Магнитные и электромагнитные сепараторы
Для магнитного обогащения полезных ископаемых применяются магнитные сепараторы как с постоянными естественными магнитами, так и и с электромагнитными системами. Постоянные магниты создают магнитные поля небольшой напряженности и поэтому могут применяться только при обогащении руд, содержащих сильномагнитные минералы. В качестве литых или порошковых магнитов применяются магнитные материалы на основе сплавов Fe – Co, Fe –Co – Ni, Fe –Al, Fe – Al – Ni – Co, ферритов, используются также соединения редкоземельных элементов с кобальтом и т.п.
Для создания поля высокой напряженности применяются электромагниты. Устройство электромагнитов основано на том, что при пропускании электрического поля через проводник, намотанный спиралью на железный стержень, последний приобретает магнитные свойства и будет служить жлектромагнитом. Напряженность магнитного поля такого искусственного магнита или соленоида, длина которого значительно больше диаметра витков будет
Н = 4π n I,
Где n – число витков на 1 см длины соленоида;
I - сила тока
Напряженность поля в таком соленоиде имеет одинаковую величину во всех точках и параллельна оси соленоида.
Магнитный силовой поток через какой-либо контур равен произведению магнитной индукции В на площадь этого контура S и на косинус угла α между направлением поля и нормалью к поверхности контура
Ф = В S cos α
Единицей магнитного потока в системе СИ является вебер (Вб)_, в системе СГСМ – максвелл, причем 1 ВБ равен 108 мкс.
Как уже указывалось выше, в сепараторах для обогащения сильномагнитных руд применяются системы из постоянных магнитов, создающих поле небольшой напряженности. Необходимая сила магнитного поля сепаратора определяется магнитной восприимчивостью извлекаемых магнитных минералов. Например, в сепараторах для слабомагнитных руд напряженность магнитного поля в 10… 20 раз больше напряженности сепараторов дл сильномагнитных руд. Поэтому для обогащения сильномагнитных, например, магнетитовых руд, применяются сепараторы с открытыми
Рис. 119. Схемы рабочих зон сепараторов с открытой магнитной системой ( а ) и замкнутой системой ( б)
многополюсными системами ( рис. 119 а), в которых магнитные силовые линии выходят из полюса N и по дугообразной линии возвращаются в полюс S.
При обогащении слабомагнитных руд применяются сепараторы с замкнутыми магнитными системами, при которых создается поле большой напряженности ( см. рис. 119 б).
Магнитные сепараторы характеризуются длиной рабочей зоны, т.е. участка магнитной системы, где магнитные частицы притягиваются к магнитным полюсам и удерживаются на них. В сепараторах с высокой напряженностью рабочая зона имеет обычно небольшую длину ивысоту, Поэтому в них можно обогащать руду крупностью не более 20…30 мм. В сепараторах с низкой напряженностью рабочая зона имеет длину и высоту, которые позволяют обогащать руду крупностью до 150 мм.
Применяемые в настоящее время магнитные и электромагнитные сепараторы классифицируются в зависимости от напряженности создаваемого магнитного поля, сособа обогащения – сухой или мокрый), способа подачи исходного питания, направления движения руды и продуктов обогащения, конструктивных особенностей.
В зависимости от создаваемой напряженности магнитного поля сепараторы подразделяются на две большие группы:
- сепараторы со слабым полем напряженностью 80… 120 кА/м для обогащения сильномагнитных руд;
- сепараторы с сильным полем напряженностью 800…1600 кА/м для обогащения слабомагнитных руд.
Сепараторы с сильным магнитным полем применяются как для сухого, так и для мокрого обогащения тонкоизмельченных руд, а сепараторы со слабым полем используются обычно для сухого обогащения крупной руды и для мокрого обогащения мелкой руды.
По типу рабочего органа сепараторы классифицируются на барабанные, валковые, роторные и дисковые.
По способу подачи исходной руды в рабочую зону сепараторы делятся на:
- сепараторы с верхней подачей;
- сепараторы с нижней подачей.
В сепараторах с верхней подачей ( рис. 120 а) исходный материал подается транспортирующим устройством в верхнюю часть вращающегося магнитного ролика , при выходе из рабочей зоны магнитные частицы под действием силы тяжести разгружаются в отсек магнитного продукта ( концентрата), а немагнитные частицы под действием центробежной или силы движения воды направляются в отсек немагнитного продукта ( хвосты). Сепараторы с верхней подачей имеют большую скорость вращения ролика или барабана и применяются в основном для обогащения крупного и зернистого материала.
