ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СЕПАРАЦИИ

В ПОЛИГРАДИЕНТНЫХ СРЕДАХ

§ 1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О МАГНИТНОМ ПОЛЕИ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ

Рассмотрим кратко сущность основных понятий 近 характеристик, дающих возможность описания различных явлений и! закономерностей, связанных с магнитным полем, поскольку он；и[ в дальнейшем будут использованы при рассмотрении отдельных сторон процесса магнитной сепарации в полиградиентных средах [78—80].

Причиной возникновения магнитного поля является движение заряженных частиц вещества, при этом магнитное поле и вещество могут занимать один и тот же объем. Свойства магнитного поля в какой-либо точке пространства, интенсивность его внешних проявлений можно охарактеризовать векторной величиной — индукцией магнитного поля В. Для наглядности в описание магнитных явлений вводят также понятие линий магнитной индукции, т. е. воображаемых линий в пространстве, проведенных так, что касательная к линии в каждой точке совпадает по направлению с век-

*)ром магнитной индукции.

「 Интеграл вектора магнитной индукции по некоторой поверхности называется магнитным потоком через эту поверхность

0> = jBdS,(I. 1)

т. е. величина В может рассматриваться как плотность магнитного потока.

Магнитное поле, образованное плоским контуром с током / (охватывающим площадь S), можно также характеризовать век- тором магнитного момента этого контура

M = /S.(I. 2)

•г Любое тело состоит из ряда элементарных носителей магнетиз-

ма, обладающих магнитным моментом, которые, складываясь геометрически, дают суммарный магнитный момент намагниченного тела. Мерой намагниченности тела служит вектор намагничены ости J, равный магнитному моменту М .единицы объема тела dVf

м = J JW,(I. 3)

т・ е. вектор J можно определить как плотность машинного момента.

При помещении магнитного тела во внешнее магнитное поле величина вектора намагниченности J тела будет зависеть от величины этого поля, т. е； между векторами J и В существует определенная связь, которая осуществляется введением нового вектора, называемого напряженностью магнитного поля Н и определяемого как разность векторов индукции 1и намагниченности. Связь эта выражается) формулой

Н = В — 4虱工(I. 4)

Таким образом, магнитная индукция В характеризует суммарное магнитное поле в веществе, а вектор напряженности магнитного поля Н дает возможность рассматривать это поле вне связи с намагниченностью вещества, определяемого вектором J.■

Основной характеристикой ферромагнитных веществ является Связь между векторами индукции или намагниченности н вектором напряженности магнитного поля'，

В — |1Н и J == х Н,(I. 5)

где коэффициенты пропорциональности соответственно называются магнитной проницаемостью 模 и восприимчивостью х вещества, которые, в свою очередь, связаны между собой выражением

♦В= 1 +4閭(I. 6)

В общем случае р. и х не являются постоянными, а сами зависят от Н и J (для ферромагнетиков эта зависимость не имеет точного аналитического выражения и определяется экспериментально) .

Эти характеристики относятся к веществу ферромагнитного те- ла, что означает воздействие на образец только одного внешнего поля (теоретически это выполняется лишь для образцов бесконечной длины или тороидальных). В образце ферромагнетика разомкнутой формы при размещении его во внешнем магнитном поле образуются магнитные полюса, создающие внутри образца поле обратного направления по отношению к внешнему полю. Это размагничивающее поле пропорционально намагниченности образца

，Коэффициент пропорциональности N называется коэффициентом размагничивания (размагничивающим фактором). Следовательно, истинная напряженность магнитного поля, .действующая в образце, всегда меньше напряженности внешнего поля

亦H〃 = HlNJ.(1.8)

mf声Размагничивающий фактор аналитически рассчитывается толь-

ко для тел в форме эллипсоидов вращения. Частные его значения для шара, очень тонкой пластинки и бесконечно длинного цилиндра будут Мш =告冗；Nn = 4亢；Nu = 2k. Для образцов других форм N определяется экспериментально.

Между прон;ицаемостями и восприимчивостями вещества и тела существуют следующие соотношения:

и -——；хт - —-—•(I. 9)

Величины Вт н "т соответственно называются проницаемостью и восприимчивостью тела.•

Для характеристики ферромагнитных материалов обычно используется зависимость индукции или намагниченности от напряженности магнитного поля в виде графиков B = f(H) н /=/("), носящих название основной кривой намагниченности (индукции). Процесс технического намагничивания за исключением области начального и конечного намагничивания является необратимым —— при уменьшении поля " кривая намагничения (изменение /) будет проходить другой путь (явление гистерезиса). Площадь петли •гистерезиса для симметричного цикла намагничивания будет мак- -симальной при достижении предельного значения "м (поля насыщения) .Значение индукции и намагниченности на предельной петле гистерезиса при напряженности поля, равной нулю, соответственно называется остаточной индукцией Вг п остаточной намагниченностью Jf, а значение напряженности магнитного поля, при кото- 亂 ром намагниченность равна нулю, называется коэрцстпвной (или £ задерживающей) силой Нс.“

Как всякое силовое поле, магнитное поле обладает энергией

£W = J wd匕(I. 10)

где w ——является плотностью магнитной энергии (энергия, приходящаяся на единицу объема), которая может быть выражена через магнитную индукцшб и напряженность магнитного поля:

(1.11)(1.11)ВН

(1.11)

(1.11)

8大8加

Для магннтно!го поля применимы все положения теории элек-

тромагнитного и других силовых полей, позволяющие более полно охарактеризовать это поле и сделать необходимые технические расчеты. Одним из таких основных положений теории магнитного поля является уравнение непрерывности

уВ = div В — О,(I. 12)

означающее, что магнитный поток, пронизывающий замкнутую поверхность, всегда равен нулю (линии магнитной индукции всегда непрерывны). Поскольку поле вектора В носит вихревой или смешанный характер (нет дивергенции), то оно имеет векторный потенциал А, определяемый выражениями

rot А = fpA] — В и vA = div А = 0.(I. 13)

Векторный потенциал А магнитного поля удовлетворяет уравде^ ниям Пуассона или Лапласа:

。.V2AH —財 или 0.(1. 14)

В областях пространства, где нет токов (/=0), имеем тогда из уравнения Максвелла*

[VH] =rotH =0,(I. 15)

т. е. магнитное поле в этом случае обладает смешанным характером——кроме векторного, имеется также и скалярный потенциал магнитного поля 4 , определяемь/й соотношением

H = -vUm •(I. 16)

В изотропной и однородной среде (ц, = const) скалярный магнитный 1потенциал удовлетворяет уравнению Лапласа

V2^ =0.(1. 17)

Для двухмерных магнитных полей (Ах — 0; Ау ^ 0; 4毋抬0) между векторным и скалярным потенциалами имеется связь, выражаемая соотношениями

ov = 一 ==.дудхдх ду

Эти выражения называются уравнениями Кош-и — Римана, а функции Az и ^UM——сопряженными. Кривые Д2= const (линии равного векторного потенциала, являющиеся линиями магнит' ной 'индукции) и pZAi =const (липни равного скалярного потенциала——эквипотенциальные линии) образуют ортогональную систему.

