Патент на изобретение №2288039

(54) СПОСОБ МАГНИТНОГО ОБОГАЩЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57) Реферат:

Использование: горно-обогатительная отрасль промышленности, обогащение тонкоизмельченных руд, содержащих сильномагнитные материалы. Позволяет повысить качество концентрата. Способ заключается в пропускании пульпы через рабочую зону магнитного сепаратора с неподвижным барабаном, когда слой сфлокулировавшихся и движущихся по рабочей поверхности частиц концентрата под действием бегущего магнитного поля подвергается такому механическому воздействию, при котором флокулы разрушаются, освобождаясь от попавших в них немагнитных фракций, которые смываются струями воды, после чего очищенные таким образом магнитные частицы вновь формируются во флокулы и отводятся в зону разгрузки. Устройство включает корпус-ванну с коническим дном, рабочий орган в виде вертикального кожуха-обечайки с расположенной внутри вращающей круговой магнитной системы на основе постоянных магнитов. На внешней поверхности кожуха-обечайки вдоль ее образующей установлены сетки из немагнитного материала с размером ячейки, превышающим максимальный размер зерен, но меньше размера флокул вдоль их длинной оси, а возле сеток устанавливаются промывные коллекторы. Для отвода слоя флокул магнитной фракции установлена спиральная направляющая. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: горно-обогатительная отрасль промышленности, обогащение тонкоизмельченных руд, содержащих сильномагнитные материалы.

Известен способ и устройство для его осуществления, реализуемый в устройстве для обогащения минеральных смесей с сильномагнитными частицами, включающий: вертикальный, цилиндроконический корпус; концентрически расположенный в нем кожух с установленной внутри для создания бегущего поля вращающейся цилиндрической магнитной системой; системы подачи исходного питания и разгрузки продуктов разделения. Для создания направленного вниз градиента магнитных сил кожух выполнен в виде усеченного, сужающегося вниз конуса, а между корпусом и кожухом расположены кольцевые, конусообразные направляющие [1].

Недостатком данного способа и аппарата является низкая эффективность при получении концентратов высокого качества, например магнитного концентрата из магнетитовых железных руд. Совпадение направления действия векторов конкурирующих при сепарации сил магнитных (вертикальный градиент) и сил тяжести будет отрицательно сказываться на процессе разделения. При меньшей плотности, но из-за больших размеров сростки могут иметь гидравлическую крупность, равную или превышающую по величине этот параметр у зерен ценного минерала (магнетита). Поэтому в данном случае будет иметь место попадание бедных (хвостовых) фракций в концентрат.

Кроме этого, сростки будут захватываться в рабочей зоне сепаратора в слой флокул и попадать в магнитную фракцию также и вследствие близких магнитных свойств частиц чистого концентрата и сростков. Во флокулы могут захватываться и немагнитные частицы в результате действия механических и адгезионных сил.

В данном аппарате, в зоне разгрузки магнитной фракции отсутствуют конструктивно-технологические элементы (разрыв в магнитной системе, воздействие струй смывной воды и пр.), позволяющие беспрепятственно отводить концентрат. Поэтому в разгрузочном кольцевом зазоре в нижней части кожуха будет иметь место залипание и накапливание частиц магнитной фракции, что снизит надежность и эффективность работы аппарата.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявленных способа и устройства для его осуществления является способ, реализуемый в барабанном магнитном сепараторе, включающем: барабан с двумя неподвижными магнитными системами, размещенными внутри него с зазором относительно друг друга, ванну, устройства для подачи питания, воды и отвода продуктов сепарации и два вибратора, установленных на дне ванны. Один из вибраторов установлен между магнитными системами, а другой под второй по ходу вращения барабана магнитной системой [2].

Недостатком данного способа и аппарата является невозможность создания бегущего магнитного поля высокой частоты на рабочей поверхности барабана с неподвижной магнитной системой вследствие ограничений линейной скорости для барабана (скорость 1-2 м/с, частота 2-7 Гц). Известно, что частота вращения вектора магнитного поля определяет частоту вращения магнитных флокул на рабочей поверхности и соответственно эффективность процесса освобождения магнитных частиц от частиц пустой породы и сростков. Таким образом, низкая частота затруднит получение высококачественных концентратов, а наличие двух вибраторов обусловит повышение энергозатрат и снижение общей надежности работы сепаратора.

Целью изобретения является повышение качества концентрата в операции магнитной сепарации при исходном питании, характеризующемся большим количеством сростковых фракций. Это позволит после первых стадий измельчения в традиционных технологических схемах мокрого магнитного обогащения вывести продукт с качеством, близким к качеству конечного концентрата и, тем самым, снизить технологическую нагрузку на оборудование, обеспечить энергосбережение.

