Технология производства железорудных окатышей

Костомукшское железорудное месторождение относится к нижнепротерозойскому комплексу, в состав которого входят рудные кварциты, кристаллические сланцы различного состава и плагиопорфиры (геллефлинты). В плане месторождение имеет форму дуги, протяжённость по простиранию 12, 5 км, падение, как правило, крутое под углом 60 - 80 градусов.

Запасы магнетитовых руд составляют 1, 15 млрд. тонн со средним содержанием железа общего в руде - 31, 7 %, железа магнетитового - 25, 9 % и серы - 0, 25 %.

При ведении горных работ используются буровые станки СБШ-250МНА-32КП и Atlas Copco, экскаваторы ЭКГ - 12, ЭКГ – 10Р, BUCIRUS RH340, Komatsu PC 5500, бульдозеры CAT D10T CATARPILLAR и СAT 854К CATARPILLAR Транспортирование рудной массы из забоев на перегрузочные пункты карьера осуществляется автосамосвалами CAT 785С, САT 793D и БелАЗ 75131 откуда руда технологическими поездами (электровозами) подаётся на дробильно-обогатительную фабрику.

Основная масса вскрышных пород транспортируется на внешние отвалы автомобильным транспортом. Часть вскрышных пород (45 - 20%) автомобильным транспортом направляется на внутрикарьерные перегрузочные пункты, откуда железнодорожным транспортом транспортируется на внешние отвалы. Сопутствующее полезное ископаемое - геллефлинты складируются на отдельные склады за пределами карьера с целью их дальнейшей переработки.

Система геофизического опробования при разведке, бурении и складировании перед подачей рудной массы на дробильно-обогатительную фабрику обеспечивает её требуемое качество.

Дробление руды ведется в три стадии:

1 - дробилками ККД-1500/180 до крупности 350-0 мм;

2 - дробилками КСД-3000Т с грохочением на грохотах SHR-24-10, 5× 2 с крупностью после дробления 100-0 мм;

3 - дробилками Sandvik и КМД-3000Т, работающими в замкнутом цикле с грохотами SKH 12, 5× 2 и ГИТ-71Н с крупностью после дробления 15-0 мм.

Технологическая схема обогащения состоит из трех стадий измельчения, трех стадий магнитной сепарации, четырех операций классификации, трех стадий дешламации, операции доводки концентрата методом тонкого грохочения и обесшламливания.

К основному технологическому оборудованию ДОФ относятся стержневые мельницы МСЦ 3850х5500, шаровые мельницы МШЦ 4500× 6000, магнитные сепараторы ПБМ-П-120× 300, ПБМ-ПП-90× 250, ПБМ-ПП-150× 200, гидроциклоны CVX 650 и CVX 500, ГЦ-710 и ГЦ-500, магнитные дешламаторы МД-9, сгустители диаметром 30 метров, грохоты тонкого грохочения Derrick.

Хвосты магнитной сепарации и сливы дешламаторов попадают в пульпонасосную, откуда с помощью грунтовых насосов Warman-650 и Warman 28/24 по пульпопроводам диаметром 1200 мм перекачиваются в хвостохранилище.

Емкость хвостохранилища - 460 млн. куб. м, площадь - 33, 7 кв.км.

Концентрат направляется в корпус сгущения, где на радиальных сгустителях диаметром 30 м сгущается до плотности 60 - 66 % твердого и подается на фабрику окомкования.

Технологическая цепь фабрики по производству окатышей разделяется на три стадии: фильтрация, сырое окомкование, обжиг.

Концентрат поступает в четыре перемешивателя типа МП-3, 15. После фильтрации кек подается в отделение бункерования и дозирования, где дозируется с известняком и бентонитом в заданном соотношении.

Окомкование шихты осуществляется в барабанных окомкователях, 3, 6х10, работающих в замкнутом цикле с грохотами типа EES-5210. Готовые по крупности окатыши класса +8-16 мм подаются на обжиговую машину ОК-520/536, где они последовательно проходят зоны предварительного подогрева, обжига, рекуперации и охлаждения. Максимальная температура обжига - 1350⁰С.

Высокотемпературный окислительный обжиг позволяет на 90 - 95 % удалить серу из окатышей и получить их высокую прочность.

Готовый продукт - офлюсованные и неофлюсованные окатыши отправляются на склад или на погрузочные бункера для отправки их потребителям на металлургические заводы.

Возможности технологической схемы позволяют менять соотношение между офлюсованными и неофлюсованными окатышами, а также производить офлюсованные окатыши с модулем основности от 0, 5 до 0, 8 единиц.

 

 

ТЕМА Магнитные свойства минералов.