Линии магнитной индукции и эквипотенциальные линии магнитного поля всегда подчиняются этому условию. Вследствие непрерывности линий магнитной индукции на границе двух сред нормальные составляющие вектора В в соседних точках, лежащих cq*

ответственно по одну и другую сторону границы, должны быть равны

В^ = В»(I. 19)

艇 из выражения (I. 15) следует, что касательные составляющие Вектора Н также должны быть непрерывны (если в Данной точке Р1ет тока), т. е. должны быть равны

I％ =Н%・(I. 20)

Отсюда, имеем закон преломления： магнитных линий на границе двух сред'.

tgai/tga2 = н/^Q・ 21)

Для границы сталь (gi) ■—воздух (网)имеем 模丿悶，т. е. /。2*°, а это практически означает, что выход линий магнитной индукции из стали в воздух происходит по нормали к поверхности стали (для случая расположения проводов с током, определяющим магнитное поле, в-воздухе, а не в стали).

При технических расчетах часто приходится иметь дело с несколькими телами, образующими магнитную замкнутую цепь. Магнитное поле в рабочих зазорах электромагнитных сепарато- ров создается с помощью магнитной системы, состоящей из магнитопровода и намагничивающих обмоток, питаемых постоянным током. Элементы магнитопровода образуют магнитную цепь, - и одним из основных факторов, определяющих напряженность магнитного поля в зоне сепарации, является магнитодвижущая сила anuivrpOMarMHTHoii системы〔сепаратора или отдельных замкнутых магнитных цепей этой системы. Магннтодв-ижущая сила Льд.с. фи- знческп представляет собой работу, затрачеггную на перемещение в магнитном поле единицы положительной магнитной массы по какому-либо замкнутому контуру. Определяется ма1гнитодвижу- Щзя сила из формулы

^*м.д.с. — 4冗•/，〃炉(1. 22)

где / — величина постоянного тока в намагничивающих обмотках;

勺一 число витков обмотки (чиело обходов вдоль замкнутого контура, сцепленного с электрической цепью).

По аналогии с законом Ома( можно записать также и соотно- IIleiIIIe между величиной магнитного потока Ф и вызвавшей его ；；^；；HT°nBHg《也еМ силой (пропорциональной вектору напряжен-

ф = Fmkc・ /R甘,(L 23)

'"'Rp — магнитное топроти1вление, определяется .выражением

здесь S — сечение, пронизываемое магнитным потоком Ф, а 1^в— расстояние вдоль любого пути между точками А и В, для которых определена Fm.&c ・

Величина G, обратная R+ и называемая магнитной проводимостью, также может быть выражена через Ф и 尸м』.с・

G = Ф/Гм.д.с. (I. 25)

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ

Из всех магнитных характеристик вещества для - целей магнитной сепарации минерального сырья наиболее важной является мат- нитная восприимчивость. Именно этот параметр входит наряду с напряженностью магнитного поля в выражение для магнитной си- лы притяжения, действующей на частицы руды или зерна минера- .лов в рабочей зоне сепаратора.

В природе все вещества обладают способностью намагничиваться в магнитном поле, так как все они являются носителями 《атомного》 магнетизма. При движении электрона в атоме по орбите возникает орбитальный магнитный момент, а при вращении его вокруг собственной осп появляется спиновый магнитный момент. Рассматривая поведение атомных магнетиков во внешних магнитных полях, их можно разделить на два класса: диамагнетики (х<0) и парамагнетики (乂>0). Явление диамагнетизма, т. е. возникновение противоположно направленного магнитного момента за счет ларморовской прецессии орбит электронов в магнитном поле, более универсально — оно присуще всем веществам. Но в чистом виде диамагнетизм наблюдается только в том случае, если он не масиируется более сильным парамагнитным эффектом.

Необходимым признаком парамагнетизма является наличие у атомов собственных магнитных моментов, существующих независимо от внешнего магнитного поля (внутри парамагнетика к действию внешнего поля прибавляется действие возникшего в об|разце магнитного момента). В указанном смысле парамагнетизм охватывает ферромагнетизм <н антиферромагнетизм, но в более узком смысле для парамагнетизма характерно отсутствие -сильного ориентирующего .взаимодействия между магнитными моментами ато-, мов или молекул вещества, которое характерно для ферромагнетизма и антиферромагнетизма [81——83].

Таким образом, и диамагнегики, и парамагнетики обладают незначительной величиной магнитной восприимчивости, а большие ее значения присущи только ферромагнитным веществам. Кроме того, одним из условий проявления ферромагнетизма является наличие в электронных оболочках атомов нескомпенсированных магнитных спиновых моментов. В результате взаимодействия таких атомов возникает внутримолекулярное магнитное поле, вызывающее в ферромагнетиках образование областей спонтанной (самопроизвольной) намагн?1ченностм. Энергия обменного взаимодейст-

внк весьма сильно зависит от межатомных расстояний, и при больших расстояниях обменные силы становятся ничтожно малыми наблюдается только парамагнетизм. При сближении атомов между собой обменные силы достигают максимума и затем уменьшаются, 隙и в энергетическом отношении более выгодным становится анти- рпараллельная ориентация (обменный интеграл становится отрица--

тельным). Состояние вещества, характеризуемое самопроизвольной антипараллельной ориентацией спинов, называется антиферромагнетизмом.

