книги из ГПНТБ / Алейников, Н. А. Структурирование ферромагнитных суспензий

Как уже неоднократно указывалось, образованные в магнит­ ном поле (20—75 э) концентрированные суспензии обладают вы­ сокой подвижностью.

Одной из характеристик подвижпости структурированных маг­ нитным полем ферромагнитных суспензий может служить их вяз­ кость. Наблюдения на капиллярном визкозиметре под давлением показали, что относительная вязкость в продольных магнитных полях напряженностью 50—150 э при возрастании в суспензию концентрации магнетита до 20% (объемных) снижается по сравнению с вязкостью этой суспензии без поля. При концентрации фер­ ромагнетика более 20—25% от­ носительная вязкость суспензии

увеличивается тем больше, чем выше напряженность приложен­ ного магнитного поля (рис. 2.19). Приведенные данные свидетель­ ствуют, что существенного различия вязкостных свойств, а следо­ вательно, и течения суспензии в полях низкой напряженности не наблюдается.

Образование ферромагнитных суспензий в магнитном поле мо­ жет быть осуществлено в различных по конструкции аппаратах, характеризующихся различными по структуре и градиенту ско­ рости гидродинамическими потоками. Если учесть широкую воз­ можность варьирования величиной напряженности магнитного поля и его градиентом, то может возникнуть целый ряд новых технологических предложений по использованию полей низкой напряженности, что и приводится в настоящей монографии в виде отдельных примеров. Заслуживающим внимания для таких разра­ боток является попутное использование пульпопроводного транс­

30

порта, где горизонтальные потоки суспензии неоднородны по кон­ центрации. Гидродинамика таких суспензий рассмотрена в моно­ графии А. Е. Смолдырева [27].

Изучение процесса перемешивания. — Труды Ленингр. технол. иист., 1957, вып. 16.

8.Г з о в с к и й С. Я. Исследование кинетики потока при перемеши­ вании жидкости радиально-лопастными мешалками. — Химическое машино­ строение, 1959, Л1» 6.

9.Г з о в с к и й С. Я. Исследование гидродинамики потока при пе­ ремешивании. — Химическое машиностроение, 1960, № 1.

10.М е л ь н и к о в В. И. Об учете некоторых конструктивных и гид­ родинамических факторов при расчете мешалок. — Труды НИИХИММАШ, Машгиз, 1959, вып. 29.

в гладкостеыном сосуде с радиально-лопастной мешалкой. — Теоретические основы химической технологии, 1969, № 3, т. 3.

О радиальной и осевой составляющих поля скоростей жидкости в сферическом сосуде с мешалкой. — Теоретические основы химической технологии, 1967, т. 1, № 2.

'17. А л е й н и к о в Н. А., З е л е и о в П. И. Структурирование ферромагнитных суспензий при перемешивании в магнитном поле.,— Физикотехнические проблемы переработки полезных ископаемых, 1971, № 4.

18. К а у л и и г Т. Курс магнитной гидродинамики. М., ИЛ, 1959.

19.Бай-Шп-И. Турбулентное течение жидкостей и газов. М., ИЛ, 1962.

20.S t e e n b e c k М. Warum hat die Erde Magnetfeld. — Wissenschaft und Fortschritt, 1969, N 10.

31

&23. У я л к и и с о я У. Л. Неиыотоновские жидкости. Гидромехапнка, перемешивание п теплообмен. М., «Мир», 1961.

24. П а в л у ш е я к о И. С., Г л у з М. Д. Критериальное уравне­ ние процессов переноса при перемешивания иеныотоновскнх жидкостей. — Журнал прикладной химии, 1966, т. XX XIX , вып. 10.

s 25. П а в л у ш е и к о И. С., Г л у з М. Д. О градиенте скорости сдвига в аппарате с мешалкой. — Теоретические основы химической техноло­ гии, 1968, т. II, № 1.

* 26. Б р а г и н с к и й Л . II., Б е г а ч е в В. И., Г л у х о в В. П., В о л ч к о в а Л. II. О влиянии вязкости на окружную скорость жидкости в аппаратах с мешалками. — Теоретические основы химической технологии, 1971, т. V, № 3.

27. С м о л д ы р е в А. Е. Трубопроводный транспорт. М., «Недра», 1970.

