представляется выражением
Fм   0 HgradH ,
(3.1)
где μ0 - магнитная проницаемость среды, Г/м,
(для воздушной среды μ0= 4π10-7г/м);
χ -удельная магнитная восприимчивость частицы,
Н - напряженность магнитного поля, А/м;
HgradH- градиент напряженности поля по оси X, А/м2
Таким образом, основными параметрами магнитного поля сепараторов
являются напряженность и градиент напряженности. Последний параметр
характеризует неоднородность магнитного поля и обусловлен геометрией
полюсов и рабочей зоны сепаратора в целом.
Известно, что напряженность магнитного поля связана с индукцией
зависимостью
B=μ0H
(3 2)
78
где В - магнитная индукция, Тл.
Данная зависимость позволяет оценивать напряженность поля по измеренной
величине индукции. Для контроля индукции постоянных магнитных полей
используют различные методы и приборы. В данной работе для оценки
параметров магнитного поля применен теслаамперметр.
Цель работу - освоение методики построения картины магнитных полей,
исследование зависимости напряженности магнитного поля между
коническими наконечниками электромагнита УЭМ-IT от напряжения на
обмотке
Аппаратура, приспособления, материалы
Для выполнения работы необходимы:
 теслаамперметр;
 универсальный электромагнит УЭМ-1Т;
 набор диэлектрических прокладок.
Устройство теслаамперметра и порядок работы
Теслаамперметр предназначен для измерения индукции постоянных магнитных
полей и силы постоянного тока. Прибор снабжен германиевым датчиком
Холла, позволяющим производить измерения в зазорах от I мТл. Пределы
измерения индукции 0-1500 мТл. Прибор имеет четыре диапазона: 150; 300;
600; 1500 мТл.
При пределе измерений в пределах150 и 1500 мТл отсчет показаний
производится по верхней шкале, при пределе измерения 300 мТл - по средней, а
при 600 мТл -. по нижней.
Принцип работы тесламетра основан на эффекте Холла: возникновение
потенциала на гранях полупроводниковой пластины, помещенной в магнитное
поле, при прохождении через пластину электрического тока.
Датчик Холла изготовлен в виде щупа размерами 80x5x1 мм. На поверхности
щупа имеются метки (точки), указывающие направление магнитного поля:
красная - юг, синяя - север. Датчик весьма чувствителен к механическим
повреждениям (категорически запрещается изгибать и ударять щуп). Если
размеры зазора, в котором измеряется магнитная индукция, превышают
размеры пенала щупа, рекомендуется перед помещением датчика в поле
вставить его в пенал.
Порядок работы с прибором:
1.Установить рукоятку переключателя пределов измерения в положение
"Калибр".
2.После пятиминутного прогрева прибора вращением рукоятки с индексом
"Уст .О" установить стрелку прибора на нулевую отметку шкалы.
3.Извлечь щуп из пенала, вставить его в гнездо "Вкл" и, следя за
совпадением риски на гнезде с пазом в рукоятке щупа, плавно подать его
вперед до упора.
4.Вращением рукоятки "Калибровка" установить стрелку прибора на
красную отметку шкалы; если это не удается, сменить источник питания.
5.Переключатель пределов измерения установить в положение "1500",
79
вынуть щуп из гнезда и поместить его в исследуемое магнитное поле
(рекомендуется щуп вложить предварительно в пенал). При необходимости
перейти на меньший предел измерения.
6. Поворачивая и наклоняя щуп, расположить датчик перпендикулярно
направлению магнитных силовых линий поля, что соответствует
максимальному отклонению стрелки прибора.
7. Если стрелка прибора отклоняется в противоположную сторону, щуп
следует повернуть на 180°.
8. После окончания измерений щуп поместить в пенал, переключатель
пределов измерения установить в положение "Выкл.п
Порядок выполнения работы
1. Подготовить теслаамперметр к работе.
2. Освободить концы магнитопровода электромагнита от наконечников,
подготовить его к работе в соответствии с освоенной ранее инструкцией
(см. лаб. работу 2).
3. Установить ток электромагнита 0,5А. Используя прокладки с известной
толщиной, измерить индукцию поля на расстояниях от торца
магнитопровода (по его оси): 0; 2; 4; 6; 10; 20 мм. Для этого
последовательно закреплять к торцу магнитопровода прокладки требуемой
толщины, а к свободной их поверхности диаметрально в одном и том же
направлении прикладывать щуп теслаамперметра и фиксировать величину
индукции.
4. Установить ток электромагнита 1 А и повторить измерения индукции для
тех же расстояний от торца магнитопровода.
5. Используя выражение (3.2), рассчитать напряженность для всех точек
исследуемого поля. Составить таблицу и построить зависимости Н=f(X),
совмещая их на одном графике.
6. Установить на электромагните конические наконечники, закрепить
между ними прокладку толщиной 20 мм.
7. Поместить осторожно щуп в паз прокладки, не изменяя его положение
измерить индукцию при напряжениях на обмотке магнита 5; 10; 15; 20;
40; 60; 80; 100 В. Для контроля напряжения использовать выносной
прибор.
8. Рассчитать напряженность для каждого измерения, составить таблицу и
построить график зависимости
Содержание отчета
1. Принцип измерения индукции магнитного поля.
2. Результаты измерений и расчетов в виде таблиц и графиков.
3. Выводы о закономерностях изменения напряженности поля от исследуемых факторов.
Литература [3].
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
80
Магнитный анализ железной руды
Общие положения
Задачей магнитного анализа является количественная оценка распределения
свободных минеральных зерен и сростков по фракциям различной магнитной
восприимчивости. Такое распределение характеризует возможность разделения
исходного материала на обогащенный и обедненный продукты, качество и
выход которых определяется количеством сростков с различным соотношением
разделяемых минералов.
Предельно возможная точность разделения, не зависящая от эффективности
работы обогатительной установки, называется обогатимостью. При
неодинаковом соотношении выходов продуктов обогащения получают
продукты различного качества, описываемые кривыми обогатимости.
Различные по магнитной восприимчивости фракции минералов могут быть
выделены при применении магнитов с различной напряженностью магнитного
поля или изменении тока в катушках электромагнита.
При выполнении лабораторной работы магнитный анализ производят с
помощью двух ручных магнитов (рис. 4,1 и 4.2), либо на УЭМ-1Т.
Ручной многополюсный магнит (рис. 4.1) предназначен для разделения
минералов по их магнитной восприимчивости. С помощью магнита можно
отбирать зерна сильномагнитных минералов и их сростков. Напряженность
магнитного поля на уровне поверхности полюсов составляет в среднем 20 кА/м.
Максимальная крупность зерен, извлекаемых магнитом, зависит от их
магнитной восприимчивости. Для чистого магнетита (удельная магнитная
восприимчивость 8.10-4 м3/кг) крупность зерен достигает 10 мм.
Полюса магнита намагничивают в чередующемся порядке.
Ручной магнит высокой интенсивности (рис. 4.2) предназначен для извлечения
слабомагнитных минералов типа ильменита, граната, вольфрамита и других.
Максимальная крупность извлекаемых зерен зависит от их магнитной
восприимчивости. Для ильменита она достигает 10-15 мм, для граната,
вольфрамита и подобных им минералов - 2-3 мм.
Магнит высокой интенсивности состоит из ярма I, двух полюсных
наконечников 2 из мягкого железа и двух постоянных магнитов 3, отлитых из
никельалюминиевой стали. Напряженность магнитного поля в межполюсном
зазоре регулируют с помощью шунта 4 в пределах от 80 до 400 кА/м.
Перемещение шунта 4 осуществляют регулировочным винтом 5. Зависимость
напряженности магнитного поля от положения шунта 4 следующая:
 шунт - в крайнем нижнем положении (см. рис. 4.2) напряженность
магнитного поля составляет 80 кА/м;
 рабочая кромка шунта у риски б - напряженность магнитного поля 160 кА/м;
 шунт в крайнем верхнем положении - напряженность магнитного
поля - 400 кА/м.
Цель работы - освоение техники производства магнитного анализа железной
руды и оформление его результатов.
81
Аппаратура, приспособления, материалы
При выполнении лабораторной работы необходимы следующие аппаратура,
приспособления и материалы:
1.Ручной многополюсный магнит, или электромагнит УЭМ-1Т.
2.Ручной магнит высокой интенсивности.
3.Технические весы с набором разновесов.
4.Гладкая немагнитная рабочая поверхность для разделения проб руды
(стекло).
5.Железная руда крупностью до 0,5 мм.
Рис. 4.1 - Ручной многополюсный магнит
I - магнит; 2 - колодка; 3 - рукоятка; 4 - рамка; 5 - пленка
Рис. 4.2 - Ручной магнит высокой интенсивности
I - ярмо; 2 - полюсный наконечник; 3 - постоянный магнит; 4 - шунт; 5 регулировочный винт; 6 - риска
Методика выполнения работы
1.Отобрать пробу исследуемой железной руды массой 50-100 г.
2.Тонким слоем рассыпать пробу на стекле.
3.Накладывая на поверхность руды ручной многополюсный магнит, и
сообщая магнитной системе возвратно-поступательное движение, отобрать
магнитную фракцию I (фракция, извлекаемая при напряженности
магнитного поля до 20 кА/м).
4.Магнитную фракцию I взвесить.
5.Взять ручной магнит высокой интенсивности, установить шунт в
положение, обеспечивающее напряженность магнитного поля 80 кА/м.
6.Передвигая магнит по поверхности пробы, отобрать магнитную фракцию II
(фракция, извлекаемая при напряженности магнитного поля от 20 до 80
кА/м).
82
7.Магнитную фракцию II взвесить.
8.Установить шунт магнита в положение, обеспечивающее напряженность
магнитного поля 160 кА/м.
9.Передвигая магнит по поверхности пробы, отобрать магнитную фракцию III
(фракция, извлекаемая при напряженности магнитного поля от 80 до 160
кА/м).
10.Магнитную фракцию III взвесить.
11.Установить шунт магнита в положение, обеспечивающее напряженность
магнитного поля 400 кА/м.
12.Передвигая магнит по поверхности пробы, отобрать магнитную фракцию
IY (фракция, извлекаемая при напряженности магнитного поля от 160 до 400
кА/м).
13.Магнитную фракцию IY взвесить.
14.Взвесить оставшийся на стекле материал (немагнитная фракция).
15.Результаты исследований занести в табл. 4.1 и произвести расчеты,
необходимее для построения кривых обогатимости.
16.Построить кривые обогатимости (рис. 4.3), где:
λ - содержание железа в элементарных фракциях;
β - ---"---- в концентрате;
ν - ---"---- в отходах;
Н - напряженность магнитного поля.
17. Построение кривых обогатимости.
Построение кривой λ осуществляют, используя колонки 4(6) и 5 табл. 4.1.
Откладывая в масштабе выход фракций и содержание в них железа, получают
прямоугольники, графически выражающие количество железа во фракции.
Средние точки вертикальных сторон этих прямоугольников соответствуют
среднему слою фракции. Соединяя средние точки плавной линией, получают
кривую λ.
Построение кривой β осуществляют по данным колонок 6 и 7 табл. 4.1. В
масштабе откладывают выход концентратных фракций и содержание в них
железа, полученные точки соединяются плавной линией (кривая β).
Построение кривой ν осуществляют по данным колонок 8 и 9 табл. 4.1
(аналогично кривой β ).
Построение кривой Н осуществляют по данным колонок I и 6 (аналогично
кривой β). 18. Задавшись содержанием железа в концентрате βк, например
65%, определить, используя кривые обогатимости:
γк - выход концентрата;
γот выход отходов;
νот - содержание железа в отходах;
Ннапряженность магнитного поля, при которой следует произвести
процесс разделения, чтобы получить указанные показатели.
Порядок расчета
I. Выход фракции вычисляют по формуле
83
i 
i
100 ,%
 i
(4.1)
1
2. Среднее содержание железа в исходной пробе определяют как
средневзвешенную величину
5
 ср 
 
