• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Магнітні, електричні і спеціальні методи збагачення

Магнітне збагачення.Магнітне збагачення ґрунтується на розподілі мінеральних частинок з різною магнітною сприйнятливістю під впливом неоднорідного магнітного поля.

Намагніченість (інтенсивність намагнічення) речовини залежить від його магнітних властивостей і напруженості магнітного поля:

І = χ · Н (10.7)

де: І — намагніченість, А/м; Н — напруженість магнітного поля, А/м; χ — магнітна сприйнятливість (безрозмірна величина).

Питому магнітну сприйнятливість (км), яка характеризує магнітний момент речовини масою 1 кг у полі Н = 1 А/м, визначають за формулою:

kм = χ / ρ, (10.8)

де р — густина речовини, кг/м³.

У системі СІ питома магнітна сприйнятливість вимірюється у кубічних метрах на кілограм.

Всі мінерали за магнітною питомою сприйнятливістю поділяються натри групи:

1. дуже магнітні — магнетит Fе₃O₄, ферити МеО · Fе₂О₃, піротин Fе₇S₈ і деякі інші;

2. слабомагнітні — оксиди заліза (окрім магнетиту), титану, вольфраму і ін.;

3. немагнітні — більшість мінералів пустої породи, багато окислених і сульфідних мінералів.

Магнітна сприйнятливість сильно магнітних мінералів, як правило, більше ніж у 30... 50 разів перевищує таку ж для слабомагнітних компонентів породи. Чим більша різниця у магнітній сприйнятливості мінералів, тим легше проходить магнітна сепарація.

З метою поліпшення показників розподілу матеріал перед магнітною сепарацією, як правило, направляють на попередню класифікацію. Збагачення магнітною сепарацією дрібного матеріалу значно покращується, якщо відділити найтоншу фракцію частинок, які здатні прилипати до крупніших і перешкоджати їх розподілу. Для деяких руд поліпшенню показників сприяє попередня сушка або відновлювальний випал вихідного матеріалу.

Методи магнітної сепарації широко використовують для збагачення залізних і марганцевих руд, а також для вилучення магнітних мінералів з руд кольорових металів.

Апарати, на яких здійснюється магнітне збагачення, називаються магнітними сепараторами. Розподіл в них мінералів відбувається у магнітному полі, яке створюється постійними магнітами із спеціальних сплавів або за допомогою електромагнітів.

Магнітні сепаратори містять один або декілька магнітних елементів з механічними транспортуючими пристосуваннями для подачі матеріалу у магнітне поле і видалення магнітної і немагнітної фракцій. У них за допомогою спеціальних пристроїв регулюються швидкість переміщення матеріалу у магнітному полі і рівномірність його подачі, величина повітряного зазору між полюсами і матеріалом, а також напруженість магнітного поля (тільки у електромагнітних сепараторах). При русі руди у магнітному полі сепаратора одні частинки її намагнічуються, пристають до полюсів і виносяться із робочого простору; інші, на які магнітне поле не діє, видаляються з робочого простору іншим шляхом. У результаті магнітні частинки відокремлюються від немагнітних у вигляді окремих продуктів, відмінних за складом.

Зараз серійно випускають сепаратори двох типів: з постійними магнітами і електромагнітні. Перші більш прості конструктивно і значно простіші у використанні. Застосовуючи їх, відпадає необхідність у пристроях для перетворення змінного струму у постійний, значно спрощуються електричні мережі комбінату, зменшується кількість апаратури для управління сепараторами. Разом з великими перевагами, сепаратори з постійними магнітами мають і суттєвий недолік: напруженість магнітного поля у них не регулюється і обмежена 110... 120 кА/м. З цієї причини вони придатні для збагачення тільки дуже магнітних руд.

Магнітні сепаратори, які випускаються вітчизняною промисловістю, призначені як для вологого, так і для сухого збагачення руд. Тонкоподрібнені матеріали як правило збагачуються вологим способом, а крупногрудкові (>10 мм) — сухим.

Барабанний сепаратор для збагачення дуже магнітних руд у водному середовищі (рис. 10.13) має покритий гумою обертовий барабан 1, нерухому магнітну систему 2 із 3... б постійних магнітів, завантажувальну коробку 5, ванну 4 і переливну коробку для змиваючої води 3. Сепаратори цього типу випускають трьох видів: з прямоточною, протиточною і напівпротиточною ваннами (рис. 10.14).

