4 Динамика движения руды и пульпы в магнтных сепараторах

При перемещении в магнитном поле сепаратора частицы минерала подвергаются воздействию как магнитной, так и конкурирующих механических сил. Векторная сумма указанных сил и предопределяет направление движение частицы – к поверхности магнитной системы, либо от нее. Можно представить условие разделения минералов по магнитным свойствам следующей системой:

(4.1)

Здесь и- равнодействующие всех механических сил.

Первое выражение системы (4.1) должно выполняться для частиц, выделяемых в магнитный продукт, второе – для частиц, выделяемых в немагнитный продукт.

При обогащении в водной среде к конкурирующим силам следует отнести и гидравлические силы сопротивления.

По характеру перемещения руды или пульпы через рабочую зону все сепараторы подразделяются на аппараты с верхней подачей и криволинейным перемещением материала и сепараторы с нижней подачей с прямолинейным или криволинейным перемещением материала. К первым относятся барабанные, валковые, роликовые сепараторы, ко вторым – ленточные, дисковые, роторные, а также барабанные и валковые.

4.1 Динамика движение мелких частиц в сепараторах с верхней подачей материала (сухое обогащение)

Исходная руда подается сверху на поверхность рабочего органа (барабан или валок) и перемещается им через рабочую зону сепаратора (см. рис.).

При определенном угле отрыва (=) немагнитная фракция под действием равнодействующей механической силы отрывается от поверхности барабана.

Магнитные же частицы, притянувшись к барабану, выносятся им из рабочей зоны. Таким образом, траектории движения магнитных и немагнитных частиц становятся различными.

Расчет действующих сил приводится в удельном виде, т.е. масса зерна принимается равной 1 (m = 1).

При криволинейном движении на частицу, помещенную на поверхность барабана, действуют следующие силы:

F_маг = _оHgradH – удельная магнитная сила,

f_т = g – удельная сила тяжести, имеющая две составляющие:

f_тн = gcos - нормальная и f_тк = gsin -касательная составляющие,

f_ц = V²/R – удельная центробежная сила.

Здесь V – окружная скорость барабана, R – радиус барабана.

Таким образом, механическая сила, действующая по направлению магнитной силы равна:

F_мех = f_ц - f_тн= V²/R - gcos (4.2)

Следовательно, удельная магнитная сила, необходимая для удерживания магнитного зерна на поверхности барабана, должна соответствовать условию:

F_маг  V²/R - gcos (4.3)

При рассмотрении движения единичной частицы следовало бы учесть и касательную составляющую силы тяжести, которая способна вызвать скольжение зерна и, как следствие, появление добавочной центробежной силы. Однако, на практике, когда на поверхности барабана находится не одно зерно, а слой материала, это явление маловероятно.

Кроме того, при расположении на барабане слоя материала из-за трения между сильномагнитными и немагнитными частицами затрудняется отделение последних от поверхности барабана, причем тем в большей степени, чем выше содержание сильномагнитных минералов (магнетита) - _м . Это обстоятельство требует некоторого снижения удельной магнитной силы, которое учитывается коэффициентом b = 1+ _м, вводимым в знаменатель выражения (4.3). Таким образом, окончательное условие удерживания магнитных частиц на барабане имеет вид:

. (4.4)