14.1.1 Магнитные поля сепараторов

Магнитное поле характеризуется напряженностью Н, т.е. силой F, с которой оно воздействует в данной точке поля на единицу положительной магнитной массы m и измеряется в амперах на метр (А/м):

H=F/m

Магнитные поля бывают однородными, когда напряженность в любой точке поля постоянна по величине и направлению и неоднородными, когда напряженность магнитного поля изменяется (рис. 14.1).

В однородном магнитном поле минерал будет испытывать вращение, которое приведет его в положение, параллельно линиям поля. Минерал не будет притягиваться к полюсам.

Рис. 14.1 Магнитные поля

а. Однородное магнитное поле gradH= 0, поэтомуF_магн.= 0;

б. Неоднородное магнитное поле gradH>0.

Если же минерал поместить в неоднородное поле, то кроме вращения (ориентации) он будет испытывать действие сил притяжения в направлении более интенсивных участков поля, именно они и обуславливают отделение магнитных частиц от немагнитных в магнитном поле.

Поэтому в сепараторах применяются лишь неоднородные поля.

Для получения неоднородных полей применяются открытые и замкнутые системы.

Как правило, открытые системы со слабым магнитным полем (напряженность 80-120 кА/м) применяются для сильномагнитных руд.

В открытых магнитных системах неоднородность создается чередованием нескольких полюсов разноименной полярности, благодаря чему частицы переориентируются и магнитные силовые линии выходят из N (+) полюса и возвращаются в S (-) полюс.

Рис. 14.2 Виды магнитных систем:

а. Открытая магнитная система

б. Замкнутая магнитная система.

Замкнутые системы позволяют создавать поле большей напряженности (800- 1600 кА/м) ≈ в 200 раз.

Электромагнитные системы состоят из катушек с обмотками, сердечников помещенных внутрь катушек и полюсных наконечников. Обмотки катушек питаются постоянным током. В этих магнитных системах можно менять в определенных пределах напряженность поля за счет изменения силы тока в обмотках катушек.

Магнитные системы для постоянных магнитов изготавливают из сплава ЮНДК-24, состоящего из алюминия, Ni, Co, и Fe или феррита бария. Последнее время ведутся разработки по изготовлению магнитных систем из феррито-стронция, неодим-железо-бор (Н до 320 кА/м для открытых магнитных систем).

Магнитные системы из постоянных магнитов просты, безопасны, экономичны, но из-за постоянного размагничивания требуют замены.

14.1.2 Магнитные сепараторы

План лекции

1. Сепараторы для сильномагнитных руд

2. Сепараторы для слабомагнитных руд

3. Полиградиентные сепараторы

Аппараты, в которых производят магнитное обогащение, называются магнитными сепараторами. В зависимости от магнитных систем различают сепараторы электромагнитные и с постоянным магнитом. Обозначают их соответственно буквами Э и П. Сепараторы для сухого и мокрого обогащения обозначают соответственно буквами С и М.

По конструкции рабочего органа сепараторы подразделяют на барабанные (Б), валковые (В), дисковые (Д), роликовые (Р) и др. В зависимости от направления движения исходного питания и рабочего органа сепаратора различают:

прямоточные (направление движения материала совпадает с направлением движения рабочего органа),

противоточные (П) (направление движения их противоположено),

полупротивоточные (ПП) (направление движения комбинированное).

Цифры, стоящие перед буквами, обозначают число барабанов, Валков или дисков. Цифры, стоящие после букв, - диаметр и длину рабочего органа сепаратора (ПБМ-ПП-90/250 – барабанный сепаратор с постоянным магнитом с полупротивоточной подачей питания для мокрого обогащения с барабаном диаметром 900 и длиной 2500 мм).

Сепараторы для сильномагнитных руд со слабым магнитным полем

При мокром обогащении крупность материала не должна превышать 6 мм. В настоящее время в практике мокрого магнитного обогащения сильномагнитных руд используются в основном барабанные сепараторы типа ПБМ, имеющие многополюсную систему из постоянных магнитов (рис. 14.3)

Рис. 14.3. Барабанный сепаратор ПБМ-90/250 для мокрого обогащения руд: а — с прямоточной ванной; б — с противоточной ванной; в — с полупротиво-точной ванной

Сепараторы для мокрого обогащения сильномагнитных руд ПБМ-90/250 (209В-СЭ) Н = 88 кА/м, Q =130-180 т/час.