Ферромагнитными свойствами могут обладать не только чистые вещества (в большинстве своем металлы), но также их различные соединения； в частности окислы металлов. В большинстве случаев окислц железа (никеля, кобальта и других элементов) относятся к так называемым ферримагнетикам, т. е. веществам, обладающим нескомпенсированным антиферромагнетизмом. В ферримагнетиках устанавливается такая атомная магнитная структура, при которой соседние элементарные магнетики антипараллельны, образуя две магнитные подрешетки, каждая из которых обладает парциальной самопроизвольной намагниченностью (нескомпенсированной друг с другом). Такое отсутствие компенсации намагниченности подрешеток вызывается либо кристалло-химической неэквивалентностью узлов подрешеток (разное их число в элементарной* ячейке) ,либо различием электронной структуры ионов, например в кристаллической решетке магнетита, где ионы одного элемента Fe имеют различную валентность.

Следует отметить, что обменные силы могут менять свою величину в зависимости от величины внешнего магнитного поля. Следовательно, будет меняться также и вел1ичина магнитной восприимчивости ферромагнетиков. В области малых значений внешнего магнитного поля 〃 величина % зависит от 〃 линейно. С увеличением ” магнитная восприимчивость % возрастает, проходит через максимальное значение %тах и затем при дальнейшем увеличении намагничивающего поля убывает. На рис. 1 приведены графики та^ой зависимости для магнетитов из железистых кварцитов Михайловского (образец 1) м Лебединского (образец 2) участков КМА. Для исследования брались порошки различной крупности. Полученные на рис. 1 кривые показывают, что на величину магнит- н°й восприимчивости влияет также и размер зерен магнетита. Та- к°е влияние можно объя|снить тем, что для ферромагнетиков обла- 二тн спонтанной намагниченности (домены) имеют вполне определенные размеры 50——100 мк. И, следовательно, для зерен м а гнети- :а, имеющих размеры, меньшие размеров доменных областей, из*' меняются магнитные обменные силы, что приведет к изменению магнитной восприимчивости. На рис. 2 даны графики зависимости % )т размеров частиц (при различных значениях внешнего магнитно- ° поля Н). Из них действительно следует, что для зерен магнети- а, имеющих размеры, меньшие 50—100 мк, наблюдается уменьше- 【не величины % при уменьшении размеров зерен.

50 幽 3Z勿2勿

Размер〃，мм

Рис. 2. 'Зависимость магнитной восприимчивости % от размеров частиц d для напряженности Я:

J — J00, 2 — 250, 3 — 500; 4 — 1000;5—1500;6— 2000; 7一

3000 (о— о образец 1, оо образец 2)

例

набпзаемое умень 日 енне магнитной BocnpmIMqHBQCTH =- зерен магнетита” больше 100 мк (Образец 1) нн 200250 мк (о разец 2)” объясняется напнинем в нсспепуемЕХ порошках сростков магнетнта н кварца (KPHCTannbI магнетнта в образце 1менее 0 мк” а в образце 2丨менее 200——250 мк)・ По магн0THнм свозйст， вам 一ферромагнетики в феррюмагнет0KH СХОАНЕ между собой- но в случае- Kosa нарушение KOMneHcausI обусловлено слабьтм магнитном взанмопей-ствиемех《ду атомнмм носителям 氏 магнетнз- мтвозникает очень слабая п^ЕОД^ОК^ГОО^^Ж^^ намагниченность (0二。/0 от 06blqHx знасеэа ё^ ферро— s^s феррнмазетнков к веществаобпапаюЕИМ такмм слабьтм -MarH0THнм вза0Mo Ае 『твмем-относятся- гематит (март氐т)》ГИДРООКСЛЬ1 железа” ка-60— натн н суньфндн некоторых металлов* ипп зтнх мннерапотак же какппп магнетита” наблюдается зависимость велнчннЕ Ма7 ннтной sna^-ss^^sroonHS от кругшоста 口 асти -HccnenyeMbIX ГЮРОЕ,

100020003000

Напряженность 4 э

Рис. 1. Зависимость магиитаой восприимчивости % от- магнитного поля Н для размеров частиц d:

勿

/ — сг 80 до 100; 2 — от 6® до 80; 3 — от 40 до 60; 4 — от 20 до 40; 6 —от 150 до 200 ; 6 — от 100 до 150; 7 — от 50 до 1М; 8 — менее 50 (о—ообразец 1, о>о образец 2)

7 5 4 3 2 士 500000 NUM

175432 g Си о о О О

4

223333 2 6 4 8 6 4 935000 о О О О О О

247443 906523 Q о О О ОО О О О О О о

2 3 二 8 4 3

2 1―15G 8 2 О О О О О О

°|

4 5 扌 13 7 4

8 5 О 4 О 4 о о о о О О

5

1 12 2

3 о 6 з о N О О 5 5 О О 己 Q С О О О

Т а 6 л н ц а 1

зв・ В ТМ6Л・ 1 Пр_нвепень1 результаты нзмереннн X ппам"ртнт'Жет 〔езной cnfonKIH》FHnporeMaTHT-JIHMOHHTaШ1ьмента nppa3qHq, Ex классах крупност-н части

，Из Та6п・ВПНО9 и0 пруменьп!енразмеров зерен минера- 【овз а также д^-к в смесзерен сростков минерала с кварцем магнитная воспрннмннвость уменьшается. Несколько ЯОГО^Е^^« е обЕее значение магн0T-ной OTOOa^-KasrsroQOHS для зтх мннера， в обтэяснпетсп прнсутствнем в порошках репмктовнх зерен магнег 一 нта (АО 1 2步)• Ba*HeEHM фактором. опрепепяюЕНМ магннтг 1ble свойства мннерзлг является также тнп химической свнзн・ 1P0 переходе от лонной евпзн к ковалентной магннтность онногс того же зпемента уменьшаете戸 Так二-апрнмерз для охй^нн^ к нрнта ма「нитне свойства обусповпенЕ содержаннем пвухвапент— 03 жепезно ендернт существенноонное соединен0p а гшрнт — овалентноКак следствие зтого магннтнан воспрш!мнвость сн, срита большез ием у пнрнта

Существенное изменение магннтных свойств как ферромагннт, ^^- тк н Парамагнтнь1х минералов возможно н прн WW§^W^KS« рнстаплнческой -решетки мннера^а прузмн атомамн (азомор— 13м)・ Магннтнь1е свойства минералов обусловлены в основном н%

15

лйчиеМ в них атомов Fe, Со и Ni, но лишь определенной валентности. Так, наличие в минерале нонов Fe3+ , как правило, ведет к появлению ферромагнитных свойств, а минералы, содержащие только Fe2+, парамагнитны.

