ОП лекции. Конспект лекций дисциплина Обогащение руд цветных металлов

• Название: Конспект лекций дисциплина Обогащение руд цветных металлов
• Анкор: ОП лекции.doc
• Дата: 26.04.2017
• Размер: 8.02 Mb.
• Имя файла: ОП лекции.doc
• Тип: Конспект; #5578
• страница: 10 из 12

Достоинства машин пневматического типа:

• 
  Предельная простота конструкции;
  
• 
  Отсутствие вращающихся частей, быстроизнашивающихся деталей и узлов, простота эксплуатации.
  

Недостатки машин пневматического типа:

• 
  применение воздухонагнетательных устройств для подачи воздуха;
  
• 
  необходимость классификации материала перед обогащением;
  
• 
  необходимость аккуратной подачи питания на пенный слой.
  

Рис. 13.4

1 – приемное устройство; 2 – брызгала; 3 – приемные желоба;

4 – аэраторы; 5 – концентратные желоба;

6 – разгрузочное устройство.
Аэраторы – резиновые трубки с мельчайшими отверстиями (50-70 отв. на 1 см²).

Давление – 11,76 Н/см².

Крупность питания – 2-3 мм.

Содержание твердого – β_тв = 60 %.

Производительность – Q = 100 т/час.

Обозначение – ФПС.

Длина порога пенного продукта – 1,6 м.

Габариты: длина L = 4740 мм,

ширина B = 1790 мм,

высота Н = 2980 мм.
Машины пневматические колонного типа (рис. 13.5) представляет собой вытянутую камеру высотой 7-12 м, ширина 1-1,8 м.

Воздух под давлением до 35 кПа подается через пористый диффузор.

Занимает 5-10 % площади необходимой для обычных машин (400 флотокамер можно заменить 17 машинами колонного типа (1,8Х1,8)).
Недостатки машин пневматических колонного типа:

• 
  пористый диффузор часто забивается.
  

Рис. 13.5

1 – ресивер; 2 – патрубок для удаления пенного продукта;

3 – подвод промывной воды; 4 – флотокамера;

5 – трубопровод для подачи исходной руды;

6 – пористый диффузор (аэратор);

7 – трубопровод для вывода камерного продукта.
Глубокие аэролифтные машины корытного типа применяются для флотации мономинеральных несложных руд.

Высота ванны – Н = 2-4,5 м.

Аэрационное отделение по всей длине.

В качестве вспомогательного оборудования с флотационными машинами используются реагентные питатели и контактные чаны.
Лекция 14. МАГНИТНЫЙ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ
План лекции

14.1 Теоретические основы процесса магнитной сепарации

14.1.1 Магнитные поля сепараторов

14.1.2 Магнитные сепараторы

14.2 Электрические методы обогащения

14.3 Специальные методы обогащения
14.1 Теоретические основы процесса магнитной сепарации
Магнитный метод обогащения основан на различии магнитных свойств разделяемых минералов.

Явление магнетизма существует:

1.за счет вращения ядра;

2.за счет орбитального движения электронов вокруг ядра;

3. за счет вращения электронов вокруг своей оси.

Магнитный момент – это произведение магнитной массы на длину частицы или силы тока на площадь контура.

Магнитный момент вещества, отнесенный к единице его объема (I=) называется намагниченностью, измеряется ампер/м (СИ),

Магнитные свойства вещества характеризуются магнитной восприимчивостью æ, которая определяется отношением интенсивности намагничивания к напряженности поля и называется объемной магнитной восприимчивостью вещества (величина безразмерная)
æ =
Объемная магнитная восприимчивость, отнесенная к единицы массы вещества, называется удельной магнитной восприимчивостью
χ = æ / δ, м³/кг
δ – плотность вещества, кг/м³

Удельную магнитную восприимчивость можно рассматривать как магнитный момент 1 кг массы вещества при его намагничивании в поле напряженностью 1 кА/м.

