8.2.2. Материалы, применяемые в фгс – сепарации.

В качестве парамагнитных жидкостей можно использовать водные растворы солей железа, марганца, никеля, кобальта, однако их стоимость очень высока. В еще большей степени это относится к растворам парамагнитные солей редкоземельных элементов – гадолиния, европия, эрбия, диспрозия, тулия и гольмия имеющих весьма высокую магнитную восприимчивость.

Для практических целей используется искусственно созданные коллоидные ферромагнитные жидкости (ФМЖ). ФМЖ представляют собой однородную устойчивую среду. Основное свойство ФМЖ – способность интенсивно взаимодействовать с магнитными полями.

ФМЖ состоит из:

- жидкости – носителя;

- частиц ферромагнетика;

- поверхностно – активных веществ (ПАВ).

Магнитные свойства ФМЖ определяются свойствами частиц магнитного материала. Остальные свойства в основном зависят от свойств жидкости – носителя.

В качестве жидкости – носителя могут быть выбраны почти все возможные жидкости – от воды и керосина до расплавленных металлов, однако практическое применение получил керосин.

Ферромагнитные частицы - это магнетит крупностью 60 ÷ 80 ангстрем [(60 ÷ 80)*10^-10 м]. Такая крупность частиц необходима, чтобы феррожидкость не расслаивалась во время работы. Магнетит такой крупности получают или путем измельчения грубодисперсного магнетита в вибромельнице в течение нескольких недель, или химическим путем – осаждением при различных реакциях, например:

FeCl₂ * 4 Н₂О + 2 FeCl₃ * 6 Н₂О + 8NH₄OH → Fe₃О₄ + 8 NH₄Cl + 14 H₂O

Феррожидкость изготовливают из магнетита, керосина и ПАВ в соотношении:

Вещество	Магнетит	Керосин	ПАВ
Доля	1	10	0,2

Керосин имеет удельную магнитную восприимчивость χ = 0,9*10^-10 м³/кг, (для сравнения – у ацетона χ = 0,76*10^-8, у воды χ = 0,9*10^-8 м³/кг).

Кроме керосина также может использоваться толуол, бензол, парафиновое масло, но керосин используют чаще, так как его стоимость ниже.

В качестве ПАВ, необходимого для стабилизации частиц ферромагнетика, в основном используют насыщенную олеиновую кислоту. Молекулы ПАВ обволакивают каждую частицу ферромагнетика и образуют защитный (сольватный) слой, препятствующий коагуляции частиц ферромагнетика, которая может происходит за счет магнитного и/или диполь – дипольного взаимодействия.

8.2.3. Феррогидростатические сепараторы.

Сепартор ФГС-1 был разработан институтом «Гипромашуглеобогащение» и выпускался заводом в Луганске. В сепараторе ширина максимального зазора 0,06 м. Ферромагнитная жидкость в рабочем зазоре аппарата утяжеляется от 1100 – 1200 кг/м³ до 9000 кг/м³ (эффективная плотность).

Сепаратор ФГС-1 предназначен для:

- разделения немагнитных материалов по плотности в ферромагнитной жидкости,

- исследования обогатимости золотосодержащего сырья и других сложных немагнитных минеральных комплексов.

Основные узлы сепаратора феррогидростатического ФГС-1 (см. рис. 8.2.3.1) :

1. П-образная полюсная скоба, установленная на раме 11,

2. корпус ввода,

3. катушки корпусного типа,

4. прокладки;

5. полюсные наконечники,

6. холодная камера;

7. кронштейны;

8. емкость;

9. лоток;

10. кювета.

Конструкция полюсных наконечников дает возможность работы сепаратора с межполюсным зазором 60-80 мм. При зазоре 80 мм плотность разделительной среды не превышает 4000 кг/м³. При зазоре 60 мм получают плотность разделительной среды 9000 кг/м³. На кронштейнах, прикрепленных в нижней плоскости полюсных наконечников, устанавливают кювету или желоб (в зависимости от зазора) и на кронштейнах – емкость для сбора легкого продукта и слива жидкости. В нижней части кювета имеет закрытую полость, где размещен холодильник со штуцерами для подключения проточной воды. Наличие холодильника дает возможность стабилизировать температуру ферромагнитной жидкости и исключает влияние изменения температуры на эффективную плотность ферромагнитной жидкости.

Внутри кюветы размещен лоток, предназначенный для извлечения из межполюсного зазора разделенных продуктов. Над межполюсным зазором устанавливают загрузочную камеру.

Полюсная скоба сепаратора представляет собой отливку из магнитомягкой стали, цилиндрические части которой являются сердечниками магнитов. На сердечнике полюсной скобы закреплены катушки каркасного типа. Наружные поверхности катушек защищены металлическим кожухом, которые предохраняют их от механических повреждений. Пространство между катушкой и кожухом заполняют заливочной массой для улучшения отвода тепла и предотвращения распространения искры в окружающую среду в случае пробоя изоляции. Соединительная коробка служит для подключения кабеля, соединяющего обмотку возбуждения с источником постоянного тока.

Рис. 8.2.3.1. Сепаратор ФГС - 1

Сила тока при работе сепаратора в установившемся тепловом режиме составляет 13 А. При превышении этой силы тока допускается работа только в кратковременном режиме. Напряженность магнитного поля Н в кювете с ферромагнитной жидкостью составляет 400 кА/м, - 1200 кА/м, градиент Н – 34*10² кА/м², сила магнитного поля достигает 1,4*10⁶ кА²/м³. Сепаратор ФГС-1 имеет производительность 60 кг/час (при ширине полюсного зазора 60 мм).

Промышленные сепараторы ФГС-70 могут использоваться для разделения лома цветных металлов. Сепаратор ФГС рассчитан на работу с ферромагнитной жидкостью и может применяться при температуре от -1 до 35⁰С и относительной влажности воздуха не более 80 %. Сепаратор был создан совместно с СКБ Мингео СССР в 1970 г.

Сила постоянного тока в обмотке электромагнита	20 А,
Потребляемая мощность	10 кВт
Производительность	до 2 т/час
Угол наклона лотка	0 - 4 градуса