Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Магнитная сепарация руды -- один из наиболее распространённых методов обогащения полезных ископаемых, основанный на различии магнитных свойств минералов. Метод применяется для обогащения железных (магнетитовых) руд, марганцевых, хромитовых, вольфрамовых руд, а также для очистки кварцевых песков, полевых шпатов и других материалов от магнитных примесей. На обогатительных фабриках методом магнитной сепарации ежегодно перерабатываются сотни миллионов тонн полезных ископаемых.
Магнитная сила, действующая на минеральную частицу в неоднородном магнитном поле, определяется выражением:
Для эффективного разделения магнитная сила должна превышать конкурирующие силы: силу тяжести, центробежную, гидродинамического сопротивления среды и силы межчастичного взаимодействия.
Согласно ГОСТ 10512-93 «Сепараторы магнитные и электромагнитные. Общие технические условия», магнитные сепараторы классифицируются по следующим признакам.
П -- с постоянными магнитами (ферритовые, NdFeB); Э -- электромагнитные (обмотки на сердечниках, питание постоянным током).
Б -- барабанные; В -- валковые; Р -- роторные; Д -- дисковые; Л -- ленточные.
М -- мокрая сепарация (в водной пульпе); С -- сухая сепарация.
Пример обозначения: Сепаратор ПБМ-П-90/250 ГОСТ 10512-93 -- магнитный барабанный, мокрого обогащения, с противоточной ванной (П), диаметр барабана 900 мм, длина 2500 мм.
Барабанный магнитный сепаратор -- основной тип оборудования для обогащения сильномагнитных (магнетитовых) руд. Рабочий орган -- немагнитный барабан (обечайка из нержавеющей стали), внутри которого неподвижно закреплена магнитная система из постоянных магнитов (блоки из феррита бария или NdFeB).
Магнитная система занимает сектор 120--180 градусов окружности барабана. Барабан вращается вокруг неподвижной магнитной системы. Руда подаётся на поверхность барабана (при сухой сепарации) или поступает в ванну под барабаном (при мокрой сепарации). Магнитные частицы притягиваются к поверхности барабана, переносятся за пределы зоны действия магнитного поля и разгружаются в приёмник магнитного продукта (концентрата). Немагнитные частицы отделяются под действием силы тяжести.
Валковые магнитные сепараторы (ЭВМ, ЭВС) предназначены для обогащения слабомагнитных руд и очистки нерудных материалов. Рабочий орган -- стальной валок с рифлёной поверхностью, расположенный между полюсными наконечниками электромагнита. Высокий градиент поля создаётся благодаря малому зазору между полюсами и гребнями рифлей валка.
Валок диаметром 150--320 мм выполняется из магнитомягкой стали. Шаг гребней рифлей составляет 16 или 32 мм. Электромагнитная система создаёт в зазоре между полюсным наконечником и поверхностью валка поле напряжённостью 800--1400 кА/м. Слабомагнитные частицы притягиваются к гребням валка, переносятся за пределы магнитного поля и снимаются щёткой или скребком.
Современные валковые сепараторы на базе постоянных магнитов NdFeB (серии СМВИ) достигают индукции до 1,7 Тл (17 000 Гс) при существенно меньшем энергопотреблении по сравнению с электромагнитными.
Валковые сепараторы применяются для обогащения марганцевых, хромитовых, вольфрамовых, титано-циркониевых руд, а также для очистки кварцевых песков, полевых шпатов, каолинов от окрашивающих железосодержащих примесей (гематит, сидерит, гётит).
Роторные магнитные сепараторы (ЭРМ) -- наиболее производительный тип оборудования для мокрого обогащения слабомагнитных руд. Рабочий орган -- ротор с вертикальной осью вращения, по внешнему диаметру которого расположены боксы с матрицами-кассетами из рифлёных ферромагнитных пластин.
Электромагнитная система охватывает ротор с двух сторон, создавая поле напряжённостью до 1500--1600 кА/м. Пластины матриц концентрируют магнитный поток, формируя в зазорах между ними высокий градиент поля (полиградиентное поле). Пульпа подаётся в боксы, находящиеся в зоне действия электромагнита. Слабомагнитные частицы осаждаются на пластинах матриц. При повороте ротора боксы выходят из зоны поля, и осаждённый материал смывается водой в приёмник магнитного продукта.