В практике магнитного обогащения применяют следующую классификацию минералов по их магнитным свойствам: сильномагнитные, слабомагнитные и не­магнитные.

Сшьномагнитные минералы извлекают на магнитных сепа­раторах с относительно слабым магнитным полем с напряженно­стью до 120 кА/м. Эти минералы имеют удельную магнитную вос­приимчивость вещества X > 4-10" ⁵ м'/кг. К ним относятся магнетит (искусственный и естественный), маггемит, титаномагнетит, франк- линит и пирротин. Встречаются, однако, и слабомагнитные разно­видности пирротина.

Слабомагнитные минералы извлекают на магнитных сепара­торах с сильным полем напряженностью 800-1500 кА/м и выше. Эта группа включает минералы с удельной магнитной восприимчиво­стью X = (750-И 0)10 ^ь м³/кг. К ним относятся оксиды, гидроксиды и карбонаты железа и марганца, ильменит, вольфрамит, гранат, биотит и др. Нижний предел удельной магнитной восприимчивости мине­ралов, извлекаемых на сепараторах с сильным полем, имеет тенден­цию к понижению по мере совершенствования конструкций магнит­ных сепараторов.

Немагнитные минералы не извлекают при магнитном обо­гащении. Их удельная магнитная восприимчивость Х< 10⁷м³/кг. К таким минералам относятся кварц, кальцит, касситерит, апатит и др.

(1.24)

Для определения магнитных свойств минералов применяют баллистический, магнитометрический и пондеромоторный методы.

Первые два метода использу­ют для сильномагнитных ми­нералов, третий - для сильно­магнитных, слабомагнитных и немагнитных.

Магнитные свойства сильномагнитных минера­лов. Одной из основных осо­бенностей сильномагнитных веществ является зависимость их магнитной индукции или намагниченности от напря­женности поля.

На рис. 1.1 показано, что первоначальное намагни­чивание сильномагнитного вещества происходит по кри­вой OAD. При циклическом перемагничивании, происходящем в по­следовательности, указанной стрелками, кривая намагничивания переходит в петлю гистерезиса. Петля гистерезиса, полученная для условий магнитного насыщения, называется предельной петлей.

Основными характеристиками петли гистерезиса при испы­таниях образца сильномагнитного вещества в замкнутой магнитной цепи являются остаточная индукция В_г и коэрцитивная сила по ин­дукции #_с^й.

Если на рис. 1.1 по оси ординат вместо индукции В отклады­вать значение намагниченности J, то получится петля гистерезиса намагниченности. По этой петле можно определить остаточную на­магниченность J г, коэрцитивную силу по намагниченности Н" и намагниченность насыщения гистерезисной петли намагничивания.

Чем выше коэрцитивная сила, тем труднее материал подда­ется размагничиванию.

* г». ^^ - Индукция	/ А/ / В'// У j Напряженность
-/Am[1] / ЯР	0j+ЯJ

Рис. 1.1. Начальная кривая намагничивания и петля гистерезиса сильномагнитного вещества

Если намагниченный образец вынуть из замкнутой магнит­ной системы, то рабочая точка, характеризующая его магнитное со­стояние, переместится из точки В_г в точку Е (рис. 1.1), положение
которой определяется размагничивающим полем Я_р образца [см. формулу (1.14)].

Поведение смеси намагниченных частиц в отсутствие маг­нитного поля зависит от их магнитного состояния, т.е. определяется параметрами Я_р и В'_г.

Магнитные свойства сильномагнитных веществ, как прави­ло, существенно зависят от температуры. При определенной для ка­ждого вещества температуре, называемой точкой Кюри, сильномаг­нитные (ферромагнитные) свойства исчезают и вещество становится парамагнитным.

Магнетит (Fe0Fe_: 0₃), по данным Т.Нагата", имеет следующие магнитные свойства: точка Кюри 9 = 578 °С; намагниченность насы­щения J_s = 451 +454 к А/м; коэрцитивная сила Я_с = 1, 6кА/м; началь­ная удельная магнитная восприимчивость X = (0, 18+1, 28)10 ^: м³/кг.

Магнитное насыщение магнетита наступает при намагничи­вании в иоле напряженностью около 320 кА/м.

Для искусственных магнетита и маггемита, полученных при обжиге и магнитной сепарации слабомагнитных железных руд раз­личных месторождений, характерна более высокая по сравнению с естественным маг нетитом коэрцитивная сила (Я_с « 10 кА/м). При магнитном обогащении этих материалов образуются прочные фло- кулы, что обуславливает относительно большое засорение магнит­ного продукта сепарации немагнитными частицами (по сравнению с магнитными продуктами, полученными из естественных магнетито- вых руд). Такое явление наблюдается на ЦГОКе (Кривой Рог), где в промышленном масштабе параллельно с магнетитовой рудой обо­гащают окисленную железную руду после обжига.

