Допоміжні апарати при магнітному збагаченні
При збагаченні магнетитових руд і реґенерації феромагнітних суспензій виконуються операції намагнічування і розмагнічування.
Апарати для намагнічування (рис. 3.59 а) застосовуються для магнітної флокуляції сильномагнітних частинок, що забезпечує їх швидке осадження у порівнянні з немагнітними частинками. Апарат для намагнічування являє собою трубу 1 із немагнітного матеріалу з системою постійних магнітів 2, які розміщуються зовні труби або в трубі. Діаметр труби апарата для намагнічування повинен відповідати діаметру трубопроводу, на який він установлюється і по якому транспортується пульпа. Намагнічування сильномагнітних частинок зі створенням флокул відбувається при проходженні пульпи крізь магнітне поле (Н = 32 – 40 кА/м).
Апарати для розмагнічування (рис. 3.59 б) застосовують для руйнування флокул сильномагнітних частинок (дефлокуляції), оскільки наявність магнітних флокул утруднює процеси класифікації і фільтрування. Апарат для розмагнічування складається з труби 1 з немагнітного матеріалу, на якій розміщені обмотки магнітної системи 2. Число витків у обмотках зменшується у напрямку руху пульпи. Розмагнічування сильномагнітної пульпи відбувається при багаторазовому циклічному її перемагнічуванні у змінному магнітному полі (Нтах = 32 – 40 кА/м). Амплітуда напруженості поля зменшується у напрямку переміщення пульпи від певного максимального значення до нуля, але ґрадієнт зниження напруженості магнітного поля повинен бути невисоким. При переміщенні пульпи по мірі зниження напруженості магнітного поля знижується і намагніченість частинок.
Магнітні дешламатори (рис. 3.59 в) використовуються для знешламлення і згущення тонкоподрібненого сильномагнітного матеріалу перед магнітним збагаченням або перед фільтруванням магнітних концентратів. Магнітний дешламатор складається з металевої ємності 3, живильної коробки з флокулюючими магнітами 4 і пристроїв для розвантаження продуктів операції. Для згущення і знешламлення пульпа надходить у живильну коробку, у днищі якої вмонтовані чотири намагнічуючих апарати. Пульпа проходить через намагнічуючі апарати, де вона намагнічується зі створенням флокул з сильномагнітних частинок. Флокули швидко осідають на дно ємності, тут згущені магнітні піски гребковим пристроєм 5 переміщуються до центрального розвантажувального отвору і видаляються з дешламатора. Шлами захоплюються висхідними потоками води і розвантажуються через поріг у кільцевий жолоб.
В Україні процес випалювально-магнітного збагачення залізних руд був ґрунтовно опрацьований В.І.Кармазіним, Г.В.Губіним та ін.
Для магнетизуючого випалення залізних руд використовують: трубчасті печі (найбільш освоєні); шахтні печі; багатоподові скребкові печі; конвеєрні печі; печі киплячого шару; вихрові камери; установки суміщеного процесу «помел-випалення».
Інтенсивний процес відновлення парамагнітних сполук заліза у феромагнітні проходить за таких умов: швидкість газу понад 1 м/с; крупність матеріалу менше 5 мм; при раціональному температурному режимі і концентрації відновника, величини яких залежать від виду застосовуваного відновника: для водню ця температура – в межах 500-800 оС; оксиду вуглецю 700-800 оС; для метану – дещо нижче 900 оС.
Інколи у природній залізній руді є домішки органічних речовин в кількості 0,1-0,3 мас. % в перерахунку на вуглець. Цього повністю достатньо, щоб перевести більшу частину гематиту в магнетит шляхом випалення без добавки спеціального відновлювача. В цьому випадку випалення гематиту та сидериту здійснюють при температурі 600-700 оС. Раціональна крупність оброблюваного матеріалу – 0-3 мм.
Після випалювального відновлення рудний матеріал збагачують відомими магнітними методами.
Випалювально-магнітне збагачення залізних руд практикувалося в Україні на Центральному гірничозбагачувальному комбінаті, де побудована фабрика випалювально-магнітного збагачення окиснених залізних руд продуктивністю по вихідній руді 9 млн т на рік. Для випалення використовувалися трубчасті печі. Проектна продуктивність печі – 42 т/год. Вихідну руду крупністю 0-25 мм живильником подають у піч. В результаті обертання печі вона переміщується по її довжині. Тривалість перебування в печі – 1,5-2,5 год. При спалюванні природного газу відбувається нагрівання руди до 700-800 оС і при контакті з речовиною-відновлювачем відновлення її до магнетиту. Випалену руду подають в охолоджувальний барабан, заповнений водою. Після охолодження і зневоднення руду подрібнюють в стержневому млині і направляють на магнітну сепарацію.
Процес випалювально-магнітного збагачення залізних руд знайшов практичне застосування в багатьох країнах світу – Угорщині, Чехії, Болгарії, Китаї, Італії, США і Канаді.
Фактори, що впливають на процес магнітної сепарації
Основними факторами, що впливають на процес магнітної сепарації, є: напруженість магнітного поля і його неоднорідність, параметри робочої зони, швидкість обертання барабанів і валків, крупність і магнітні властивості збагачуваної руди, густина живлення сепараторів.
Напруженість магнітного поля визначає величину магнітної сили. Крім того, магнітна сила залежить від магнітної сприйнятливості мінералу і ступеня неоднорідності поля. Збільшення напруженості поля сприяє збільшенню магнітної сили, а це значить, що до магнітної фракції можна вилучати мінерали з меншою магнітною сприйнятливістю. У свою чергу це впливає на вихід і якість продуктів розділення.
Параметри робочої зони (довжина і висота) визначають продуктивність сепаратора:
,
т/год (3.46)
де q – питома продуктивність, т/год∙м; n – число головних робочих елементів сепаратора; L – довжина робочого елемента (барабана, валка), м.
Зі збільшенням діаметра і довжини барабана (валка) довжина робочої зони зростає, що дозволяє підвищити вилучення магнітних мінералів і продуктивність сепаратора.
Швидкість обертання барабанів і валків у значній мірі визначає продуктивність сепараторів і якість продуктів розділення. Швидкість обертання робочих органів вибирається залежно від способу збагачення (сухий або мокрий), способу подачі живлення (верхній або нижній), магнітної сприйнятливості і крупності мінералів, необхідної якості продуктів збагачення (одержання готових концентратів або відвальних відходів).
Крупність збагачуваної руди впливає на магнітні властивості мінералів, що розділяються. Зі зменшенням крупності частинок їх питома магнітна сприйнятливість також зменшується.
Питома магнітна сприйнятливість впливає на селективність розділення рудних і породних мінералів. Чим більше розрізняються мінерали своїми магнітними сприйнятливостями, тим легше їх розділити у магнітному полі, і навпаки. Селективність магнітного збагачення характеризується коефіцієнтом селективності (3.44).
Густина живлення сепараторів впливає на технологічні показники сепарації. Збільшення вмісту твердої фази у живленні сприяє підвищенню продуктивності сепаратора, але в той же час – зниженню якості продуктів збагачення, і навпаки.