На железорудных ГОКах мокрая магнитная сепарация является основной операцией обогащения тонкоизмельчённых магнетитовых кварцитов. Сухая сепарация используется для предварительного обогащения крупнодроблёной руды (стадия сухой магнитной сепарации -- СМС) с целью удаления пустой породы перед измельчением.
Типовая технологическая схема обогащения магнетитовых кварцитов на горно-обогатительном комбинате включает три стадии дробления и три-четыре стадии измельчения с магнитной сепарацией после каждой стадии.
Стадия 1. Крупное дробление (до 350--200 мм) -- среднее дробление (до 50--20 мм) -- мелкое дробление (до 20--10 мм) -- сухая магнитная сепарация (СМС) на сепараторах 2ПБС. Отсечение пустой породы. Извлечение 85--90 %.
Стадия 2. Измельчение I (до 0,5--1,0 мм) в стержневой или шаровой мельнице -- I мокрая магнитная сепарация (ММС-I) на сепараторах ПБМ с противоточной ванной. Получение чернового концентрата, отвальные хвосты.
Стадия 3. Измельчение II (до 0,1--0,15 мм) -- II ММС -- перечистка концентрата, получение промпродукта на доизмельчение.
Стадия 4. Доизмельчение (до 0,05--0,074 мм, 95 % класса -0,074 мм) -- III ММС -- перечистка. Получение конечного концентрата с содержанием Fe ≥ 65--69 %. Извлечение железа в концентрат -- 75--85 % от исходной руды.
Выбор типа и параметров магнитного сепаратора определяется следующими факторами:
Магнитные свойства минерала. Для сильномагнитных минералов (χ > 3·10-6 м3/кг) применяются барабанные сепараторы со слабым полем (70--120 кА/м). Для слабомагнитных -- валковые, роторные или высокоградиентные сепараторы с полем 800--1600 кА/м.
Крупность материала. Кусковое сырьё (6--50 мм) обогащается в сухих барабанных сепараторах (верхняя подача). Тонкоизмельчённое (менее 0,5 мм) -- в мокрых барабанных с противоточной или полупротивоточной ванной. Ультратонкий материал (менее 0,05 мм) -- в высокоградиентных роторных сепараторах.
Влажность. Материал с влажностью более 5 % непригоден для сухой сепарации из-за слипания частиц.
Требуемая производительность. Барабанные сепараторы обеспечивают до 200--250 т/ч на один барабан; валковые -- 5--20 т/ч; роторные -- 20--40 т/ч.
Требования к качеству продуктов. Противоточная ванна даёт более чистый концентрат, но при меньшем извлечении. Прямоточная ванна обеспечивает высокое извлечение при более низком содержании в концентрате.
Магниты NdFeB. Замена ферритовых магнитов на NdFeB позволяет создавать компактные высокоиндуктивные системы (до 1,7 Тл) без электромагнитных катушек, что снижает энергопотребление и массу оборудования.
Сверхпроводящие магнитные системы. Сверхпроводящие соленоиды создают поля свыше 2 Тл (свыше 1600 кА/м) при минимальном энергопотреблении. Такие системы перспективны для обогащения ультратонких слабомагнитных материалов и глубокой очистки от примесей.
Автоматизация. Современные сепараторы оснащаются системами автоматического регулирования: контроль скорости вращения барабана, расхода промывной воды, положения шиберов, датчики качества продуктов (Fe-анализаторы на конвейерных потоках).
Размагничивание концентрата. После магнитной сепарации частицы концентрата сохраняют остаточную намагниченность, что затрудняет их дальнейшую переработку (флотация, фильтрация). Для снятия остаточной намагниченности применяются размагничивающие аппараты с переменным полем.
Сепараторы со слабым полем (70--120 кА/м, индукция 0,08--0,15 Тл) применяются для обогащения сильномагнитных руд -- прежде всего магнетитовых. Они используют постоянные магниты, имеют открытую магнитную систему и высокую производительность (до 200 т/ч). Сепараторы с сильным полем (800--1600 кА/м, индукция 1,0--2,0 Тл) предназначены для слабомагнитных руд -- марганцевых, хромитовых, вольфрамовых. Они работают на электромагнитах с замкнутой системой и имеют значительно меньшую производительность (до 40 т/ч).
Прямоточная ванна (без буквенного обозначения) подходит для крупного материала (0--6 мм) и обеспечивает высокое извлечение, но более низкое качество концентрата. Противоточная ванна (П) даёт высокое качество концентрата при крупности 0--3 мм. Полупротивоточная ванна (ПП) оптимальна для тонкоизмельчённого материала (менее 0,5 мм) на стадиях перечистки, где требуется максимальное извлечение при хорошем качестве.
Да, но гематит (α-Fe2O3) -- слабомагнитный минерал с восприимчивостью примерно в 100 раз ниже, чем у магнетита. Для его обогащения необходимы сепараторы с сильным полем (800--1600 кА/м): валковые (ЭВМ, ЭВС), роторные (ЭРМ) или высокоградиентные. Альтернативный подход -- магнетизирующий обжиг, при котором гематит восстанавливается до магнетита, после чего руда обогащается стандартными слабопольными сепараторами.
Сухая магнитная сепарация (СМС) крупнодроблёной руды (10--20 мм) позволяет отсечь 15--25 % пустой породы до стадии измельчения. Это снижает нагрузку на мельницы, уменьшает расход шаров и электроэнергии на измельчение, сокращает объём хвостов. Экономический эффект особенно значителен при низком содержании Fe в исходной руде (менее 30 %).
Скорость вращения барабана определяет время пребывания частиц в зоне действия магнитного поля и центробежную силу. Для мокрых сепараторов типовая скорость составляет 20--40 об/мин. Для сухих сепараторов с бегущим магнитным полем (тип ПБСЦ) скорость может достигать 300 об/мин при малом шаге полюсов, что создаёт частоту поля около 90 Гц и обеспечивает разрушение флокул магнитных частиц.
ВГМС -- разновидность магнитной сепарации, в которой высокий градиент поля создаётся не только мощным магнитом, но и ферромагнитными осадительными элементами (матрицами) -- проволоками, стержнями, рифлёными пластинами, шариками. Эти элементы концентрируют магнитный поток, создавая локальные градиенты до 106--108 А/м2. ВГМС позволяет извлекать очень тонкие (менее 20 мкм) слабомагнитные частицы, недоступные обычным методам.
Основным стандартом является ГОСТ 10512-93 «Сепараторы магнитные и электромагнитные. Общие технические условия». Он устанавливает типы сепараторов (ПБМ, ПБС, ЭВМ, ЭВС, ЭРМ), их типоразмеры, требования к магнитной индукции, производительности, точности разделения и условное обозначение. Стандарт распространяется на сепараторы для обогащения руд и очистки немагнитных материалов от магнитных примесей.
При обогащении магнетитовых кварцитов многостадийная ММС позволяет получить концентрат с содержанием Fe 65--69 % при содержании в исходной руде 28--36 %. Теоретическое максимальное содержание Fe в чистом магнетите (Fe3O4) составляет 72,4 %. На практике содержание Fe в суперконцентрате (после дообогащения) может достигать 70--71 %.
Настоящая статья носит исключительно ознакомительный и справочный характер. Автор и редакция не несут ответственности за последствия применения изложенной информации при проектировании технологических схем обогащения. Все технологические решения должны приниматься квалифицированными специалистами на основании результатов технологических испытаний конкретной руды и данных изготовителей оборудования. Приведённые технические характеристики сепараторов носят ориентировочный характер; фактические параметры определяются условиями эксплуатации и свойствами обрабатываемого материала.
1. ГОСТ 10512-93. Сепараторы магнитные и электромагнитные. Общие технические условия.
2. Кармазин В.В., Кармазин В.И. Магнитные, электрические и специальные методы обогащения полезных ископаемых. В 2 т. -- М.: МГГУ.
3. Деркач В.Г. Специальные методы обогащения полезных ископаемых. -- М.: Недра.
4. Wills B.A., Finch J.A. Wills' Mineral Processing Technology. Chapter 13: Magnetic and Electrical Methods. -- Elsevier.
5. Svoboda J. Magnetic Techniques for the Treatment of Materials. -- Kluwer Academic Publishers.
6. Справочник по обогащению руд. В 3 т. / Под ред. О.С. Богданова. -- М.: Недра.
7. Техническая документация Metso:Outotec (серии LIMS, MIMS, WHIMS); Eriez (магнитная сепарация); ЭРГА (валковые сепараторы СМВИ).
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.