Федеральное агентство по образованию

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(МГГУ)

Профессор Кармазин В. В.

Аспирант Андреев В. Г.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

по курсу «Магнитные, электрические

и специальные методы обогащения»

для студентов, обучающихся по специальности 25.00.13 - «Обогащение полезных ископаемых»

Кафедра «Обогащение

полезных ископаемых»

МОСКВА

2009

Лабораторная работа №1 Изучение работы лабораторного барабанного центробежного сепаратора для обогащения тонковкрапленных сильномагнитных руд.

Цель работы: познакомиться с конструкцией сепаратора, порядком пуска и остановки его, с основными параметрами процесса сепарации, определяющими его работу.

Рис. 1. Основные конструкции сухих центробежных магнитных сепараторов: а - сепаратор Лаурилла с вращающейся магнитной системой; б - сепаратор Мортзел-Сала с неподвижной магнитной системой; в - центробежный сепаратор с вращающейся магнитной системой, установлен-ной эксцентрично внутри барабана.

Барабанный центробежный сепаратор Лаурилла 11KL или сепаратор 21СВЛ предназначен для сухого разделения минеральных смесей на магнитную и немагнитную фракции Cепаратор состоит из рабочего барабана, внутри которого находится магнитная система, имеющая 24 полюса. Барабан и магнитный шкив имеют отдельные независимые приводы, что позволяет менять число их оборотов в широких пределах. Подача питания на барабан осуществляется с помощью вибрационного питателя.

Теоретические основы. Процесс сепарации протекает следующим образом: руда лотком подается на поверхность вращающегося барабана. Магнитные частицы под действием магнитного поля захватываются поверхностью барабана, а затем разгружаются в приемник магнитной фракции с помощью специальной вращающейся металлической щетки.

Рис. 1. Барабанный сухой центробежный сепаратор с вращающейся магнитной системой. 1 – щетка для съема концентрата, , 2- магнитная система, 3 – барабан из немагнитной стали, 4 – вентилятор.

Немагнитные частицы под действием магнитного поля захватываются поверхностью барабана, а затем разгружаются в приемник магнитной фракции с помощью специальной вращающейся металлической щетки. Немагнитные зерна центробежной силой отбрасываются с поверхности барабана в приемник для немагнитной фракции.

Для открытой магнитной системы с чередующейся полярностью для барабанного сепаратора радиаль­ная составляющая напряженности поля описана формулой Сочнева[18]:

(1)

В соответствии с рис. 2 картина вращающегося магнитного поля в параметрической форме имеет вид:

где Н₀ – напряженность на поверхности полюсов; (2)

Рис. 2. Картина поля двух соседних полюсов.

c = πx/S – коэффициент неоднородности магнитного поля;

S – шаг полюсов (расстояние между осями соседних полюсов).

Магнитное поле стремится повернуть флокулу продольной осью а по направлению вектора напряженности поля. Это означает, что на флокулу в магнитном поле действует пара сил, пропорциональная синусу угла α (см. формулу ( 3)) и удлиненности флокулы . При небольших значениях α, когда sin α → α, эту пару можно записать так [50].

(3)

где χ_a, χ_b — магнитные восприимчивости по соответствующим осям флокул (при a > b, χ_a > χ_b).

Эта пара сил даже при малых отклонениях приобретает существенные значения. Для магнетитовой флокулы уже при λ= а/b = 2 в поле Н = 1000 э она превышает 1000 дин/град. Так как это единственная пара сил, действующая на флокулу в однородном поле, то , a .

Рис. 3. Картина магнитного поля сухого центробежного

сепаратора с вращающейся магнитной системой.

Таким образом, во вращающемся магнитном поле и сами флокулы вращаются с небольшим отставанием вместе с вектором напряженности (рис. 3). Условием статического равновесия в каждом сечении флокулы при нахождении ее на поверхности барабана будет:

(4)

где F_ос – кулоновская сила осевого сжатия флоккулы;

F_м – сила магнитного притяжения флоккулы;

F_ц - центробежная сила, отрывающая флоккулу от барабана;

f_ц - центробежная сила от вращения флоккулы, разрывающая ее по

длине;

R - реакция опоры барабана.