Магнетитовые концентраты, содержащие значительное ко­личество двуокиси титана, имеют также повышенную коэрцитивную силу (Я_с = 5н-Ю кА/м) и несколько пониженную удельную магнит­ную восприимчивость (X = 0, 38-10" '¹ м³/кг).

Магнитные свойства слабомагнитных минералов в отличие от сильномагнитных не зависят от формы частиц и напряженности намагничивающего поля. Наблюдаемая в отдельных случаях зави­симость удельной магнитной восприимчивости различных слабо­магнитных минерачов от напряженности поля, по-видимому, объяс­няется наличием сильномагнитных включений.

Слабомагнитные минералы, подвергаемые магнитному обо­гащению, как правило, являются парамаг нитными веществами.

Влияние магнитных свойств минералов на процесс маг­нитного обогащения. Магнитная восприимчивость подлежащих извлечению в магнитный продукт частиц руды является основным фактором, определяющим выбор типа сепаратора. Для извлечения сильномагнитных минералов выбирают сепараторы со слабым по­лем, для слабомагнитных минералов - сепараторы с сильным полем.

Поведение смеси намагниченных частиц в магнитном поле и в его отсутствие изучено еще не в полной мере. Однако известно, что при магнитном обогащении сильномагнитных руд и материалов, кроме магнитной восприимчивости частиц, важную роль играют их коэрцитивная сила, остаточная индукция, размагничивающий фак­тор. От этих параметров зависят образование флокул в поле сепара­тора или намагничивающего аппарата и частичное сохранение фло­кул после их удаления из поля.

В результате магнитной флокуляции ускоряется осаждение частиц при обесшламливании руды перед магнитным обогащением.

Магнитная флокуляция отрицательно влияет на классифика­цию пульпы в цикле измельчения магнетитовых руд, особенно в ме­ханических классификаторах, поэтому в циклах измельчения силь­номагнитных продуктов, прошедших ранее через магнитное поле сепаратора или намагничивающего аппарата, обычно устанавливают размагничивающие аппараты для дефлокуляции пульпы.

Размагничивание тонких магнетитовых концентратов перед их фильтрованием способствует снижению влажности осадка и по­вышает производительность фильтров.

Образование флокул из магнитных частиц при их прохожде­нии через рабочую зону сепаратора способствует получению более бедных по содержанию железа хвостов, особенно при мокром обо­гащении. Это объясняется тем, что магнитная восприимчивость флокул вследствие меньшего коэффициента размагничивания выше, а сопротивление водной среды их движению ниже, чем отдельной частицы. На качестве же магнитного концентрата образование маг­нитных флокул сказывается отрицательно, так как в последние за­хватываются и немагнитные частицы. Образование флокул затруд­няет отделение сростков от чистых рудных частиц.

Для успешного магнитного разделения двух минералов, имеющих одинаковую магнитную восприимчивость, но различные точки Кюри, сепарацию ведут при промежуточной температуре, со­ответствующей значительному снижению магнитных свойств у од­ного из них при сохранении их практически неизменными у другого. Этот процесс получил название термомагнитной сепарации.

Селективность магнитного обогащения. Отношение удельных магнитных восприимчивостей Х" /Х' разделенных частиц называется селективностью магнитного обогащения. При этом X' и X" - удельная магнитная восприимчивость соответственно более магнитных и менее магнитных частиц.

Магнитные поля сепараторов весьма неоднородны не только по напряженности Я, но и по значениям магнитной силы (, i«//grad//. Размер частиц в этом случае влияет на значение средней магнитной силы, действующей на частицу, поэтому частицы разных размеров, обладающие различной магнитной восприимчивостью, могуг испы­тывать действие одинаковых магнитных сил. Введено понятие ко­эффициента удельной (отнесенной к единице массы) равнопритяги- ваемости частиц руды при магнитном обогащении.

Соотношение размеров d'/d" равнопритягиваемых частиц зависит от многих факторов. Наиболее важные из них: пределы из­менения значений удельной магнитной восприимчивости магнитных частиц; степень неоднородности поля по ЦоЯ^аёЯ; сопротивление среды движению магнитных частиц; способ подачи руды в сепара­тор (верхнее или нижнее питание). Это соотношение различно для разных руд и зависит от типа магнитного сепаратора.

При широком диапазоне крупности обогащаемой руды для повышения селективности обогащения применяют предварительное грохочение.