В зависимости от величины удельной магнитной восприимчивости минералы делятся на сильномагнитные, слабомагнитные и немагнитные или по магнитным свойствам все вещества делятся на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

Одним из основных магнитных свойств, определяющих поведение частиц в рабочей зоне сепаратора, является удельная магнитная восприимчивость. По величине удельной магнитной восприимчивости (χ) все минералы делятся на:

1.Сильномагнитные минералы (ферромагнитные) χ > 3,8* 10^-5 м³/кг.

К ним относятся магнетит (FeO*Fe₂O₃), титаномагнетит, маггемит (Fe₂O₃), пирротин (Fe_nS_n+1). Эти минералы можно выделить в магнитном поле напряженностью Н= 70-120 кА/м или ≈ 1000-1500 эрстед.

2.Слабомагнитные минералы (парамагнитные) с удельной магнитной восприимчивостью 1,26*10^-7 м³/кг< χ<3,8*10^-5 м³/кг.

К ним относятся ряд окислов (гематит Fe₂O₃), гидроокислы (лимонит HFeO₂), карбонаты железа (сидерит Fe[CO₃]) и марганца, ильменит (FeTiO₃), вольфрамит (Mn,Fe[WO₄]), гранат, биотит и др.Эти минералы извлекаются на магнитных сепараторах с сильным полем, напряженностью 120-1600 кА/м или 10-20 тыс.эрстед.

3.Немагнитные минералы и диамагнитные, обладающие удельной магнитной восприимчивостью χ<1,26*10^-7 м³/кг и < 0, при разделении в магнитном поле выделяющиеся в немагнитную фракцию. Это кварц, циркон, рутил, кальцит, касситерит (SnO₂), апатит и др. Удельная магнитная восприимчивость чистых минералов является физической константой, величина которой зависит от химического состава, кристаллической решетки, температуры, насыпной плотности, времени и условий намагничивания.

Восприимчивость же рудных частиц непостоянна и зависит от степени раскрытия сростков, их формы. Ее величина не прямо пропорциональна содержанию магнитных включений.

Отношение удельных магнитных восприимчивостей разделяемых минералов χ₁/χ₂ должно быть >1 (на практике не менее 3-5). Это отношение называется коэффициентом селективности магнитного обогащения.

Сила, с которой магнитное поле действует на частицу вещества, помещенную в поле, называется магнитной силой (F_м). Она зависит от величины удельной магнитной восприимчивости вещества и силы магнитного поля или его напряженности.

Магнитная сила F_м, действующая на минеральное зерно с массой m, помещенное в магнитное поле, определяется по формуле
F_m= μ₀ χ H gradH m.
Удельная магнитная сила (f_m) притяжения, т.е. магнитная сила, отнесенная к единице массы, действующая на частицу в магнитном поле (или в рабочей зоне сепаратора) определяется по формуле
f_m= μ₀ χ H gradH, Н/кг (Ньютон/кг)
где μ₀ – магнитная постоянная, равна 1,256*10^-6 гн/м

χ – удельная магнитная восприимчивость, м³/кг

Н- напряженность магнитного поля, А/м

gradH – градиент напряженности, А/м
14.1.1 Магнитные поля сепараторов
Магнитное поле характеризуется напряженностью Н, т.е. силой F, с которой оно воздействует в данной точке поля на единицу положительной магнитной массы m и измеряется в амперах на метр (А/м):

H=F/m

Магнитные поля бывают однородными, когда напряженность в любой точке поля постоянна по величине и направлению и неоднородными, когда напряженность магнитного поля изменяется (рис. 14.1).

В однородном магнитном поле минерал будет испытывать вращение, которое приведет его в положение, параллельно линиям поля. Минерал не будет притягиваться к полюсам.


Рис. 14.1 Магнитные поля

а. Однородное магнитное поле gradH = 0, поэтому F_магн. = 0;

б. Неоднородное магнитное поле gradH >0.
Если же минерал поместить в неоднородное поле, то кроме вращения (ориентации) он будет испытывать действие сил притяжения в направлении более интенсивных участков поля, именно они и обуславливают отделение магнитных частиц от немагнитных в магнитном поле.