'Парамагнетизм минералов, прежде всего, обусловливается наличием нечетного числа электронов (нескомпенсированные спины) в оболочках составляющих их атомов, а следовательно, и ва- лентностью 'ионов, В связи с этим одни и те же элементы, образую , щие ионы с различной валентностью, будут характеризованы и различной магнитной восприимчивостью. Для большинства парамаг- .нитных минералов, таких, как гранаты, пи|роксены, амфиболы, слюды, хлориты, сидерит и другие, магнитная восприимчивость опреде- -ляется содержанием железа. С возрастанием количества железа в немагнитных минералах наблюдается и рост их удельной магнитной восприимчивости. Существование изоморфизма элементов в отдельных минералах (амфиболы, слюды, карбонаты, хлориты) может из-、 менить в них количественное содержанием ионов железа, что приводит к значительным колебаниям магнитной восп ри им чиво сти.

В табл. 2 приведены значения удельной магнитной восприимчи-

МннералыМннералыЖелезные рудные：Мартит .,,Гематит .,Железная слюд-Железные рудные：Мартит .,,Гематит .,Железная слюд-ка . . , Гидрогематит 1'етит ■..Лимонит .,Ильменит Сидерит ..Пирит .ка . . , Гидрогематит 1'етит ■..Лимонит .,Ильменит Сидерит ..Пирит .М аМ аР ганцев ыеР ганцев ыеРудные:Пиролюзит Манганит . ^ауслганит . Вернадит . Псиломелан Брауиит .[Родохрозит ,Рудные:Пиролюзит Манганит . ^ауслганит . Вернадит . Псиломелан Брауиит .[Родохрозит ,Z-I0~6СМ3/Г'Z-I0~6СМ3/Г'，[Плотность,，[Плотность,г/см*г/см*-Минералы-МинералыНерудное：Нерудное：驾二芻储匕謂炉ри驾二芻储匕謂炉риКальцит '.Кальцит '.Т аблица 2Т аблица 2Z-I0~6См®/гZ-I0~6См®/г1-10 2—71-10 2—7.10-1500 5,2-5,4 .40-100 4,2-4,8 .25 - 602,8 ~3,8.40-300 2,7-4,4 .100-1500 4,7—5,1 .35—150 3,0—3,9■ •2-120 4,9—5,2 Флогопит 、Зеленая слюдка Эгирин ...Авгит，Тремолит .一Актинолит ,. 12—20Рибекит - .. . 40—45Куммингтонит . 50—140 Арфедсонит . . . 30—45 Халькопирит ..4—50.10-1500 5,2-5,4 .40-100 4,2-4,8 .25 - 602,8 ~3,8.40-300 2,7-4,4 .100-1500 4,7—5,1 .35—150 3,0—3,9■ •2-120 4,9—5,2 Флогопит 、Зеленая слюдка Эгирин ...Авгит，Тремолит .一Актинолит ,. 12—20Рибекит - .. . 40—45Куммингтонит . 50—140 Арфедсонит . . . 30—45 Халькопирит ..4—50■ • 20—100 4,7-5• • 35—150，554025 — 150I 35—120• 50—250「■ • 20—100 4,7-5• • 35—150，554025 — 150I 35—120• 50—250「ООПлотностьг/см*Плотностьг/см*(Доломит , Анкерит'Тальк ..Каолинит Шамозит . Биотит \(Доломит , Анкерит'Тальк ..Каолинит Шамозит . Биотит \2-ю 4—20 3-6 470 10—30 157207-402-ю 4—20 3-6 470 10—30 157207-4030—50 15—607— 35 15-4030—50 15—607— 35 15-402,6—2,72,6-2,8—3,0 ■ ‘2,9—3.」— 2,82,6-2,72,6-3,02,7-3,42,7-2,93,0—3」 3,4—3,63,2—3,62,9—3,12,9—3,3 3,0—3,3 3,0-3,43,3-3,5 4,1—4,32,6—2,72,6-2,8—3,0 ■ ‘2,9—3.」— 2,82,6-2,72,6-3,02,7-3,42,7-2,93,0—3」 3,4—3,63,2—3,62,9—3,12,9—3,3 3,0—3,3 3,0-3,43,3-3,5 4,1—4,3вости некоторых слабомагнитных минералов 力 их плотности по результатам наших измерений (железные рудные минералы и нерудные) и данным В. И. Кармазина и В. Г. Деркача (марганцевые минералы) [15, 31J.вости некоторых слабомагнитных минералов 力 их плотности по результатам наших измерений (железные рудные минералы и нерудные) и данным В. И. Кармазина и В. Г. Деркача (марганцевые минералы) [15, 31J.

Мннералы

Мннералы

Железные рудные：

Мартит .,,

Гематит .,

Железная слюд-

Железные рудные：

Мартит .,,

Гематит .,

Железная слюд-

ка . . , Гидрогематит 1'етит ■..

Лимонит .,

Ильменит Сидерит ..

Пирит .

ка . . , Гидрогематит 1'етит ■..

Лимонит .,

Ильменит Сидерит ..

Пирит .

М а

М а

Р ганцев ые

Р ганцев ые

Рудные:

Пиролюзит Манганит . ^ауслганит . Вернадит . Псиломелан Брауиит .[

Родохрозит ,

Рудные:

Пиролюзит Манганит . ^ауслганит . Вернадит . Псиломелан Брауиит .[

Родохрозит ,

Z-I0~6

СМ3/Г'

Z-I0~6

СМ3/Г'

，[Плотность,

，[Плотность,

г/см*

г/см*

-Минералы

-Минералы

Нерудное：

Нерудное：

驾二芻储匕謂炉ри

驾二芻储匕謂炉ри

Кальцит '.

Кальцит '.