В изодинамическом поле, в котором величина ЦоЯ{*гас1Я по­стоянна, предварительная классификация материала перед обогаще­нием не обязательна, так как на частицы руды любой крупности
в любом участке поля действует одна и та же удельная магнитная сила ^o#grad//.

Магнитные поля сепараторов. В сепараторах для обогаще­ния сильномагнитных руд применяются обычно открытые многопо­люсные системы (рис.1.2, а), в сепараторах для слабомагнитных руд - замкнутые магнитные системы (рис. 1.2, б). Последние эконо­мичнее открытых многополюсных систем и позволяют создавать поля большой напряженности. Однако использование замкнутых магнитных систем всегда связано с опасностью забивания рабочей зоны сепаратора флокулами сильномагнитных частиц.

Рабочей зоной сепаратора называется участок, на котором происходит притяжение магнитных частиц к рабочему органу сепа­ратора (барабану, диску, валку), их удерживание на рабочем органе и транспортирование при возможном удалении захваченных немаг­нитных частиц.

Рабочая зона определяется областью полезного действия магнитного поля сепаратора и состоит в общем случае из зоны из­влечения магнитных частиц и зоны их транспортирования. Зона из-

Питание Рис. 1.2. Рабочие зоны сепараторов с открытой многополюсной магнитной системой (со слабым полем) и с замкнутой электромагнитной системой (с сильным полем): а - рабочая зона барабанного сепаратора; б - то же, валкового сепаратора Немагнитный Y т продукт Слив

Немагнитный ° продукт

Магнитный продукт

а б

влечения характеризуется ее длиной / и высотой h (рис. 1.2). Высота зоны извлечения определяется минимальным расстоянием между рабочим органом сепаратора (барабаном, диском, валком) и транс­портирующей поверхностью (конвейерной лентой, вибролотком) или поверхностью, ограждающей поток сепарируемого материала (дном ванны, неподвижным полюсом валкового сепаратора). Актив­ной частью зоны извлечения называется та ее часть, в которой маг­нитная сила вызывает перемещение маг нитных частиц к рабочему органу сепаратора (например, участки рабочей зоны валковых сепа­раторов, расположенные вблизи оси симметрии зубцов валка, участ­ки рабочей зоны барабанного сепаратора для мокрого обогащения, расположенные против полюсов магнитной системы).

Сепараторы с низкой напряженностью поля для сильномаг­нитных руд имеют рабочую зону большой длины и высоты и их можно применять при необходимости для обогащения руды крупно­стью до 100 мм (при сухом обогащении).

Сепараторы с высокой напряженностью поля для слабомаг­нитных руд имеют рабочую зону сравнительно малой длины и высо­ты, что вызвано трудностью создания интенсивного поля в большом объеме. В связи с этим крупность частиц слабомагнитной руды, обо­гащаемой на сепараторах с силь­ным полем, ограничена и не пре­вышает обычно 6 мм.

Зона транспортирования представляет собой участок, на котором осуществляется переме­щение магнитного продукта ра­бочим органом сепаратора к мес­ту разгрузки и очистка магнитно­го продукта.

Рис. 1.3. Расположение краев полюсов открытой многополюсной магнитной системы в плоскости (а) и по цилиндри­ческой поверхности(5)

Магнитное поле сепа­раторов для сипьномагнитных руд. Сепараторы с открытыми магнитными системами имеют ряд полюсов чередующейся по­лярности, края которых распо­ложены в плоскости (рис. 1.3, а)
или по цилиндрической поверхности (рис. 1.3, б), как, например, у барабанных сепараторов. В последнем случае полярность полюсов может чередоваться либо по периметру барабана, либо по его оси.

Поле многополюсных магнитных систем зависит от свободной магнитодвижущей силы (м.д.с.) Л/, приходящейся на пару соседних полюсов, шага полюсов S, отношения ширины полюса к ширине зазора между полюсами, формы полюсов или полюсных наконечников, радиуса R_n цилиндрической поверхности, по которой расположены края полюсных наконечников.

Магнитное поле многополюсных систем описывается равен­ством А.Я.Сочнева

Н_х = Я₀ехр(-сл-) = 7tA/exp(-cc)/25', (1.26)

где Н_х - напряженность магнитного поля на расстоянии дг от поверх­ности полюсов, А/м: Н₀ - напряженность магнитного поля на по­верхности полюсов, А/м; 5 - шаг полюсов, отсчитываемый по дуге радиуса R_u, м; с — коэффициент неоднородности поля, м '.

