Высокоинтенсивная магнитная сепарация применяется для обогащения зернистых слабомагнитных руд и минеральных песков.

В традиционных валковых и роторных сепараторах магнитные зерна притягиваются к выступам валков или ферромагнитных пластин. После этого их нужно механически вывести из зоны сильного магнитного поля и разгрузить в магнитный продукт.

Такая схема требует сложных вращающихся узлов: валков, роторов, приводов, подшипников и механизмов очистки. Значительная часть электрической мощности тратится не непосредственно на извлечение магнитного продукта, а на вращение рабочих органов.

Кроме того, при работе с абразивными зернистыми материалами быстро изнашиваются рабочие поверхности валков. Изменение профиля выступов ухудшает условия сепарации и может снижать извлечение магнитных частиц.

Идея барьерной магнитной сепарации

Метод барьерной магнитной сепарации был разработан для устранения основных недостатков валковых и роторных сепараторов.

В барьерном сепараторе материал движется по наклонным каналам, расположенным в зазоре между полюсами магнитной системы. На пути движения зерен нет механических помех, выступов или вращающихся рабочих органов.

Специальная структура магнитного поля создает в канале зону повышенной магнитной силы – магнитный барьер. Именно в этой зоне происходит разделение материала на магнитную и немагнитную части.

Немагнитные зерна проходят через магнитный барьер, попадают на дно канала и скатываются в приемник немагнитного продукта. Магнитные зерна удерживаются над магнитным барьером и двигаются отдельным потоком в приемник магнитного продукта.

Особенности движения зерен в канале

В барьерном сепараторе магнитные зёрна не прижимаются к поверхности валка или стенке канала. Они удерживаются в воздушном потоке под действием магнитных сил.

Зерна с большей магнитной восприимчивостью двигаются в верхних слоях потока, а зерна с меньшей восприимчивостью ниже. Благодаря этому частицы не опираются друг на друга и не создают плотный слой, характерный для многих традиционных сепараторов.

Такой режим уменьшает механический захват немагнитных зерен магнитными и повышает селективность разделения. Это особенно важно при обогащении минеральных песков, где необходимо минимизировать потери дорогостоящих немагнитных минералов в магнитном продукте.

Лабораторные исследования

Лабораторные исследования барьерной сепарации были выполнены на проводниковой фракции минеральных песков Вольногорского горно-обогатительного комбината.

Проводниковая фракция была представлена смесью магнитного ильменита и немагнитного рутила. В промышленных условиях такая фракция традиционно обогащалась на индукционных валковых сепараторах.

Перед основной барьерной сепарацией материал подвергали скальпирующей сепарации. Её задача — извлечь зёрна с повышенной магнитной восприимчивостью, которые могут накапливаться в каналах сепаратора и ухудшать стабильность процесса.

Скальпировочная сепарация выполнялась при индукции магнитного поля 0,2 Тл. Выход магнитного продукта при этом составил 0,7-1,5%.

После скальпирования материал поступал на два приема барьерной магнитной сепарации. Немагнитный продукт первого приема дополнительно перечищался во втором приеме.

Результаты лабораторных испытаний

Лабораторные испытания показали высокую селективность барьерной магнитной сепарации при разделении рутил-ильменитовой фракции.

Особенно важным результатом явилось снижение потерь дорогого немагнитного рутила в магнитном продукте. В магнитном ильменитовом концентрате, полученном на лабораторном барьерном сепараторе, содержание рутила составляло всего 1,62%.

Для сравнения: на валковых сепараторах, работавших на обогатительной фабрике ВГМК, содержание рутила в ильменитовом концентрате обычно составляло 3–4 %.

Помимо уменьшения потерь рутила, лабораторные исследования показали повышение извлечения ильменита в магнитный продукт. По сравнению с валковыми сепараторами извлечение ильменита было выше примерно на 6%, а его содержание в магнитном продукте – примерно на 1%.

