Тема 5. Магнитные методы обогащения
5.1. Физические основы магнитных методов обогащения
5.1.1. Сущность магнитных методов обогащения
Магнитные методы обогащения основаны на различии в магнитных свойствах разделяемых минералов, главным образом на различии в их магнитной восприимчивости.
По величине удельной магнитной восприимчивости х все минералы условно делятся на следующие группы:
1) сильномагнитные (χ >3,8∙10"5 м3/кг) — магнетит, франклинит, маггемит, титаномагнетит, моноклинный пирротин и др.;
2) слабомагнитные (χ = 1,26∙10"7 — 7,5∙10"6 м3/кг) — окислы, гидроокислы железа и марганца, ильменит, вольфрамит, гранат, биотит, гексагональный пирротин и др.;
3) немагнитные (χ < 1,26∙10" м /кг) — кварц, полевой шпат, кальцит, касситерит, апатит и др., а также диамагнитные (χ < 0) — цинк, медь, золото, серебро, кремний и другие минералы.
Чем больше различаются минералы по величине магнитной восприимчивости, тем легче осуществить их разделение в магнитном поле. Средой разделения минералов может быть вода или воздух. В соответствии с этим процесс называется мокрой или сухой магнитной сепарацией.
Разделение минералов осуществляется в рабочей зоне магнитных сепараторов. Исходный материал при верхней подаче поступает непосредственно на рабочий орган — барабан (рис. 5.1, а), валок (рис. 5.1, б), диск (рис. 5.1, в) и др., при нижней — в зазор между ним и питающим лотком, дном ванны или полюсным наконечником (рис. 5.1, г).
Рис. 5.1. Открытые (а, г) и замкнутые (б, в) магнитные системы:
- сердечник: 2—обмотка: 3 —магнмтопровод; 4—полюсный наконечник: 5 - барабан: 6 — диск
Магнитные частицы под действием магнитного поля притягиваются к поверхности рабочего органа и выносятся за пределы действия магнитных сил, где разгружаются в приемники для магнитного продукта. Немагнитные частицы скользят под действием центробежных сил и сил тяжести по поверхности рабочего органа, полюсного наконечника, лотка или дну ванны и разгружаются в приемники для немагнитного продукта.
В рабочей зоне сепаратора различают зону притяжения магнитных частиц, высота которой Н определяется минимальным расстоянием между рабочим органом и поверхностью вибролотка, дна ванны или неподвижного полюса, и зону транспортирования магнитного продукта к месту разгрузки, в которой происходит дополнительная очистка его от механически захваченных немагнитных частиц.
Магнитное поле в рабочей зоне сепаратора создается системами из постоянных магнитов или электромагнитными системами с обмоткой. питаемой постоянным или переменным током, вызывающим соответственно образование постоянного или переменного магнитного поля. В настоящее время наиболее широко используется обогащение в постоянном магнитном поле.
В магнитных сепараторах применяются только неоднородные магнитные поля, поскольку только они позволяют получить направленную магнитную силу притяжения минерального зерна:
где μ0 — - магнитная постоянная, равная 1,26∙10-6 Гн/м; т — масса зерна, т; Н— напряженность поля, А/м; gradH— градиент напряженности, А/м2; μ0Н— - сила магнитного поля, А2/м3.
Чем больше неоднородность магнитного поля и градиент его напряженности, тем сильнее магнитные частицы притягиваются к полюсу в направлении сходимости магнитных силовых линий, т. е. втягиваются в участки с более высокой напряженностью поля. Частицы немагнитных или диамагнитных минералов, наоборот, будут выталкиваться под действием магнитных сил в участки с меньшей напряженностью поля. Вес это обеспечивает достаточно эффективное разделение частиц магнитных и немагнитных минералов в рабочей зоне сепаратора.
В однородном магнитном поле, например между двумя разноименными полюсами плоской формы (рис. 5.2. а), в котором напряженность одинаковая и по величине, и по направлению, минеральные частицы будут подвергаться только воздействию вращающего момента, ориентирующего их параллельно силовым линиям тока. Однако перемещения частиц к полюсам магнитной системы не произойдет.
Рис. 5.2. Схемы однородного магнитного поля (а), расположения и сочетания полюсов различной формы открытой (б, в), замкнутой (г — ж) магнитных систем и полиграднентной среды (з)