i
1
100
i
,%
(4.2)
3. Выход концентратных и отходных фракций находят в соответствии с
выражениями, приведенными в колонках 6 и 8 (табл. 4.1).
4. Содержание железа в концентратных и отходных фракциях определяют в
соответствии с выражениями, приведенными в колонках 7 и 9 (табл. 4.1).
84
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
Исследование влияния напряженности магнитного - поля роликового
сепаратора на результаты обогащения слабомагнитной руды
Общие положения
Для сухого обогащения слабомагнитных руд применяют магнитные
сепараторы с сильным магнитным полем (Н = 800 - 1600 кА/м) и с замкнутыми
магнитными системами. Магнитные поля современных магнитных сепараторов
весьма неоднородны не только по напряженности Н , но и величине силы
НgradH, которая возрастает в направлении к полюсам или заостренным зубцам
магнитной системы. Поэтому частицы различной крупности при перемещении
через магнитное поле сепаратора пересекают участок поля с различными
значениями НgradH.
В лабораторной практике для обогащения слабомагнитных руд
используют электромагнитный роликовый сепаратор (рис. 5.1) с максимальной
напряженностью магнитного поля 900 кА/м.
Крупность обогащаемого материала не должна превышать 2 мм.
Электромагнитный роликовый сепаратор (рис. 5.1) состоит из следующих
основных узлов: магнитной системы I, ролика 2, привода 3, системы питания и
разгрузки продуктов обогащения, включающей лотковый питатель 4, бункера 5
и разгрузочного устройства 6.
Подлежащую обогащению руду из бункера 5 с помощью лоткового
питателя 4 подают в рабочий зазор сепаратора (под ролик 2). Магнитные
частицы притягиваются к зубцам ролика, выносятся им из зоны действия
сильного магнитного поля, разгружаются и по верхнему желобу разгрузочного
устройства 6 удаляются из сепаратора. Немагнитные частицы проходят под
85
роликом, не притягиваясь к нему, выводятся из сепаратора по нижнему желобу
разгрузочного устройства 6.
Технологические показатели процесса обогащения корректируют
изменением величины тока в обмотках магнитной системы и положением
перегородки разгрузочного устройства.
Напряженность магнитного поля в рабочем зазоре сепаратора
пропорциональная величине тока в обмотках магнитной системы. Для
роликовых сепараторов, используемых при выполнении лабораторной работы,
зависимость напряженности магнитного поля в зазоре от величины тока в
обметках приведена в табл. 5.1.
Таблица 5.1 - Зависимость напряженности магнитного поля от величины
тока для сепараторов № 1-2
Напряженность поля,
кА/м
200
300
400
500
Ток в обмотках магнитной
системы, А
0,4
0,8
1,2
1,5
Цель работы - исследование влияния напряженности магнитного поля
роликового сепаратора на результаты обогащения слабомагнитной руды.
В процессе работы следует разделить пробу руды при различных
напряжениях магнитного поля в зазоре сепаратора, определить выход
магнитной (концентрат) и немагнитной (отходы) фракций и содержание в них
железа.
Аппаратура, приспособления и материалы.
При выполнении лабораторной работы необходимы следующие
материалы, аппаратура, приспособления:
1. Роликовый сепаратор с источником питания.
2. Кюветы для сбора продуктов разделения,
3. Технические весы с набором разновесов.
4. Магнит высокой интенсивности для анализа продуктов разделения.
5. Слабомагнитная железная руда.
Методика выполнения работы
1. Отобрать 4 пробы слабомагнитной железной руды массой по 200 г.
2. Включить сепаратор.
3. В обмотках магнитной системы сепаратора установить ток, необходимый
для получения в рабочем зазоре напряженности магнитного поля Н = 200
кА/м.
4. Одну из проб руды загрузить в бункер системы питания сепаратора.
5. Приоткрыть шибер бункера и отрегулировать количество исходного
материала, подаваемого на сепарацию.
6. По окончании процесса обогащения сепаратор выключить.
86
7. Продукты обогащения проанализировать с помощью магнита высокой
интенсивности при Н = 400 кА/м (разделить на магнитную и
немагнитную фракции).
8. Фракцию, полученную при разделении с помощью магнита высокой
интенсивности, взвесить.
9. Определить содержание железа в каждом из продуктов обогащения и в
исходном материале, считая, что в магнитной фракции железа-62 %, в
немагнитной - 15 %.
10.В той же последовательности (п.п. 2-9) провести исследования по
разделению проб руды при напряженностях магнитного поля в зазоре
сепаратора 300, 400, 500 кА/м.
11.Результаты исследований (используя данные табл. 5.1) оформить в виде
табл. 5.2.
12.По данным табл. 5.2 построить зависимость извлечения железа в
концентрат от напряженности магнитного поля (рис. 5.2).
13.Сделать вывод о влиянии напряженности магнитного поля в рабочем
зазоре сепаратора на качественно-количественные показатели процесса
обогащения.
Рис. 5.1 - Электромагнитный роликовый сепаратор
I - магнитная система; 2 - ролик; 3 - привод; 4 - лотковый питатель; 5 - бункер;
6 - разгрузочное устройство; 7 – катушки
ε, %
87
Н,
кА/м
Рис. 5.2 - Зависимость извлечения железа в концентрат от напряженности
магнитного поля
Порядок расчета.
Выход продуктов обогащения определяют следующим образом:
 концентрата - γк = mк 100/(mк +mо)
(5.1)
 отходов – γо = mо 100/(mк +mо)
(5.2)
 исходной руды – γис = γк +γо
(5.3)
В формулах (5.1 – 5.3):
γк , γо, и γис - выходы концентрата, отходов и исходной руды.
mк и mо – массы концентрата и отходов.
1.
2.
Содержание железа в продуктах определяется по результатам
магнитного анализа:
 βк = (βм mкм +βн mкн)/(mкм + mкн)
(5.4)
 в отходах
βо = (βм mом +βн mон)/(mом + mон)
(5.5)
 в исходной руде βис= (γк βк +γоβо)/100
(5.6),
где βк, βо, βис – содержание железа в концентрате, отходах и исходной руде;
βм и βн – содержание железа в магнитной и немагнитной фракциях, принимать
βм = 62 %; βн = 15 %.
mкм и mкн – масса магнитной и немагнитной фракции в концентрате;
mом и mон - масса магнитной и немагнитной фракции в отходах.
3. Извлечение железа в продукты:
 в концентрат εк = γк βк/βис
(5.7)
 в отходы
εо = γо βо/βис
(5.8)
 в исходную руду εи = εк +εо ,
где εк,εо и εи - извлечение железа в концентрат, отходы и исходную руду.
Таблица 5.2. Результаты магнитной сепарации
№
Н,
кА/м
βис
γк
Концентрат
βк
εк
γо
Отходы
βо
εо
1.
Содержание отчета
1. Назначение электромагнитного роликового сепаратора.
2. Описание принципа действия электромагнитного роликового сепаратора.
88
3.
4.
5.
6.
Цель работы.
Методика выполнения.
Результаты исследований в виде табл. 5.2 и рис. 5.2.
Вывод о влиянии напряженности магнитного поля в рабочем зазоре
сепаратора на качественно-количественные показатели процесса
обогащения.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6
Исследование влияния угла отклонения магнитной системы
барабанного сепаратора на результаты обогащения сильномагнитной
руды
Общие положения
Сепараторы для мокрого обогащения сильномагнитных руд и регенерации
утяжелителей представлены машинами с нижней подачей и магнитным
перемешиванием или без него.
Применяемые для обогащения сильномагнитных руд сепараторы имеют
открытую магнитную систему напряженностью поля Н =80-120кА/м. Одним из
сепараторов, используемых в лабораторной практике для мокрого обогащения
сильномагнитных руд, является барабанный магнитный сепаратор с
прямоточной ванной (рис. 6.1).
Крупность руды, поступающей на сепарацию (в лабораторный сепаратор), не
должна превышать 3 мм.
Барабанный магнитный сепаратор (рис. 6.1) состоит из следующих основных
узлов: барабана I, магнитной системы 2, ванны 3, емкости 4 для питания,
устройства 5 для подвода смывной воды и привода (на рис. 6.1 не показан).
Магнитная система сепаратора имеет три литых полюса из сплава ЮНДК-24,
укрепленные на ярме из стали. Напряженность магнитного поля на барабане
сепаратора составляет Н = 100 кА/м. Угол поворота магнитной системы в
сторону разгрузки магнитной фракции можно изменять в пределах от -10° до
+30°.
Пульпа из емкости 4 поступает в ванну 3 под вращающийся барабан I.
Магнитные частицы под воздействием магнитного поля, создаваемого
системой 2, притягиваются к барабану и перемещаются им к краю магнитной
системы, где они отделяются от барабана потоком смывной воды.
Намагниченные частицы вместе с основной массой воды разгружаются через
выпускное отверстие в дне ванны. Подбором сечения выпускных отверстий
уровень пульпы в ванне поддерживается постоянным.
Цель работы - исследование влияния угла отклонения магнитной системы
барабанного сепаратора на результаты обогащения сильномагнитной руды.
В процессе работы обогащаемый материал в виде пульпы следует разделить
при различных углах отклонений магнитной системы, определить выход
магнитной (концентрат) и немагнитной (отходы) фракций и содержание в них
железа.
Аппаратура, приспособления и материалы.
89
При выполнении лабораторной работы необходимы следующие материалы,
аппаратура, приспособления:
1. Барабанный сепаратор.
2. Противни для сбора продуктов разделения.
3. Технические весы с набором разновесов.
4. Сушильный шкаф.
5. Магнит высокой интенсивности для анализа продуктов разделения.
6. Сильномагнитная железная руда.
Методика выполнения работы
Отобрать 5 проб руды массой по 0,5 кг.
Ванну сепаратора заполнить водой.
Одну из проб загрузить в бункер вибрационного питателя.
С помощью поворотного устройства установить угол отклонения
магнитной системы α = -10°.
5. Включить сепаратор.
6. Отрегулировать расход воды, подаваемой в желоб питателя (стрелка
расходомера должна совместиться с красной чертой на шкале).
7. Включить вибрационный питатель и с помощью шибера установить
заданную производительность сепаратора по руде.
8. По окончании переработки всего материала произвести отключение
установки. Отключение обязательно производить в следующей
последовательности:
 отключить вибрационный питатель;
 перекрыть воду, подаваемую в желоб питателя;
 отключить сепаратор.
9. В противни с продуктами обогащения вложить бирки, на которых указать
номер опыта, дату, наименование продукта, угол отклонения магнитной
системы и поставить в сушильный шкаф.
10.Высушенные продукты обогащения взвесить и проанализировать с
помощью магнита высокой интенсивности (Н = 400 кА/м).
11.Фракции, полученные при разделении с помощью магнита высокой
интенсивности, взвесить.
12.Определить содержание железа в каждом из продуктов обогащения и в
исходном материале, считая, что в магнитной фракции железа 67 %, в
немагнитной - 18 %.
13.В той же последовательности (п.п. 3-13) провести исследования по
обогащению сильномагнитной железной руды при углах отклонения
магнитной системы α=0°; 10°; 20°; 30°.
14.Результаты исследований оформить в виде табл. 6.1.
15.По данным табл. 6.1 построить зависимость извлечения железа в
концентрат от величины угла отклонения магнитной системы (рис. 6.2).
16.Сделать вывод о влиянии величины угла отклонения магнитной системы
на качественно-количественные показатели процесса обогащения.
1.
2.
3.
4.
Таблица 6.1. Результаты магнитной сепарации
90
№
α
0
βис
Концентрат, %
γк
βк
εк
γо
Отходы, %
βо
εо
1.
Порядок расчета
1. Выход продуктов обогащения находят по формулам (5.1-5.3) см. п, 5
лабораторной работы 5.
2. Содержание железа в продуктах обогащения определяют по формулам
(5.4-5,6). Следует помнить, что для руды, использованной при
выполнении лабораторной работы 6 βм = 67 %, βн = 18%.
3. Извлечение железа в продукты обогащения определяют по формулам (5.75.9).
Содержание отчета
1.Назначение барабанного магнитного сепаратора.
2.Описание принципа действия барабанного магнитного сепаратора.
3.Цель работы.
4.Методика выполнения.
5.Результаты исследований представить в виде табл. 6.1 и рис. 6.2.
6.Вывод о влиянии угла отклонения магнитной системы на качественноколичественные показатели процесса обогащения.
Литература [1,2].
'
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7
Исследование влияния величины тока в обмотках электромагнитного
барабанного сепаратора на результаты обогащения сильномагнитной
руды
Общие положения
Наибольшее распространение для мокрого обогащения сильномагнитных
руд получили барабанные сепараторы с постоянными магнитами. Кроме них,
применяют сепараторы с электромагнитными системами.
Схема электромагнитного барабанного сепаратора представлена на
рис.7.I).
Питание
Магнитная
Немагнитная
91
фракция
фракция
Рис. 7.1 – Схема барабанного электромагнитного сепаратора (ЭБМ)
Сепаратор состоит из следующих основных узлов: барабана I, магнитной
системы 2, ванны 3, устройства 4 для подвода смывной воды, привода и
источника питания (на рис. 7.1 не показаны). Электромагнитная система
состоит из магнитопровода, на сердечники которого насажены катушки.
Электромагнитная система в рабочем зазоре сепаратора создает магнитное поле
напряженностью до Н = 105 кА/м.Напряженность магнитного поля в рабочем
зазоре сепаратора регулируют изменением тока в катушках электромагнитной
системы. Зависимость напряженности магнитного поля сепаратора от величины
тока в катушках электромагнитной системы приведена в табл. 7.1.
Цель работы - исследование влияния величины тока в обмотках
электромагнитной системы сепаратора (напряженности магнитного поля) на
результаты обогащения сильномагнитной руды.
В процессе работы следует разделить пробу руды при различных величинах
тока в обмотках электромагнитной системы сепаратора» определить выход
магнитной (концентрат) и немагнитной (отходы) фракций и содержание в них
железа.
Таблица 7.1 - Зависимость напряженности магнитного поля от величины
тока в катушках электромагнитной системы сепаратора
Ток, А
Напряженность
поля, кА/м
5,0
6,7
9,0
11,0
80
100
120
140
Аппаратура, приспособления и материалы
При выполнении лабораторной работы необходимы следующие аппаратура,
приспособления и материалы:
1.Электромагнитный барабанный сепаратор с источником питания.
2.Противни для сбора продуктов разделения.
3.Технические весы с набором разновесов.
4.Сушильный шкаф.
5.Магнит высокой эффективности для анализа продуктов разделения.
6.Сильномагнитная железная руда.
Методика выполнения работы
1.Отобрать 4 пробы руды массой по 0,5 кг.
2.Взять 4 емкости, и каждую из них заполнить 2-мя л воды.
3.В каждую из емкостей высыпать по I пробе руды и тщательно перемешать
(получить пульпу с Т:Ж = 1:4).
4.Ванну сепаратора заполнить водой.
92
5.Включить сепаратор.
6.Установить ток в катушках электромагнитной системы сепаратора, равны
5А.
7.Пульпу в одной из емкостей тщательно перемешать и залить в ванну
сепаратора.
8.По окончании процесса обогащения сепаратор выключить.
9.В противни с продуктами обогащения вложить бирки, на которых указать
номер опыта, дату, наименование продукта, величину тока.
10.Противни с1продуктами обогащения и вложенными бирками поставить в
сушильный шкаф.
11.Высушенные продукты обогащения взвесить и проанализировать с
помощью магнита высокой интенсивности (Н = 400 кА/м).
12.Фракции, полученные при разделении с помощью магнита высокой
интенсивности, взвесить.
13.Определить содержание железа в каждом из продуктов обогащения и в
исходном материале, считая, что в магнитной фракции железа -67 %, в
немагнитной – 18 %.
14.В той же последовательности (п.п. 5- 13) провести исследования по
обогащению сильномагнитной железной руды при токах 6, 8, I0 A.
15.Результаты исследований оформить в виде таблицы.
16.По данным таблицы построить зависимость извлечения железа в
концентрат от величины тока в катушках электромагнитной системы
сепаратора.
17.Сделать вывод о влиянии тока в катушках электромагнитной системы
сепаратора на качественно-количественные показатели процесса обогащения
Рис. 7.2 – Зависимость извлечения железа в концентрат от величины тока
в обмотке магнитной системы
Порядок расчета
1. Выход продуктов обогащения находят по формулам (5.1-5,3) (см.п.5
лабораторной работы 5).
2. Содержание железа в продуктах обогащения определяют по формулам
(5.4-5.6) при βм = 67 %, βн - = 18 %.
3. Извлечение железа в продукты обогащения находят по формулам (5.75.9).
93
Содержание отчета
1. Назначение электромагнитного барабанного сепаратора.
2. Описание принципа действия электромагнитного барабанного
сепаратора.
3. Цель работы.
4. Методика выполнения.
5. Результаты исследований в виде таблицы и графика.
6. Вывод о влиянии величины тока в катушках электромагнитной системы
сепаратора на качественно-количественные показатели процесса
обогащения.
Литература [1.2]
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
Изучение физических основ электрической сепарации
Общие положения
Электрическая сепарация - это процесс разделения минералов с
различными электрическими свойствами, в зависимости от которых под
действием электрического поля изменяются траектории движения частиц этих
минералов.
К указанным свойствам относятся: электропроводность, диэлектрическая
проницаемость, трибоэлектрический эффект (электризация трением),
контактный потенциал, пироэлектрический и пьезоэлектрические эффекты. По
электропроводности
минералы
делятся
на
проводники
(удельная
2
.3
-8
электропроводность 10 -I0 См/м), полупроводники (10 -10
См/м) и
-8
диэлектрики (<10 См/м).
Для разделения минералов, имеющих близкие по значению
проводимости,
применяют
трибоэлектростатическую
(или
трибоэлектрическую) сепарацию, где используют эффект контактной
электризации.
Для разделения минералов, имеющих различные диэлектрические
проницаемости, используют диэлектрическую сепарацию, осуществляемую в
неоднородном электрическом поле.
Зарядка частиц минералов - важнейшая стадия электрической сепарации.
Она может производиться путем создания на частицах избыточных зарядов
какого-либо одного знака, а также путем создания на противоположных концах
частицы поляризационных или свободных зарядов разного знака.
При сепарации по электропроводности зарядка возможна одним из
следующих способов (или их комбинацией): касанием об электрод,
находящийся под электрическим потенциалом, ионизацией.
При соприкосновении частиц проводника с поверхностью электрода,
минерал приобретает практически мгновенно потенциал электрода и
отталкивается от него. Частицы же минералов-диэлектриков сохраняют свой
первоначальный заряд некоторое время (до десятков минут). При этом
поляризация диэлектрика приводит к появлению в его зоне контакта с
94
электродом противоположного заряда, что обусловливает притяжение частицыдиэлектрика к электроду.
Наиболее распространенный способ зарядки частиц - ионизацией в поле
коронного заряда, где ионизированный газ (воздух), адсорбируясь на частицах,
заряжает их до определенной величины.
Разница в величине заряда проводниковых и непроводниковых частиц
увеличивается при контакте их с заземленным электродом за счет кинетики
разрядки.
При трибоэлектрической сепарации применяют в основном два способа
зарядки частиц: контакт всех разделяемых частиц с электризатором
(вибролоток, наклонная плоскость); контакт частиц между собой путем их
перемешивания во вращающемся устройстве (барабан). В обоих случаях
частицы получают заряд в результате контактной электризации.
При диэлектрической сепарации зарядка частиц избыточными зарядами
не производится. Здесь внешнее неоднородное электрическое поле, в котором
осуществляется сепарация, взаимодействует q зарядами поляризации.
Цель
работы
изучить
конструктивные
особенности
микроэлектросепаратора МЭП2 и освоить технику сепарации лабораторных
проб.
Устройство и принцип работы микроэлектросепаратора
Микроэлектросепаратор (рис. 8.1) состоит из основания I, в котором
вмонтирован манипулятор 2 для перемещения нижнего съемного электрода 3 с
конусом 4 в вертикальной плоскости и изменения угла наклона рабочей
поверхности электрода с помощью ручки 5. Для сбора проводниковой фракции
имеется сборник 6, на который устанавливается прозрачный колпак 7 с верхним
сферическим электродом 8. Подача высокого напряжения от блока питания,
размещенного в общем корпусе МЭП-2, на верхний электрод осуществляется с
помощью откидной консоли, шарнирно закрепленной на кронштейне. Между
кронштейном и консолью установлено блокирующее устройство, снимающее
высокое напряжение с электрода при подъеме консоли.
Величина рабочего напряжения устанавливается регулятором и
контролируется прибором, расположенными на лицевой панели сепаратора.
Рис. 8.1 - Принципиальная схема микроэлектросепаратора
95
I -корпус; 2 - манипулятор; 3 - съемный электрод; 4 - конус; 5 - ручка
управления; б - сборник проводниковой фракции; 7 - колпак; 8 - верхний
электрод; 9 -откидная консоль
Принцип разделения минералов по электропроводности заключается в
следующем. Частицы проводящих и непроводящих минералов при помещении
на нижний электрод получают заряд. Проводниковые частицы заряжаются
одноименно с зарядом электрода и отталкиваются от его поверхности, попадая
в сборник 6. Частицы диэлектрика поляризуются и закрепляются на нижнем
электроде. Таким образом, манипулируя электродом с помощью ручки 5,
удаляют с его поверхности проводниковую фракцию, которая собирается в
сборнике 6.
Аппаратура, приспособления и материалы
Для выполнения лабораторной работы необходимы:
 микроэлектросепаратор МЭП-2;
 микроскоп для работы в отраженном свете с сеткой в окуляре;
 ручной магнит высокой интенсивности;
 аналитические весы с набором разновесов;
 образцы сепарируемых материалов;
 шпатель, набор электродов, кисть.
1.