При расположении полюсов в плоскости

c = n/S; (1.27)

при расположении полюсов на цилиндрической поверхности

с = n/S + 1/Д_ц. (1.28)

Равенство (1.26) справедливо только для малых значений, v ((*//? „) < 0, 2) и для случая, когда магнитное поле создается полюса­ми особой формы. Практически края полюсных наконечников за­кругляют по дуге радиуса (0, 4-0, 6)5. Для этих случаев выражение (1.26) имеет приближенный характер.

Для электромагнитных систем, а также для систем из литых магнитов, обладающих большой остаточной индукцией и относи­тельно малой коэрцитивной силой, близкие значения напряженности поля над серединами полюсов и зазоров между ними обеспечиваются при отношении ширины полюса к межполюсному зазору около 1, 2. Для магнитных систем из анизотропного феррита бария, обладаю­щего относительно малой остаточной индукцией и большой коэрци­тивной силой, зазор между полюсами стремятся свести к минимуму.

Условная магнитная сила на расстоянии х от по­верхности полюсов определя­ется равенством

Hoftfgrad//), = = Цос//о²ехр(-2сх) =

= Цо сН_х\ (1.29)

Из равенства (1.29) видно, что значение po/Zgrad// резко падает с удалением от поверхности полюсов, причем тем быстрее, чем больше ко­эффициент неоднородности с. Поскольку с зависит главным образом от шага полюсов S [см. равенства (1.27) и (1.28)], последний и определяет глу­бину поля сепаратора. Шаг полюсов определяется верх­ним пределом крупности d'

обогащаемой руды или высотой Л зоны извлечения и подачей пита­ния - верхней (рис. 1.4, а) или нижней (рис. 1.4, б) и составляет при расположении полюсных наконечников в плоскости

S « n(d' + 2А) = 2n(h + А), (1.30)

где Л - расстояние от поверхности полюсов до слоя руды или пуль­пы, м.

При расположении полюсных наконечников на цилиндриче­ской поверхности

5 ж [яЛ_ц(< /'+ 2А)] / [R_u-(d'+ 2А)] =

= [2лЛ_ц(Л + А)] / [/?,, -2(/г + А)]. (1.31)

Рис.1.4. Взаимное расположение магнитной системы и барабана при верхнем (а) и нижнем (б) питании

Бегущее магнитное поле сепараторов для сильномагнит­ных руд. При перемещении барабана или ленты с магнитным мате­
риалом относительно многополюсной магнитной системы происхо­дит переориентация флокул из магнитных частиц с частотой

f=v/2S, (1.32)

где и - скорость перемещения барабана или ленты относительно по­люсов магнитной системы, м/с.

Таким образом в любой точке на поверхности барабана мно­гополюсной системы (см. рис. 1.3) создается бегущее поле с частотой / определяемой равенством (1.32).

При обычной скорости вращения барабана (1-2 м/с) и шаге полюсов магнитной системы S= 15+20 см частота поля мала и со­ставляет всего 2-7 Гц. 11ри малой частоте поля происходит только переориентация и частичный разрыв наиболее длинных флокул. Этого недостаточно для полного удаления частиц, запутавшихся между магни тными флокулами.

С увеличением частоты поля уменьшается длина флокул, и при достаточно большой частоте происходит их разрушение, что способствует повышению качества концентратов.

Бегущее магнитное иоле может создаваться и электромаг­нитной системой трехфазного тока.

Магнитное поле сепараторов для слабомагнитных руд. Слабомагнитные руды можно обогащать при весьма большом зна­чении условной силы магнитного поля poWgradM превышающем 1.5Т0⁸ кг/(м с²). Значение |io//grad// в большой степени зависит от формы полюсов и их размеров. Поэтому правильный их выбор игра­ет здесь значительно большую роль, чем в сепараторах со слабым магнитным полем для сильномагнитных руд.

Теоретические и экспериментальные исследования магнит­ного поля позволили установить некоторые качественные зависимо­сти. При сочетании плоского и многозубчатого полюсов поле неод­нородно лишь вблизи зубцов, а с приближением к плоскому полюсу становится близким к однородному. Замена плоского полюса полю­сом желобчатым существенно повышает неоднородность всего поля, увеличивая значения условной магнитной силы Цо^/gTad//. Сепара­торы с желобчатыми полюсами были разработаны в 1949 г. для обо­гащения кусковой слабомагнитной руды.

Рис.1.5. Основные профили рабочих зон сепараторов с сильным полем: а - закругленный зубец - плоский полюс; б - трапецеидальный зубец - плоский полюс; в - прямоугольный зубец - плоский полюс; г —закругленный зубец - желобчатый полюс

 

Для исследования и оптимизации магнитных полей сепара­торов в институте «Механобр» был разработан и применяется чис­ленный метод расчетов на ЭВМ, позволяющий получить характери­стику поля в зависимости от любой комбинации основных парамет­ров реальных профилей с учетом магнитного насыщения зубца: ша­га, угла заострения, высоты зубца и т.д. (рис.1.5).