Поэтому в сепараторах применяются лишь неоднородные поля.

Для получения неоднородных полей применяются открытые и замкнутые системы.

Как правило, открытые системы со слабым магнитным полем (напряженность 80-120 кА/м) применяются для сильномагнитных руд.

В открытых магнитных системах неоднородность создается чередованием нескольких полюсов разноименной полярности, благодаря чему частицы переориентируются и магнитные силовые линии выходят из N (+) полюса и возвращаются в S (-) полюс.

Рис. 14.2 Виды магнитных систем:

а. Открытая магнитная система

б. Замкнутая магнитная система.
Замкнутые системы позволяют создавать поле большей напряженности (800- 1600 кА/м) ≈ в 200 раз.

Электромагнитные системы состоят из катушек с обмотками, сердечников помещенных внутрь катушек и полюсных наконечников. Обмотки катушек питаются постоянным током. В этих магнитных системах можно менять в определенных пределах напряженность поля за счет изменения силы тока в обмотках катушек.

Магнитные системы для постоянных магнитов изготавливают из сплава ЮНДК-24, состоящего из алюминия, Ni, Co, и Fe или феррита бария. Последнее время ведутся разработки по изготовлению магнитных систем из феррито-стронция, неодим-железо-бор (Н до 320 кА/м для открытых магнитных систем).

Магнитные системы из постоянных магнитов просты, безопасны, экономичны, но из-за постоянного размагничивания требуют замены.

14.1.2 Магнитные сепараторы

План лекции

1. Сепараторы для сильномагнитных руд

2. Сепараторы для слабомагнитных руд

3. Полиградиентные сепараторы
Аппараты, в которых производят магнитное обогащение, называются магнитными сепараторами. В зависимости от магнитных систем различают сепараторы электромагнитные и с постоянным магнитом. Обозначают их соответственно буквами Э и П. Сепараторы для сухого и мокрого обогащения обозначают соответственно буквами С и М.

По конструкции рабочего органа сепараторы подразделяют на барабанные (Б), валковые (В), дисковые (Д), роликовые (Р) и др. В зависимости от направления движения исходного питания и рабочего органа сепаратора различают:

прямоточные (направление движения материала совпадает с направлением движения рабочего органа),

противоточные (П) (направление движения их противоположено),

полупротивоточные (ПП) (направление движения комбинированное).

Цифры, стоящие перед буквами, обозначают число барабанов, Валков или дисков. Цифры, стоящие после букв, - диаметр и длину рабочего органа сепаратора (ПБМ-ПП-90/250 – барабанный сепаратор с постоянным магнитом с полупротивоточной подачей питания для мокрого обогащения с барабаном диаметром 900 и длиной 2500 мм).

Сепараторы для сильномагнитных руд со слабым магнитным полем

При мокром обогащении крупность материала не должна превышать 6 мм. В настоящее время в практике мокрого магнитного обогащения сильномагнитных руд используются в основном барабанные сепараторы типа ПБМ, имеющие многополюсную систему из постоянных магнитов (рис. 14.3)


Рис. 14.3. Барабанный сепаратор ПБМ-90/250 для мокрого обогащения руд: а — с прямоточной ванной; б — с противоточной ванной; в — с полупротиво-точной ванной

Сепараторы для мокрого обогащения сильномагнитных руд ПБМ-90/250 (209В-СЭ) Н = 88 кА/м, Q =130-180 т/час.

Представляет из себя тонкостенный цилиндр с двумя герметическими крышками по бокам. Магнитная система состоит из феррито-бариевых постоянных магнитов. Применяется для обогащения коренных и россыпных месторождений крупностью 5-0 и 0,25-0,05 мм.

Сепаратор имеет барабан 1 с шестиполюсной магнитной системой 2, изготовленной из постоянных магнитов (сплав ЮНДК-24), ванну 4, загрузочную коробку 5, переливную короб­ку для смывной воды 3. Внешняя поверхность барабана покрыта резиной.

