Управление магнитной флокуляцией в процессах магнитного обогащения
Магнитная флокуляция существенно влияет на процесс магнитного обогащения, способствуя, с одной стороны, более полному извлечению тонких ферромагнитных зерен, с другой — вызывая засорение концентрата путем захвата во флокулы немагнитных частиц.
Задача повышения эффективности разделения была бы значительно упрощена, если бы в рабочую зону сепаратора подавались агрегированная пульпа или порошковая смесь, состоящие из чистых магнетитовых флокул и свободных немагнитных зерен. Это явление аналогично значительному искусственному укрупнению материала. Существует еще несколько аспектов, свидетельствующих в пользу магнитного агрегирования материала перед разделением. Наиболее важные из них — повышение магнитных свойств магнитно-структурированных флокул и отсутствие магнетитовых шламов, которые наиболее часто теряются в хвостах сепарации.
Применительно к магнитному обогащению и дешламации тонкоизмельченных сильномагнитных руд, исследования по повышению качества концентратов проводятся, в основном, в направлении очистки уже образовавшихся флокул от немагнитных включений. С этой целью увеличивают длину зоны сепарации, применяют вращающиеся магнитные системы, повышают частоту магнитного поля. Но даже при самых благоприятных условиях не удается очистить флокулы от богатых сростков и немагнитных включений, так как нижние слои материала на поверхности барабана практически неподвижны, а сепарация в монослое удорожает технологию магнитного обогащения руд.
В условиях современной технологии обогащения магнети-товых кварцитов естественный, ненамагниченный магнетит, содержащийся в сливе мельниц первой стадии измельчения, попадает непосредственно в рабочие поля магнитных сепараторов напряженностью 80÷112 кА/м, и флокуляция происходит лавинообразно (практически мгновенно), поэтому захваты немагнитных зерен (кварц и др.) неизбежны.
Расчеты показывают, что для частиц магнетита крупностью 40 мм, помещенных в поле анализатора напряженностью 80 кА/м, сила взаимного притяжения на порядок больше силы магнитного поля в рабочем пространстве, зависящей от градиента напряженности. При удалении частиц друг от друга на расстояние больше диаметра сила взаимного притяжения примерно равна силе поля, в связи с чем для извлечения обособленных частиц следует применять достаточно разбавленные пульпы (Ж:Т = 3:1), чтобы препятствовать сближению частиц на расстояние меньше диаметра.
Экспериментальные исследования показали, что сила взаимного притяжения частиц зависит также от типа магнитного поля. Так, прочность взаимного притяжения частиц в поле переменного тока примерно в 10 раз меньше, чем в постоянном поле, а в импульсных полях одной полярности на 5 % меньше вследствие действия вихревых токов, возникающих в частицах. В связи с этим в анализаторах лучше применять переменные поля.
Выражение для определения силы прочности Fn сцепления частиц на продольный разрыв следующее:
,
где αэ — коэффициент электрической поляризуемости на единицу объема; К1- коэффициент, зависящий от формы и площади контакта (для сферических частиц К1 =0,8·102); Vч— объем частиц, образующих агрегат, м3; ωэ— угловая частота, рад/с; t - время, с; ; - равен соотношению коэффициентов электрической поляризуемости частиц ( =αэ2 /αэ1; φ0 - угол между большой осью агрегата и направлением силовых линий магнитного поля; N — коэффициент размагничивания (для шара N = 0,33).
Расчеты по этой формуле согласуются с экспериментальными данными. С увеличением частоты поля длина прядей l, при прочих равных условиях, сокращается, что видно из экспериментальных данных Лаурила:
,
где В— магнитная индукция пряди, Тл; μ0— магнитная проницаемость вакуума, Гн/м; δ— плотность пряди, кг/м3;f — частота бегущего поля, с-1.
Видно, что для более эффективного размагничивания следует применять устройства (соленоиды), питаемые переменным током повышенной частоты.