Т аблица 2

Т аблица 2

Z-I0~6

См®/г

Z-I0~6

См®/г

1-10 2—7

1-10 2—7

.10-1500 5,2-5,4 .40-100 4,2-4,8 .25 - 602,8 ~3,8

.40-300 2,7-4,4 .100-1500 4,7—5,1 .35—150 3,0—3,9■ •

2-120 4,9—5,2 Флогопит 、

Зеленая слюдка Эгирин ...

Авгит，

Тремолит .一

Актинолит ,. 12—20

Рибекит - .. . 40—45

Куммингтонит . 50—140 Арфедсонит . . . 30—45 Халькопирит ..4—50

.10-1500 5,2-5,4 .40-100 4,2-4,8 .25 - 602,8 ~3,8

.40-300 2,7-4,4 .100-1500 4,7—5,1 .35—150 3,0—3,9■ •

2-120 4,9—5,2 Флогопит 、

Зеленая слюдка Эгирин ...

Авгит，

Тремолит .一

Актинолит ,. 12—20

Рибекит - .. . 40—45

Куммингтонит . 50—140 Арфедсонит . . . 30—45 Халькопирит ..4—50

■ • 20—100 4,7-5

• • 35—150，

55

40

25 — 150

I 35—120

• 50—250「

■ • 20—100 4,7-5

• • 35—150，

55

40

25 — 150

I 35—120

• 50—250「

О

О

Плотностьг/см*

Плотностьг/см*

(Доломит , Анкерит

'Тальк ..

Каолинит Шамозит . Биотит \

(Доломит , Анкерит

'Тальк ..

Каолинит Шамозит . Биотит \

2-ю 4—20 3-6 470 10—30 15720

7-40

2-ю 4—20 3-6 470 10—30 15720

7-40

30—50 15—60

7— 35 15-40

30—50 15—60

7— 35 15-40

2,6—2,7

2,6-2,8

—3,0 ■ ‘2,9—3.」

— 2,8

2,6-2,7

2,6-3,0

2,7-3,4

2,7-2,9

3,0—3」 3,4—3,6

3,2—3,6

2,9—3,1

2,9—3,3 3,0—3,3 3,0-3,4

3,3-3,5 4,1—4,3

2,6—2,7

2,6-2,8

—3,0 ■ ‘2,9—3.」

— 2,8

2,6-2,7

2,6-3,0

2,7-3,4

2,7-2,9

3,0—3」 3,4—3,6

3,2—3,6

2,9—3,1

2,9—3,3 3,0—3,3 3,0-3,4

3,3-3,5 4,1—4,3

вости некоторых слабомагнитных минералов 力 их плотности по результатам наших измерений (железные рудные минералы и нерудные) и данным В. И. Кармазина и В. Г. Деркача (марганцевые минералы) [15, 31J.

вости некоторых слабомагнитных минералов 力 их плотности по результатам наших измерений (железные рудные минералы и нерудные) и данным В. И. Кармазина и В. Г. Деркача (марганцевые минералы) [15, 31J.

Как видно из табл. 2, различия в результатах измерения удельной магнитной восприимчивости отдельных минералов достигают значительной величины. Как уже указывалось выше, причиной такого различия является изоморфизм минералов, дефектность в ci роении их кристаллической решетки и тип химической связи межг ду |собой. Но наиболее существенное влияние на разброс измерений оказывает, безусловно, присутствие в исследуемых порошках механической примеси других минералов (особенно магнетита) в виде сростков или тончайших включений, а также форма' минеральных зерен. Так, наличие на зернах кварца, кальцита и других 口иамаг： нитных минералов пленки окиси железа резко изменяет величину магнитной восприимчивости (наблюдается переход от отрицательных значений к положительным). Значения магнитной восприимчивости для пирита более высокие, чем теоретические, объясняются примесью ферромагнитных минералов пирротина и халькопирита. И особенно завышенные результаты измерений % отмечаются для железных рудных минералов (мартит, ильменит и другие), когда в измеряемых порошках имеется даже незначительное количество зет рен или включений магнетита.

Следует, однако, отметить, что в практике магнитной сепарации зачастую частицы сепарируемого материала представляют агрегаты двух или более минералов (весьма тонкая вкрапленность). Поэтому не В|сегда целесообразно при измерении магнитной воспри- имвдвости минерала добиваться абсолютной его чистоты и ограничиваться измерениями реально существующих смесей минералов. Полученные оценки магнитной восприимчивости таких《загрязнен” ннх》минералов вполне достаточны для определения оптимальных режимов сепарации или выбора метода обогащения.

ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ В ПОЛИГРАДИЕНТНЫХ СРЕДАХ ,

Магнитный метод обогащения основан на использовании различия магнитной восприимчивости частиц обогащаемой руды в специальных аппаратах ——магнитных сепараторах. Отделение магнитных частиц от немагнитных происходит вследствие воздействия магнитной и механических сил в рабочем пространстве сепаратора. Траектории движения магнитных и немагнитных частиц будут различными, что позволяет их раздельное выделение с получением продуктов сепарации различного качества. Обычная магнитная сепарация (в полях напряженностью 8001500 э) не встречает затруднений для разделения магнитного и немагнитного продукта сильномагнитных руд (магнетитовых), так как магнитная восприимчивость магнетита в десятки тысяч раз больше магнитной восприимчивости других породообразующих минералов. Значительно труднее обогащать магнитным методом слабомагнитные руды. С мелью более эффективного разделения таких минералов применяйся обычно сепараторы с высокими значениями напряженности 2 Заказ 1479