Представляет из себя тонкостенный цилиндр с двумя герметическими крышками по бокам. Магнитная система состоит из феррито-бариевых постоянных магнитов. Применяется для обогащения коренных и россыпных месторождений крупностью 5-0 и 0,25-0,05 мм.

Сепаратор имеет барабан 1 с шестиполюсной магнитной системой 2, изготовленной из постоянных магнитов (сплав ЮНДК-24), ванну 4, загрузочную коробку 5, переливную короб­ку для смывной воды 3. Внешняя поверхность барабана покрыта резиной.

Привод сепаратора смонтирован внутри барабана, что об­легчает замену последнего и увеличивает длительность его экс­плуатации.

Сепаратор ПБМ-90/250 выпускается в трех исполнениях: с прямоточной, противоточной и полупротивоточной ваннами.

Работает сепаратор следующим образом. Пульпа подается под вращающийся барабан и перемещается через рабочую зону по криволинейной траектории. Магнитные минералы в зоне действия магнитной системы притягиваются к барабану и выно­сятся в концентратное отделение ванны. В месте разгрузки кон­центрат с барабана смывается водой.

Немагнитные минералы, пройдя через рабочую зону, разгру­жаются в хвостовое отделение ванны. Вывод продуктов из сепа­ратора осуществляется через выпускные отверстия с насадками, диаметр которых выбирается в зависимости от крупности пита­ния и производительности сепаратора. Напряженность магнитного поля на поверхности барабана этих сепараторов составляет 90—100 кА/м, на расстоянии 50 мм от поверхности барабана — 40—50 кА/м, производительность сепаратора зависит от типа ванны, свойств сырья и достигает 40—200 т/ч.

На обогатительных фабриках широко применяются прямо­точные барабанные сепараторы 167А-СЭ, противоточные сепа­раторы 26-СБ и полупротивоточные сепараторы 167ПП-СЭ (с барабанами диаметром 600 мм и длиной 1500 мм), а также сепа­раторы ПБМ-4ПА и ПБМ-4ППА (с барабанами диаметром 800 мм и длиной 2500 мм).

Сухое магнитное обогащение. Для сухого обогащения сильномагнитных руд крупностью до 50 мм с целью выделения отвальных хвостов применяют одно-, трех- и четырехбарабанные сепараторы с магнитными системами с постоянными магнитами (типа ПБС и ПБСЦ — с центробежной разгрузкой) и электромаг­нитами (типа ЭБС), питающимися постоянным током.

Для сухой сепарации мелкого сильномагнитного мате­риала применяются сепараторы типа ПБСЦ-63/50 (20СБ-СЭ) (рис. 14.4).

Рис. 14.4. Барабанный сепаратор ПБСЦ-63/50 для сухого обогащения руд

Обечайка барабана 3 сепаратора выполнена из немагнитной нержавеющей стали толщиной 1,2—2 мм, постоянные магниты неподвижной магнитной системы 4 изготовлены из сплава ЮНДК-24. Полярность полюсов чередуется по периметру бара­бана. Полюса установлены с шагом 50 мм. Напряженность маг­нитного поля у поверхности барабана составляет: против сере­дины полюсов— 115—125 кА/м, против зазора между полюса­ми— 84—92кА/м.

Сепаратор работает следующим образом. Исходная руда из бункера 1 с помощью вибролотка 2 с приводом 7 подается в верхнюю часть барабана. Магнитная фракция притягивается к поверхности барабана и разгружается в бункер 5 для магнитного продукта в тот момент, когда участок барабана выходит из зоны действия магнитной системы. Немагнитная фракция транспор­тируется барабаном и разгружается в бункер для немагнитного продукта. Все узлы сепаратора крепятся на раме 6.

Быстроходный режим вращения барабана (300 мин-¹) при малом шаге полюсов магнитной системы создает бегущее маг­нитное поле, частота которого равна 90 Гц. При этом происхо­дит разрушение прядей и флокул из магнитных частиц и отде­ление свободных рудных зерен от сростков.

В настоящее время разработаны сепараторы ПБСЦ-63/100 и ПБСЦ-63/200, аналогичные по конструкции сепаратору ПБСЦ-63/50, но имеющие большую длину барабана.