Динамика движения руды и пульны в сепараторах. Руда, перемещаясь через магнитное поле сепаратора, подвергается воз­действию не только магнитной силы, но и механических сил.

По характеру подачи, перемещения руды или пульпы через рабочую зону сепараторы подразделяются на сепараторы с верхним питанием и криволинейным перемещением и сепараторы с нижним питанием с прямолинейным и криволинейным перемещениями.

Рис.1 6. Силы, действующие на частицу руды в сепараторах с верхним питанием

gsinG

К первой группе отно-

сятся барабанные и валковые сепараторы, ко второй - ленточ­ные, дисковые, барабанные, валковые и др.

Динамика движении

руды в сепараторах для сухого обогащения с верхним питани­ем и криволинейным переме­щением. Руду загружают на вращающийся барабан или ва­лок (рис. 1.6), перемещающий ее через магнитное поле сепарато­

(1.33)

ра. Поскольку магнитные частицы поступают на поверхность бара­бана вместе с немагнитными и не могут скользить относительно этой поверхности, удельная магнитная сила, необходимая для извле­чения сильномагнитных частиц,

f„ = v²/R₆-gcosQ,

где у - скорость вращения барабана (или валка), м/с; /? _б - радиус бара­бана, м; g - ускорение свободного падения, м/с"; 9 - угол, определяю­щий положение магнитной частицы на поверхности барабана, рад.

(1.34)

(1.35)

(1.36)

При обогащении крупнокусковой руды (размер частиц < /), когда отношение (d/R₆) > 0, 05, равенство (1.33) принимает вид

/_M = u²(7? ₆ + 0, 5^//? ₆²-gcos9.

Скорость вращения барабана при заданном значении угла 9 отрыва магнитных частиц

V = ylR₆(n₀X_rHff& dH + gcos9_M).

Угол отрыва магнитных частиц от поверхности барабана при задан­ной скорости его вращения

Э_м = arccos[i> ²/ R₆ - poX^Ygrad/Zl/g;

угол отрыва немагнитных частиц

9_H = arccos v²/(gR₆). (1.37)

Динамика движе­ния руды в сепараторах для сухого обогащения с нижним питанием. Руда подается вибрационными лотками, лентами или само­теком (рис. 1.7). В сепарато­рах с нижним питанием применяют три варианта перемещения руды и маг­нитного продукта через ра­бочую зону сепаратора:

• руда и магнитный продукт перемещаются пря­молинейно (рис. 1.7, а)\

• руда перемещается прямолинейно, а магнитный продукт - по криволинейной траектории (рис. 1.7, б)\

• руда и магнитный продукт перемещаются по криволинейным траектори­ям (рис. 1.7, в).

Барабан

Барабан

Рис.1.7. Силы, действующие на частицу руды в сепараторах с нижним питанием

Удельная магнитная сила/_м (//), необходимая для извлечения магнитных час­тиц при прямолинейном (го­ризонтальном или слабона­клонном) перемещении ру­ды и магнитного продукта (рис. 1.7, а), которое имеет место при работе дисковых сепараторов,

/_м = MoX_T//grad//> 2/iU_p²/[(/_aiCT)² + g], (1.38)

где h - глубииа зоны извлечения, мм; и_р - скорость транспортирова­ния руды лотком (лентой) через зону извлечения, м/с; 1₃„ - длина активной части зоны извлечения, м.

Равенством (1.38) можно пользоваться при угле наклона лот­ка 8_Л от 0 до 30°, что наиболее часто встречается в практике работы сепараторов. Формула (1.38) выведена в предположении однослой­ного питания. При многослойном питании эта формула является ме­нее точной.

Теоретически допустимая скорость и_р1ф перемещения руды через сепаратор при прямолинейном слабонаклонном или горизон­тальном ее движении определяется из уравнения

_UpKp = /_актV(p₀X_Ttfgradi/-g)/2A. (1.39)

Из равенства (1.39) следует, что большую скорость и, следо­вательно, большую производительность сепаратора можно получить при большей магнитной силе f_M = poX_T//grad#, действующей на магнитные частицы руды, большей длине активной части зоны из­влечения /_ак1 и меньшей высоте зоны извлечения /г.

После того как магнитные частицы сместились к транспор­тирующему устройству, удаляющему их из рабочей зоны, магнит­ной силе/_ы необходимо преодолевать только силу тяжести g или ее нормальную составляющую gcos0„.