2.
3.
4.
Методика выполнения работы
Подготовить микроэлектросепаратор к работе в такомпорядке:
регулятор напряжения повернуть до отказа влево;
подвижный электрод установить в вертикальное положение и
максимально отвести его от верхнего электрода, убедиться в наличии
заземления сепаратора;
нажать сетевую кнопку "Сеть" (должны загореться зеленая и красная
сигнальные лампы) и прогреть схему в течение 8-10 мин;
откинуть консоль сепаратора в вертикальное положение, при этом
красная лампа должна погаснуть, сигнализируя о срабатывании
блокировки (с внешних токоведущих частей снято высокое напряжение);
снять прозрачный колпак и установить нижний электрод с высотой
бортика, соответствующей крупности обрабатываемого материала (при
материале крупностью меньше 0,1 мм рекомендуется ставить электрод
без бортика).
Поместить на нижний электрод приготовленный по рекомендации
преподавателя разделяемый материал (0,2-0,4 г), разровнять его
шпателем, обеспечив тем самым идентичность условий сепарации всем
частицам пробы.
Установить прозрачный кожух, опустить откидную планку в
рабочее положение, установить напряжение на электродах от 1,2 до 1,5
кВ (по указанию преподавателя).
Вращая ручку манипулятора, уменьшить величину зазора между
электродами до такой, при которой будет наблюдаться перемещение
96
частиц минерала от нижнего электрода к верхнему.
5.
Наклоняя электрод при помощи рукоятки манипулятора в разные
стороны, обработать всю пробу.
Примечание: При выполнении операций 4 и 5 не допускать искрового
разряда
между электродами
6.
По окончании процесса сепарации установить регулятор
напряжения в крайнее левое положение, нижний электрод в вертикальное
положение и отвести его от верхнего.
7.
Откинув консоль, снять прозрачный колпак, нижний электрод, с
помощью кисти собрать с него в пакет непроводниковую фракцию.
8.
Снять сборник проводниковой фракции и собрать в отдельный
пакет находящиеся в нем минералы.
9.
Очистить кистью прозрачный колпак и неподвижный электрод от
прилипших частиц и присоединить их"(по указанию преподавателя) к
проводниковой или непроводниковой фракции.
10.
Взвесить полученные продукты, рассчитать их выход, выполнить
микроскопический или магнитный анализ продуктов и оценить
эффективность сепарации (по заданию преподавателя).
Содержание отчета:
Описать принцип действия микроэлектросепаратора и его
1.
схему.
2.
3.
Представить результаты сепарации и анализов продуктов.
Сделать выводы об эффективности электросепарации
исследуемого сырья.
Литература [2; 3].
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9
Освоение практики электросепарации полиминеральных руд
Общие положения
Наибольшее распространение электрическая сепарация получила при
доводке коллективных концентратов: титано-цирконового, тантало-ниобиевого,
оловянно-вольфрамового и др. С использованием электрических сепараторов
разделяются и более сложные минеральные комплексы, например, ильмениторутило-цирконо-монацитовый
или
тантало-колумбито-касситеритоцирконовый.
Электрическая сепарация применяется также при извлечении алмазов,
обогащении слабомагнитных железных руд, кварца, сильвинитовых руд и,
наконец, органического сырья.
По разнообразию областей применения методы электрической сепарации
стоят в одном ряду с флотационными методами, что указывает на большую
перспективность их использования в различных областях народного хозяйства.
97
Промышленное применение получили способы, основанные на различии
электрической проводимости разделяемых минералов и способности минералов
к приобретению разных зарядов при контактной электризации»
Процессы диэлектрической и пироэлектрической сепарации получили
пока ограниченное применение.
Промышленностью серийно выпускаются электростатические и коронноэлектростатические барабанные, коронные камерные трибоэлектростатические
барабанные и пластинчатые сепараторы. Промышленные сепараторы
компонуют из типовых узлов (питатели, рамы, блоки электродов и питания) по
секционному принципу, согласно которому из типовых секций данного
сепаратора собирают требуемую технологическую схему. Например, коронноэлектростатический сепаратор СЭС-2000 может реализовать до 27-ми
различных технологических схем.
Для исследования режимов электросепарации применяют универсальные
лабораторные сепараторы, которые в определенном приближении моделируют
одну секцию промышленных сепараторов. К ним относятся, например,
электрические сепараторы ПС-I, ЭС2,
Цель работы - изучение конструктивных особенностей электрического
сепаратора ЭС2, получение навыков электросепарации минерального сырья и
исследование режимов разделения полиминеральной руды в коронноэлектростатическом поле, работа рассчитана на 4 часа.
Принцип работы и устройство электрического сепаратора Х2
Электрический сепаратор ЭС2 состоит из двух автономных блоков:
пульта управления и сепаратора.
На рис. 9.1 представлена принципиальная схема сепаратора.
Рис. 9.1 -
Принципиальная схема
сепаратора ЭС2.
10
I - бункер; 2 - клапан; 3 - вибропривод;
4 - лотковый питатель; 5 механическая щетка; 6 - отсекатель
"полупроводник-непроводник"; 7,8,9 приемники непроводниковой,
полупроводниковой и проводниковой
фракций соответственно;
10 - отсекатель "проводник –
полупроводник" 11 - барабанный
осадительный электрод; 12, 13 отклоняющий и коронирующий
электроды соответственно
Разделение минералов в данном сепараторе может производится в
коронном электрическом поле, в электростатическом поле и в
98
комбинированном - коронно-электростатическом. Первый режим реализуется
при установке в сепараторе только коронирующего электрода 13, второй отклоняющего электрода 12, третий режим соответствует установке двух
электродов 12, 13, как это показано на рис. 9.1.
Работа сепаратора.
Разделяемые частицы из бункера I через регулирующий клапан 2 с
помощью вибропривода 3 и питателя 4 монослоем подаются на осадительный
электрод II. Между коронирующим электродом, на который подается высокое
напряжение (до 30 кВ) и заземленным осадительным электродом создается
коронный разряд - поток ионов, движущихся к осадительному электроду. На
пути движения отрицательно заряженные ионы (их знак совпадает с
полярностью коронирующего электрода) сталкиваются с частицами минералов
и оседают на них, т.е. заряжают все частицы отрицательно. За полем коронного
разряда, куда частицы перемещаются вращающимся барабаном, происходит
разрядка и перезарядка частиц при контакте с поверхностью барабана. Частицы
проводниковой фракции перезаряжаются наиболее быстро и, отталкиваясь от
одноименно заряженного барабана, направляются в сборник 9. Кинетика
перезарядки полупроводников замедленна, поэтому зона их разгрузки
(приемник 8) смещается по ходу движения барабана. Непроводниковая фракция
не успевает разрядиться и удерживается электрическими силами притяжения на
поверхности барабана, откуда механической щеткой 5 счищается в приемник
продукта 7.
Дополнительно установленный отклоняющий электрод 12 создает
электростатическое поле, увеличивающее угол отклонения проводниковой
фракции от поверхности барабана.
Отключение коронирующего электрода обеспечивает разделение частиц в
электростатическом поле, где для сепарации минералов используется разность
и в их диэлектрической проницаемости. Этот режим применяется для
разделения минералов-непроводников, имеющих удельную проводимость
менее 10 См/м.
Блок сепаратора снабжен рукоятками управления положением электродов
12 и 13, отсекателей 6 и 10 и откидными смотровыми окнами.
Пульт управления сепаратором содержит блоки питания, регулирования
температуры лотка и осадительного электрода, схемы управления частотой
вращения осадительного электрода и производительностью вибролотка.
Электрической схемой предусмотрено раздельное питание высоким
напряжением коронирующего и отклоняющего электродов. На переднюю
панель пульта вынесены приборы контроля и рукоятки управления высоким
напряжением на каждый электрод, задатчики температур лотка и барабана,
задатчики частоты вращения барабана и производительности питающего лотка
Подготовка
сепаратора
к
работе
производится
в
такой
последовательности:
1. Убедиться в наличии заземления пульта и сепаратора.
2. Установить шиберы (отсекатели) в требуемое положение.
3. Установить коронирующий и отклоняющий электроды в положения,
соответствующие выбранным режимам сепарации.
99
4. Установить блоки переключения на крышке пульта в положение,
соответствующее полярности, подаваемой на коронирующий и
отклоняющий электроды.
5. Включить тумблер "Сеть", при этом зажигается сигнальная лампа.
6. Включить (если необходим подогрев сепарируемого материала) тумблер
подогрева лотка и барабана, установить рукоятки задатчиков температур
в нужное положение (максимальная температура лотка 150°С, барабана 100°С, время нагрева- 15 мин.).
7. Убедившись, что клапан бункера закрыт (рукоятка клапана находится в
крайнем левом положении), загрузить отрабатываемый материал в
бункер.
8. Включить тумблеры "В/н" и рукоятками управления по киловольтметрам
установить напряжение на каждом из электродов, соответствующее
нужному режиму.
9. Включить электропривод барабана тумблером "Осад. электрод",
установить требуемую частоту вращения барабана рукояткой задатчика
(пределы изменения 35-540 мин ).
10.Включить тумблер "Вибратор" и установить одноименную ручку
управления в среднее положение.
11.Сепаратор готов к работе. Открыть поворотом ручки вправо клапан
бункера. Величина кольцевого зазора в мм устанавливается по шкале под
ручкой. За процессом разделения можно наблюдать через смотровые
окна.
Примечание.
1. Не допускать искрового пробоя в рабочей зоне сепаратора
2. При управлении режимом работы вибратора лотка учитывать, что время
пребывания на нем материала предопределяет степень нагрева частиц.
Аппаратура, приспособления и материалы
Для выполнения работы необходимы: - электрический сепаратор ЭС2 в
комплекте;
 микроскоп МБС-9;
 набор предметных стекол;
 лабораторное сито с отверстием I мм;
 весы с разновесами;
 полиминеральная руда узкого класса крупности;
 мономинеральная руда класса крупности 0-2 мм.
Порядок выполнения работы
1. Изучить инструкцию сепаратора ЭС-2 и подготовить его к работе в
режиме электрической классификации по крупности.
2. Подготовить 4 навески по 200 г мономинеральной руды для
электрической классификации.
3. Исследовать зависимость выхода класса > I мм во всех продуктах
электроклассификации от частоты вращения осадительного
электрода, для чего:
100