Известно, что в магнитном поле сепараторов для обогащения сильномагнитных руд частицы магнитоактивного минерала флокулируют с образованием множества отдельных прядей-флокул. Каждая флокула представляет собой совокупность вытянутой формы цепочек последовательно соединившихся за счет магнитных сил от нескольких до десятков или сотен частиц и сориентирована длинной осью в пространстве вдоль силовых линий магнитного поля. Угол между длинной осью флокулы и рабочей поверхностью сепаратора зависит от положения флокулы относительно полюсов магнитной системы.

При относительном движении рабочей поверхности и магнитной системы с чередующейся полярностью в направлении движения, вектор напряженности поля вблизи поверхности совершает вращение, то есть возникает явление «бегущего» магнитного поля. Флокулы, ориентируясь вдоль силовых линий, также совершают вращательное движение вокруг точки касания с рабочей поверхностью и таким образом перекатываются вдоль своей длинной оси по поверхности навстречу движению магнитной системы. Частота вращения вектора поля и соответственно флокул прямо пропорциональна линейной скорости движения магнитной системы относительно поверхности и обратно пропорциональна шагу полюсов.

При образовании флокул в магнитном поле в них, за счет магнитных, механических, адгезионных сил захватывается часть частиц с пониженной магнитной восприимчивостью – сростки, немагнитные – пустой породы. При движении слоя флокул за счет движения рабочего органа или бегущего магнитного поля в рабочей зоне сепаратора флокулы не полностью освобождаются от пустопородных и сростковых частиц. Гидравлических, центробежных, виброаккустических и других конкурирующих с магнитными сил при существующих способах мокрой магнитной сепарации недостаточно для полного разделения частиц концентрата и хвостов (промпродукта). Поэтому высокое качество концентрата достигается многократными перечистками с классификацией по крупности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе магнитного обогащения, включающем подачу исходного материала в виде пульпы на рабочую поверхность с бегущим магнитным полем, разделение материала под действием магнитных, гравитационных и гидравлических сил на магнитную и немагнитную фракции и выведение этих продуктов, согласно изобретению отделение захваченных во флокулы сростковых и немагнитных частиц от раскрытых зерен сильномагнитного минерала обеспечивают путем механического разрушения флокул (дефлокуляцией) при прохождении их через немагнитные сетки с размером ячейки более максимального зерна обогащаемого материала и менее размера магнитных флокул вдоль их длинной оси с последующими перегруппировкой и повторной флокуляцией сильномагнитных частиц и одновременной промывкой их водой. В процессе разрушения флокул, перегруппировки и соединения частиц в новые флокулы содержание полезного компонента (ферромагнитного минерала) в них возрастает.

Способ реализуется в устройстве-сепараторе для магнитного обогащения руд с сильномагнитными минералами, включающем вертикально расположенный цилиндрический корпус с коническим дном, концентрично корпусу установленный неподвижный цилиндрический кожух-обечайка с вращающейся внутри замкнутой магнитной системой на постоянных магнитах с полюсами чередующейся по диаметру полярности для создания бегущего магнитного поля, системами подвода питания и отвода продуктов разделения, согласно изобретению перпендикулярно направлению движения слоя сфлокулировавшегося материала, вдоль образующей цилиндрической поверхности кожуха обечайки устанавливают сетки из немагнитного материала с размером ячейки более максимального зерна обогащаемого материала и менее размера магнитных флокул вдоль их длинной оси, с подачей промывной воды на слой для вымывания сростковых и хвостовых фракций, а разгрузку магнитной фракции осуществляют с помощью спиральной направляющей, отводящей ее вниз в зону ослабления действия магнитных сил.

На фиг.1-2 показана рабочая зона сепаратора с реализацией заявленного способа магнитного обогащения руд: магнитная система 1 и рабочая поверхность 2, движущиеся флокулы 5,6; сетка 3; направляющая 4.

На фиг.3-5 показан магнитный сепаратор для осуществления способа магнитного обогащения руд, включающий магнитную систему 1 на постоянных магнитах 4 и кожух-обечайку 2, расположенных в корпусе 3, патрубки подачи исходного питания 5 и промывной воды 6, сетки для разрушения (дезинтеграции) флокул 7, сливной желоб 8 с патрубком 9, патрубком 10 для выпуска хвостов, спиральной направляющей 11 и концентратного патрубка 12.