При роботі сепаратора пульпа подається під обертовий барабан. У зоні дії магнітної системи мінерали з високою магнітною сприйнятливістю притягуються до поверхні барабана і виносяться ним з магнітного поля. У місці розвантаження концентрат змивається водою. Немагнітні породи розвантажуються у хвостовому відділенні ванни.

Рис. 10.13. Барабанний магнітний сепаратор прямоточного типу для мокрого збагачення руди

Рис. 10.14. Прямоточний (а), протиточний (б) і напівпрямоточний (в) режими магнітної сепарації:

І - вихідний матеріал; II - магнітна фракція;

III - немагнітна фракція

Барабанні сепаратори вологого збагачення (сепаратор барабанний з постійними магнітами для вологого збагачення) випускають декількох типорозмірів. Сепаратори мають діаметр 600.. . 900 мм і довжину

.2500 мм. Напруженість магнітного поля на поверхні барабана у сепараторів різних марок складає від 70... 80 до 110... 120 кА/м. Частота обертання барабана залежно від марки сепаратора може дорівнювати 10, 26, 29 або 39 хв"1. Продуктивність таких сепараторів з урахуванням властивостей збагаченої руди коливається від 40 до 250 т/г.

Для сухої магнітної переробки сильно магнітних руд сепаратори мають дві пари барабанів діаметром 630 і довжиною 2000 мм, розташованих у два яруси. Напруженість магнітного поля на поверхні верхніх барабанів становить 80... 90 кА/м, а у нижніх 110 кА/м. Збагачена руда у таких сепараторах подається зверху, причому розподіляється вона рівномірно на обидва барабани. Після верхньої пари барабанів, що обертаються з частотою в межах 50... 100 хв'1, одержують магнітний концентрат і первинний промпродукт, який поступає на нижню пару барабанів, де він розділяється на відвальні хвости і кінцевий промпродукт. Ці сепаратори застосовують для збагачення руди, подрібненої до крупності - 50... 10 мм.

Для сухої сепарації дрібних сильно магнітних матеріалів успішно застосовують сепаратори, магнітна система яких виготовлена з постійних магнітів встановлених з кроком 50 мм і з полярністю, що чергується, Напруженість магнітного поля на поверхні барабана над полюсами становить

. 125 кА/м, а між ними — близько 90 кА/м, Робочі барабани сепараторів цього типу мають діаметр 630 мм і довжину 500, 1000 або 2000 мм. Частота обертання барабанів може змінюватися від 40 до 300 хв’1. При швидкохідному режимі на поверхні барабана створюється змінне магнітне поле, що сприяє кращому розподілу магнітних і немагнітних частинок.

Слабомагнітні руди збагачують у сильних магнітних полях напруженістю до 1600 кА/м, створюваних електромагнітами. В основному цей процес у даний час здійснюють на валкових сепараторах у водному або повітряному середовищах. Схема роботи електромагнітного валкового сепаратора показана на рис. 10.15.

У виробничих умовах для збагачення слабомагнітних руд використовують двох- і чотирьохвалкові сепаратори. Вони мають умовні позначення ЕОМ і ЕВС з цифровими індексами, які показують число валків, їх діаметр і довжину. Наприклад, марка сепаратора 4ЕВМ 30/100 означає: електромагнітний валковий сепаратор мокрого (вологого)

збагачення з чотирма валками діаметром 300 і завдовжки 1000 мм. У позначенні сепараторів марок ЕВС буква С означає сухе (повітряне) збагачення.

Магнітна система валкових сепараторів включає в себе два спарені валки сердечники з полюсними наконечниками і обмотки збудження. Поверхня таких валків виконана у вигляді зубів гіперболічного профілю, співвісно з якими у полюсних наконечниках розташовані заглиблення, що підсилюють неоднорідність магнітного поля.