становить все входные параметры сепаратора (тип поля,
величина высокого напряжения, температура, положение
отсекателей соответствующие разделяемой руде, согласовать с
преподавателем;

осуществить электрическую классификацию навесок при
частотах вращения барабана 50, 100, 150, 200 мин" (Г,- 2, 3, 4 – по
шкале задатчика);

осуществить механическую классификацию полученных
результатов на сите с отверстием 1 мм;

взвесить все полученные продукты и рассчитать выход класса
> I мм в каждый продукт электрической классификации, условно
называемой в данном случае проводниковым, полупроводниковым
и непроводниковым, например, для проводниковой фракции.

п
1
mп1
 и 100 ,
m1
где  п1 - выход класса > 1 мм в проводниковый продукт;
mп1 и mи1 - масса класса > 1 мм в проводниковом и исходном продуктах.
 полученные данные и результаты расчёта оформить в виде таблицы и
совмещенных графиков.
4. Исследовать зависимость эффективности сепарации в коронноэлоктростатическом поле полиминеральной руды от напряжения на
коронирующем электроде.
5. В зависимости от характеристики исходной руды разработать режим
электрической сепарации, руководствуясь следующими рекомендациями:
 для выделения из минерального комплекса фракций с удельной
проводимостью 104 ...10-2 См/м применяют коронное электрическое поле;
угловое положение коронирующего электрода соответствует углу
55...70°, расстояние между коронирующим и осадительным электродами
должно быть 20...30 мм, напряжение между электродами 12...20 кВ,
напряжение на коронирующем электроде - отрицательное; температура
подогрева лотка 80°С, осадительного электрода - 50°С; частота вращения
осадительного электрода должна составлять 30...60 мин-1 при крупности
частиц 0,5-0,25 мм, 50...80 мин-1 при крупности 0,25-0,15 мин, 70...120
мин-1 -при размерах зерен 0,15-0,074 мм, 140...200 мин-1 - при крупности
материала 0,044-0,02 мм;
 для разделения минералов - непроводников с удельной проводимостью
ниже 10-9 См/м применяют электростатическое поле, т.к. для сепарации
минералов используется разность в их диэлектрической проницаемости;
 для выделения в проводящую фракцию минералов с удельной
проводимостью выше 10-8. См/м применяют комбинированное поле, при
этом положение коронирующего электрода должно соответствовать углу
60...70°, отклоняющего - 35...50°, расстояние между коронирующим и
осадительным электродами - 20...30 мм, а между отклоняющим и
осадительным - 5... 10 мм; напряжение на электродах 18...30 кВ при
101
крупности более 0,25 мм и 15...25 кВ при крупности частиц менее 0,25
мм; полярность напряжения на коронирующем и отклоняющем
электродах
чаще положительная; частота вращения осадительного
электрода зависит от крупности частиц;
 при указанных выше условиях в проводниковую фракцию извлекаются
сульфиды, ильменит, рутил, колумбит, касситерит, гематит хромит.
'
6. Принятый режим сепарации согласовать с преподавателем и
подготовить сепаратор к работе.
7. Осуществить сепарацию 4-х навесок руды при напряжениях на
коронирующем электроде 12, 14, 16 и 20 кВ.
8. Оценку эффективности процесса провести путем микроскопического
анализа продуктов электросепарации в отраженном свете, критерий согласовать
с преподавателем.
9. По результатам исследования построить зависимость эффективности
процесса извлечения минерала (указанного преподавателем) в проводниковую
фракцию от варьируемого фактора.
10. После окончания работы обесточить пульт сепаратора, а по
истечению 15 мин, открыть смотровые окна сепаратора и произвести очистку
частей сепаратора.
Содержание отчета
1.
2.
3.
4.
Краткое описание и схема электросепаратора ЭС-2.
Цель работы и методика выполнения.
Результаты исследований в виде таблиц, графиков.
Предметный анализ полученных результатов и выводы по работе.
Литература [2, 3].
Список рекомендуемой литературы
1. Кармазин В.И., Кармазин В.В. Магнитные методы обогащения. - М.
Недра, 1988. - 255 с.
2. Папушин Ю.Л. Магнитные и электрические процессы обогащения.
Конспект лекций. Донецк, ДонНТУ. 2008 г. 68 с
3. Кравец Б.Н. Специальные и комбинированные методы обогащения. М.:
Недра, 1986. - 304 с.
5.4 Краткое описание практических занятий
5.4.1. Перечень практических занятий
1. Принцип магнитного обогащения.
2. Магнитные свойства минералов.
3. Характеристика магнитного поля.
4. Магнитная сила притяжения действующая на частицу в магнитном поле.
5. Динамика движения руды в магнитных сепараторах.
102
6. Расчет магнитных свойств минералов.
7. Расчет напряженности магнитного поля и силы магнитного поля
открытых многополюсных магнитных систем с концами полюсов,
расположенных на цилиндрической поверхности.
8. Расчет напряженности магнитного поля и силы магнитного поля
открытых многополюсных магнитных систем с концами полюсов,
расположенных на плоскости.
9. Расчет магнитной силы притяжения, действующей на зерна, помещенные
в магнитное поле.
10.Расчет удельной магнитной силы, необходимой для извлечения зерен с
различными магнитными свойствами в магнитную фракцию с учетом
динамики движения материала через магнитное поле.
11.Расчет допустимой (критической) скорости перемещения руды через
магнитное поле для извлечения из нее зерен с определенными
магнитными свойствами и с учетом динамики движения ее через
магнитное поле.
12.Расчет оптимального полюсного шага для сепараторов с открытой
многополюсной системой (дисковых или барабанных)
13.Принцип электрических методов обогащения и их классификация.
14.Электрические силы действующие про электрических методах
обогащения.
15.Траектория движения частиц в поле коронного разряда.
16.Расчет электрических сил действующих при электрических методах
обогащения.
17.Расчет отношения Fэ/Fп
18.Расчет траектории движения частиц в поле коронного разряда при
свободном падении их в межэлектродном пространстве
19.Принцип специальных[ методов обогащения
20.Принцип радиометрических методов обогащения обогащение
5.4.2. Методические рекомендации по выполнению практических
занятий
Задача практических занятий – развитие у студентов навыков по
применению теоретических положений к решению практических проблем. С
этой целью материалы для практических занятий предполагают решение задач,
ориентированных на усвоение теоретического материала и умение его
использовать для решения практических задач.
Каждый студент обязан составить индивидуальный отчет о выполненной
практической работе и представить его преподавателю на следующем занятии.
Студент, не представивший отчет о выполненной работе, к следующему
практическому занятию не допускается. Отчет о практической работе следует
выполнить на бланке либо в тетради.
Отчет о практической работе принимается преподавателем, если он
правильно выполнен, аккуратно оформлен и верно даны ответы на вопросы по
теме работы.
103
1.
2.
3.
4.
5.
6.
5.5.Краткое описание видов самостоятельной работы
5.5.1.Общий перечень видов самостоятельной работы
Подготовка к лабораторным работам
Подготовка к сдаче и защите отчетов по лабораторным работам
Подготовка к практическим занятиям
Подготовка к сдаче и защите отчетов по практическим занятиям
Подготовка к зачету
Подготовка курсового проекта
5.5.2 Методические рекомендации по выполнению каждого вида
самостоятельной работы
1. Подготовка к лабораторным работам
Цель СРС – усвоить и закрепить теоретические знания по теме.
Задание на СРС:
- прочитать описание работы:
- прочитать по учебнику или конспекту лекций материал, относящийся к
данной работе и каким методом проводится работа, разобрать вывод формул и
найти ответы на контрольные вопросы;
- разобрать по учебнику или методическим пособиям устройство и
принцип работы приборов и оборудования, применяемые в лабораторной
работе;
- выяснить, какие физические величины и с какой точностью будут
измеряться и каковы их размерности;
- в рабочей тетради выполнить необходимые расчеты и таблицы, в
которые будут заноситься результаты эксперимента;
- при расчете технологических схем дать краткое описание методов и
схем для данного вида сырья;
- сделать предположительный вывод об окончательном результате
эксперимента.
Требования к форме и содержанию отчетных материалов
Работы выполняются отдельными студентами или группами по 2-4
человека. Началу работы предшествует тщательное ознакомление с
инструкцией по выполнению конкретной лабораторной работы. После
завершения лабораторной работы каждый студент составляет индивидуальный
отчет, который проверяется преподавателем, а затем защищается студентом.
Отчет по каждой работе должен содержать основные сведения по
изучаемому разделу дисциплины, цель работы, описание установки (эскизы
аппаратов, схемы установок), методику проведения и описание результатов
опытов, расчеты, таблицы, графические зависимости, анализ данных и выводы.
Графическая часть работы выполняется с использованием компьютерных
программ и вклеивается в отчет. Каждый график должен иметь четко
нанесенные точки, пронумерован и расшифрован в подрисуночных подписях. В
тексте, формулах, таблицах и графиках обязательно указание размерностей
величин. При защите отчета необходимо знать основы теории по данному
разделу дисциплины, устройство, назначение и правила регулирования
аппаратов, методику проведения работы, расчетные формулы, значения и
104
размерности величин, входящих в них, уметь анализировать полученные
данные.
Рекомендации по выполнению задания
Последовательность выполнения данного вида СРС изложена в описании
задания на СРС.
Критерии оценки качества выполнения работы
- наличие подготовительных расчетов, схем;
-скорость проведения подготовительных работ к исследованию;
-точность выполнения эксперимента;
2. Подготовка к сдаче и защите отчетов по лабораторным работам
Цель СРС – промежуточный контроль знаний, полученных во время
подготовки к лабораторным работам и при их выполнении.
Рекомендации по выполнению задания
См. рекомендации по подготовке лабораторных работ.
Критерии оценки качества выполнения работы
- оформление отчетов в соответствии с установленным образцом;
- наличие необходимых схем, расчетов, графиков;
-наличие и правильность выводов по работе.
3. Подготовка к практическим работам
Цель СРС – усвоить и закрепить теоретические знания по теме.
Задание на СРС:
- прочитать по учебнику или конспекту лекций материал, относящийся к
данной работе и каким методом проводится работа, найти ответы на
контрольные вопросы;
- разобрать по учебнику или методическим пособиям устройство и
принцип работы приборов и оборудования;
- выяснить, какие физические величины и с какой точностью будут
измеряться и каковы их размерности;
- в рабочей тетради выполнить необходимые расчеты и таблицы, в
которые будут заноситься результаты эксперимента;
- при расчете технологических схем дать краткое описание методов и
схем для данного вида сырья;
- сделать предположительный вывод об окончательном результате
эксперимента.
Требования к форме и содержанию отчетных материалов
Работы выполняются отдельными студентами или группами по 2-4
человека. Началу работы предшествует тщательное ознакомление с
инструкцией по выполнению конкретной практической работы. После
завершения практической работы каждый студент составляет индивидуальный
отчет, который проверяется преподавателем, а затем защищается студентом.
Отчет по каждой работе должен содержать основные сведения по
изучаемому разделу дисциплины, цель работы, описание установки (эскизы
аппаратов, схемы установок), методику проведения и описание результатов
опытов, расчеты, таблицы, графические зависимости, анализ данных и выводы.
В тексте, формулах, таблицах и графиках обязательно указание
размерностей величин. При защите отчета необходимо знать основы теории по
105
данному разделу дисциплины, устройство, назначение и правила регулирования
аппаратов, методику проведения работы, расчетные формулы, значения и
размерности величин, входящих в них, уметь анализировать полученные
данные.
Рекомендации по выполнению задания
Последовательность выполнения данного вида СРС изложена в описании
задания на СРС.
Критерии оценки качества выполнения работы
- наличие подготовительных расчетов, схем;
-точность выполнения расчетов;
4. Подготовка к сдаче и защите отчетов по практическим работам
Цель СРС – промежуточный контроль знаний, полученных во время
подготовки к практическим работам и при их выполнении.
Критерии оценки качества выполнения работы
- оформление отчетов в соответствии с установленным образцом;
- наличие необходимых схем, расчетов, графиков;
-наличие и правильность выводов по работе.
5. Подготовка к зачету
Цель СРС – итоговый контроль знаний, полученных во время изучения курса.
Задание на СРС:
-контрольные вопросы по темам раздела.
5.5.3 Описание курсового проекта (курсовой работы)
Содержание
1.Требования к выполнению курсовой работы. ............................................ 107
2. Пример расчета курсовой работы ................................................................ 108
2.1 Исходные данные для расчета. .................................................................... 108
2.2 Расчет качественно-количественной схемы. .............................................. 109
2.3 Расчет общего баланса .................................................................................. 110
2.4 Расчет частных балансов .............................................................................. 110
2.5 Расчет шламовой схемы, баланс воды ........................................................ 114
2.5.1 Порядок расчета шламовой схемы ...................................................... 115
2.5.2. Расчет количества воды в продуктах обогащения, в операциях и
воды, добавляемой в операции .............................................................. 116
3. Выбор и расчет технологического оборудования ...................................... 120
3.1 Выбор и расчет оборудования для измельчения ........................................ 120
3.2 Выбор и расчет оборудования для классификации .................................. 122
3.3 Выбор и расчет магнитных сепараторов..................................................... 124
106
3.4 Расчет дешламаторов .................................................................................... 124
3.5 Расчет фильтров............................................................................................. 125
4. Практика магнитообогатительных фабрик ............................................... 125
5. Устройство и принцип действия аппарата для магнитного
обогащения ....................................................................................................... 125
Рекомендуемая литература ................................................................................ 125
Приложение ........................................................................................................... 127
1.Требования к выполнению курсовой работы.
Пояснительная записка должна содержать следующие разделы.
1. Введение.
2. Примеры из практики действующих обогатительных фабрик,
перерабатывающих близкие по технологическим свойствам руды. В этом
разделе приводятся такие сведения, как вещественный состав руд,
технологическая схема и используемое оборудование, технико-экономические
показатели (извлечение и содержание ценного компонента в продуктах
обогащения, удельные расходы основных и вспомогательных материалов).
3. Расчет количественной схемы, выполняемой в
соответствии с
полученным студентом заданием. Для расчета в задании даются содержания
в продуктах обогащения, производительность обогатительной фабрики. При
расчете количественных схем определяют для всех продуктов схемы
численные значения основных технологических показателей: Q, , масса
продуктов в абсолютных единицах, выход, содержание и извлечение, %).
Расчет схемы начинается с определения показателей по конечным
продуктам (с решения общего баланса). Затем решаются частные балансы
по узлам. В обоих случаях используется система из двух уравнений: баланс
выходов продуктов обогащения и баланс металла (для однокомпонентной
руды). В рассчитываемых узлах должно быть не более двух неизвестных
показателей (или .
Абсолютные показатели по формулам Qп=Q п ; Рп=Р п /100,
где Q и Р – масса исходной руды и металла в ней, т/ч, т/сутки, Qп и Рп –
масса продуктов обогащения и металла в соответствующем продукте, т/ч,
т/сутки.
Ниже
приведен
пример
расчета
количественной
схемы,
последовательность расчета узлов в зависимости от построения схемы может
быть иной.
4.Расчет шламовой схемы является важнейшей составной частью
технологического проектирования. Исходным для расчета является
количественная схема обогащения.
5.Выбор и расчет технологического оборудования для всех операций.
6.Описание устройства и принципа действия аппарата (по согласованию с
преподавателем).
107
2. Пример расчета курсовой работы
2.1 Исходные данные для расчета.
Обогатительная фабрика перерабатывает железные руды, в которых
рудный минерал представлен магнетитом, в незначительном количестве железо
связано с гематитом. Нерудные минералы представлены пироксеном, хлоритом,
кальцитом, гидрослюдами, амфиболом. Вкрапленность рудных минералов 0.030.1 мм. Плотность руды 2,7 · 10 кг/м3, влажность 3%.
Суточная производительность фабрики 20000т.
На основании вещественного состава руды и вкрапленности проектируется
технологическая схема обогащения, включающая две стадии измельчения и
три стадии мокрой магнитной сепарации, представленная на рисунке 1.
Исходные данные для расчета количественной схемы (содержание железа
в продуктах обогащения, %):
1-25,6; 4-4,96; 6-59,1; 7- 51,2; 9- 63,0; 10- 4,71; 11- 55,0; 12- 7,9;
13- 61,8; 14- 7,6; 15- 62,9; 16- 6,4; 17- 62,8; 18- 63,5; 19- 11,0;
20- 60,0; 21- 63,6; 22- 5,3.
108
Руда
1
Измельчение _ _ _ _/
2
Магнитная сепарация
_ _ _//
3
4
5
Классификация_ _ _ _///
7
6
Измельчение_ _ _/V
Обесшламливание _ _ _V/
8
Магнитная сепарация_ _ _V
9
12
10
11
Магнитная сепарация
13
___-_ _ _V//
14
Магнитная сепарация _ _V///
15
16
Обесшламливание _ _ _/Х
19
18
Фильтрование _ _ _Х
20
22
21
Fe концентрат
Хвосты
Рисунок 1. Технологическая схема обогащения магнетитовой руды
2.2 Расчет качественно-количественной схемы.
При расчете схем обогащения возможны два пути получения исходных
данных: по результатам исследований руд на обогатимость и по результатам
опробования схемы промышленного предприятия. В первом случае в качестве
исходных задаются извлечения и содержания. Во втором случае все показатели
представляют собой содержания расчетного компонента в продуктах.
В предлагаемой курсовой работе используется второй вариант.
109
2.3 Расчет общего баланса
Расчет общего баланса ведется по конечным продуктам обогащения и
исходному продукту (в нашем примере это продукты 1, 21, 22). Определяются
выхода ,в %, для чего используется система уравнений,
состоящая из уравнения баланса выходов и баланса металла.
1
1=100