При прямолинейном перемещении руды и криволинейном перемещении магнитного продукта (рис. 1.7, б), имеющих место при работе некоторых типов валковых и барабанных сепараторов, дви­жение магнитных частиц можно разделить на два периода:

1) подъем магнитных частиц и притяжение их к барабану или валку;

2) транспортирование магнитных частиц. Для первого этапа примени­мы равенства (1.38) и (1.39), а для второго - равенства (1.33) и (1.35).

При криволинейном перемещении руды и магнитного про­дукта (рис. 1.7, «), которое имеет место при работе некоторых типов валковых сепараторов, руда поступает в рабочую зону самотеком по наклонному лотку, а затем движется по магнитному полюсу, кон­центричному валку. Как и в предыдущем случае, для первого этапа - подъема магнитных частиц и притяжения их к валку - применимы равенства (1.38) и (1.39), а для второго этапа - транспортирования магнитных частиц валком - равенства (1.33) и (1.35).

Динамика движения руды в сепараторах для мокрого обо­гащения с нижним питанием. При разделении в водной среде учи­тывают влияние сопротивления среды на скорость движения частиц, особенно значительное для тонких частиц.

У большинства магнитных сепараторов для мокрого обогаще­ния сопротивление среды на границе вода - воздух исключается благо­даря тому, что их рабочие органы (барабаны, валки) погружены в пульпу и процесс обогащения происходит полностью в водной среде.

Сопротивление водной среды уменьшает скорость движения магнитных частиц (по сравнению с их движением в воздушной сре­де) в направлении/_м, а немагнитных - в направлении действия меха­нических сил. Это уменьшение особенно заметно для тонких частиц. При мокром магнитном обогащении рабочие органы сепараторов (барабан, валок и др.), перемещаясь вместе с магнитными частица­ми, увлекают часть пульпы с взвешенными в ней тонкими немаг­нитными частицами и этим загрязняют магнитный продукт.

При мокром обогащении в отличие от сухого скорость вра­щения барабанов или валков должна быть ограничена, особенно в операциях выделения чистых магнитных продуктов. Установлено, что при мокром обогащении магнетитовых руд на барабанных сепа­раторах в операциях выделения отвальных хвостов скорость враще­ния барабана должна составлять 1, 2-1, 4 м/с, а в операциях перечист­ки магнитного концентрата 0, 8-1, 0 м/с.

При мокром обогащении сильномагнитных руд происходит магнитная флокуляция тонких магнитных частиц. Крупные магнит­ные флокулы по сравнению с отдельными частицами испытывают относительно небольшое сопротивление среды при движении к по­люсам магнитной системы. На флокулу сильномагнитных минера­лов в рабочем пространстве барабанных сепараторов действует маг­нитная сила, во много раз превосходящая силу тяжести.

При мокром обогащении слабомагнитных руд магнитная флокуляция не происходит и на магнитную частицу действует маг­нитная сила, соизмеримая с силой тяжести.

Эти особенности мокрого обогащения сильно- и слабомаг­нитных руд определяют различия в характере сопротивления, ока­зываемого средой при движении сильно- и слабомагнитных частиц в рабочей зоне сепаратора. Сопротивление водной среды движению сильномагнитных частиц подчиняется закону Аллена, слабомагнит­ных - закону Стокса.

При мокром обогащении сильномагнитных руд удельная магнитная сила, необходимая для извлечения магнитных частиц, приближенно определяется выражением

/„ = n<, X_TtfgradН = go + 7, 5(uJ²A_n/(r/_M§_MТ^ААГЧ ), (140)

где go - начальное ускорение свободного падения, м/с²; и_м - ско­рость движения магнитных частиц к поверхности барабана, м/с; А_п - плотность питания, кг/м\ 8_М - плотность вещества магнитных час­тиц, кг/м³; d_M - крупность магнитных частиц (флокул), м; т|_с - вяз­кость среды, Па с.

Скорость движения магнитных частиц

v_u = 0, 26d„ ^[(n₀X_T//grad// - g₀)8_M /^А ]². (1.41)

Допустимая скорость потока пульпы в рабочем пространстве сепаратора может быть определена из условия

v_n = v„l_m/h, (1.42)

где /_акт = к_а/ - длина активной части зоны извлечения, м; к_а « 0, 4; h - высота зоны извлечения, м.