В
Рис.120. Схемы магнитных сепараторов с верхней ( а ) и нижней ( б ) подачей питания
В сепараторах с нижней подачей ( см. рис. 120 б) исходная руда подается транспортирующим устройством под вращающийся магнитный ролик, который как бы вытягивает магнитные частицы из потока и при выходе из рабочей зоны его частицы попадают в отсек для концентрата, а немагнитные частицы транспортирующим устройством подаются в отсек для хвостов. Сепараторы с нижней подачей используются при обогащении мелкого материала.
В зависимости от направления движения исходного питания и продуктов обогащения сепараторы подразделяются на прямоточные, противоточные и полупротивоточные ( рис. 121 )
Рис. 121. Схема устройства сепараторов с прямоточной ( а ), противоточной ( б ) и полупротивоточной ( в ) ваннами.
В прямоточных сепараторах ( рис. 121 а) руда и немагнитные частицы движется в одном направлении, а магнитные частицы отклоняются от этого направления до 90˚.
В противоточных сепараторах ( см. рис. 121 б) магнитный продукт поступает навстречу потока руды и немагнитному продукту. Угол между направлением движения продуктов составляет более 90˚.
В полупротивоточнх сепараторах ( см. рис. 121 в) исходная пульпа подается в нижнюю часть сепаратора, а магнитная и немагнитная фракции движутся в противоположном направлении.
При обогащении сильномагнитных тонкоизмельченных руд магнитный продукт загрязняется немагнитными частицами, которые попадают в образующиеся флоккулы магнитного концентрата и снижают его качество. Для предотвращения этого в сепараторах применяются магнитые системы с чередующейся полярностью. При прохождении в таком переменном магнитном поле поток магнитных частиц как бы перемешивается, магнитные флокулы разрушаются, освобождая немагнитные частицы. Такие сепараторы называются сепараторы с магнитным перемешиванием.
В настоящее время в промышленности применяются следующие типы сепараторов:
ПБМ и ПБС – магнитные ( с постоянными магнитами) барабанные сепараторы для мокрого и сухого обогащения сильномагнитных руд и извлечения сильномагнитных минералов из нерудных материалов, а также для регенерации ферромагнитных суспензий;
ЭБМ и ЭБС – электромагнитные сепараторы для мокрого и сухого обогащения сильномагнитных руд;
ЭВМ и ЭВС – электромагнитные валковые сепараторы для мокрого и сухого обогащения слабомагнитных руд;
ЭРМ – электромагнитные роторные для мокрого обогащения слабомагнитных руд .
Кроме того, сепараторы с противоточной ванной имеют индекс П, с противоточной – ПП, с противоточной цикуляционной ванной – ПЦ, с полупротивоточной циркуляционной ванной ППЦ, для центробежного ( быстроходного ) режима – Ц. В обозначение сепараторов включается также число рабочих элементов ( барабанов, валков, роликов), их диаметр и длина. Так обозначение магнитного сепаратора 2ПБС-90/250 расшифровывается как двухбарабанный сепаратор с постоянными магнитами для сухого обогащения, с диаметром барабана 63 см и длиной барабана 200 см.
Магнитные сепараторы для сухого обогащения сильномагнитных руд с верхней подачей представляют собой шкивной или барабанный сепаратор, внутри которых находится магнитная система с постоянной или чередующейся полярностью. Эти сепараторы применяются для сухого обогащения руды крупностью от 10…20 до 100…120 мм, а также в качестве железоотделителя. Барабан сепаратора (рис.122), снабжен многополюсной системой
Рис. 122. Схема шкивного сепаратора
1 – барабан; 2 – обмотка; 3 – немагнитная обечайка; 4 – боковые стенки; 5 – вал; 6 – кожух; 7 – опорный валик; 8 -.делительнач перегородка
Электромагниты расположены по всей окружности барабана и вращаются вместе с ним. Дробленая руда загружается на поверхность барабанат равномерным слоем ленточным питателем. Магнитные куски руды притягиваются к шкиву, при движении ленты огибают его и под ним разгружаются в приемник. Немагнитные куски руды под действием центробежной силы отделяются от поверхности ленты сразу же при огибании шкива и делительным шибером направляются в приемник немагнитного продукта.
Напряженность магнитного поля на поверхности шкива составляет 80…120 кА/м. Шкивные магнитные сепараторы применяются также в качестве железоотделителей для удаление из руды, поступающей на дробление случайных железных предметов.