Если R > 0, то сила сконцентрирована в нижней части флокулы, то последняя сминается в точке контакта с поверхностью. При этом она катится по поверхности барабана без отрыва или с подпрыгиваниями, а ее скорость зависит от частоты магнитного поля. С увеличением частоты магнитного поля размер флоккулы уменьшается.

, С некоторым приближением, учитывая, что (s,t - шаг и ширина полюсов) и можно записать:

(5)

Решая это уравнение относительно а (как квадратное уравнение), можно найти длину флокулы, соответствующую данной частоте поля. Практически интересно находить частоту поля, необходимую для разру­шения флокулы до размера частиц, ее составляющих. Решая уравнение (5) относительно угловой частоты поля и заменяя последнюю на , получим (6)

Полученные выражения полно описывают зависимость а =f(ω) (рис.4.16, кривая-2) [58] и хорошо согласуются с экспери-ментальными данными,

Рис.4. Зависимость между частотой магнитного поля и длиной флокулы.

полученными перерасчетом скорости движения фло­кулы по барабану при данной частоте на длину флокулы (рис.4.16, кривая-1), а также с фотоизмерениями (рис.4.16, кривая-3).

Эффективность процесса сепарации повышается прямо пропорцио-нальна освобождению материала из флокул. Такое освобождение было бы обратно пропорционально длине если флокулы, бы при разрушении последней умень­шалась только длина флокулы. Однако, как отмечалось выше, сечение тоже уменьшается, хотя и более плавно. В этом случае зависимость = f(a) можно записать приблизительно так: , а зависимость = f(ω) выразится как . Это уравнение параболы. Кривые такого типа были получены экспериментально [25] (рис.4.16).

Таким образом, эффективность работы сепаратора для различного по крупности материала определяется величиной линейной частоты магнитного поля, рассчитываемой согласно формуле:

, (5)

где – линейная скорость точки на поверхности барабана, м/сек

– линейная скорость магнитов,

S – шаг полюсов, см

n₁ – число оборотов барабана в мин.

n₂ – число оборотов магнитного шкива в мин.

m – число полюсов (m = 24)

Для сепаратора 11KL формула принимает вид:

Величина n₁ принимается по результатам исследований выполненных

на сепараторе 11KL с рудами различной крупности при условии, что оптимальная относительная центробежная сила ванна 0,9.

,где

- центробежная сила,

- магнитная сила, действующая на частичку.

В процессе сепарации тонкоизмельченные магнитные частички в магнитном поле образуют магнитные флоккулы, нарушающие селекцию разделения.

Разрушение флокул осуществляется применением соответствующей линейной частоты магнитного поля.

Содержание работы

1. Сделать эскиз сепаратора.

2. Снять техническую характеристику сепаратора:

а) число оборотов барабана

б) диаметр барабана

в) число оборотов магнитного шкива.

3. Изучить порядок пуска и остановки сепаратора.

4. Выбрать оптимальные значения скорости вращения барабана и магнитного шкива в зависимости от характеристики исходного сырья.

5. Определить эффективность магнитной сепарации.

Продукты разделения взвешиваются и определяются выхода магнитной и немагнитной фракций. Содержание железа в продуктах сепарации определяют экспресс-методом на индуктивном магнитном анализаторе.

Подсчитываются извлечение магнетита в магнитную фракцию по формуле:

, %

Величины α и β определяются методом магнитного анализа на приборе (Индуктивном магнитном анализаторе). Для этого выбирается эталонная навеска и прибор по ней калибруется. Далее навеску с пробой сравнивают с эталонной навеской материала и узнают содержание магнетита в данной пробе.

Результаты опытов оформляются в виде таблицы:

Крупность питания, мм	Число оборотов барабана в мин.	Число оборотов магнитной системы в мин.	Продукты обогащения	Выход		Содержание магнетита, %	Извлечение магнетита, %
				г	%
			Концентрат Хвосты Исх. продукт

Средняя напряженность поля Н,	1000
Число полюсов магнитного шкива, шт	24
Диаметр барабана, мм	400
Число оборотов барабана в минуту	70-400
Число оборотов магнитного шкива в минуту	135-680
Габариты сепаратора, м	1,26 х 0.6
Производительность, т/час	до 3
Установочная мощность, кВт	1
Вес, т	0,2
Ширина питания, мм	100
Шаг полюсов, мм	50