г л а в а ш

СЕЛЕКТИВНОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МИНЕРАЛОВ ИЗ СТРУКТУРИРОВАННЫХ СУСПЕНЗИИ

Исследования но структурированию ферромагнитных суспен­ зий в магнитных полях малой напряженности и по образованию при этом подвижных концентрированных систем (глава II) по­ служили основанием для разработки селективного способа выде­ ления ферромагнитных материалов. Предложенный способ заклю­ чается в следующем. При приложении в нижней части потока мине­ ральной суспензии магнитного поля напряженностью 50—200 э и градиентом 1—2%/см ферромагнитные частицы концентрируются в направлении увеличения grad II с образованием подвижного слоя. В такой концентрированной ферромагнитной системе, обладающей свойствами тяжелой суспензии, происходит допол­ нительное разделение минералов по удельным весам, а создавае­ мые при этом восходящие потоки способствуют концентрации немагнитных минералов в верхней зоне потока [1].

§ 1. В Л И Я Н И Е НАПРЯЖ ЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

ИИНТЕНСИВНОСТИ ПЕРЕМ ЕШ ИВАНИЯ СУСПЕНЗИИ

НА СЕЛЕКТИВНОСТЬ РА ЗД ЕЛ ЕН И Я

Определение условий селективного разделения в магнитных полях малой напряженности проводилось на установке и по ме­ тодике, которые использовались при изучении суспензий магне­ тита (глава II). В качестве исходных продуктов использовались различные магнетитовые концентраты Оленегорской обогатитель­ ной фабрики (табл. 3.1), технологическая схема которой приве­ дена на рис. 3.1, а также руда Баумановского месторождения и магнетитовые концентраты криворожских горнообогатительных комбинатов.

32

у = т.¥

Рис. 3.1. Технологическая схема обогащения руды на Оленегорской фабрике.

3 н. А. Алейников, П. А. Усачев, П. И. Зеленов

Т а б ли ц а 3.1

Характеристика магиетитовых продуктов Оленегорской обогатительной фабрики

Для черновых магнетнтовых концентратов Оленегорской фаб­ рики наибольший прирост содержания железа ß и эффективности разделения Е достигается в полях напряженностью 50—70 э (рис. 3.2).1 В этих условиях содержание железа в концентратах повышается на 4% при извлечении 97.5—98.5%. Эффективность разделения с понижением крупности чернового концентрата по­ вышается на 15—16% и при двухкратной перечистке в полях на­ пряженностью 50 э увеличивается для концентрата основной магнитной сепарации до 32.5%, а для классифицированного чер­ нового концентрата — до 54%.

1 Эффективность разделения определялась по формуле ЛуйкеиаЧечетта.

34

Перечистка готового магнетитового концентрата Оленегорской фабрики в полях напряженностью 50 э позволяет повысить содер­ жание железа в нем на 1.5—2.0% при извлечении железа 98.6— 99.5% (рис. 3.3). Доводка доизмельченного с 32 до 85% класса

—0.074 мм готового концентра­

е,Е,р,7а

та повышает содержание железа

ления.

с 66.0 до 70.1% при извлечении 99.3%. Содержание железа в сливе при доводке доизмельченного концентрата получается значительно ниже, чем при сепарации исходного концентрата. С уменьшением крупности концентрата эффективность разделения увеличивается

вдва раза и смещается в область более высоких значений напря­ женности магнитного поля (рис. 3.3). Повышение селективности разделения при доизмельчении концентрата связано с более полным раскрытием сростков магнетита с нерудными минералами.

Ранее было показано [2 ], что подача дисперсного воздуха в пере­ мешиваемую магнитную суспензию снижает концентрацию твердого

вверхнем ее объеме. Изучение магнитного разделения в водовоз­

3* 35

душных средах, создаваемых пропусканием дисперсного воздуха через перемешиваемую в магнитном поле суспензию, показало, что при малых расходах воздуха (1 л/мин.) лучшая эффективность

центратов, но и для непосредственного их получения из руд. При разделении в полях напряженностью 60—75 э из магнетито­ вых железистых кварцитов Криворожского бассейна и Баумановского месторождения (Кольский полуостров) получены концент­ раты с содержанием 65—66% железа при извлечении 75.2—80.8% (табл. 3.3).