В этом случае

< Л, = (0, 26l^djh)^/[(n₀X_Ttfgradtf -g₀)5_M /д/пА ]² ■ (1-43)

Минимальная крупность d_M магнитных частиц (флокул), из­влекаемых в магнитный продукт при заданном режиме работы сепа­ратора, определяется по формуле

d„ = 3, 8 vJi/l^K^Hgradll -g₀)6_M / ТлА ]² • (1-44)

11ри мокром обогащении слабомагнитных руд магнитная сила, необходимая для извлечения магнитных частиц,

/_м « HoX_Ttfgradtf = g₀ + 18r)_ci; _M /(rf_M²5_M). (1 -45)

Скорость движения магнитных частиц

Ум = (du& J 18n_c)(MoX_T^gradf/ - g₀). (1.46)

Допустимая скорость потока пульпы в рабочем пространстве сепаратора может быть определена с учетом соотношения (1.42):

= (/_акт< 4²8„/18T! c/0(HoX_Ttfgrad// - go). (1-47)

Минимальная крупность магнитных частиц, извлекаемых в магнитный продукт,

d_u = 4, 27 yjv_tlr\_ch /[/_акт5_м (f.i₀X_T//gracW - g₀)]. (1.48)

Из равенств (1.44) и (1.48) видно, что крупность d_M частицы тем меньше, чем больше удельная магнитная восприимчивость Х_т ве­щества частиц, условная магнитная сила f.io//gradH и длина активной части зоны извлечения /_а|СТ и чем меньше высота h зоны извлечения.

Для мокрого магнитного обогащения тонкоизмельченных слабомагнитных руд перспективными являются новые конструкции высокоградиентных сепараторов. Они позволяют существенно уменьшить турбулентность, создаваемую в потоке пульпы рабочим органом сепаратора, а также обеспечивают минимальный путь дви­жения магнитных частиц к рабочему органу, что весьма важно для облегчения извлечения тонких частиц, подвижность которых отно­сительно пульпы мала.

Производительность сепараторов и факторы, влияющие на процесс магнитной сепарации. При магнитном обогащении руд различают максимально допустимую и фактическую производи­тельность сепараторов.

Под максимально допустимой производительностью сепа­ратора понимают наибольшую производительность, которая обеспе­чивает удовлетворительные результаты разделения руды, под фак­тической - производительность, которая определяется конкретными условиями его установки на фабрике. Для правильного выбора типа и количества сепараторов с учетом необходимого резерва следует принимать фактическую производительность сепаратора равной или несколько меньшей максимально допустимой.

Максимально допустимая производительность сепаратора определяется:

• извлекающей способностью сепаратора (способностью из­влекать магнитные частицы из слоя или потока материала за время прохождения руды через зону извлечения);

• транспортирующей способностью сепаратора (способно­стью рабочего органа транспортировать магнитные продукты из зо­ны извлечения к месту разгрузки);

• пропускной способностью сепаратора, характеризуемой максимальным количеством материала, которое сепаратор способен пропустить в единицу времени.

Перечисленные выше критерии производительности сепара­торов находятся в тесной взаимосвязи и определяются влиянием значительного количества факторов, зависящих от физико-минера­логических особенностей обогащаемой руды и конструктивных па­раметров сепараторов.

Извлекающая способность сепаратора при сухом и мокром магнитном обогащении в основном зависит от условной магнитной силы, крупности руды, магнитной восприимчивости магнитных частиц и содержания их в исходной руде, длины и глубины зоны извлечения и сил сопротивления движению магнитных частиц к рабочему органу.

Транспортирующая способность сепаратора зависит от ок­ружной скорости вращения рабочего органа (барабана, валка) и мак­симально возможной нагрузки магнитного продукта на единицу по­верхности рабочего органа. Последняя зависит от конструкции ра­бочего органа и магнитной силы, удерживающей магнитный про­дукт на его поверхности. При сухом обогащении транспортирую­щую способность сепаратора по магнитному продукту можно регу­лировать в широких пределах, изменяя скорость вращения барабана или валка. При мокром обогащении транспортирующая способность сепараторов ограничена, так как увеличение окружной скорости вращения рабочих органов

⇐ Предыдущая123

Поделиться:

Популярное:

1. CASE-ТЕХНОЛОГИЯ проектирования.
2. CASE-ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.
3. D-технология построения чертежа. Типовые объемные тела: призма, цилиндр, конус, сфера, тор, клин. Построение тел выдавливанием и вращением. Разрезы, сечения.
4. I. СИСТЕТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
5. III. Технология проведения государственной кадастровой оценки земель поселений
6. IТехнология сборки и сварки трапа
7. OLAP-технология и многомерные модели данных
8. А теперь об этих самых 2-х технологиях
9. АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
10. Активное воздействие на конфигурацию: технология подстав
11. Альтернативные затраты называют также: затратами упущенных возможностей; вмененными издержками производства, альтернативной стоимостью производства.
12. Анализ материально-технической базы производства