Относительно проста схема размагничивающего аппарата, состоящего из входной емкости, соленоида с коническим патрубком, масляного бака с катушкой, выходного устройства, преобразовательного блока (тиристоры ВКД-4-150-7) и конденсаторов СМ-650 В. Токоведущие части покрыты сетчатым ограждением, а масляный бак с катушкой заземлен. Включение катушки производится в следующем порядке: сначала включается питание блока управления, затем автомат преобразователя, после чего ключом включается контактор (категорически запрещается включать аппарат без размагничивающей катушки, в противном случае тиристоры выйдут из строя в результате короткого замыкания).
Для эффективной дефлокуляции необходимо: флокулы не должны успевать поворачиваться при изменении полярности; напряженность разнополярного поля должна быстро достигать максимального значения и медленно спадать; за время пребывания флокулы в аппарате она должна подвергаться 5—6 сменам полярности при напряженности, определяемой в зависимости от коэрцитивной силы, с постепенным уменьшением амплитуды всплесков напряжения.
Первое условие соблюдается при поддержании достаточной плотности размагничиваемых пульп. Для выполнения двух других условий используется переменное поле убывающей амплитуды, напряженность которого меняется по закону
,
где х — расстояние от начала зоны размагничивания до местонахождения частицы, м; t — время, с; Hmax— амплитудное значение напряженности магнитного поля, А/м; ω — угловая частота переменного магнитного поля, рад/с; φ— угол сдвига фаз, рад. Для равномерного уменьшения амплитуды градиент напряженности поля должен быть постоянным. При φ= 0 и t = х /v
(10.10)
где х - скорость движения пульпы, м/с; S — длина зоны размагничивания, м.
Пользуясь уравнением (10.10), можно найти, что при скорости х = 2 м/с, S = 500 мм и φ = 1 частица не будет размагничена, так как она не будет находиться в знакопеременном поле. При 50 Гц и прочих равных условиях частицы пребывают в зоне размагничивания 0,25 с и испытывают 12,5 цикла перемагничивания. При этом от цикла к циклу напряженность падает на 8 %, а при f = 100 Гц — на 4%.
Под эффективностью размагничивания подразумевается отношение массы размагниченного продукта ко всему исходному продукту, способному размагничиваться:
,
где Eр— степень размагничивания, %; γ1— масса размагниченного материала, г; γ0— общая масса размагничиваемого материала в пробе, г.
Масса размагниченного материала, полученного после прохождения через аппарат, составит:
Масса размагничиваемого в общей массе материала рассчитывается по формуле:
,
где α — коэффициент; γр, γп.н, γп.р — выход слива пробы, соответственно пропущенной через аппарат, полностью намагниченной и полностью размагниченной.
За эталон полностью намагниченного материала принимается материал, намагниченный при напряжении поля 64—80 кА/м. В качестве полностью размагниченного принимается материал, размагниченный в переменном поле 64—80 кА/м для низкокоэрцитивных руд и выше 112 кА/м - для высококоэрцитивных руд.
Учитывая, что коэффициент а для одного и того же материала постоянен, степень размагничивания определяется по формуле:
(10.11)
Таким образом, количественной характеристикой степени процесса размагничивания является отношение увеличения выхода слива к выходу полностью размагниченной части пульпы.
Аппарат для контроля размагничивания представляет собой трубку из немагнитного материала диаметром 50 мм с двумя пробковыми кранами диаметром 12 мм.
Навеска магнитного материала (50—100 г) вводится в трубку через верхнее отверстие и заполняется водой до верхнего сливного патрубка, образуя, таким образом, пульпу с содержанием твердого 5—10 %. Затем трубку опрокидывают (вверх и вниз 20 раз для хорошего перемешивания пульпы), закрывая при этом сливное отверстие пробкой. После перемешивания трубка устанавливается вертикально и осаждение производится в течение 45 с. (Выбор времени осаждения 45 с определен согласно закону Стокса для осаждения частиц сферической формы крупностью 50 мкм). К концу этого периода открывается боковой кран и выпускается неосевшая часть пульпы (слив). Оставшаяся часть пульпы (осадок) выпускается через нижний кран. Затем оба продукта высушиваются для определения выхода слива yp и раздельно обрабатываются на магнитном анализаторе при напряженности поля не менее 80 кА/м. Извлеченные из них магнитные фракции раздельно сушат и взвешивают, после чего объединяют и вновь пропускают через трубку. Немагнитные фракции, полученные после обработки слива и песков на магнитном анализаторе, в дальнейшем исследовании не участвуют.