Заявленный способ осуществляется следующим образом (фиг.1). Магнитные частицы исходного материала, поступающего в виде пульпы в зону действия магнитного поля, структурируются с образованием множества флокул. Во флокулы, кроме частиц раскрытого магнитного минерала, захватываются частицы сростков и пустой породы. При движении полюсов магнитной системы 1 с чередующейся полярностью на рабочей поверхности 2 создается бегущее магнитное поле и под его действием образовавшиеся флокулы 5 начинают двигаться, перекатываясь по поверхности вдоль своей длинной оси навстречу движению полюсов. Проходя через установленную поперек движения флокул сетку 3 с размером ячейки больше максимальной крупности зерна и меньше размера флокул вдоль их длинной оси, они деструктурируются (разрушаются), при этом частицы концентрата освобождаются от немагнитных и слабомагнитных частиц, зернистые фракции которых опускаются вниз, а шламистые поднимаются вверх. Струи промывной воды интенсифицируют процесс. Пройдя сквозь сетку, очищенные магнитные частицы вновь группируются во флокулы, продолжают движение, а затем отводятся в зону, где отсутствует поле для разгрузки.

Заявленное устройство – магнитный сепаратор работает следующим образом (фиг.2). Исходное питание в виде пульпы через патрубки 5 (на фиг.2 питающих патрубков два) подается на рабочую внешнюю поверхность кожуха-обечайки 2. Вращающаяся магнитная система, в основе имеет постоянные магниты 4 чередующейся полярности (N-S-N-S…), создает на рабочей поверхности бегущее магнитное поле, характеризующееся вращением вектора напряженности в каждой точке рабочей поверхности обечайки. Немагнитные частицы под действием гравитационных сил опускаются на дно корпуса и разгружаются через патрубок 10, а слой флокул, образовавшихся в магнитном поле из частиц магнитной фракции и притянувшийся к поверхности кожуха, начинает двигаться навстречу движению полюсов магнитной системы. Флокулы под действием бегущего магнитного поля, проходя через сетки 7 с размером ячейки больше максимальной крупности зерна и меньше их размера вдоль длинной оси, разрушаются – деструктурируются, а струи воды из коллекторов 6 вымывают при этом пустопородные и сростковые частицы, которые опускаются вниз и разгружаются через патрубок 10. Шламистые частицы за счет восходящего потока воды поднимаются вверх, поступают в сливной кольцевой желоб 8 и разгружаются через патрубок 9. Пройдя сквозь сетку, очистившиеся магнитные частицы вновь формируются в слой флокул, который спиральной направляющей 11 выводится из зоны действия магнитного поля вниз и разгружаются через концентратный патрубок 12.

Источники информации

1. А.с. СССР №915967, В 03 С 1/24, 30.03.82.

2. А.с. СССР №1620143, В 03 С 1/10, 15.01.91.

Формула изобретения

1. Способ мокрого магнитного обогащения руд, содержащих сильномагнитные минералы, включающий пропускание пульпы через рабочую зону магнитного сепаратора с цилиндрической рабочей поверхностью и переменным бегущим магнитным полем, разделение материала под действием магнитных сил и конкурирующих с ними гравитационных и гидравлических сил на магнитную и немагнитную фракции, перемещение сфлокулировавшейся магнитной фракции по рабочей поверхности за счет действия бегущего магнитного поля, отвод и разгрузку продуктов сепарации, отличающийся тем, что обеспечивают механическое разрушение – деструктурирование флокул магнитной фракции на сетках из немагнитного материала с размером ячейки более максимального зерна обогащаемого материала, перегруппировку с последующей повторной флокуляцией магнитных частиц при их движении по рабочей поверхности с одновременной промывкой частиц струями воды.

2. Устройство для мокрого магнитного обогащения тонкоизмельченных руд с сильномагнитными минералами, включающее корпус – ванну с коническим дном, рабочий орган, представляющий собой вертикальный кожух-обечайку с расположенной внутри вращающейся круговой магнитной системой на постоянных магнитах чередующейся полярности для создания бегущего магнитного поля, систему подачи исходного питания, воды и вывода продуктов разделения, отличающееся тем, что на внешней рабочей поверхности кожуха-обечайки вдоль ее образующей установлены сетки из немагнитного материала с размером ячейки более размера максимального зерна обогащаемого материала и менее размера магнитных флокул вдоль их длинной оси, при этом на расстоянии от рабочей поверхности возле сеток вертикально установлены промывные коллекторы, а на рабочей поверхности кожуха-обечайки – спиральная направляющая, опускающаяся в направлении, противоположном направлению вращения магнитной системы.

РИСУНКИ