Магнитного поля (до 20 000 э). Принцип действия этих сепараторов аналогичен обычным магнитным сепараторам со слабомагнитным нолем; одинаковы также и многие конструктивные элементы сепараторов. Первые сепараторы для обогащения слабомагнитных руд были созданы еще в конце XIX в., и в настоящее время существует множество различных модификаций сепараторов, используемых главным образом для обогащения руд цветных металлов, марганцевых и отчасти железных (сидеритовые и лимонитизированные). Одпако, как правило, такие сепараторы позволяют вести обогащение только крупновкрапленных руд (сепарируемые частицы не ' менее 0,2 мм), в то время как большинство железных руд (окисленные и полуокисленные железистые кварциты) и руд других металлов имеют вкрапленность ниже 0,1 мм. Обогащение таких руд на валковых и роликовых сепараторах осуществляется пока малоэффективно. Для повышения эффективности разделения тон- коизмельченного материала прежде всего необходимо значительное увеличение магнитной силы, действующей на частицу, а также времени воздействия этой силы. Во внешнем однородном магнитном поле ча<стпцы превращаются в магнитные диполи, на которые будет воздействовать только вращающий момент сил, и только в ' неоднородном магнитном поле появляются магнитодвижущие ; (пондеромоторные) силы, вызывающие разделение частиц* минера-: лов. Если рассматривать частицу (монокристалл) как систему элементарных магнитных диполей, то она в магнитном поле Не будет обладать магнитным моментом

M =(I. 26) Л

где х — объемная магнитная восприимчивость, V — объем частицыЛ При условии постоянства градиента магнитного поля (скорости! изменения напряженности магнитного поля) во всем объеме час-］： тицы, что практически выполняется для частиц малых размеров (<0,1 мм), можно записать тогда для магнитодвижущей (пондеро-； моторной) силы, действующей на частицу,

凡= }yVgrad("2).(I. 27)

Удельная энергия магнитного неоднородного ноля, действующ, ю на частацу в воздухе, будет

'的=—И»,(1. 28)

Следовательно, для магнитодвижущей силы можно записать выражение

尸м= 4” 丿grad 叫(L 29)

т. e. удельная энергия магнитного поля распределена подобно градиенту магнитного поля, и только в этом оучае движущая сила будет зависеть от магнитной восприимчивости частицы.

18

Из формулы (1. 29) можно также видеть, что магнитодвижущая (пондеромоторная) сила действует в направлении максимального изменения удельной энергии магнитного поля, т. е. в направлении градиента этого поля (перпендикулярно направлению магнитных силовых линий). Отсюда основное требование к выбору рабочего пространства магнитного сепаратора — обеспечение в его объеме максимальной интенсивности градиента магнитного поля и его напряженности. ,В обычных сепараторах (валковых, роликовых, дисковых), использующих большие величины магнитного поля, высокое значение градиента обеспечивается специальным расположением магнитных полюсов (полюсных наконечников).

Создание многополюсной системы (зубцы на валках или роликах, диски) обеспечивает значительную неоднородность магнитного поля вблизи полюсных наконечников сравнительно в небольших объемах, вдали от таких полюсов магнитодвижущая сила резко уменьшается, и при использовании таких многополюсных систем (валки, ролики, диски) рабочее пространство сепаратора охватывает только периметр магнитной системы. Поэтому была бы целесообразна конструкция сепаратора, позволяющая использовать весь объем создаваемого сепаратором магнитного поля. Получение неоднородного распределения магнитного поля возможно путем введения в рабочее пространство сепаратора различных ферромагнитных тел, например стальных шариков. На краях таких тел будут возникать локальные неоднородности магнитного поля ——внеш- нее магнитное поле будет усилено как по величине, так и по неоднородности.

В работах [31, 55, 87] показано, что магнитодвижущая сила резко возрастает при использовании в качестве таких ферромагнитных тел стальных цилиндров. Показано также, что стальные шарики могут дать еще большее увеличение магнитной силы. Таким обра- зом, в магнитных сепараторах с шариковыми насадками (ферромагнитными телами, заполняющими межполюсное пространство сепаратора) наиболее эффективно используется магнитная энергия поля.

^ри движении сепарируемого материала в поровых каналах шариковой среды магнитные частицы притягиваются в зоне контак- та шариков, а немагнитные проходят через зазоры шариковой сре- ды и выносятся из рабочего пространства сепаратора. Для обес- печения избирательного разделения частиц руды, движущихся по траекториям, соответствующим их магнитной восприимчивости, объемному весу .и форме, должны быть выполнены некоторые ус- Л0ВИя- Неоднородное магнитное поле, создаваемое в рабочем про- странстве сепаратора, должно иметь такую форму, чтобы гради- ент, приходящийся на объем разделяемых частиц, был равным по величине, т. е. градиент величины w должен иметь плостай экстре- мум. Только в этом случае по всему объему частиц будет действо-' вать °Ана и та же удельная величина магнитодвижущей силы. Если Же объем частиц V сравнительно большой, т. е. если величина на-

пряженности магнитного поля изменяется в .самом объеме частиц, то в этом случае будет сказываться средняя величина удельной энергии магнитного поля. Движущая сила тогда будет равна

尸 М = 4n%『 gradw・dl/■，一(I. 30) *

а это означает, что частицы тогда не будут двигаться по траектО риям, соответствующим их магнитной восприимчивости, п разделение их становится неизб'ирательным. Отсюда и расчет формы магнитного поля должен осуществляться с учетом максимального размера частицы в исходном сепарируемом материале. Применитель-. но к шариковой среде это означает необходимость использовать в полиградиентной насадке шары различного диаметра.

Если рассматривать магнитодвижущую сцлу /м, действующую на единицу массы сепарируемой частицы, то;получим для такой удельной магнитной силы выражение

/м =尸м/т =-红警1竺-=工• "grad H,(I. 31)

где % — удельная магнитная восприимчивость частицы, см3/г; 6二 плотность частицы, г/см,3; т — масса частицы, г.

Таким образом, для определения удельной магнитной (пондеро- моторной) силы, действующей на частицу сепарируемого материала, необходимо знать величину удельной магнитной восирннмин” вости частицы и величину удельной магнитной силы сепаратора "grad"..

Помимо магнитной силы притяжения частиц на них действуют также и различные механические силы. Все эти силы действуют на , частицу одновременно, и степень их влияния существенно определяет возможные траектории движения сепарируемых частиц в ра-. бочем пространстве сепаратора. Для извлечения магнитных частиц (закрепления их в области контакта шаров) из общей их совокупности необходимо выполнение условия

凡агн>?尸мех・(I. 32)

Рассмотрим действие механических сил подробнее. Накопление магнитных частиц на контактах шариков определяется: 1) перемещением частиц движущемся потоком пульпы в зону действия магнитных сил; 2) движением частиц под влиянием магнитных сил через поток пульпы к контакту шариков. Пусть частицы имеют сферическую форму. Тогда на них будет, во-первых, действовать сила тяжести

F尸-^®-А)・(I. 33)

Далее, при своем движении частицы будут испытывать гидродинамическое сопротивление среды, описываемое или законом 20

Стокса — прямая пропорциональность скорости движения частицы (для частиц, имеющих размеры менее 40 мк), или законом Ньютона—пропорциональность квадрату скорости частицы (для частиц крупнее 40 мк):

尸 _ [ 6к-|1-ри, для Р < 20 мкQ 34)

「14ХА • р2а2, для р》20 мк.