Рис. 10.15. Схема роботи валкового сепаратора з електромагнітами:

1 — магнітний концентрат; 2 — немагнітна фракція (хвости)

Працює валковий сепаратор таким чином. Живлення у вигляді пульпи (вологий спосіб) подається зверху рівномірно на обидва валки. Частинки руди з вищою магнітною сприйнятливістю притягуються до зубів валків, що обертаються, виносяться із зони дії магнітного поля і розвантажуються у відсік ванни для концентрату. Немагнітні частинки рухаються по зазору між полюсним наконечником і валом і розвантажуються у відсік хвостів.

Продуктивність валкових сепараторів залежно від їх типорозмірів і властивостей вихідної руди коливається від 4 до 22 т/год.

У дискових сепараторах робочим органом є диски із загостреними краями, які обертаються у магнітному полі з частотою 40 хв"1. Збагачений матеріал подається на диски за допомогою вібраційного лотка - живильника. Магнітні частинки притягуються до загострених кінців дисків і виносяться ними до концентраційних бункерів, а немагнітні, переміщаючись по лотку, розвантажуються у бункер для хвостів. Повторнимиперечищеннями немагнітної фракції досягається високе вилучення магнітних мінералів у концентрат.

Дискові сепаратори застосовуються для доведення вольфрамових концентратів і збагачення руд деяких рідкісних металів. Вони забезпечують одержання високих технологічних показників по вилученню цінних мінералів і сортності одержуваних концентратів, але відрізняються низькою питомою продуктивністю, що не перевищує 250 кг/год.

Електричне збагачення.Електричні методи збагачення ґрунтуються на різниці у поведінці заряджених частинок в електричному полі, дія якого зводиться до зміни траєкторії руху частинок у ньому залежно від їх електропровідності. Мінеральні частинки можуть заряджатися під дією електричного поля, при зіткненні із зарядженим електродом, у результаті тертя частинок об інші тіла та іншими способами.

По електропровідності мінерали діляться на провідники електричного струму, напівпровідники і діелектрики (непровідники). Мінерали кожної з цих груп характеризуються певним значенням питомого електричного опору. До провідників відносять мінерали з питомим опором менше 109 Ом • м, до діелектриків — більше 10¹² Ом · м.

При русі частинок провідників по зарядженому електроду на їх поверхні виникають (індукуються) заряди: на оберненій до електроду поверхні протилежного знаку, а на віддаленій - одноіменного. При контакті провідника з електродом його заряд переходить на електрод, а сам провідник набуває заряд того ж знаку, що і електрод, і відштовхується від нього.

Як правило електрод має форму барабана (рис. 10.16, а). Для поліпшення розподілу і збільшення траєкторії відхилення частинок провідників ставлять додатково ролик із зарядом, протилежним заряду барабана. Такий метод називається електростатичним.

У промислових електростатичних сепараторах барабани розташовані у декількох секціях один під одним. Такі сепаратори називають каскадними. Замість барабанів можна використовувати пластини (рис. 10.16, б).

Для збагачення руд кольорових металів найбільшого поширення набули сепаратори з коронним розрядом. Коронний розряд у таких сепараторах створюється між двома електродами, один з яких має малий радіус кривизни (дріт, вістря), а інший є заземленою пластиною або барабаном з великим радіусом кривизни (рис. 10.16, в). Якщо між такими електродами накласти значну різницю потенціалів (до 30 кВ), то поблизу тонкого електроду відбуватиметься іонізація повітря внаслідок виникнення коронного розряду. Тонкий електрод, навколо якого виникає коронний розряд, називається коронуючим електродом, а протилежний - осаджуючим. Виникнення коронного розряду супроводжується випромінюванням коронуючого електроду і створенням у робочому просторі неоднорідного електричного поля.

Рис. 10.16. Принципові схеми електричних сепараторів:

а — електростатичного барабанного, б — електростатичного пластинчастого, в — з коронним розрядом; 1 — бункер з рудою;

2 — живильник; 3 — додатковий електрод; 4 — заземлений барабан;

5 — щітка; 6 — електрод з дротинок, 7 — пластинчастий електрод;

8 — коронуючий електрод; 9 — осаджуючий електрод

Створюваний при коронному розряді потік іонів рухається від коронуючого електроду до осаджуючого, заряджаючи всі мінеральні частинки. Заряджені частинки при цьому також набувають направлений рух у бік осаджуючого електроду. При зіткненні з ним провідники струму розряджаються і, одержавши однойменний заряд або ставши нейтральними, відштовхуються від осаджуючого електроду. Діелектрики при цьому осідають на ньому.

