Лабораторная работа № 3 Обогащение полезных ископаемых на роликовом магнитном сепараторе

Цель работы: Изучить конструкцию и принцип работы роликового магнитного сепаратора, освоить принципы оптимизации и методику определения качественно-количественных показателей его работы.

Теоретическое введение: Сущность магнитного метода обогащения заключается в воздействии на зерна руды магнитной и механической сил, в результате которого зерна с различными магнитными свойствами приобретают различные траектории движения. Перемещаясь по своим траекториям, магнитные и немагнитные зерна выводятся из магнитного поля в виде отдельных продуктов, отличающихся не только по магнитным свойствам, но и по вещественному составу.

Процессы магнитного обогащения применяются при переработке руд черных и редких металлов, регенерации магнитных утяжелителей, удалении железа из различных материалов.

Аппараты, в которых происходит разделение зерен руды по магнитным свойствам, называются магнитными сепараторами.

Процесс магнитного обогащения основан на различии магнитных свойств разделяемых минералов.

В соответствии с классификацией минералов по величине удельной магнитной восприимчивости, и по возможности их разделения на магнитных сепараторах все минералы условно делятся на три группы:

1. Сильномагнитные минералы, имеющие удельную магнитную восприимчивость вещества æ > 3,8-10' м³/кг. К ним относятся магнетит, маггемит, франклинит, пирротин и др. Такие минералы являются ферромагнитными веществами и хорошо извлекаются в магнитную фракцию на магнитных сепараторах со слабым магнитным полем напряженностью до 120 кА/м.

2. Слабомагнитные минералы имеют удельную магнитную восприимчивость æ = 7,5-10" + 1,26-10"⁷ м³/кг. Это окислы, гидроокислы и карбонаты железа и марганца, ильменит, вольфрамит, фанат, биотит и др. Извлекаются эти минералы в магнитную фракцию на сепараторах с сильным полем напряженностью 800 - 1600 кА/м и выше.

3. Немагнитные минералы не извлекаются в магнитную фракцию при магнитном обогащении. К ним относятся парамагнетики, удельная магнитная восприимчивость которых меньше 1,26-10^-7м /кг, и диамагнитные минералы, у которых æ < 0. Такими минералами являются кварц, кальцит, касситерит, апатит и др.

Непременным условием применения магнитного обогащения является достаточная контрастность магнитных свойств разделяемых минералов

K= æ'/ æ" >1, где (1)

æ' и æ" — соответственно удельные магнитные восприимчивости разделяемых минералов, м³/кг.

Для осуществления разделения в определенном пространстве магнитного сепаратора, называемом рабочей зоной, необходимо создать магнитное поле, напряженность которого была бы неодинаковой в различных его точках. Такое магнитное поле называется неоднородным. Для магнитного обогащения применяются только неоднородные поля, которые обусловливают появление магнитных сил, действующих на магнитные зерна.

Разделение в рабочем пространстве сепаратора происходит путем притяжения минеральных частиц с более высокой удельной магнитной восприимчивостью в наиболее напряженные и неоднородные участки магнитного поля.

Магнитное поле также должно иметь достаточную для данного сырья напряженность Н. Условно напряженность поля представляют в виде числа силовых линий на единицу площади. Суммарное их количество является магнитным потоком Ф. Измеряется напряженность в системе СИ - ампер на метр (A/m) магнитный поток в - в веберах (Вб).

Характеристикой изменения напряженности магнитного поля в данном направлении (х) служит величина градиента напряженности

gradH= (2)

Силу, с которой магнитное поле действует на частицу с удельной магнитной восприимчивостью as = 1, помещенную в данную точку поля, называют силой магнита F и определяют по формуле

F = HgradH (3)

Размерность силы магнита в системе СИ - ампер в квадрате на кубический метр (А²/м³).

Сила, действующая на вещество в магнитном поле, называется магнитной силой F_магн определяется по формуле

F_{магн =µ0æHgradH (4)}

где μ_о- магнитная постоянная.

Размерность магнитной силы в системе СИ - ньютон на килограмм (Н/кг).