Обогащение

Решая систему относительно получаем уравнение


 
25,6  5,3
 100 
 34,82%   ,83 =65,18%
  
 
63,6  5,3
22
21
22
21
22
2.4 Расчет частных балансов
18


 = 
Х
,5=


21
20

Аналогично рассчитываем остальные узлы, выбирая те, для которых
можно составить два уравнения с двумя неизвестными.
17
17
IX

 
 
18
19
110
Решаем узел VIII операции, учитывая, что 
13


VIII

 38,35 55,4 





VII
 244,94 

 



VI

  
 
 156,52
43,3
 3,61% 


Далее определяем и  используя показатели по продуктам
и 22. Сумма выходов


11,0+0,76,4+5,177,6+3,617,9=72,84%










111
Далее определяем выход и содержание продукта
3: . Содержание
определяется из уравнения баланса металла
    1






  




. Из уравнения баланса определяем содержание в
5 продукте: 

Проверка балансов







Далее рассчитываются извлечения во все продукты обогащения, %, масса
продуктов и количество металла в них в абсолютных единицах (т/ч или т/cутки)
Пример расчета по операции II
Q1=Q2=20000т/ сутки; Q3=Q1   3/100=2000 49,52/ 100=9904т/ сутки
Q4=Q1   4/ 100=20000 50,48/100=10096т/сутки
  46,64 / 25,6  90,22% 
  4,96 / 25,6  9,78% 
Р1=Р2=20000  25,6 / 100  5120 т/сутки
Р3=Р1  90,22 / 100  4619,26 т/сутки
Р4=Р1 т/сутки

Аналогично проводятся расчеты по остальным узлам, результаты
оформляются в виде таблицы.
112
Таблица 1
Результаты расчета количественной схемы
№
Наименование операций и
операций и
продуктов обогащения
продуктов
1.
2.
I
Измельчение 1
Поступает:
1
Руда
Итого:
Выходит:
2
Cлив мельницы
Итого:
II
Магнитная сепарация
Поступает:
2
Слив мельницы
Итого:
Выходит:
3
Магнитная фракция
4
Хвосты
Итого:
III
Классификация
Поступает:
3
Магнитная фракция
9
Магнитная фракция
Итого:
Выходит:
6
Пески классификатора
7
Слив классификатора
Итого:
IV
Измельчение 2
Поступает:
6
Пески классификатора
Итого:
Выходит:
8
Слив мельницы
Итого:
V
Магнитная сепарация
Поступает:
8
Слив мельницы
Итого:
Выходит:
9
Магнитная фракция
10
Хвосты
Итого:
Q,
т/сутки
3.
20000
20000
20000
20000
20000
20000
9904
10096
20000
9904
30076
39980
31020
8960
39980
31020,0
31020,0
31020,0
31020,0
31020,0
31020,0
30076,0
944,0
31020,0
113


4.


100,0
100,0

100,0
100,0


100,0
100,0

49,52
50,48
100,0


49,52
150,38
199,9

155,1
44,8
199,94


155,1
155,1

155,1
155,1


155,1
155,1

150,38
4,72
155,1


5.
25,6
25,6
25,6
25,6
25,6
25,6
46,64
4,96
25,6
46,64
54,0
52,18
52,5
51,2
52,18
52,5
52,5
52,5
52,5
52,5
52,5
54,0
4,71
52,5


6.


100,0
100,0

100,0
100,0


100,0
100,0

90,22
9,78
100,0


90,22
317,21
407,43

318,08
89,35
407,43


318,08
318,08

318,08
318,08


318,08
318,08

317,21
0,87
318,08
P,
т/сутки
7.
5120,0
5120,0
5120,0
5120,0
5120,0
5120,0
4619,26
500,74
5120,0
4619,26
16241,15
20860,41
16285,69
4574,72
20860,41
16285,69
16285,69
16285,69
16285,69
16285,69
16285,69
16241,15
44,54
16285,69
Продолжение таблицы 1
1.
VI
7
11
12
VII
11
13
14
VIII

13


15
16
IX
15
20
18
19
X
18
21
20
2.
Обесшламливание
Поступает:
Слив классификатора
Итого:
Выходит:
Пески
Хвосты
Итого:
Магнитная сепарация
Поступает:
Пески дешламатора
Итого:
Выходит:
Магнитная фракция
Хвосты
Итого:
Магнитная сепарация
Поступает:
Магнитная фракция
Итого:
Выходит:
Магнитный концентрат
Хвосты
Итого:
Обесшламливание
Поступает:
Концентрат
Фильтрат
Итого:
Выходит:
Обесшламленный конц-т
Хвосты (слив
дешламатора)
Итого:
Фильтрование
Поступает:
Обесшламленный конц-т
Итого:
Выходит:
Товарный концентрат
Фильтрат
Итого:
3.
8238,0
722,0
8960,0
4.


44,8
44,8

41,19
3,61
44,8
55,0
7,9
51,2
6.