(Возможно, кроме того, соударение частиц друг с другом, при этом силы сопротивления их будут равны кинетической энергии движущегося тел а:

户l吟=年…".(I. 35)

И, наконец, на частицу будет действовать также сила увлечения или смыва частицы движущимся потоком пульпы：

戶=4即2 等.(I. 36)

В формулах (L 33) — (I. 36) m — масса частицы; р —радиус частицы; 3 — плотность частицы; 〃 一 скорость ее движения; А — плотность среды (пульпы); у — скорость движения среды (потока пульпы); i — гидравлический радиус канала, по которому движется пульпа;卩——вязкость среды;入——коэффициент сопротивления среды.

Следовательно, в общем случае условие притяжения магнитных частиц в зону контакта будет иметь вид

尸маш > 樓 + 凡 + 尸ст + 尸см •(L 37)

Как видно из формулы (I. 37), для оценки возможности разделения минеральных частиц требуется определить все указанные силы, действующие на частицу, т. е. выяснить характер действия этих сил в зависимости от конструктивных параметров сепаратора и режима самого процесса магнитной сепараций.

Глава II

МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ

ПОЛИГРАДИЕНТНЫХ СРЕД

§ 1. ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ПАРАМЕТРОВ ШАРИКОВОЙ СР€ДННА НАПРЯЖЕННОСТЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

В ЗАЗОРЕ ШАРИКОВ

Напряженность магнитного поля в зазоре шаров и индукция самих шариков в общем случае зависят от многих факторов: напряженности внешнего магнитного поля, создаваемого в межполюсном пространстве, магнитной проницаемости шариковой среды и материала шаров, индукции шаров, их размера и вел1йчины зазора между шши. Прежде всего рассмотрим, как изменяется величина магнитной проницаемости в зависимости от величины внешнего магнитного поля 〃е и фермы тела, образуемого шариками. Для отдельного изолированного шарика имеем

В пределе при ц, стремящейся к бесконечности, получим,工it” Pt —3. Шары изготовляются >из стали ШХ-15, имеющей 樣=]50—200, т. е. ошибка в оценке 8Ш будет незначительна^-— около 1 %. Поэтому для шариков, изготовленных из стали с 卩>150, индукция шариков остается неизменной. Но для шариков」нз стали с |1<(100 влияние 卩 уже заметно.

В случае расположения шара в окружении других шариков р,т .должна быть иной. Рассмотрим изолированную цепочку шариков. Для тела, образованного ими, аналитического выражения размагничивающего фактора не имеется и требуется экспериментальное измерение его. В проведенном опыте между магнитными полюсами на специальной немагнитной подставке устанавливался один шарик с измерительной катушкой, а затем к нему присоединялись по одному другие шарики. При этом каждый раз определялась индук-

ция шарика. Напряженность внешнего поля лоддерживалась в опытах постоянной. По измеренным напряженности и индукции

Таблица 3Таблица 3ПоказателиЧисло шариков в цепочке, шт.12345678910Вшитые. ГС3,655,16,27,27,457.56,656,686,68同，ГС/Э • •3,04,25,15,96,16,26,36,36,3N4,23,02,52,12,052,02,02,02,0ПоказателиЧисло шариков в цепочке, шт.12345678910Вшитые. ГС3,655,16,27,27,457.56,656,686,68同，ГС/Э • •3,04,25,15,96,16,26,36,36,3N4,23,02,52,12,052,02,02,02,0рения приведены в табл. 3.рения приведены в табл. 3.определялась магнитная проницаемость шарика. Результаты изме

Таблица 3

Таблица 3

Показатели

Число шариков в цепочке, шт.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Вшитые. ГС

3,65

5,1

6,2

7,2

7,45

7.5

6,65

6,68

6,68

同，ГС/Э • •

3,0

4,2

5,1

5,9

6,1

6,2

6,3

6,3

6,3

N

4,2

3,0

2,5

2,1

2,05

2,0

2,0

2,0

2,0

Показатели

Число шариков в цепочке, шт.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Вшитые. ГС

3,65

5,1

6,2

7,2

7,45

7.5

6,65

6,68

6,68

同，ГС/Э • •

3,0

4,2

5,1

5,9

6,1

6,2

6,3

6,3

6,3

N

4,2

3,0

2,5

2,1

2,05

2,0

2,0

2,0

2,0

рения приведены в табл. 3.

рения приведены в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что с увеличением длины цепочки шариков вначале магнитная индукция и проницаемость шарика интенсивно

возрастают. При наличии же в цепочке более 7—8 шариков эти величины практически не изменяются. Размагничивающий фактор приобретает постоянную величину N = 2, а магнитная проницаемость цт = 2л. Следовательно, для получения максимальной индук

ции в шариковой среде на магнитных сепараторах расстояние между магнитными полюсами должно быть не менее длины пепочки, "составленной из 7—8 шариков. Практически выбор шага

полюсов магнитных систем определяется другими конструктивными параметрами, и это требование всегда реализуется.

Далее были поставлены опыты по выяснению влияния величины внешнего намагничивающего поля. В диапазоне от 400 до 1100 э результаты измерений цт на отдельном шарике (в окружении других шаров) и в целом для всей шаровой насадки показали, что у’т = const (рис. 3), т. е. изменение напряженности внешнего1 маг

нитного поля вызывает пропорциональное изменение величины индукции.