В магнитных сепараторах магнитное поле создается системами из постоянных магнитов или электромагнитными системами с обмоткой, питаемой постоянным или переменным током.

На эффективность магнитной сепарации влияют напряженность магнитного поля, параметры рабочей зоны, частота вращения барабанов или валков сепаратора, крупность и магнитные свойства обогащаемой руды, содержание твердого в питании сепаратора и другие факторы.

Оборудование и материалы:

1. Лабораторный электромагнитный роликовый сепаратор 138Т-СЭМ (рис. 1) с замкнутой магнитной системой 1, роликом 2, лотковым вибропитателем 3, загрузочной воронкой с шибером 4, приводом 5, делительной перегородкой 6, выпрямителем 7, на котором имеется амперметр 8, вольтметр 9, переключатель 10, выключатель 11, регулятор 12;

2. Технические весы с набором гирь;

3. Исходная руда крупностью -0,63 мм, в количестве 1 кг;

Ручной магнитный анализатор

Рис. 1. Схема лабораторного электромагнитного роликового сепаратора

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с устройством лабораторного магнитного сепаратора расположением рукояток, предназначенных для подачи питания и управлении режимом работы сепаратора;

2. Отобрать пробу исходного материала массой 200 г;

3. Включить выпрямитель рукояткой 11, переключатель 10 установить в положение первой ступени (1 ст.), повернув ручку влево, регулятором 12 установить требуемую величину тока согласно табл. 1.

Таблица 1

Значения напряженности поля в рабочей зоне сепаратора

Величина тока, А	Величина напряженности поля в
	рабочей зоне сепаратора, кА/м
0,5	110
1,0	220
2,0	440
3,0	660
4,0	880
5,0	1100

4. Включить привод ролика и лоткового вибропитателя;

5. Засыпать исходный материал в загрузочную воронку сепаратора;

6. Подобрать такую величину щели в загрузочной воронке перемещением шибера в вертикальной плоскости, чтобы обеспечим монослойное распределение материала на поверхности лотка;

7. После окончания опыта обесточить электромагнитную систему выключить привод ролика и лоткового вибропитателя;

8. Продукты разделения взвесить и с помощью ручного магнита выделить магнитную фракцию из каждого продукта;

9. Снять техническую характеристику сепаратора и занести в табл. 2.

Техническая характеристика сепаратора

Таблица 2

Параметры	Значения параметров
Число оборотов ролика, об/мин Размеры ролика, мм: диаметр ширина Расстояние между лотком и роликом, мм

Составить технологический баланс продуктов обогащения, рассчитать выход, массовую долю, извлечение минералов по формулам, приведенным ниже. Полученные результаты занести в табл. 3. Таблица 3

№ опыта	Ток, А	Напряжен-ность поля, кА/м	Продукты сепарации	Выход		Массовая доля магнитных минералов, %	Извлечение магнитной фракции, %
				г	%
1	2	3	4	5	6	7	8
1			Концентрат Хвосты Исходный продукт
2			Концентрат Хвосты Исходный продукт
3			Концентрат Хвосты Исходный продукт
4			Концентрат Хвосты Исходный продукт
5			Концентрат Хвосты Исходный продукт

а) Баланс по материалу

Q = K + X, г (5)

где Q, К, Х- масса исходной руды, концентрата и хвостов, г;

100 = у_к + у_хв, % (6)

где у_к , у_хв - выход концентрата и хвостов.

б) Баланс по ценному компоненту:

Qα = К + К ; (7)

1ООα = у_к +у_хв (8)

где α, , - содержание ценного компонента соответственно в исходном, концентрате и хвостах.

в) Массовая доля ценного компонента:

α = 100, %; (9)

= 100, %; (10)

= 100, %. (11)

где Р , Р , Р _θ - масса ценного компонента в исходном продукте, концентрате и хвостах, соответственно, г.

г) Выход продукта:

у_к = 100 = 100, % (12)

у_хв = 100 = 100, % (13)

д) Извлечение ценного компонента

ε_к = 100 = 100, % (14)

ε_хв = 100 = 100, % (15)