89,35
89,35

88,49
0,86
89,35
8238,0
8238,0
41,19
41,19
55,0
55,0
88,49
88,49
4530,69
4530,69
7204,0
1034,0
8238,0
36,02
5,17
41,19
61,8
7,6
55,0
86,95
1,54
88,49
4451,84
78,85
4530,69

7204,0
7204,0

36,02
36,02

61,8
61,8

86,95
86,95

4451,84
4451,84
7064,0
140,0
7204,0
35,32
0,7
36,02
62,9
6,4
61,8
86,78
0,17
89,95
4443,14
8,70
4451,84
7064,0
198,0
7262,0
35,32
0,99
36,31
62,9
60,0
62,8
86,78
2,32
89,10
4443,14
118,78
4561,92
7162,0
100,0
35,81
0,5
63,5
11,0
88,82
0,28
4547,58
14,34
7162,0
36,31
62,8
89,10
4561,92
7162,0
7162,0
35,81
35,81
63,5
63,5
88,82
88,82
4547,58
4547,58
6964,0
198,0
7162,0
34,82
0,99
35,81
63,6
60,0
63,5
86,5
2,32
88,82
4428,8
118,78
4547,58
8960,0
8960,0
5.
51,2
51,2
2.5 Расчет шламовой схемы, баланс воды
Целью проектирования шламовой схемы является:
обеспечение оптимальных отношений Ж:Т в операциях схемы;
114
7.
4574,72
4574,72
4530,69
44,03
4574,72
определение количества воды, добавляемой в операции, или, наоборот,
выделяемых из продуктов, при операциях обезвоживания:
определение отношений Ж:Т в продуктах схемы;
определение объемов пульпы для всех продуктов и операций схемы;
определение общей потребности воды по обогатительной фабрике и
составление баланса по воде [1, стр. 194-203].
Принятые обозначения:
Rп – весовое отношение жидкого к твердому в операции или в продукте, м
воды / на 1 т твердого;
Wп - количество воды в операции или в продукте, м в единицу времени;
Lп - количество воды, добавляемой в операцию или к продукту, м в
единицу времени;
Sп - влажность продукта, в долях единицы;
п - плотность твердого в продукте, т / м3;
Vп - объем пульпы м 3 в единицу времени.
Основные соотношения:
Wп=Rп Qп;
Rп=Wп / Qп;
Sп=Rп / 1+Rп=Wп/(Qп+Wп);
Rп=S п/ 1-Sп;
Vп=Wп+Qп/пRп Qп+Qп/п
V=Q (R+1/
2.5.1 Порядок расчета шламовой схемы
1. Устанавливают численные значения исходных показателей Rп.
2. Составляют вспомогательную таблицу, куда записывают
вес
продуктов, по данным расчета количественной схемы и исходные показатели
для расчета (Rп).
3. По формуле Wп=RпQп подсчитывают и записывают во
вспомогательную таблицу количество воды для тех продуктов и операций, для
которых известны по исходным показателям R.
4. По уравнениям баланса определяют количество воды, добавляемое
в отдельные операции или в отдельные продукты.
5. Подсчитывают значения Rп.
6. Подсчитывают объемы пульпы для всех продуктов и операций.
7. Результаты расчета шламовой схемы оформляют в виде таблицы и
шламовой схемы.
8. Составляют баланс воды по обогатительной фабрике, определяют
общий расход воды и удельный расход на 1т руды.
Для получения высоких показателей обогащения каждую операцию
необходимо проводить при оптимальном отношении Ж:Т. Эти данные
устанавливаются на основании испытаний обогатимости руды, из опыта
115
действующих обогатительных фабрик. Эти значения R относятся к первой
группе исходных показателей.
Часть продуктов, выходящих из операции обогащения, будет иметь
относительно постоянную или колеблющуюся в узких пределах влажность.
Значения R для таких продуктов составляют вторую группу исходных
показателей для расчета шламовой схемы.
Для выбора R можно использовать данные табл. 20-21 [1, стр.200-201].
Ниже приводится пример расчета шламовой схемы
1. Устанавливаем численные значения исходных показателей
Таблица 2
Исходные показатели для расчета шламовой схемы
I Группа. Оптимальные значения R,
II Группа. Нерегулируемые
которые необходимо обеспечить
значения R
Ri=0,33 Rii=1,32 Riii=1,0 Riv=0,54 R1=0,031 R3=0,67 R6=0,43 R9=0,67
Rv=1,44 Rvii=3,0 Rviii=3,54 Rx=0,82
R11=0,67
R18=0,67
R13=1,0 R15=1,0
R21=0,11
2.5.2. Расчет количества воды в продуктах обогащения, в операциях и воды,
добавляемой в операции
1) W1=20000*0,31=620,0м 3 сутки
Wi=20000*0,33=6600м 3 сутки
Li=Wi-W1=6600-620,0=5980,0м 3 сутки
2) Wii=20000*1,32=26400м 3 сутки
Lii=Wii-Wi=26400-6600=19800м 3 сутки
W3=9904*0,67=6635,68м 3 сутки W4=Wii-W3=26400-6635,68=19764,32м 3 сутки
R4=W4/Q4=19764,32/10096=1,96
3) W6=31020*0,43=13338,6м 3 сутки Wiv=31020*0,54=16750,8м 3 сутки
Liv=Wiv-W6=16750,8-13338,6=3412,2м 3 сутки
4) Wv=31020*1,44=44668,8м 3 сутки
Lv=W5-W8=44668,8-16750,8=27918,0м 3 сутки
W9=30076*0,67=20150,92м 3 сутки
W10=Wv-W9=44668,8-20150,92=24517,88м 3 сутки
R10=24517,88/944=25,97
5) W5=W3+W9=6635,68+20150,92=26786,6 м 3 сутки R5=26786,6/39080=0,67
116
Wiii=39980*1,0=39980,0 м 3 сутки
Liii=Wiii-W5=39980,0-26786,6=13193,4 м 3 сутки
W7=Wiii-W6=39980,0-13338,6=26641,4 м 3 сутки
R7=26641,4/8960=2,97
6) W11=8238*0,67=5519,46 м 3 сутки
W12=Wvi-W11=26641,4-5519,46=21121,94 м 3 сутки
R=21121,94/722,0=29,25
7) Wvii=8238,0*3,0=24714,0 м 3 сутки
W13= 7204,0*1,0=7204,0 м 3 сутки
Lvii=Wvii-W11=24714,0-5519,46=19194,54 м 3 сутки
W14=Wvii-W13=24714,0-7204,0=17510,0 м 3 сутки
R14=17510,0/1034,0=16,93
8) Wviii=7204,0*3,54=25502,16м 3 сутки W15=7064,0*1,0=7064,0м 3 сутки
Lviii=Wviii-W13=25502,16-7204,0=18298,16м 3 сутки
W16=Wviii-W15=25502,16-7064,0=18438,16м 3 сутки
R16=18438,16/140,0=131,7
Баланс в операции IX рассчитывается после определения баланса операции X.
9) Wx=7162,0*0,82=5872,84м 3 сутки
W21=6964,0*0,11=766,04м 3 сутки
W18=7162,0*0,67=4798,54м 3 сутки
W20=Wx-W21=5872,84-766,04=5106,8м 3 сутки
Lx=Wx-W18=5872,84-4798,54=1074,3м 3 сутки
Wix=7064,0+5106,8=12170,8м 3 сутки
R17=12170,8/7262,0=1,68 W19=Wix-W18=12170,8-4798,54=7372,26м 3 сутки
R19=7372,26/100,0=73,72
10) W15+W20=W17=Wix
Далее рассчитывается объем пульпы с учетом воды, добавляемой в
операции.
V1=20000*(0,031+1/2.7)=8020.0 м3 сутки
Объем пульпы в I операции (измельчение 1) с учетом добавленной воды
составит VI= 8020,0+5980,0=14000 м3 сутки
117
Аналогично
рассчитываются
оформляются в виде таблицы.
остальные
операции.
Результаты
Таблица 3
Результаты расчета шламовой схемы
№
Наименование операций
продукта и
и продукта
операции
1.
2.
I
Измельчение 1
Поступает:
1
Руда
Свежая вода
Итого:
Выходит:
2
Слив мельницы
Итого:
II
Магнитная сепарация
Поступает:
2
Слив мельницы
Свежая вода
Итого:
Выходит:
3
Магнитная фракция
4
Хвосты
Итого:
III
Классификация
Поступает:
3
Магнитная фракция
9
Магнитная фракция
Свежая вода
Итого:
Выходит:
6
Пески классификации
7
Слив
Итого:
IV
Измельчение 2
Поступает:
6
Пески классификации
Свежая вода
Итого:
Выходит:
8
Слив мельницы
Итого:
V
Магнитная сепарация
Поступает:
8
Слив мельницы
Свежая вода
Итого:
Выходит:
9
Магнитная фракция
10
Хвосты
118
Q,
т/сутки
3.
W,
R
4.
м3
сутки
5.
V,
м3
сутки
6.
20000
20000,0
20000,0
0,031
0,33
0,33
620,0
5980,0
6600,0
8020,0
5980,0
14000,0
2000,0
20000,0
0,33
0,33
6600,0
6600,0
14000,0
14000,0
20000,0
0,33
6600,0
19800,0
26400,0
14000,0
19800,0
33800,0
9904,0
10096,0
20000,0
0,67
1,96
1,32
6635,68
19764,32
26400,0
10300,0
23500,0
33800,0
9904,0
30076,0
0,67
0,67
39980,0
1,0
6635,68
20150,92
13193,4
39980,0
10300,0
31279,0
13193,4
54772,4
31020,0
8960,0
39980,0
0,43
2,97
1,0
13338,6
26641,4
39980,0
24824,0
29948,4
54772,4
31020,0
0,43
31020,0
0,54
13338,6
3412,2
16750,8
24824,0
3412,2
28236,2
31020,0
31020,0
0,54
0,54
16750,8
16750,8
28236,2
28236,2
31020,0
0,54
31020,0
1,44
16750,8
27918,0
44668,8
28236,2
27918,0
56154,2
30076,0
944,0
0,67
25,98
20150,92
24517,88
31279,0
24875,2
Продолжение таблицы 3
1.
2.
Итого:
VI
Обесшламливание
Поступает:
Слив гидроциклона
Итого:
Выходит:
Пески
Хвосты
Итого:
Магнитная сепарация
Поступает:
Пески дешламатора
Свежая вода
Итого:
Выходит:
Магнитная фракция
Хвосты
Итого:
Магнитная сепарация
Поступает:
Магнитная фракция
Свежая вода
Итого:
Выходит:
Магнитный концентрат
Хвосты
Итого:
Обесшламливание
Поступает:
Концентрат
Фильтрат
Итого:
Выходит:
Концентрат (кек)
Слив
Итого:
Фильтрация
Поступает:
Концентрат
Свежая вода
Итого:
Выходит:
Товарный концентрат
Фильтрат
Итого:
7
11
12
VII
11
13
14
VIII
13
15
16
IX
15
20
18
19
X
18
21
20
3.
31020,0
4.
1,44
5.
44668,8
6.
56154,2
8960,0
8960,0
2,97
2,97
26641,4
26641,4
29948,4
29948,4
8238,0
722,0
8960,0
0,67
29,25
2,97
5519,46
21121,94
26641,4
8567,5
21380,9
29948,4
8238,0
0,67
8238,0
3,0
5519,46
19194,54
24714,0
8567,5
19194,54
27762,04
7204,0
1034,0
8238,0
1,0
16,93
3,0
7204,0
17510,0
24714,0
9869,48
17892,56
27762,04
7204,0
1,0
7204,0
3,54
7204,0
18298,16
25502,16
9869,48
18298,16
28167,64
7064,0
140,0
7204,0
1,0
131,7
3,54
7064,0
18438,16
25502,16
9677,68
18489,96
28167,64
7064,0
198,0
7262,0
1,0
25,79
1,68
7064,0
5106,8
12170,8
9677,68
5179,68
14857,36
7162,0
100,0
7262,0
0,67
73,72
1,68
4798,54