На рис. 123 представлен барабанный сепаратор ПБС, а в табл. 53 и 54 техническая характеристика магнитных сепаратором ПБС и ПБМ.
Рис. 123. Магнитный сепаратор 4ПБС – 63/200.
1, 2 – магнитные системы; 3 – барабан; 4 – рама; 5 – приемная коробка; 6 – редуктор привода; 7 – регулировочное устройство;
В барабанные сепараторы с нижней подачей исходного питания ПБМ измельченная руда в виде пульпы подается в приемный короб, а затем в ванну, где вращается в барабан, в котором неподвижно установлена магнитная система из треж литых магнитов. При вращении барабана магнитные частицы притягиваются к его поверхности и перемещаются к концам магнитной системы, где смываются брызгалами в лоток для концентрата. Немагнитные частицы разгружаются через выпускное отверстие ванны. В ванне поддерживается постоянный уровень. Пятиполюсная магнитная система сепараторов состоит из прессованных феррито-бариевых магнитов, которая обеспечивает напряженность магнитного поля барабана 110 кА/м.
Таблица 53. Техническая характеристика магнитных сепараторов ПБС
Параметры | Типоразмер | |
ПБС – 63/50 | 2ПБС-90/250 | |
Диаметр барабана, мм | ||
Длина барабана, мм | ||
Крупность исходного материала, мм | ||
Производительность , т/ч | ||
Мощность электродвигателя, кВт не более: для тихоходного режима (ПБС) для быстроходного режима ( ПБСЦ) | 1,1 | 4 х 2 |
Число барабанов | ||
Напряженность магнитного поля на поверхности барабана, ( кА/м) | 80…110 | |
Габаритные размеры, мм, не более длина ширина высота | ||
Масса сепаратора, т | 0,7 | 8,3 |
Таблица 54. Техническая характеристика магнитных сепараторов ПБМ
Параметры | Типоразмер | |||||
ПБМ-90/250 | ПБМ-П-90/250 | ПБМ-ПП-90/250 | ПБМ-П-120/300 | ПБМ-ПП-120/300 | ПБМ-150/400 | |
Диаметр барабана, мм | ||||||
Длина барабана, мм | ||||||
Крупность исходного материала, мм | 0,2 | |||||
Напряженность магнитного поля, кА/м | ||||||
Габаритные размеры, мм длина ширина высота | ||||||
Масса, т | 3,4 | 3,5 | 3,3 | 5,6 | 5,5 | 12,8 |
Барабанные электромагнитные сепараторы ЭБМ (рис.124) используются для мокрого обогащения сильномагнитных руд и для регенерации ферромагнитных утяжелителей. По принципу работы эти сепараторы и по конструкции основных частей аналогичны магнитным сепаратором с постоянным полем ПБМ.
Рис. 124. Электромагнитный барабанный сепаратор ЭБМ – 80/250.
1 – барабан; 2 – скребки; 3 – электромагнитная система; 4 – противоточная ванна; 5 – загрузочная коробка; 6 - сливной патрубок; 7 – рама; 8 – хвостовые насадки; 9 – привод; 10 - питающий лоток ; 11 – загрузочная коробка
Они состоят из секторной электромагнитной системы с полюсами, чередующимися по периметру барабана, что обеспечивает хорошее перемешивание материала, при прохождении его через магнитное поле, напряженность которого составляет 210 кА/м. ( табл. 55).
Сухая магнитная сепарация материала крупностью менее 3 мм применяется редко ввиду сильного пылеобразования, поэтому применяется она для обогащения магнетитовой руды крупностью 50…70 мм. Магнитная система этих сепараторов ( рис.125) состит из стальных секторов с чередующейся полярностью. Между сектороми расположены катушки обмотки, которые вместе с секрорами одеты на стальное ярмо. Напряженность поля на поверхности барабана составляет 110…120 кА/м. В табл. 53 приведена техническая характеристика электромагнитных сепараторов для сухого и мокрого обогащения.