Сепараторы с сильным магнитным полем

Мокрое магнитное обогащение. Верхний предел крупно­сти руды и материала, обогащаемого магнитным мокрым или сухим способом, 6 мм. В сепараторах применяются электромаг­нитные системы напряженностью поля 40—144 кА/м. Этот про­цесс осуществляется в основном на валковых сепараторах раз­личных конструкций, работающих в режиме извлечения маг­нитных минералов (нижнее питание).

На (рис. 14.5) показана принципиальная конструкция мокро­го валкового сепаратора с параллельно работающими двумя валками, расположенными на одном уровне по обеим сторонам магнитной системы.

Рис. 14.5. Электромагнитный валковый сепаратор для слабомагнитных руд: / — бункер для руды; 2 — лоток; 3 — обмотка электромагнита; 4 — валок; 5 — полюсные наконечники; 6 — кожух; 7 — опорная рама; 8 — приемник для немагнитного продукта; 9 — приемник для магнитного продукта

Двухвалковый электромагнитный сепаратор 2ЭВМ-30/100 (ЭРМ-1) (рис. 14.5) состоит из двух валков 4, четырех полюсных наконечников 5, двух сердечников с обмотками возбуждения 3, загрузочного устройства 1, правой и левой приемных ванн 8 и 9.

Исходный продукт из бункера 1 по лотку 2 вместе с водой подается в зазор между валком 4 и полюсным наконечником 5 магнитной системы. Зерна сильномагнитных минералов под действием магнитных сил притягиваются к поверхности вра­щающихся валков, а затем смываются водой в приемник 9 для магнитного продукта. Немагнитные зерна под действием сил тяжести через щелевидные зазоры в полюсных наконечниках разгружаются в приемник 8 для немагнитного продукта.

Наиболее перспективными и современными для мокрого магнитного обогащения слабомагнитных руд являются сепара­торы 4ЭВМ-38/250, совмещающие основную и перечистную операции.

Сухое магнитное обогащение. Для сухого обогащения редкометалльных и других слабомагнитных руд применяются сепараторы типа: 2ЭВС-36/100, ЭВС-36/100, 2ЭДС-60/40. Для извлечения железистых примесей из стекольного, керамическо­го и абразивного сырья применяются сепараторы типа 6ЭВС-В-10/80, 2ЭВС-15/80, ЭВС-В-15/80 и некоторые другие.

Валковые сепараторы для сухого обогащения выпускаются в двух исполнениях — с нижним и верхним питанием.

Сепаратор 4ЭВС-36/100 (ЭРС-6) (рис. 14.6) успешно приме­няется для сухой сепарации редкометалльных и других слабо­магнитных руд. Сепаратор имеет четыре комбинированных вал­ка 1, две независимых электромагнитных системы — верхнюю и нижнюю, каждая из которых включает два сердечника 4 с ка­тушками возбуждения 3 и четыре полюсных наконечника 2. Ка­тушки верхней и нижней электромагнитных систем соединяют­ся таким образом, что протекающий по ним ток имеет одно на­правление.

Исходный материал из питателя распределяется по лоткам в рабочие зоны верхнего каскада сепаратора. Магнитные частицы притягиваются к зубьям валков и выносятся в секции для маг­нитной фракции. Немагнитная фракция проходит через щели в полюсных наконечниках верхнего каскада и поступает на пере-чистную операцию, которая осуществляется в рабочих зонах нижнего каскада сепаратора. Магнитные фракции обоих каска­дов сепаратора объединяются.

Рис. 14.6. Сепаратор 4ЭВС-36/100:

1 — валок; 2 — полюсные наконечники; 3 — катушки возбуждения; 4 — сер­дечники; 5 — питатель; 6 — приемные ванны для магнитной и немагнитной фракций

Особые трудности при обогащении вызывают разделение слабомагнитных, тонкоизмельченных руд, для разделения таких частиц необходимо увеличить магнитную силу рабочей зоны сепаратора. Для этой цели используют полиградиентные сепараторы (рис. 14.7). В них заложен принцип протекания потока пульпы через слой ферромагнитных тел, во много раз усиливающих gradH.

В качестве полиградиентной среды используют материалы с высокой магнитной проницаемостью. Применяются для обогащения руды < 0,1 мм, слабомагнитных минералов (для окисленных железных руд и для обезжелезивания различных материалов).

Рис. 14.7 Полиградиентный сепаратор