Спеціальні методи збагачення. До спеціальних відносять методи збагачення корисних копалин, які ґрунтуються на використанні специфічних властивостей мінеральних частинок (колір, блиск, крихкість, шорсткість поверхні зерен, радіоактивність та ін ). Спеціальні методи збагачення мають обмежене застосування і часто є допоміжними. До їх числа можуть бути віднесені і хімічні методи відділення цінних складових рудної сировини від пустої породи. По суті, спеціальні методи збагачення відносяться до методів первинної обробки руд і є складовими частинами металургійних технологій.

Простим із спеціальних методів збагачення є рудоразбірка (сортування). її можна робити вручну, а також механізованим і автоматизованим способами. Рудоразбірку здійснюють на стрічкових або пластинчастих транспортерах.

Ручна рудоразбірка ґрунтується на візуальному розсортованні грудок породи величиною від 50 до 250 мм за кольором, блиском або формою мінеральних утворень. У даний час ручне сортування руд вкрай рідко застосовують в якості допоміжної операція для відбору яскраво виражених грудок породи. Механізація і автоматизація рудорозбірки можлива при використанні фотоелементів, радіометричної або ренгенолюмінесцентної та іншої вимірювальної техніки.

Дія апарату з фотоелементом зводиться до наступного. На потік руди, що рухається по транспортеру, направляють пучок світла. Залежно від властивостей поверхні мінералів проміння світла відбивається від них з різною інтенсивністю, а світловий потік, відбитий від породи, сприймається фотоелементом. Виникаючий у результаті цього у фотоелементі електричний струм через підсилювач впливає на спеціальний механізм, що відбирає із загальної маси руди певні грудки і скидає їх з транспортерної стрічки.

Збагачення руд радіоактивних металів (урану, торію та ін.) грунтується на різній інтенсивності радіоактивного випромінювання мінералів, які містять ці метали. Для цього над транспортерною стрічкою встановлюють лічильник радіоактивного випромінювання. Його дія на виконавчий механізм змушує останній за імпульсами лічильника скидати частину породи у спеціальну ємкість. У деяких випадках при використанні цього методу створюється штучна радіоактивність певних мінералів.

Рентгенолюмінесцентна сепарація ґрунтується на здатності деяких мінералів, наприклад алмазу, випромінювати під впливом рентгенівського променя видиме світло (люмінесціювати).

Збагачення за відмінністю у формі зерен і якості їх поверхні ґрунтується фактично на різниці у коефіцієнті тертя окремих мінеральних частинок. Частинки округлої форми з гладенькою поверхнею скочуватимуться з похилої площини з більшою швидкістю і при сходжені не відлітати далі ніж шорсткі і ограновані частинки.

Для вилучення алмазів здатних чіплятися до липких поверхонь застосовують збагачення на жирових поверхнях. При цьому способі під час надходження на жирову поверхню пульпи, що містить розсипні породи, частинки гідрофільних мінералів (кварцу, кальциту та ін.) не прилипають до неї і зносяться потоком води, а гідрофобні алмази захоплюються і міцно утримуються жировою поверхнею.

Апарати для вилучення алмазів на липких поверхнях називаються жировими столами. Стрічковий жировий стіл з безперервним зніманням алмазів показаний нарис. 10.17,

Вибіркове руйнування мінералів при дробленні і подрібненні у результаті їх різної механічної міцності є основою найпростішого способу збагачення деяких руд. Після дроблення або подрібнення різні мінерали набувають певну крупність і форму зерен. Подальший розподіл подрібненого продукту досягається грохочінням, гравітацією або іншими методами. Вибіркове руйнування мінералів у ряді випадків здійснюють розтріскуванням (декрипітацією) мінералів при нагріванні і подальшому швидкому охолоджуванні.

Рис. 10.17. Стрічковий жировий стіл для вилучення алмазів:

1 — живильник для жирової маси; 2 — гумова стрічка з жировим покриттям; 3 — скребок для зняття шару жиру з алмазами;

4 — ємкість для алмазів; 5 — лоток для видалення алмазів

Переглядів: 3320