Привод сепаратора смонтирован внутри барабана, что об­легчает замену последнего и увеличивает длительность его экс­плуатации.

Сепаратор ПБМ-90/250 выпускается в трех исполнениях: с прямоточной, противоточной и полупротивоточной ваннами.

Работает сепаратор следующим образом. Пульпа подается под вращающийся барабан и перемещается через рабочую зону по криволинейной траектории. Магнитные минералы в зоне действия магнитной системы притягиваются к барабану и выно­сятся в концентратное отделение ванны. В месте разгрузки кон­центрат с барабана смывается водой.

Немагнитные минералы, пройдя через рабочую зону, разгру­жаются в хвостовое отделение ванны. Вывод продуктов из сепа­ратора осуществляется через выпускные отверстия с насадками, диаметр которых выбирается в зависимости от крупности пита­ния и производительности сепаратора. Напряженность магнитного поля на поверхности барабана этих сепараторов составляет 90—100 кА/м, на расстоянии 50 мм от поверхности барабана — 40—50 кА/м, производительность сепаратора зависит от типа ванны, свойств сырья и достигает 40—200 т/ч.

На обогатительных фабриках широко применяются прямо­точные барабанные сепараторы 167А-СЭ, противоточные сепа­раторы 26-СБ и полупротивоточные сепараторы 167ПП-СЭ (с барабанами диаметром 600 мм и длиной 1500 мм), а также сепа­раторы ПБМ-4ПА и ПБМ-4ППА (с барабанами диаметром 800 мм и длиной 2500 мм).

Сухое магнитное обогащение. Для сухого обогащения сильномагнитных руд крупностью до 50 мм с целью выделения отвальных хвостов применяют одно-, трех- и четырехбарабанные сепараторы с магнитными системами с постоянными магнитами (типа ПБС и ПБСЦ — с центробежной разгрузкой) и электромаг­нитами (типа ЭБС), питающимися постоянным током.

Для сухой сепарации мелкого сильномагнитного мате­риала применяются сепараторы типа ПБСЦ-63/50 (20СБ-СЭ) (рис. 14.4).



Рис. 14.4. Барабанный сепаратор ПБСЦ-63/50 для сухого обогащения руд

Обечайка барабана 3 сепаратора выполнена из немагнитной нержавеющей стали толщиной 1,2—2 мм, постоянные магниты неподвижной магнитной системы 4 изготовлены из сплава ЮНДК-24. Полярность полюсов чередуется по периметру бара­бана. Полюса установлены с шагом 50 мм. Напряженность маг­нитного поля у поверхности барабана составляет: против сере­дины полюсов— 115—125 кА/м, против зазора между полюса­ми— 84—92кА/м.

Сепаратор работает следующим образом. Исходная руда из бункера 1 с помощью вибролотка 2 с приводом 7 подается в верхнюю часть барабана. Магнитная фракция притягивается к поверхности барабана и разгружается в бункер 5 для магнитного продукта в тот момент, когда участок барабана выходит из зоны действия магнитной системы. Немагнитная фракция транспор­тируется барабаном и разгружается в бункер для немагнитного продукта. Все узлы сепаратора крепятся на раме 6.

Быстроходный режим вращения барабана (300 мин-¹) при малом шаге полюсов магнитной системы создает бегущее маг­нитное поле, частота которого равна 90 Гц. При этом происхо­дит разрушение прядей и флокул из магнитных частиц и отде­ление свободных рудных зерен от сростков.

В настоящее время разработаны сепараторы ПБСЦ-63/100 и ПБСЦ-63/200, аналогичные по конструкции сепаратору ПБСЦ-63/50, но имеющие большую длину барабана.

Сепараторы с сильным магнитным полем

Мокрое магнитное обогащение. Верхний предел крупно­сти руды и материала, обогащаемого магнитным мокрым или сухим способом, 6 мм. В сепараторах применяются электромаг­нитные системы напряженностью поля 40—144 кА/м. Этот про­цесс осуществляется в основном на валковых сепараторах раз­личных конструкций, работающих в режиме извлечения маг­нитных минералов (нижнее питание).