Таблица 3.3

Показатели разделения железистых кварцитов Кривого Рога и Баумановского месторождения

36

§2. КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОМ АГНИТНЫ Х СЕПАРАТОРОВ

СМАЛОЙ НАПРЯЖ ЕННОСТЬЮ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Для селективного выделения ферромагнитных минералов в по-

•следние годы большое внимание уделяется разработке конструкций магнитных сепараторов, основанных на изменении локальных

концентраций ферромагнитных минералов в потоке суспензии. В этих сепараторах применяются различные магнитные системы, сила притяжения которых достаточна для изменения траектории движения ферромагнитных частиц, но остается меньше силы тя­ жести последних [1—15].

Сепараторы, работающие по указанному магнитно-гравитацион­ ному принципу, имеют различные конструкции. В аппарате гидро­ циклонного типа электромагниты в форме резцов закреплены вин­ тообразно в корпусе аппарата, а внутри его установлена пусто­ телая труба с отверстиями для вывода немагнитного материала, которая приводится во вращение тангенциальным потоком исход­ ной суспензии [3]. В другой конструкции электромагнитная система помещена в конической части аппарата, а внутри его уста­ новлена вращающаяся пустотелая труба с наружной спиралью [4]. Предложен также сепаратор, в котором ферромагнитные частицы под действием вращающегося магнитного поля движутся в про­ тивоположном направлении механически перемешиваемой суспен­ зии [5].

Применение регулируемого по напряженности и частоте маг­ нитного поля дает возможность выделять ферромагнитные ми­ нералы из вертикального потока суспензии, проходящего сверху через аппарат с кольцевой электромагнитной системой. При этом под действием магнитного поля ферромагнитные частицы концен­ трируются в периферической зоне элемента, а слабомагнитные — в центральной части [6, 7]. Для повышения эффективности раз­ деления в аппаратах этого типа предусматривается предвари­ тельное намагничивание [8] или использование магнитных по­ люсов сложной конфигурации [9, 10]. Известны также конструк­ ции сепараторов для выделения ферромагнитных частиц в восхо­ дящих потоках [11].

На принципе разделения ферромагнитных минералов во взве­ шенном слое при приложении магнитных полей напряженностью 20—500 э предложены способы магнитной сепарации периоди­ ческого [13] и непрерывного действия [7, 12, 14]. Для непрерыв­ ного процесса магнитной сепарации в полях напряженностью 20—500 э разработана конструкция аппарата, состоящего из не­ подвижной вертикальной камеры и вращающегося вокруг нее кольца с магнитами. В нижней части камеры восходящим потоком газа создается кипящий слой. Под действием вращающегося маг­ нитного поля ферромагнитные частицы притягиваются к стенкам камеры и оседают на них между вертикально установленными пла­ стинами и в виде рыхлой сфлокулированной системы падают вниз.

37

Немагнитные же частицы потоком газа выносятся из камеры вверх [14].|

Для осуществления непрерывного процесса селективного разделения ферромагнитных минералов в полях малой напряжен­

ности разработаны также две новые конструкции электромагнит­ ных сепараторов: импеллерного типа и с центральным питающим устройством [1, 15]. В отличие от вышерассмотренных конструк­ ций в предложенных электромагнитных сепараторах процесс селективного разделения осуществляется за счет создания в них

38

концентрированного подвижного ферромагнитного слоя, обладаю­ щего свойствами тяжелой суспензии.

Электромагнитный сепаратор импеллерного типа (рис. 3.5) состоит из цилиндрического корпуса диаметром 1000 мм (1), тангенциально установленных патрубков для подачи исходной суспензии (2) и для вывода магнитного концентрата (5), приемной коробки для сбора немагнитного продукта (4), вала с трехлопастным

тина магнитного поля меняется (рис. 3.6.). Под действием Н grad Н и силы тяжести ферромагнитные частицы концентрируются в ниж­ ней зоне суспензии. При этом магнитные силовые линии замы­ каются по образовавшимся структурам магнетита, что приводит

клокальному увеличению плотности магнитного потока. Принцип работы рассматриваемого аппарата заключается в сле­

дующем. Исходная суспензия через питающую трубу, установлен­ ную тангенциально на уровне верхнего края катушки, подается в зону действия магнитного поля, где ферромагнитные минералы концентрируются в нижней части сепаратора с образованием по­ движного структурированного ферромагнитного слоя. По мере формирования этого слоя из него всплывают частицы минералов с меньшей плотностью, и таким образом достигается разделение

2 Измерение напряженности магнитного поля проводилось на приборе ИМИ-3.

39