Магнітне збагачення

Відомо, що простір навколо магнітів і провідників електричного струму (електромагнітів), в яких спостерігається дія магнітних сил, називається магнітним полем. Внесені у магнітне поле частинки в залежності від їх магнітних властивостей будуть рухатися по різним траєкторіям. Це переміщення обумовлене дією магнітних сил.

Магнітна сепарація

Магнітною сепарацією називається процес розділення сумішей мінералів за допомогою магнітних сил на магнітну і немагнітну фракції у повітряному або водному середовищі. Процес магнітної сепарації полягає у тому, що заздалегідь підготовлена руда подається у магнітне поле. Магнітні частинки, які складаються з мінералів з високим магнітним сприйняттям, намагнічуються і притягуються до полюсів магніту, а частинки з мінералів з малим магнітним сприйняттям не притягуються і виводяться із зони магнітного поля. Притягнуті магнітні частинки спеціальними устроями знімаються з полюсів магніту і розвантажуються у окремий приймач.

Магнітна сепарація здійснюється на машинах, що складаються з наступних основних конструктивних вузлів: магнітної системи; устроїв для подачі вихідної сировини і розвантаження продуктів збагачення; ємності, у якій здійснюється розділення магнітної і немагнітної фракції; рами, на якій кріпляться всі вузли і приводів рухомих механізмів. Ці машини називаються магнітними сепараторами.

Сепаратори

Типи і назви сепараторів визначаються конструктивними особливостями та застосуванням того чи іншого типу устрою і механізмів, що забезпечують розділення мінералів за їх магнітними властивостями і транспортуванні їх у окремі приймальники. В залежності від магнітних систем, розрізняють сепаратори електромагнітні і з постійними магнітами. Позначаються ці сепаратори відповідно літерами „Е” або „П”. Сепаратори для сухого або мокрого збагачення позначаються відповідними літерами „С” або „М”.

На рис. 3.19, а) зображено сепаратор ЕБМП-80/250.

Рис. 3.19. Сепаратори для мокрого збагачення сильно магнітних матеріалів: а) – ЕБМП-80/250; б) – ПМБ-ППЦ-90/250

Пульпа подається у завантажувальну коробку (3), звідки по лотку (2) поступає у противоточну ванну (8). Барабан (5), що обертається у протилежну до потоку сторону, за рахунок магнітних сил, які утворюються електромагнітною системою (7), притягує до поверхні магнітні зерна і виносить їх до скребка (6). Зчищений скребком магнітний продукт розвантажується по лотку (9). Немагнітна фракція осідає у ванні і розвантажується через насадку (12). Рідка фаза (злив) відводиться до зливного патрубка (10). Всі вузли сепаратора закріпляються на рамі (11). Обертання барабану здійснюється від електродвигуна (1). За допомогою віджимного скребка (4) знімається обводнена частина магнітної фракції, що збільшує її щільність. Ці сепаратори успішно застосовуються для збагачення магнетитових і окислених руд.

Флотація

Флотаційний метод збагачення використовує явище, яке відбувається при взаємодії поверхонь твердих, рідких, газоподібних речовин, що називають фазами. Основні з них – поверхневе натягнення та змочування.

Поверхневе натягнення на границі взаємодії фаз обумовлюється неурівноваженістю сил, що діють на молекули, які знаходяться на поверхні розділення цих фаз. Якщо взаємодіють дві фази, різні за щільністю, у поверхневому шарі більш щільної фази з’являється запас вільної поверхневої енергії.

Змочування характеризує сили зцеплювання молекул різних фаз на границі їх взаємодії. Якщо сили зцеплювання молекул рідкої фази менше сил зцеплювання між молекулами рідкої і твердої фази, частини твердої фази змочуються і навпаки. Наприклад, зануримо у воду скляну і картону пластини і побачимо, що скляна покривається шаром води, а картонна ні. У цьому випадку сили зцеплювання молекул води і скла вище, ніж сили зцеплювання молекул води між собою. Картон навпаки не змочується.

Поверхневе натягнення і змочування при певних умовах забезпечують флотацію (спливання) у воді одних мінеральних частин та нефлотуємість інших, тому флотації підлягають тонкоподрібнені (менше 1 мм) корисні копалини.

В залежності від способу взаємодії мінеральних частинок з рідкою і газоподібною фазами, розрізняють плівкову, масляну та пенну флотацію, пенну сепарацію та флотогравітацію. Для всіх процесів фазою, в якій здійснюється спливання (флотація) частинок, є вода.

Пінна флотація

Пінна флотація являє собою процес, в якому у ємкості з водою (камері) утворюється велика кількість бульбашок повітря або газу розміром менше 2 мм. Гідрофобні частинки завантаженого у ємність матеріалу закріплюються на цих бульбашках і спливають разом з ними на поверхню. Гідрофільні частинки змочуються водою і тонуть. Велику кількість бульбашок називають піною, бульбашки з закріпленими на них мінералами – мінералізованою піною. Частинки, які затонули, утворюють камерний продукт. Якщо у пенний продукт вилучаються цінні матеріали, а у камерний хвости, процес флотації називають прямим, а якщо навпаки – зворотнім. Пінна флотація одержала широке розповсюдження.

Плівкова флотація

Це процес, при якому тонкоподрібнена корисна копалина, що містить природно гідрофобні мінеральні частинки обережно тонким шаром подається на поверхню води. Сили зцеплювання молекул гідрофільних частинок долають поверхневе натягнення води на границі вода-повітря і ці частинки тонуть. Частинки з гідрофобною поверхнею не мають сил здатних вступити у взаємодію з поверхнею води і залишаються на ній, утворюючи своєрідну плівку. Для збільшення гідрофобності частинок мінералів їх іноді обробляють невеликою кількістю масла. З огляду на низьку ефективність і невелику продуктивність на одиницю площини поверхні води, плівкова флотація використовується дуже рідко.

Масляна флотація

Масляна флотація полягає у наступному. Тонкоподрібнену руду змішують з великою кількістю масла, щільність якого значно менша щільності води. При змішуванні маслом частинки води утворюють масляну плівку. Оброблену маслом суміш мінералів завантажують у ємність з водою і перемішують. Частинки, які покриті масляною плівкою, піднімаються на поверхню води або у її верхній шар. Непокриті маслом частинки тонуть. Масло у цьому процесі виконує роль підйомної сили, забезпечуючи спливання частинок, що флотуються. Внаслідок високої вартості масла і його значних витрат, масляна флотація широко не використовується.