Рис. 125. Электромагнитный барабанный сепаратор ЭБС – 90 /100
1 – барабан; 2 – электромагнитная система; 3 –питатель; 4 – рама с кожухом
Таблица 55. Техническая характеристика электромагнитных сепараторов для сухого и мокрого обогащения сильномагнитных руд и для регенерации магнитных суспензий
Параметры | Типоразмер сепаратора | ||
ЭБС-2 | ЭБМ-80/170Б | ЭБМ-90/250 | |
Размеры барабана, мм диаметр длина | |||
Производительность по исходной руде, т/ч | |||
Производительность по суспензии, м3/ч | |||
Число оборотов барабана, мин-1 | 6,5; 8,4; 10,8 | ||
Напряженность магнитного поля, кА/м | 110…120 | ||
Мощность электромагнитной системы, кВт | |||
Мощность электродвигателя привода, кВт | 1,1 | 3,0 | 4,0 |
Габаритные размеры, мм длина ширина высота | |||
Масса, кг |
Электромагнитные валковые сепараторы предназначены для сухого (ЭВС) и мокрого (ЭВМ) обогащения слабомагнитных руд цветных редких и черных металлов, доводки черновых концентратов, обезжелезнения материалов крупностью 0,1…5,0 мм с содержанием твердого в пульпе до 30…45% твердого.
Основными узлами сепараторов ( рис. 126) являются электромагнитная система, рабочие органы (валки), питатель и ванная с отделениями для продуктов магнитной сепарации. Специальный профиль полюсных наконечников обеспечивает создание магнитного неравномерного поля в зазоре между валком и наконечником, величина которого регулируется передвижением валка. Напряженность магнитного поля достигает 1350 кА/м.
Сепарируемый материал подается в зазор между валком и полюсным наконечником.
Рис. 126.Электромагнитный валковый сепаратор 2 ЭВМ – 38/250
1 – электромагнитная система; 2 –питатель; 3 –ванна; 4 – привод валков; 5 – привод питателей; 6 – разгрузочное устройство; 7 – защитные кожуха; 8 – водвод воды; 9 – рама; 10 – полюсгые наконечники; 11 –немагнитная рама
Под воздействием магнитного поля слабомагнитные минералы притягиваются к поверхности валка и выносятся в зону слабого магнитного поля, где отрываются от поверхности валка и под действием силы тяжести разгружаются в отсеки ванны для слабомагнитного продукта. Немагнитные частицы транспортируются самотеком и разгружаются в отсек ванны для немагнитного продукта. Сепараторы типа ЭВС имеют верхнюю, а сепараторы типа ЭВМ – нижнюю подачу исходного питания. В четырехвалковых сепараторах на нижних валках производится контрольная операция немагнитного продукта, прошедшего через верхние валки.
Электромагнитный сепаратор 4ЭВС- 36/100, который применяется для сухой магнитной сепарации гравитационных редкометальных концентратов, состоит из независимых электромагнитных систем – верхней и нижней, В каждой системе имеется два сердечника и четыре полюсных наконечника. Валки имеют индивидуальный привод.
Валковые электромагнитные сепараторы для обогащения слабомагнитных руд крупностью минус 4…5 мм ( марганцевые, окисленные железные, вольфрамитовые) обычно применяются двух и четырехвалковые сепараторы типа ЭВМ. Устройство этих сепараторов аналогично устройству магнитных сепараторов ЭВС. Исходный продукт в виде пульпы плотностью 70…80% твердого подается через загрузочное устройство и поступает в зазор между валками и полюсным наконечником магнитной системы. Магнитные частицы притягиваются к поверхности вращающихся валков и смываются водой в применик магнитного продукта, а немагнитные частицы через щелевые зазоры в полюсных наконечников разгружаются в приемник немагнитного продукта.
В табл. 56 приведена техническая характеристика валковых электромагнитных сепараторов типа ЭВС и ЭВМ.
Таблица 56. Техническая характеристика валковых электромагнитных сепараторов
Параметры | Сепараторы ЭВМ | Сепараторы ЭВС | |||||||
2ЭВМ 30/100 | 4ЭВМ 30/100 | 2ЭВМ 38/250 | 4ЭВМ 38/250 | 8ЭВС 16/100 | ЭВС 28/9 | ЭВС 36/50 | 2ЭВС 36/100 | ;ЭВС 36/100 | |
Диаметр валка,мм | |||||||||
Рабочая длина валка, мм | |||||||||
Число валков | |||||||||
Напряженность магнитного поля, кА/м | |||||||||
Мощность электропривода, кВт | 2,2 | 7,5 | |||||||
Габаритные размеры, мм длина | |||||||||
ширина | |||||||||
высота | |||||||||
Масса, кг |
Для обогащения руд, содержащих слабомагнитные минералы, применяются электромагнитные роторные сепараторы для мокрой магнитной сепарации.