Оосновные результаты лабораторных испытаний:

объект исследований – проводниковая фракция минеральных песков;

основные минералы – магнитный ильменит и немагнитный рутил;

предыдущий режим – скальпирующая сепарация при 0,2 Тл;

выход скальпировочного магнитного продукта – 0,7-1,5%;

основная схема – два приема барьерной магнитной сепарации;

немагнитный продукт первого приема перечищался во втором приеме;

содержание рутила в ильменитовом концентрате после барьерной сепарации – 1,62%;

для валковых сепараторов этот показатель составил 3-4%.

Заключение по лабораторным исследованиям

Положительные результаты лабораторных исследований подтвердили возможность применения барьерной магнитной сепарации для промышленного разделения рутил-ильменитовых продуктов.

В ходе испытаний не наблюдалось скопления магнитного продукта в каналах сепаратора. Это подтвердило эффективность предыдущего скальпировочного режима и стабильность работы каналов барьерной сепарации.

Полученные результаты явились основанием для разработки и изготовления экспериментального барьерного магнитного сепаратора для промышленных испытаний.

Конструкция экспериментального сепаратора

На основе результатов лабораторных исследований разработан экспериментальный барьерный магнитный сепаратор для промышленных испытаний.

Сепаратор состоял из электромагнитной системы, пакета сепарационных каналов, узла подачи материала, приемников магнитного и немагнитного продуктов, а также системы управления режимами работы.

Основная рабочая зона сепаратора была сформирована наклонными сепарационными каналами, размещёнными в магнитном поле. Каналы обеспечивали направленное движение зернистого материала и создавали условия для разделения частиц по магнитной восприимчивости.

В отличие от валковых сепараторов, в конструкции не было рабочих валков, контактирующих с абразивным материалом. Это уменьшало износ рабочих органов и упрощало эксплуатацию оборудования.

Преимущества барьерной конструкции

Барьерная конструкция имеет несколько важных преимуществ для обогащения зернистых слабомагнитных материалов.

Во-первых, в зоне сепарации отсутствуют подвижные рабочие органы, непосредственно контактирующие с материалом. Это понижает механический износ и увеличивает надежность оборудования.

Во-вторых, магнитные частицы не требуется отрывать от поверхности валка или ротора. Они перемещаются в канале под действием магнитных сил и выводятся в магнитный продукт без сложного механического съёма.

В-третьих, уменьшается механический захват немагнитных зерен магнитными. Это увеличивает качество разделения и понижает утраты ценных немагнитных минералов.

Промышленные испытания

Промышленные испытания экспериментального барьерного магнитного сепаратора производились на предприятии, где перерабатывались минеральные пески с рутил-ильменитовой фракцией.

Целью испытаний было сравнить работу барьерного сепаратора с действующими валковыми сепараторами и определить возможность применения новой конструкции в промышленной схеме.

Основное внимание уделялось трем показателям:

качества ильменитового концентрата;

потерям рутила в магнитном продукте;

стабильности работы сепарационных каналов

В сравнении с валковыми сепараторами экспериментальный барьерный сепаратор показал лучшую селективность разделения.

Главный эффект заключался в уменьшении потерь рутила в ильменитовом концентрате. В традиционной валковой схеме часть немагнитного рутила механически увлекалась магнитными зернами и переходила в магнитный продукт.

В барьерном сепараторе этот эффект был понижен. Благодаря особому движению зерен в канале немагнитные частицы имели больше возможностей выйти из потока магнитного материала и перейти в немагнитный продукт.

Результаты промышленных испытаний

Промышленные испытания показали, что экспериментальный барьерный сепаратор обеспечивает лучшие технологические показатели по сравнению с валковым индукционным сепаратором 2ЭВС-36/100.

При близкой удельной производительности содержание рутила в магнитном продукте барьерного сепаратора составляло 0,82%. Это примерно в два раза меньше, чем в магнитном продукте валкового сепаратора.

Одновременно барьерный сепаратор обеспечивал высшее содержание ильменита в магнитном продукте и выше извлечения ильменита.