7372,26
12170,8
7448,48
7408,88
14857,36
7162,0
0,67
7162,0
0,82
4798,54
1074,3
5872,84
7448,48
1074,3
8522,78
6964,0
198,0
7162,0
0,11
25,79
0,82
766,04
5106,8
5872,84
3342,72
5180,06
8522,78
Суммарное количество воды, поступающее в процесс, должно равняться
суммарному количеству воды, уходящей с конечными продуктами. Баланс
общей воды поэтому выражается равенством W1+  L  W k, где W1119
количество воды, поступающей с исходным сырьем;  L - суммарное
количество воды, добавляемой в процесс; W к - суммарное количество воды,
уходящее из процесса с конечными продуктами.
Таким образом, количество свежей воды, добавляемой в процесс,
определяется из равенства  L =109490,6- 620=108870,6 м3 сутки (см. табл.4)
Таблица 4
Баланс общей воды
Поступает воды
в процесс
С исходной рудой
В измельчение 1
В магнитную сепарацию
В классификацию
В измельчение 2
В магнитную сепрацию
В магнитную сепарацию
В магнитную сепарацию
В фильтрацию
Всего поступает
W1+  L
м3
Li
Lii
Liii
Liv
Lv
Lvii
Lviii
Lx
сутки
620,0
5980,0
19733,33
13193,4
3412,2
27918,0
19194,54
18298,16
1074,3
109490,6
Уходит воды из
процесса
м3
сутки
С хвостами
W4
W10
W12
W 14
W16
W19
19764,32
24517,88
21121,94
17510,0
18438,16
7372,26
С концентратом
W21
766,04
Всего уходит  Wк
109490,6
C учетом расхода воды на смыв полов, промывку аппаратов и другие
нужды (обычно при проектировании принимают 10-15% от рассчитанного) ,
необходимый объем воды составит 109490,6+10949=120439,6 м3 сутки .
Удельный расход воды составляет 120439,6/20000=6,02 м3 сутки
3. Выбор и расчет технологического оборудования
3.1 Выбор и расчет оборудования для измельчения
Работа мельниц зависит от многих факторов, меняющихся в очень
широких пределах, поэтому производительность мельниц определяют не по
каталогам, а расчетным путем ([1] с. 228-256 ).
Наиболее часто применяется метод расчета производительности по
удельной производительности по расчетному классу (обычно –0,074 мм) и по
эффективности измельчения.
В рассматриваемом примере расчет проводится по удельной
производительности по классу –0,074мм, для первой стадии проектируется
стержневая мельница, для второй – шаровая мельница с разгрузкой через
решетку. Выбор типоразмера проводится путем технико-экономического
сравнения нескольких типов мельниц.
Производительность мельниц определяется по формуле Q=
120
V q
,
к  и
Где Q - производительность мельницы, т/ч; V - объем мельницы, м3; q удельная производительность по расчетному классу, т м3  ч ; к и исодержание расчетного класса в сливе мельниц и в питании, %.
Удельная производительность проектируемой мельницы определяется по
формуле q=q1 кикт кк кД, где q1 - удельная производительность эталонной
мельницы, т м3  ч ; ки - коэффициент, учитывающий различие в измельчаемости
проектируемой к переработке руды; кт- коэффициент, учитывающий различие в
типе проектируемой и работающей мельниц; кк - коэффициент, учитывающий
различие в крупности исходного и конечного продуктов измельчения на
действующей и проектируемой обогатительной фабрик; кД - коэффициент,
учитывающий различие в диаметрах проектируемой и работающей мельниц
([1], с.231).
Принимаем условия рудоподготовки одинаковыми с условиями эталонных
(действующих) мельниц. В этом случае ки=1, кт=1, кк=1.
Значения к определяется по формуле
К
Дпр.  0,15
, где Дпр и Др –
Др  0,15
соответственно диаметры барабанов проектируемой к установке и работающей
мельниц.
За эталонные мельницы принимаем работающие на обогатительной
фабрике (обогатительная фабрика Коршуновского ГОКа).
На первой стадии измельчения этой фабрики установлены
мельницы МСЦ- 3200  4500, q1=1,88 т м  ч , и, к
На второй стадии установлены мельницы типа
икq1=1,34 т м3  ч .
МШР-3600  5000,
Рассматриваем сравнительные варианты для мельниц МСЦ-3600  5500 и
МСЦ-4500  6000.
Рассчитываем коэффициенты диаметров (КД) по выше приведенным
формулам:
КД =
3,6  0,15
 1,06
3,2  0,15
КД=
4,5  0,15
 1,11
3,2  0,15
Определяем удельную производительность для проектируемых мельниц
q1=1,88 1 1 1 1,06=1,99 т м3  ч
q2=1,88 1 1 1 1,11=2,09 т м3  ч
Определяем общий объем мельниц по формуле V=
Q(  к   и )
.
q
Часовая производительность мельниц первой стадии, исходя из суточной
производительности, составит :
Q=
20000
 833,3т / ч
24
833,3(0,35  0,05)
 133 м3
1,88
833,3  (0,35  0,05)
 126 м3
Общий объем для мельниц МСЦ-3600  5500: V2=
1,99
833,3  (0,35  0,05)
Общий объем для мельниц МСЦ-4500  6000: V3=
 120 м 3
2,09
Общий объем для мельниц МСЦ-3200  4500: V1=
Определяем необходимое число мельниц по трем вариантам по формуле
121
Vп
, где Vп - общий объем мельниц; V - объем одной мельницы.
V
133
n1=
К установке принимается 4 мельницы .
 4,16
32
126
n2=
К установке принимается 3 мельницы
 2,57
49
120
n3=
К установке принимается 2 мельницы.
 1,46 .
82
n=
Таблица 5
Сравнение вариантов установки мельниц
Размеры
барабанов
мельниц
D L, мм
Число
мельниц
3200 4500
Масса мельниц, т
Установочная
мощность, кВт
одной
всех
одной
4
141
564
900
3600
4 : 4,16=0,96
3600 5500
3
172
516
1000
3000
3 : 2,57=1,17
4500 6000
2
2500
5000
2 : 1,46=1,37
310
620
всех
Коэффициент
запаса
По представленным показателям наиболее выгодным представляется
вариант с установкой мельниц 3600  5500.
Для более точной оценки вариантов необходим анализ экономических
показателей (капитальные и эксплуатационные затраты и др.).
Аналогичный расчет проводится для второй стадии измельчения.
3.2 Выбор и расчет оборудования для классификации
На рудообогатительных фабриках для гидравлической классификации
широко используются гидроциклоны, главным образом цилнндроконическиес
углом конусности 20 .
При выборе гидроциклона необходимо определить его типоразмер, исходя
из требуемой производительности
по питанию с учетом крупности
получаемого слива.
Объемная производительность гидроциклонов с углом конусности 20
определяется по формуле ([2], стр. 198) V=0,9310кДdэdс 10 p , где Vобъемная производительность, м3 ч ;
кД - поправочный
коэффициент
на
диаметр гидроциклона; dэ и dс - диаметры патрубков соответственно
питающего и сливного, м; p-давление на входе в гидроциклон, мПа. Для
гидроциклонов со стандартными dэ и dс формула принимает вид V=АD2 p ,
где А - коэффициент, зависящий от диаметра гидроциклона.
D, м………….
А……………
0,51
2290
0,71
2660
122
1,0
1410
1,4
1510
Номинальная крупность частиц слива, которая определяется размером
отверстий сита, через которые проходит 95-97% продукта, определяется по
формуле
d H  15
Dd C 
p   1
kDdП
,
где D, dс и dп - диаметры соответственно гидроциклона, сливного и пескового
патрубков, м; содержание твердого в питании гидроциклона, %;
объемная плотность руды, т/м3.
D,м
КД
dс ,мм,
dп,мм.
р, мПа.
0,51
1,0
150
48, 75,
96, 150
.0,03-0,25
0,71
0,95
200
48, 75,
150, 200
0,03-0,25
1,0
0,91
250
75, 150,
200, 250
0,06-0,45
1,4
0,88
380
150, 200,
300, 360
0,06-0,45
Для рассматриваемого примера при необходимой крупности слива 50%
класса - 0,074мм dн=0,32мм (см. [1], табл.14).
Гидроциклон должен быть проверен на производительность по пескам
по удельной нагрузке на песковую насадку по формуле
qп=Qп/0,785 dп, где
2
qп – удельная производительность т/ч м ; Qп- количество песков, т/ч.
Нормируемая удельная производительность гидроциклона составляет
2
5  10 - 2,5  10т / ч  м .
Количество гидроциклонов определяется по формуле n=Vп/V, где Vпобъем пульпы, поступающей на классификацию, м/ч; V - рассчитанная
производительность гидроциклона.
При выборе в примере сравниваем возможности гидроциклонов
типоразмеров: ГЦ-710; ГЦ-1000; ГЦ-1400.
V1=2660 0,712  0,2 =603,3 м3/ч
V2=1410 1  0,35 =832 м3/ч
V3=1510 1,4  0,4 =1864 м 3 /ч.
Часовая производительность в операции классификации составляет
Vп=54772,4/24=2282,2 м 3 /ч.
n1=2282,2/603,3=3,8. К установке принимаем 4 гидроциклона.
n2=2282,2/832=2,7.
К установке принимаем 3 гидроциклона.
n3 =2282,2/1864=1,2. К установке принимаем 2 гидроциклона.
Поскольку в первой стадии измельчения к установке приняты 3 мельницы,
то, учитывая необходимость компоновки аппаратов и распределение пульпы
по мельницам, целесообразно принять 3 гидроциклона ГЦ-1000. С учетом
необходимого резерва к установке необходимо принять 6 таких гидроциклонов.
Проводим расчет номинальной крупности слива при твердого,
dc=0,25м, dп=0,2м, т/м 3.
dн=15 D  d   / [ K  d p(   1) ] = 15 1 0,25  50 /[0,91 0,2  0,35  (2,7  1)] =125мкм.
Выбранная песковая насадка дает необходимую крупность слива.
c