Сепаратор ЭРМ – 1 ( 2ВК- 5В) обладает повышенной напряженностью магнитного поля и удлиненной зоной разделения, что благоприятно влияет на процесс селективного выделения слабомагнитных минералов. Магнитный поток в сепараторе распространяется вдоль ови валка, что првктически исключает нерабочие зоны, уменьшает износ валков и уменьшает расход электроэнергии.
Сепаратор ( рис. 127) состоит из валков - роторов 1, полюсных наконечников 2, катушек 3, загрузочного устройства 4, правой и левой ванн 5 и и привода 5. Два валка - ротора 1 и два полюсных наконечника2 и четыре катушки 3 образуют горизонтально расположенную магнитную систему О-образной формы.
Магнитная сила, возникающая в катушках, намагничивает зубцы валков - роторов, благодаря чему магнитные частицы, притягиваясь к их поверхности, выносятся вращающимися валками в концентратное отделение ванны, а немагнитные частицы под действием центробежной силы, возникающей при вращении валков, разгружаются между клиновидными выступами валка и разгружаются в ванну для немагнитной фракции.
Магнитный поток в зазорах между валками - роторами и полюсными наконечниками направлен от впадин наконечников к выступам зубцов валков и и замыкается через четыре рабочих зазаора шириной 8 – 9 мм. Валки - роторы, сердечники и полюсные наконечники изготовляются из малоуглеродистой стали.
Загрузочное устройство сепаратора состоит из двухбарабанного питателя и шиберов. Барабаны питателей приводятся во вращение одним из валков через звездочки и роликовую цепь со скоростью 50 оборотов в минуту. Привод сепаратора состоит из дух асинхронных электродвигателей мощностью по 2,8 кВт и червячных редукторов с передаточным числом 16,7.
Рис. 127. Общий вид электромагнитного сепаратора ЭРМ -1
Вода к сепаратору для периодического смыва валков подается снизу ванны. Постоянный уровень воды в ваннах поддерживается автоматически. В табл. 57 приведена техническая характеристика электромагнитных сепараторов ЭРМ.
Таблица 57. Техническая характеристика электромагнитных сепараторов ЭРМ
Параметры | Типоразмер сепаратора | ||||
2ЭРМ-5/100 | ЭРМ-15/160 | 2ЭРМ-15/160 | 4ЭРМ-15/160 | 4ЭРМ-20/160 | |
Число рабочих зон | |||||
Площадь рабочей зоны, м2 | 0,05 | 0,15 | 0,15 | 0,15 | 0,20 |
Напряженность магнитного поля, кА/м | |||||
Число валков- роторов | |||||
Диаметр валка-ротора, мм | |||||
Скорость вращения валков, мин-1 | 51,8 | ||||
Крупность исходного питания, мм | 3 - 0 | ||||
Производительность, т/ч | 2…8 | 2…4 | 2…8 | 10…15 | 10…15 |
Мощность электродвигателей, кВт | 4,5 | 9,0 | 18,5 | 26,0 | |
Габаритные размеры, мм длина ширина высота | |||||
Масса, кг |
Все более широкое распространение в промышленности для мокрого магнитного обогащения тонкоизмельченных руд получают высокоградиентные или полиградиентные сепараторы – барабанные, валковые и роторные. В этих сепараторах сильное магнитное поле создается намагничеснными ферромагнитными телами (стержни, шары). Магнитные минералы удерживаются в каналах между намагничеснных тел, затем выносятся из рабочей зоны и смываются водой в бункер для магнитного продукта.
Производительность барабанных сепараторов для сухой сепарации рекомендуется принимать по каталогам или по промышленным данным, а производительность сепараторов для мокрого обогащения определяется по удельной производительности на единицу длины барабана или валка в зависимости от крупности исходного материала, содержания твердого, диаметра барабана или валка и типа ванны.
Так удельная производительность сепаратора ПБМ с противоточной ванной при диаметре барабана 1200 мм, содержании в материале класса минус 0,074 мм - 50…60%, содержании твердого в питании 50% удельная производительность равна 100…120 т/(м·ч). Удельная производительность валкового сепаратора при обогащении титаноциркониевых песков составляет всего 1 т /( м·ч)
По удельной производительности производительность сепараторов ПБМ определяется по формуле
Q = q(L – 0,1), т/ч, где q – удельная производительность, т/(м· ч); L – длина барабана, м.
Производительность сепараторов для слабомагнитных руд может быть определена аналогичным путем по формуле
Q = q n (L – 0,1), т/ч, где n – число рабочих органов ( барабанов, роторов, валков) в сепараторе.
Дата добавления: 2015-06-10; просмотров: 8461;