При увеличении удельной производительности барьерного сепаратора до 3 т/час содержание рутила в магнитном продукте возрастало до 3%. Однако даже в этом режиме сепаратор сохранял преимущество по основным технологическим показателям по сравнению со средними показателями работы 2ЭВС-36/100 на комбинате.

Основные результаты промышленных испытаний:

место испытаний – обогатительная фабрика ВГГМК;

объект обогащения – проводниковая фракция гравитационного концентрата минеральных песков;

серийный аппарат для сравнения – индукционный валковый сепаратор 2ЭВС-36/100;

максимальная индукция в матрицах барьерного сепаратора – 1,2 Тл;

индукция в зоне скальпировочного ролика – 0,3 Тл;

содержание рутила в магнитном продукте барьерного сепаратора – 0,82%;

за весь период испытаний накопления магнитного продукта в каналах не наблюдалось.

Стабильность работы сепаратора

Одним из важнейших результатов промышленных испытаний стала стабильная работа сепарационных каналов.

В процессе испытаний не наблюдалось скопления магнитного продукта в каналах. Это подтвердило правильность применения скальпировочного режима перед основной барьерной сепарацией.

Отсутствие забивания каналов является важным преимуществом для промышленной эксплуатации. Она обеспечивает стабильность технологических показателей, уменьшает потребность в остановках оборудования и упрощает обслуживание сепаратора.

Экономический эффект

Экономический эффект от применения экспериментального барьерного сепаратора был связан не только с улучшением технологических показателей, но и снижением эксплуатационных расходов.

Барьерный сепаратор не имеет валков и роторов, работающих в контакте с абразивным зернистым материалом. Поэтому уменьшаются затраты на ремонт, обслуживание, подшипниковые узлы, приводы и запасные части.

Дополнительно снижается потребление электроэнергии. В валковых сепараторах значительная часть мощности тратится на вращение валков, в то время как в барьерном сепараторе энергия используется преимущественно для создания магнитного поля.

По расчетам экономический эффект от использования сепаратора составил 65 335 грн в год. Экономия достигалась за счет понижения потребления электроэнергии, издержек на сервис и приобретения запасных частей.

Преимущества для промышленного применения

Результаты испытаний подтвердили, что барьерный сепаратор может эффективно использоваться для обогащения зернистых слабомагнитных руд и минеральных песков.

Основные преимущества конструкции:

отсутствие валков и роторов в зоне контакта с абразивным материалом;

уменьшение механического износа рабочих органов;

снижение потерь немагнитных ценных минералов в магнитном продукте;

повышение селективности разделения;

стабильная работа каналов без скопления магнитного продукта;

снижение затрат на электроэнергию, обслуживание и запасные части

Выводы

Экспериментальный барьерный магнитный сепаратор показал эффективность при обогащении зернистых слабомагнитных материалов.

Основное технологическое преимущество сепаратора состоит в повышении селективности разделения. Магнитные зерна содержатся в зоне магнитного барьера, а немагнитные зерна проходят через него и выводятся отдельным потоком. Такой режим уменьшает механический захват немагнитного материала магнитным продуктом.

Лабораторные и промышленные испытания подтвердили возможность применения барьерной сепарации для разделения рутил-ильменитовых продуктов. По сравнению с индукционными валковыми сепараторами, барьерный сепаратор обеспечил меньшие потери рутила в магнитном продукте и лучшие показатели извлечения ильменита.

Конструктивное преимущество сепаратора связано с отсутствием валков и роторов, контактирующих с абразивным материалом. Это снижает износ, упрощает обслуживание и уменьшает затраты запасных частей.

Барьерная магнитная сепарация может рассматриваться как перспективное направление для обогащения минеральных песков, слабомагнитных руд и техногенного сырья, где важна высокая селективность разделения и стабильность работы оборудования.

Источник

Подготовлено по материалам статьи:

Автор: А.М.Туркенич.; Рудицкий А.В. Обогащение полезных ископаемых: науч.-техн. сб. – Днепропетровск: НГУ, 2002. – Вып. 15(56). УДК 621.7:622.341.1