D
п 
123
Проверяем
производительность
гидроциклонов
по
производительности
по
пескам
следующим
образом.
производительность одного гидроциклона составляет
Qп=
31020
 430,83т / ч
24  3
qп=
удельной
Часовая
430,83
2
 1372,07т  м ч
0,785  0,4
Таким образом, гидроциклоны обеспечивают производительность по
пескам.
3.3 Выбор и расчет магнитных сепараторов
Выбор типа сепаратора зависит
главным образом от магнитной
восприимчивости извлекаемых в концентрат минералов, крупности питания,
среды, в которой производится сепарация, требований, предъявляемых к
качеству продуктов обогащения.
Для данной руды необходимо использовать сепараторы типа ПБМ с
различными режимами сепарации соответственно стадиям обогащения.
Технологическая схема обогащения включает три стадии магнитной
сепарации: первая – операция II, вторая - операция V, третья - операции VII и
VIII.
Крупность питания соответственно 35, 55 и 70 % класса – 0,074мм,
поэтому для обогащения можно использовать сепараторы типа ПБМ-90/250 на
первой стадии, ПБМ-П-90/250 на второй стадии, ПБМ-ПП-90/250 на третьей
стадии.
Производительность
сепараторов
для
мокрого
обогащения
сильномагнитных руд Q=q (L – 0,1), где Q - производительность, т/ч; q удельная производительность т/ч м; L - длина барабана, м.
Удельная производительность выбирается или по справочным данным
(см. [1], табл.59, [2], табл.4.55), или по данным практики действующих
предприятий, перерабатывающих аналогичные руды. По данным работы
Коршуновской обогатительной фабрики удельные производительности по
стадиям соответственно равны 49,3, 46,4 и 14,4 т/м2 ч.
Рассчитаем производительность сепараторов на первой стадии по выше
при веденной формуле Qр=49,3(2,5 – 0,1)=118,32 т/ч. Определяем необходимое
количество сепараторов
n=Qпр /Qр, где n-количество сепараторов, Qпр –
количество руды, поступающей на первую стадию магнитной сепарации, т/ч.
n=
20000
 7,04
24  118,32
Принимаем к установке на первой стадии магнитного обогащения 7
сепараторов ПБМ-90/250. Аналогичные расчеты проводим для второй и третьей
стадии.
3.4 Расчет дешламаторов
Магнитные дешламаторы предназначены для дешламации и сгущения
слива гидроциклона (тонкоизмельченных магнетитовых промпродуктов)
перед магнитным обогащением и концентрата перед его фильтрованием.
Расчет дешламаторов проводится по необходимой площади дешламации,
определяемой по количеству руды, поступающей в операцию дешламации, и
124
по удельной производительности дешламатора. Удельная производительность
выбирается по справочным таблицам и по данным практики
магнитообогатительных фабрик. Общая площадь дешламации определяется
Sоб=
Qп р
, где Sоб - площадь, м2,
q
Qпр - количество руды, т/ч, q-удельная производительность, т/м2  ч . По
данным практики Коршуновской фабрики q=6,4 т/м2  ч.
Для обесшламливания слива гидроциклонов площадь дешламации
определяется Sоб=
8960
2
 58,3 м .
24  6,4
Проектируя к установке дешламаторы МД-5,
рассчитываем количество аппаратов
n=
58,3
 2,97 , где 19,6 - площадь
19,6
осаждения дешламатора, м2.
Для этой операции принимаем к установке 3 дешламатора. Аналогичный
расчет проводим для операции обесшламливания магнитного концентрата
(операция IX).
3.5 Расчет фильтров
Расчет аппаратов для фильтрации проводится по необходимой площади
фильтрации, определяемой по количеству концентрата и удельной
производительности фильтров. На фабрике используются дисковые вакуумфильтры типа ДШ-68-2,5 с удельной производительностью 1,81 т/м2  ч . Общая
площадь
n=
определяется
Sоб=
7162,0
2
 164,9 м .
24  1,81
Количество
дешламаторов
164,9
2
 2,4 , где 68 - площадь фильтрации одного аппарата, м . К установке
68
принимаем 3 вакуум-фильтра.
4. Практика магнитообогатительных фабрик
5. Устройство и принцип действия аппарата для магнитного обогащения
(указывается название конкретного аппарата)
Список литературы, которая была использована при выполнении курсовой
работы.
Рекомендуемая литература
1. Разумов К.А., Перов В.А. Проектирование обогатительных фабрик. М.:
Недра, 1982, с. 518.
2. Баранов В.Ф., Вольфсон П.С., Круппа П.И. и др. Справочник по
проектированию рудных обогатительных фабрик. М.: Недра, 1988, с. 374.
3. Справочник по обогащению руд. Основные процессы. М.: Недра, 1983, с.
381.
4. Кармазин В.В. , Кармазин В.И. Магнитные и электрические методы
обогащения. М.: Недра, 1988, с.304.
125
5. Кармазин В.И., Кармазин В.В. Магнитные методы обогащения. М.:
Недра, 1978, с.255.
6. Кармазин В.И. Обогащение руд черных металлов. М.: Недра, 1982, с.304.
7. Шилаев В.П.
Основы обогащения полезных ископаемых. М.: Недра
1986, с.296.
8. Серго Е.Е. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых.
М.: Недра, 1985, с. 285.
9. Справочник по обогащению руд. Обогатительные фабрики. М.: Недра,
1984, с. 358.
10. Евсиович С.Г., Журавлев С.И. Обогащение магнетитовых руд. М.: Недра,
1972, с.485.
126
Приложение
№ № продуктов
Q,
Т/сутки
1
4
6
7
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
1
30,2
5,43
60,0
51,5
63,5
8,0
57,8
8,6
62,5
8,0
63,5
6,7
63,7
64,0
11,5
60,5
64,8
6,0
20000
2
26,3
5,47
59,4
51,2
63,2
4,5
55,2
8,2
61,9
7,6
63,3
6,3
63,2
63,8
11,2
59,9
64,2
5,75
34000
3
25,1
4,3
59,1
51,2
63,0
4,07
55,0
8,0
61,8
7,6
62,7
6,4
62,6
63,4
11,0
60,1
63,5
5,4
15000
4
30,0
5,48
60,0
51,5
63,5
5,0
56,0
8,6
62,5
8,0
63,5
6,7
63,8
64,2
11,5
60,5
64,8
6,0
20000
5
25,7
4,89
59,1
51,2
63,1
4,7
55,1
8,0
62,0
7,6
63,0
6,5
62,7
63,6
11,1
60,1
63,7
5,35
26000
6
26,0
4,88
59,4
51,4
63,4
4,6
55,4
8,25
62,2
7,6
63,2
6,6
62,0
63,9
11,4
60,4
64,0
5,4
7
27,0
5,2
59,2
51,4
63,1
5,3
55,4
8,4
62,0
7,8
63,2
6,5
63,0
63,5
11,2
60,3
63,7
5,7
22000
24000
8
25,1
5.01
59,1
51,2
63,8
4,7
55,0
8,0
61,8
7,6
63,0
6,4
62,6
63,4
11,0
60,1
63,5
5,4
23000
9
26,4
5,2
59,6
51,0
63,4
4,6
55,4
8,4
61,75
7,6
63,2
6,7
63,0
64,1
11,0
59,8
64,5
5,65
30000
10
26,1
5,2
59,0
51,2
62,9
4,5
55,2
8,1
61,8
7,6
62,8
6,5
62,6
63,6
11,0
60,0
64,1
5,45
40000
11
27,0
5,34
59,2
51,4
63,0
4,2
55,4
8,3
62,1
7,7
63,1
6,5
62,8
63,1
11,2
60,3
63,7
5,7
24000
12
26,7
5,48
59,1 51,15 63,0
4,6
55,0
8,1
61,6
7,6
63,26
6,4
62,7
63,7
11,2
60,1
64,5
5,85
25000
13
26,0
4,9
59,5
51,7
63,5
5,1
55,5
8,1
61,5
7,6
63,3
6,5
62,8
64,0
11,0
60,0
64,5
5,4
25000
14
25,8
4.9
59,5
52,0
63,4
5,1
55,4
8,0
61,5
7,5
63,2
6,3
62,6
64,0
11,0
60,0
64,5
5,3
24000
23
Вариант
21.
Применяемые образовательные технологии
При реализации данной программы применяются инновационные
технологии обучения, активные и интерактивные формы проведения занятий,
указанные в таблице 2.
Таблица 2 - Применяемые образовательные технологии
Технологии
Виды занятий
Лекции Лаб.
Практ./
СРС Курсовой
раб.
Сем. зан.
проект
Блиц-опрос
6
8
4
Блиц-опрос – это ответ на короткие вопросы без раздумывания короткими
ответами, как в быстрых шахматах. «Блиц» значит быстрый, поэтому не
требует много времени на проведение.
Вопросы блиц-опроса сформулированы в соответствии с заявленной
тематикой и также работают на актуализацию рассматриваемых проблем,
позволяют акцентировать внимание на особых моментах, подвести
аудиторию к закономерному выводу.
22. Методы и технологии контроля уровня подготовки по
дисциплине
7.1. Виды контрольных мероприятий, применяемых контрольноизмерительных технологий и средств.
- промежуточный блиц-опрос по лекционному материалу;
- экзамен в виде устного опроса.
Критерии оценки уровня освоения учебной программы
(рейтинг).
Удовлетворительным является уровень освоения дисциплины, при
котором студент усваивает:
-теоретические сведения: место и значение подъемно-транспортного и
хвостового хозяйства обогатительных фабрик для бесперебойной,
безаварийной и безопасной работы; розу ветров, выбор места под
хвостохранилище, расчет его объема, способы наращивания высоты
первоначальной плотины и схемы его заполнения; предельно допустимые
концентрации твердой фазы и токсичных вредных веществ в отходящих
газах и сточных водах; способы очистки сточных вод из хвостохранилищ;
свойства воды источников водоснабжения, способы очистки и требования к
качеству хозяйственно-питьевой воды; значение замкнутых схем
водоснабжения обогатительных фабрик для более рационального
использования природных источников воды и защиты их от загрязнения
производственными стоками; устройство, режим работы, принцип действия,
область применения, способы регулирования производительности машин для
транспорта воды, воздуха и гетерогенных систем, при условиях надежной,
7.2.
128
безаварийной
оборудования.
и
бесперебойной
работы
подъемно-транспортного
Хорошим является уровень освоения дисциплины, при котором студент
дополнительно усваивает:
-количественно и качественно оценивает источники водоснабжения;
рассчитывает строительный объем водохранилищ; выбирает коагулянты и
флокулянты для интенсификации процессов сгущения и фильтрации;
определяет показатели качества сточных вод и способы ее очистки;
производит расчеты водовоздушных сетей, пульпопроводов, хвостопроводов
и выбор соответствующего оборудования; выбирает и рассчитывает
необходимое количество оборудования для реализации процесса
обезвоживания; выбирает и определяет оптимальные режимы ведения
процессов сгущения и фильтрации в зависимости от вещественного состава и
гранулометрической характеристики твердой фазы; определять содержание
вредных веществ в сточных водах и атмосферном воздухе;
Отличным является уровень освоения дисциплины, при котором студен
показывает знакомство с:
-горной и обогатительной и металлургической терминологией; навыками
в организации работ по обеспечению безаварийной работы подъемнотранспортных устройств; необходимыми знаниями и способностью решать
задачи по охране окружающей среды; о современном состоянии хвостового
хозяйства на горно-обогатительных предприятиях и путях их развития на
ближайшую перспективу; о структуре и взаимосвязи комплексов по водо- и
воздухоснабжению
и
канализации
обогатительных
фабрик
и
металлургических предприятий и их функциональном назначении.
Критерий оценки на экзамене складывается из следующих показателей:
- уровень усвоения теоретических знаний, показанный при ответе на вопросы
по билету;
- уровень практических навыков, контролируемый качеством выполнения
лабораторных работ.
Оценка «Отлично» на экзамене ставится при отличном ответе на
теоретические вопросы при условии, если студент своевременно выполнил
лабораторные работы, и показал навыки решения практических задач.
Оценка «Хорошо» ставится, если студент показывает хорошие теоретические
знания
при
отличных
или
хороших
практических
навыках.
Оценка «Удовлетворительно» ставится, если теоретическая либо
практическая подготовка студента соответствует удовлетворительному
уровню.
129
Оценка «Неудовлетворительно» ставится, если теоретическая
практическая составляющая ниже удовлетворительного уровня.
либо
7.3. Контрольно-измерительные материалы и другие оценочные
средства для итоговой аттестации по дисциплине.
1.
Сущность магнетизма, классификация минералов по магнитным
свойствам.
2.
Физико-технические характеристики магнитных полей.
3.
Условия разделения минералов в магнитном поле, коэффициент
равнопритягиваемости.
4.
Магнитные свойства сильно магнитных минералов, их влияние
на процесс обогащения.
5.
Классификация магнитных полей сепараторов.
6.
Магнитные и механические силы, действующие на зерна в
магнитных полях.
7.
Динамика движения руды с различными способами подачи
материала в сепаратор для магнитного обогащения.
8.
Классификация процессов, способов и режимов магнитной
сепарации.
9.
Устройство и принцип действия барабанных сепараторов для
сухого и мокрого магнитного обогащения.
10.
Устройство и принцип действия валковых сепараторов для
сухого и мокрого обогащения.
11.
Особенности, характеристики полиградиентного поля,
устройство и принцип действия полиградиентных сепараторов.
12.
Физические основы магнитогидродинамической и
магнитогидростатической сепарации.
13.
Устройство и принцип действия МГС- и МГД- сепараторов.
14.
Влияние магнитной флокуляции на процесс магнитной
сепарации.
15.
Подготовка руды перед магнитным обогащением.
16.
Практика магнитного обогащения различных типов руд.
17.
Регулировка и эксплуатация магнитных сепараторов.
18.
Выбор и расчет основного и вспомогательного оборудования для
магнитного обогащения.
19.
Физические основы раделения минералов в электрическом поле.
20.
Свойства и характеристики электрических полей.
21.
Электрические свойства и классификация минералов.
22.
Классификация спосбов зарядки минералов перед электрической
сепарцией.
23.
Кинетика зарядки минеральных частиц в электрическом поле.
130
24.
Величина коронного поля, запирание короны, потенциал и
напряженность коронируюего поля.
25.
Трибозарядка, обратимость и величина заряда, определение
знака заряда по правилам
26.
Зарядка частиц при контакте с заряженным электродом, пиро- и
пьезозарядка.
27.
Силы, дествующие на частицы в электрическом поле.
28.
Величина и роль пондеромоторной силы.
29.
Классификация электрических сепараторов.
30.
Устройство и принцип действия коронных и коронноэлектростатических сепараторов.
31.
Устройство и принцип действия электростатических
сепараторов.
32.
Устройство и принцип действия трибоадгезионных и
диэлектрических сепараторов.
33.
Устройство и принцип действия сепараторов с воздушным
потоком.
34.
Факторы, влияющие на процесс электрической сепарации.
35.
Подготовка материала перед электрической сепарацией.
36.
Электрооборудование электрических сепараторов, обслуживание
и техника безопасности.
37.
Практика электрической сепарации.
38.
Классификация и общая характеристика специальных методов
обогащения.
39.
Классификация радиометрических методов сортировки.
40.
Режимы сортировки.
41.
Оценка эффективности сортировки.
42.
Практика радиометрической сортировки.
43.
Избирательное разрушение кусков, используемые аппараты.
44.
Обогащение по трению, коэффициент формы зерен, аппараты,
область применения.
45.
Обогащение по упругости, аппараты, область применения.
46.
Физико-химические основы обогащения по избирательному
фазовому переходу компонентов полезного ископаемого.
47.
Технология переработки продуктивных растворов.
48.
Способы перевода компонентов из твердой фазы в раствор.
49.
Технология кучного выщелачивания, область применения.
50.
Предврительная обработка обогащаемой руды, концентратов,
виды обжига.
51.
Бактериальная интенсификация процесса выщелачивания.
52.
Примеры технологических схем, включающих химические
методы обогащения.
53.
Геотехнологический метод добычи обогащения минерального
сырья.
131
8.
Рекомендуемое информационное обеспечение дисциплины
8.1. Основная учебная литература
1.
Кармазин В.И.,Кармазин В.В.Магнитные и электрические методы
обогащения полезных ископаемых.Т.1 Изд-во МГГУ/Горная книга. 2005.
669с.
2.
Бочаров В.А., Игнашкинв В.А. Технология обогащения полезных
ископаемых. Т.2 Обогащение золотосодержащих руд и россыпей,
обогащение руд черных металлов, обогащение горно- химического и
неметаллического сырья. Уч. Для вузов. М: Руда и металлы. 2007. 408с.
8.2. Дополнительная учебная и справочная литература.
1.
Кармазин В.В., Кармазин В. И. Магнитные и электрические
методы обогащения.- М.: Недра, 1988, - 303с.
3.
Кармазин В.И., Кармазин В.В. Магнитные методы обогащения.М.: Недра, 1984,- 255с.
4. Кравец Б.Н. Специальные и комбинированные методы обогащения. –
М.: Недра, 1986, -304с.
5.Справочник по обогащению руд. Основные процессы.-М.: Недра,
1983,-381с.
1.
Справочник по обогащению руд. Специальные и спомогательные
процессы.-М.: Недра, 1983, 376с.
6.
Олофинский Н.Ф. Электрические методы обогащения.-М.: Недра,
1977, -519с.
7.
Месеняшин А.И. Электрическая сепарация в сильных полях. -М.:
Недра, 1978,202с.
8.
Мокроусов В.А., Лилеев В.А. Радиометрическое обогащение
нерадиоактивных руд.-М.: Недра, 1979,-191с.
9.
Черняк А.С. Химическое обогащение руд.- М.: Недра, 1976,-221с.
10. Леонов С.Б. Исследование полезных ископаемых на
обогатимость. Учебное пособие.-М.: “Интернет Инжиниринг’’ 2001,-631с.
8.3. Электронные образовательные ресурсы:
8.3.1. Ресурсы ИрГТУ, доступные в библиотеке университета или в
локальной сети университета.
8.3.2.
1.
2.
3.
Ресурсы сети Интернет
http://www.twirpx.com/file/53202/
http://lib2.znate.ru/docs/index-314532.html
http://www.norm-load.ru/SNiP/Data1/6/6976/index.htm
9. Рекомендуемые специализированные программные средства
Программные средства не применяются.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
132
На кафедре имеются лаборатории, мультимедийное оборудование.
Программа составлена в соответствии с ФГОС_130400 «Горное дело»____
Программу составил:
Запов В.З.
_________________________ “_12___”____09_____ 2013 г.
(подпись)
Программа одобрена на заседании кафедры
Обогащения полезных ископаемых и инженерной экологии
Протокол № _18__ от “_12__” __сентября_________ 2013 г.
Зав. кафедрой _________________ /Федотов К.В./ “_12_”__09_____ 2013 г.
(подпись)
Руководитель ООП
/Тальгамер Б.Л./ “_7___”__11_____ 2013 г.
Программа одобрена на заседании Методической комиссии
института_Недропользования____________________
Протокол № _11___ от “_7__” ___11____________ 2013 г.
Директор
/ Тальгамер Б.Л ./ “_7__”___11_____ 2013 г.
133
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа