Лекція 11.
Магнітне
збагачення корисних копалин. Магнітні
сепаратори. Фактори, що впливають на
процес.
[1] c.161-178.
[4]
Магнітне збагачення
Визначення і загальна характеристика
Магнітні процеси збагачення основані на використанні відмінностей у магнітних властивостях мінералів і гірських порід (величинах магнітної сприйнятливості, залишкової індукції, коерцитивної сили і ін.) і здійснюються в магнітних сепараторах у неоднорідному постійному або змінному магнітному полі в повітряному і водному середовищах.
Винахідником магнітної сепарації вважають Вільяма Фулартона, який ще в 1792 р. запатентував у Англії спосіб збагачення залізної руди. Початок промислового впровадження методу датується серединою-кінцем ХІХ ст. (США, Швеція, Італія). Значного поширення магнітна сепарація набуває з 1906 р., коли Грендалем (Швеція) був розроблений і впроваджений барабанний сепаратор мокрого збагачення. В Україні магнітні методи потужно розвинуті з 1940-50-х років школою В.І.Кармазіна (Національний гірничий університет).
Для створення магнітного поля в сепараторах використовуються постійні магніти або електромагніти. У практиці збагачення застосовується переважно неоднорідні постійні магнітні поля. Магнітна сепарація – основний метод збагачення залізних (близько 70% в світі і 90% в Україні) і марганцевих руд (90% в Україні). При збагаченні руд чорних металів магнітне збагачення дозволяє одержувати високосортні концентрати із вмістом Fe до 68%, Мn до 43%. Вилучення магнітних мінералів в концентрат перевищує 90%. Магнітна сепарація застосовується також для руд кольорових і рідкісних металів, гірничохімічної і нерудної сировини (доводка після гравітаційного збагачення), а також для видалення металічних і залізовмісних домішок з матеріалів (каолінові глини, формувальні піски і ін.), при збагаченні вугілля, алмазів інших корисних копалин.
Переваги магнітних методів – висока селективність (магнітні сили, що діють на зерно корисного компонента, більші, ніж сила ваги в 100 і більше раз), безпека для персоналу і екологічна чистота процесів, низька собівартість переробки, технологічність і можливість автоматизації.
Класифікція процесів магнітного збагачення. Однією з найповніших на сьогодні є класифікація В.І.Кармазіна та В.В.Кармазіна (рис. 3.51). За галузями застосування розрізняють підготовчі, основні (власне магнітне розділення) та допоміжні процеси магнітного збагачення. Підготовчі: вловлювання металобрухту, намагнічування і розмагнічування, магнітна аґреґація тощо. Допоміжні процеси: згущення та зневоднення, подрібнення у магнітному полі.
У залежності від величини магнітної сприйнятливості матеріалу магнітна сепарація поділяється на слабомагнітну і сильномагнітну, від середовища, в якому проводиться розділення – на мокру і суху.
За принципом використання магнітного поля процеси магнітного збагачення поділяють на прямі і комбіновані (непрямі). До прямих належать процеси розділення в слабких і сильних полях, реґенерації суспензій, вилучення металобрухту, магнітного пиловловлювання, термомагнітної і динамічної агрегації. Непрямі процеси: магнітогідростатична (МГС), магнітогідродинамічна (МГД) сепарація, згущення матеріалів, які попередньо пройшли магнітну флокуляцію, сепарацію корисних компонентів, локалізованих на магнітних носіях тощо.
Крупність збагачуваної руди – до 150 мм. Для збільшення контрастності магнітних властивостей суміші, що розділяється, застосовують термообробку.
Сучасні магнітні сепаратори мають ефективність розділення і продуктивність, у 5-10 раз більшу, ніж зразки середини ХХ ст. У порівнянні з іншими методами собівартість магнітної сепарації для грудкових сильномагнітних матеріалів найнижча, для дрібнодисперсних – друга після найдешевшого методу ґвинтової сепарації. Продуктивність сепараторів для грудкових руд сягає 500 т/год, для тонкоподрібнених сильномагнітних – 200 т/год, слабомагнітних – 40 т/год.
Основною силовою характеристикою магнітного поля є його напруженість – сила, з якою поле діє на одиницю позитивної магнітної маси, що розташована у даній точці. За характером зміни напруженості магнітні поля поділяються на однорідні і неоднорідні (рис. 3.52).
Рис. 3.52 – Схеми магнітних полів:
а – однорідне поле; б, в – неоднорідні поля.
Рис. 3.51. – Класифікація процесів магнітного збагачення
(за В.В. Кармазіним)