Рутил та ільменіт є важливими мінералами титан-цирконових розсипів. У технологічних схемах переробки мінеральних пісків вони часто присутні у провідниковій фракції чернового концентрату.

Ільменіт належить до магнітної фракції, тоді як рутил є немагнітним мінералом. Тому для їх розділення можуть застосовуватися методи магнітної сепарації.

Традиційно магнітне збагачення мінеральних пісків виконують на електромагнітних валкових сепараторах. У таких апаратах магнітні зерна притягуються до валка, виносяться із зони магнітного поля при його обертанні і після цього розвантажуються у магнітний продукт.

Недоліки валкових сепараторів

Валкові електромагнітні сепаратори мають складну механічну частину: валки, приводи, підшипникові вузли та систему знімання магнітного продукту.

При роботі з абразивними мінеральними пісками ці вузли потребують регулярного обслуговування і ремонту. Крім того, значна частина встановленої потужності витрачається не на створення магнітного поля, а на обертання валків.

Для сепаратора 2ЕВС-36/100 потужність становить 25 кВт, з яких близько 15 кВт витрачається на обертання валків і тільки близько 10 кВт — на створення магнітного поля. Це знижує енергетичну ефективність процесу.

Ідея сепаратора «Маг-електро»

Для розділення рутил-ільменітової фракції був досліджений лабораторний бар’єрний магнітний сепаратор.

Його принципова відмінність від валкових сепараторів полягає у відсутності валків та інших рухомих робочих органів у зоні сепарації.

Матеріал подається у зазор між пластинами сепараційної матриці. Немагнітні зерна під дією сили тяжіння проходять через зазор і видаляються у немагнітний продукт. Магнітні зерна утримуються бар’єрною магнітною силою і переміщуються в окремий магнітний продукт.

Лабораторні випробування

Лабораторні випробування проводилися на суміші ільменіту та рутилу — провідниковій фракції чернового концентрату мінеральних пісків.

Метою досліджень було визначити можливість сухої бар’єрної магнітної сепарації для розділення рутил-ільменітової фракції та порівняти результати з роботою промислового електромагнітного валкового сепаратора 2ЕВС-36/100.

Матеріал подавався у сепараційний канал лабораторного апарата «Маг-електро». Розділення виконувалося у магнітному полі високої інтенсивності з використанням електростатичного поля для стабілізації руху магнітних частинок у каналі.

Схема лабораторних випробувань:

вихідна рутил-ільменітова фракція;

1-й прийом сепарації при 1,3 Тл;

магнітний продукт 1-го прийому — ільменітова фракція;

немагнітний продукт 1-го прийому — на перечистку;

2-й прийом сепарації при 1,1 Тл;

магнітний продукт 2-го прийому — додатково вилучений ільменіт;

немагнітний продукт 2-го прийому — рутилова фракція.

Порівняння з валковим сепаратором 2ЕВС-36/100

Результати роботи лабораторного сепаратора «Маг-електро» порівнювали з показниками промислового електромагнітного валкового сепаратора 2ЕВС-36/100.

Валковий сепаратор є традиційним апаратом для сухого магнітного розділення слабомагнітних мінералів. Однак при переробці рутил-ільменітових продуктів частина немагнітного рутилу може механічно захоплюватися магнітними зернами і переходити в ільменітовий концентрат.

У сепараторі «Маг-електро» цей ефект знижується за рахунок бар’єрного характеру розділення. Магнітні зерна утримуються в зоні магнітного бар’єра, а немагнітний рутил проходить через канал і виводиться окремим продуктом.

Результати розділення

Лабораторні дослідження показали, що суха бар’єрна магнітна сепарація на сепараторі «Маг-електро» забезпечує селективне розділення рутил-ільменітової фракції.

При індукції магнітного поля 1,3 Тл втрати дорогого рутилу в ільменітовому концентраті були нижчими, ніж при роботі промислового валкового сепаратора 2ЕВС-36/100.

Разом з тим при такому режимі питома продуктивність лабораторного сепаратора була недостатньою. Тому для підвищення продуктивності без істотного збільшення взаємного засмічення продуктів індукцію магнітного поля знизили до 1,1 Тл, а процес виконували у два прийоми сепарації.

Практичний висновок за результатами випробувань:

основний фактор розділення — бар’єрне магнітне поле;

електростатичне поле використовується як допоміжний фактор;

постійне електростатичне поле не потрібне;

доцільний режим — звичайна бар’єрна магнітна сепарація з періодичним включенням електростатичного поля;

для підвищення продуктивності можливе зниження індукції до 1,1 Тл і робота у два прийоми.

Технологічне значення

Результати досліджень мають практичне значення для доведення титанових концентратів і переробки мінеральних пісків.

Сепаратор «Маг-електро» показав можливість розділення суміші магнітного ільменіту та немагнітного рутилу без використання валків, роторів або інших рухомих робочих органів у зоні сепарації.

Це зменшує механічний знос, спрощує конструкцію робочої зони і знижує енергетичні витрати, пов’язані з обертанням валків.

Для технологічних схем переробки рутил-ільменітових продуктів такий підхід може бути цікавим як альтернатива або доповнення до традиційних валкових електромагнітних сепараторів.

Переваги бар’єрної схеми для рутил-ільменітових продуктів

Основні переваги сухої бар’єрної магнітної сепарації:

відсутність валків у зоні сепарації;

менший механічний знос робочих органів;

зменшення механічного захоплення рутилу ільменітовим концентратом;

можливість роботи з сухим зернистим матеріалом;

можливість використання електростатичного поля для очищення каналів;

перспектива зниження експлуатаційних витрат порівняно з валковими сепараторами.

Висновки

Лабораторні дослідження показали можливість застосування сухої бар’єрної магнітної сепарації для розділення рутил-ільменітової фракції мінеральних пісків.

Основне розділення рутилу та ільменіту відбувається під дією бар’єрного магнітного поля. Ільменіт як магнітний мінерал утримується у зоні магнітного бар’єра і виводиться у магнітний продукт, тоді як рутил проходить через канал і потрапляє у немагнітний продукт.

Сепаратор «Маг-електро» дозволяє виконувати процес без валків та інших рухомих робочих органів у зоні сепарації. Це зменшує механічний знос і спрощує конструкцію робочої зони.

Для підвищення продуктивності процес може виконуватися у два прийоми при зниженій індукції магнітного поля. Такий режим дозволяє поєднати селективність бар’єрної сепарації з прийнятною питомою продуктивністю.

Отримані результати підтверджують перспективність сухої бар’єрної магнітної сепарації для доведення рутил-ільменітових продуктів і переробки титанових мінеральних пісків.

Джерело

Підготовлено за матеріалами статті:

Туркенич А. М. Сухая барьерная магнитная сепарация рутила и ильменита на лабораторном сепараторе «Маг-электро».

Матеріали НВФ «Магнітні та гідравлічні технології».