Лабораторная работа №6

Изучение работы лабораторного электродинамического сепаратора

Одной из современных тенденций в экономике развитых стран является увеличение доли цветных металлов, выплавляемых из вторичного сырья. Например, к концу ХХ века мировое производство вторичного алюминия составило около 30% от всего производимого алюминия, а к 2030 г. прогнозируется увеличение процента рециклизации алюминия до 45-50%. В первую очередь, это объясняется тем, что все более возрастают затраты на добычу минерального сырья, и тем, что существенно снижается энергоемкость производства цветных металлов из вторичного сырья. Например, при получении алюминиевых сплавов из вторичного сырья затраты электроэнергии более, чем в 20 раз меньше, чем при электролитическом получении алюминия из криолит-глиноземных расплавов. В соответствии с указанной тенденцией возникают потребности в технологическом оборудовании, предназначенном для сбора и обработки лома вторичных металлов. Одним из таких видов оборудования являются электродинамические сепараторы, используемые как для извлечения лома цветных металлов из различных видов твердых отходов (в том числе твердых бытовых отходов, отходов литейного производства, отходов радио- и электротехнической промышленности и т.д.), так и для сортировки цветного металлолома при подготовке его к металлургическому переделу.

Рисунок 1 - Электродинамический сепаратор с вращающимся индуктором

(схема и внешний вид).

Теоретические принципы электродинамической сепарации развиты в, работах Г. Я. Сермонса, М. С. Захаровой, В. Н. Лапицкого и др. В обычной формуле для расчета пондеромоторной магнитной силы при расчете электродинамической силы вместо магнитной восприимчивости подставляют коэффици­ент поляризуемости – α'

F_{эл.магн.} = 0,25_а`Н². (4.83)

Для сферической проводящей частицы с радиусом R:

где γ — отношение размера проводника к глубине проникновения в него электромагнитного поля.

В нашем случае  = R²_o,

где  — циклическая частота переменного тока (= 2f);  - удельная электропроводность материала частицы.

Рис.4.52. Принципиальная схема электродинамического сепаратора барабанного типа:

1 – питающий вибролоток; 2 – неподвижный цилиндрический кожух из немагнитного и непроводящего материала; 3 – вращающаяся магнитная система с чередующейся полярностью с постоянными из Nd-Fe-B металлокерамическими магнитами. F_a - электродинамическая сила; F_и - сила инерции; G – сила тяжести.

Электродинамические сепараторы применяют для извлечения стружки цветных металлов, обогащения самородных металлов, пе­реработки бытовых отходов.

Из электродинамических сепараторов, используемых в мировой и отечественной практике, наибольшей производительностью и универсальностью обладают сепараторы с бегущим магнитным полем, создаваемым либо линейными индукторами с трехфазной обмоткой, либо перемещающимися магнитами (электромагнитами). Принцип работы таких электродинамических сепараторов подобен принципу работы линейных асинхронных двигателей. При этом роль вторичного элемента таких линейных двигателей выполняют извлекаемые из сепарируемых смесей немагнитные проводящие предметы.

Схема такого сепаратора показана на рис. 1. Бегущее магнитное поле в рассматриваемых сепараторах создается перемещающимися постоянными магнитами, либо электромагнитами, питаемыми от источника постоянного тока. При этом возможно увеличение частоты магнитного поля, достигаемое регулированием скорости вращения приводного электродвигателя (как правило, двигателя постоянного тока). Практически в сепараторах с вращающимся магнитным полем достижимы частоты на уровне 500-800 Гц, что позволяет отодвинуть нижнюю границу крупности извлекаемых проводящих частиц до 2-5 мм. Из указанных электродинамических сепараторов наименьшими энергозатратами характеризуются сепараторы с вращающимся индуктором на основе постоянных магнитов. Однако применение в таких сепараторах магнитно-твердых материалов с высокими значениями остаточной индукции и коэрцитивной силы существенно увеличивают стоимость установок. Сепараторы на основе вращающихся электромагнитов имеют меньшую стоимость и обладают лучшими регулировочными свойствами, поскольку в них помимо частоты можно изменять и индукцию магнитного поля за счет регулирования тока возбуждения

Расчитать извлечение в концентрат и хвосты для каждой пробы и объяснить почему и в какие фракции извлечение материала больше.