Слив и пески, полученные после осаждения в трубке, следует высушить и взвесить для определения выхода слива полностью намагниченного продукта γп.н. После этого его подвергают размагничиванию и вновь пропускают через осадительную трубку. Полученные после этого слив и пески снова необходимо высушить и взвесить для определения выхода полностью размагниченного материала γп.р. На основании полученных результатов рассчитывается степень размагничивания по формуле (10.11).
Теоретический расчет кинетики этих процессов позволяет определить требования к намагничивающим и размагничивающим аппаратам в зависимости от свойств руды.
Способ подготовки к магнитной сепарации пульп, содержащих тонкоизмельченные зерна магнетита, разработан и успешно испытан в промышленных условиях на обогатительной фабрике Оленегорского ГОКа.
Способ, названный «селективной магнитной флокуляцией», осуществляют путем плавного повышения напряженности магнитного поля в диапазоне. Для магнетитовых пульп крупностью 100 мкм этот диапазон составил 4—24 кА/м. Однако для достижения необходимой прочности флокул при подаче их в рабочую зону сепаратора использовался диапазон 4—40 кА/м.
Разработанный способ предусматривает обработку пульпы непосредственно перед операцией сепарации в специальном аппарате — флокуляторе. Последний представляет собой ряд электромагнитных катушек с возрастающей напряженностью магнитного поля (от 3,2—4 до 40 кА/м), внутри которых протекает минеральная суспензия. Аналогичное поле, в принципе, может быть создано системой постоянных магнитов, но практически при любом шаге магнитной системы трудно добиться однородности поля. И поскольку требуемое напряжение невелико, то лучше использовать электромагнитную систему.
При последовательном и равномерном усилении напряженности магнитного поля вначале образуются чисто магнетитовые флокулы (без включений немагнитных частиц), которые в конце зоны обработки при увеличении H до 40 кА/м укрепляются и снаружи обрастают сростками магнетита с пустой породой. С целью повышения содержания магнетита в конечных флокулах необходимо применение турбулентного режима перемешивания пульпы при магнитной обработке. При этом происходят процессы диссоциации — ассоциации макрофлокул, снижающие содержание немагнитных минеральных зерен во флокулах.
В результате пульпа структурируется таким образом, что образуются чистые магнетитовые флокулы и немагнитные зерна, что способствует повышению производительности и эффективности работы мокрого магнитного сепаратора. Механические силы, разрушающие флокулы, обеспечиваются турбулентным режимом и вибрацией. Кроме того, очень важно не допустить перепада напряженности поля в сторону снижения ее при подаче материала в рабочую зону сепаратора, так как при этом часть селективных флокул разрушается и влияние агрегирования снижается.
Были испытаны два варианта предварительной агрегации материала: в водной среде (обработка магнетитовых пульп) и в воздушной — при сухой центробежной магнитной сепарации.
Для изучения влияния предварительной обработки пульп в магнитном поле был использован разработанный автором селективный флокулятор, состоящий из немагнитной трубы, внутри которой расположен лопастной турбулятор, создающий гидродинамические силы для разрушения флокул. Труба с турбулятором помещена внутри электромагнитных катушек, число витков в которых возрастает вдоль по оси в соответствии с необходимой картиной магнитного поля.
Сравнительные испытания по мокрой магнитной сепарации проводились в лабораторных условиях при включенном и выключенном флокуляторе на магнетитовых кварцитах Кривбасса и восстановленных табачных рудах Камыш-Бурунского ЖРК крупностью —74 мкм. Опыты показали, что предварительная селективная флокуляция обеспечивает повышение содержания и извлечения железа (табл. 10.1).
Таблица 10.1
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|