На (рис. 14.5) показана принципиальная конструкция мокро­го валкового сепаратора с параллельно работающими двумя валками, расположенными на одном уровне по обеим сторонам магнитной системы.



Рис. 14.5. Электромагнитный валковый сепаратор для слабомагнитных руд: / — бункер для руды; 2 — лоток; 3 — обмотка электромагнита; 4 — валок; 5 — полюсные наконечники; 6 — кожух; 7 — опорная рама; 8 — приемник для немагнитного продукта; 9 — приемник для магнитного продукта

Двухвалковый электромагнитный сепаратор 2ЭВМ-30/100 (ЭРМ-1) (рис. 14.5) состоит из двух валков 4, четырех полюсных наконечников 5, двух сердечников с обмотками возбуждения 3, загрузочного устройства 1, правой и левой приемных ванн 8 и 9.

Исходный продукт из бункера 1 по лотку 2 вместе с водой подается в зазор между валком 4 и полюсным наконечником 5 магнитной системы. Зерна сильномагнитных минералов под действием магнитных сил притягиваются к поверхности вра­щающихся валков, а затем смываются водой в приемник 9 для магнитного продукта. Немагнитные зерна под действием сил тяжести через щелевидные зазоры в полюсных наконечниках разгружаются в приемник 8 для немагнитного продукта.

Наиболее перспективными и современными для мокрого магнитного обогащения слабомагнитных руд являются сепара­торы 4ЭВМ-38/250, совмещающие основную и перечистную операции.

Сухое магнитное обогащение. Для сухого обогащения редкометалльных и других слабомагнитных руд применяются сепараторы типа: 2ЭВС-36/100, ЭВС-36/100, 2ЭДС-60/40. Для извлечения железистых примесей из стекольного, керамическо­го и абразивного сырья применяются сепараторы типа 6ЭВС-В-10/80, 2ЭВС-15/80, ЭВС-В-15/80 и некоторые другие.

Валковые сепараторы для сухого обогащения выпускаются в двух исполнениях — с нижним и верхним питанием.

Сепаратор 4ЭВС-36/100 (ЭРС-6) (рис. 14.6) успешно приме­няется для сухой сепарации редкометалльных и других слабо­магнитных руд. Сепаратор имеет четыре комбинированных вал­ка 1, две независимых электромагнитных системы — верхнюю и нижнюю, каждая из которых включает два сердечника 4 с ка­тушками возбуждения 3 и четыре полюсных наконечника 2. Ка­тушки верхней и нижней электромагнитных систем соединяют­ся таким образом, что протекающий по ним ток имеет одно на­правление.

Исходный материал из питателя распределяется по лоткам в рабочие зоны верхнего каскада сепаратора. Магнитные частицы притягиваются к зубьям валков и выносятся в секции для маг­нитной фракции. Немагнитная фракция проходит через щели в полюсных наконечниках верхнего каскада и поступает на пере-чистную операцию, которая осуществляется в рабочих зонах нижнего каскада сепаратора. Магнитные фракции обоих каска­дов сепаратора объединяются.



Рис. 14.6. Сепаратор 4ЭВС-36/100:

1 — валок; 2 — полюсные наконечники; 3 — катушки возбуждения; 4 — сер­дечники; 5 — питатель; 6 — приемные ванны для магнитной и немагнитной фракций

Особые трудности при обогащении вызывают разделение слабомагнитных, тонкоизмельченных руд, для разделения таких частиц необходимо увеличить магнитную силу рабочей зоны сепаратора. Для этой цели используют полиградиентные сепараторы (рис. 14.7). В них заложен принцип протекания потока пульпы через слой ферромагнитных тел, во много раз усиливающих gradH.

В качестве полиградиентной среды используют материалы с высокой магнитной проницаемостью. Применяются для обогащения руды < 0,1 мм, слабомагнитных минералов (для окисленных железных руд и для обезжелезивания различных материалов).


Рис. 14.7 Полиградиентный сепаратор