Рис. 3. Влияние неоднородности внешнего магнитного поля иа индукцию шаровРис. 3. Влияние неоднородности внешнего магнитного поля иа индукцию шаров

Рис. 3. Влияние неоднородности внешнего магнитного поля иа индукцию шаров

Рис. 3. Влияние неоднородности внешнего магнитного поля иа индукцию шаров

Индукция отдельного шара, когда он находится в массе других таких же шаров, определяется индукцией шаровой среды. Величина индукции шаровой среды, в свою очередь, зависит от магнитной проницаемости данной среды. На магнитную проницаемость боль- тое влияние оказывает плотность упаковки шариков [84]. Плотность упаковки шариков на существующих типах полиградиентных сепараторов колеблется в пределах от 35 до 60%, т. е. магнитная проницаемость среды в этом случае будет изменяться от 2,3 до 5,0. Напряженность поля в зазоре шаров изменяется прямо пролорци- онально изменению индукции шара. Сравним магнитную индукцию у двух цепочек шаров: у первой все шары контактируют между собой, у второй между шарами имеются просветы. Магнитная проницаемость тела цепочек будет определяться магнитной проводим1остью воздушного зазора между шарами, это можно выразить как [85]

иT =学=g34,〃еS3иT =学=g34,〃еS3(II. 2)(II. 2)

иT =学=g34,〃еS3

иT =学=g34,〃еS3

(II. 2)

(II. 2)

где G3 — полная магнитная проводимость воздушного зазора; /з — длина средней магнитной силовой линии в воздушном зазоре; S3 —площадь поперечного сечения в нейтральном сечении зазора.

Проводимость воздушного зазора между шариками определяется формулой [85]

q =q =4喈山大,2ro — Ruf '4喈山大,2ro — Ruf '(IL 3)(IL 3)

q =

q =

4喈山大,2ro — Ruf '

4喈山大,2ro — Ruf '

(IL 3)

(IL 3)

где г。——половина расстояния между центрами шаров. Как видно из формулы (II. 3), с увеличением г0 магнитная проводимость зазора уменьшается, что в итоге приведет к снижению 世牙 и индукции шара. .

При одинаковой индукции шариков напряженность поля в соответствующих точках зазора контактирующих и разомкнутых шариков будет различна. Напряженность поля в одной и той же точке будет возрастать с уменьшением просвета и достигнет максимума, когда шары начнут контактировать между собой. Все шары могут контактировать между собой только в' средах с плотнейшей структурой, т. е. при плотности упаковки более 52%. Количество закрепленного материала при одинаковой индукции в шарах также достигнет максимума при плотности упаковки 52% и выше.

Когда индукция шара достигает индукции насыщения материала шара Вш = В , то в этом случае 〃з будет величиной постоянной, зависящей только от выбранного ферромагнитного материала. Если взять шары одинакового размера, но с различными Bs , то градиенты напряженности поля в зазорах будут отличаться пропорционально изменению В . Магнитная сила поля равна произведению напряженности на градиент, следовательно, для шаров из раз* но го материала 尸м будет изменяться пропорционально B2S.

Рассмотрим теперь более подробно распределение напряженности магнитного поля в нейтральной плоскости межшарового зазора. Были проведены измерения в зазоре двух шаров с А?ш = 23 мм и расстоянием (зазором) между ними 2 мм. Измерения проводились гауссметром от нулевой точки (《контакта》)к периферии с интервалом в 1 мм (точность отсчета ±0,1 мм). Экспериментальные данные приведены на рис. 4, где построены кривые для функций 〃=f(p) для различных значений Вш (за у взято расстояние от точки《контакта》). Экспериментальные кривые здесь представле-

Рис. 4. Распределение магнитной индукции в центральной плоскости зазора шаров для значений Вш, гс;/ — 810： 2 — 1620; 3—2430; 4—3240; 5-4050; 6—6480; 7—9720; 8—12 960;9—16 200; /0—19 440; "—22 000Рис. 4. Распределение магнитной индукции в центральной плоскости зазора шаров для значений Вш, гс;/ — 810： 2 — 1620; 3—2430; 4—3240; 5-4050; 6—6480; 7—9720; 8—12 960;9—16 200; /0—19 440; "—22 000т Хёк qEOHHa罟-UDHт Хёк qEOHHa罟-UDH

Рис. 4. Распределение магнитной индукции в центральной плоскости зазора шаров для значений Вш, гс;

/ — 810： 2 — 1620; 3—2430; 4—3240; 5-4050; 6—6480; 7—9720; 8—12 960;

9—16 200; /0—19 440; "—22 000

Рис. 4. Распределение магнитной индукции в центральной плоскости зазора шаров для значений Вш, гс;

/ — 810： 2 — 1620; 3—2430; 4—3240; 5-4050; 6—6480; 7—9720; 8—12 960;

9—16 200; /0—19 440; "—22 000

т Хёк qEOHHa罟-UDH

т Хёк qEOHHa罟-UDH

ны сплошными линиями, а пунктирные линии перенесены по аналогии. Было установлено, что напряженность магнитного поля в одной и той же точке возрастает в прямой зависимости от индукции. При индукции в шарике до 4000 гс напряженность магнитного поля во всех точках шарикового зазора возрастает. Дальнейшее увеличение индукции не приводит к росту напряженности в некоторых точках. По-видимому, в этих точках индукция приближается к индукции насыщения материала.

Из приведенного следует, что в каждой точке межшарикового зазора имеется своя определенная максимальная величина напряженности, которая не 'изменяется с увеличением индукции. На основании экспериментальных кривых напряженностей магнитного поля в зазоре между шариками расчетным путем были определены градиент поля и магнитная сила поля (при индукции ша|рика 810 гс). Расчетные величины градиента и магнитной силы приведены на рис. 5.

□аеитоукиР ат тбики контакта,мм□аеитоукиР ат тбики контакта,ммРис. 5. Изменение напряженности и градиента магнитного поля в за'Зоре шаров от расстояния до точки контакта*Рис. 5. Изменение напряженности и градиента магнитного поля в за'Зоре шаров от расстояния до точки контакта*^ 例 切 I &工^ "皂т *自 & ч§^ G^s te.^^^^^ 例 切 I &工^ "皂т *自 & ч§^ G^s te.^^^^

□аеитоукиР ат тбики контакта,мм

□аеитоукиР ат тбики контакта,мм

Рис. 5. Изменение напряженности и градиента магнитного поля в за'Зоре шаров от расстояния до точки контакта*

Рис. 5. Изменение напряженности и градиента магнитного поля в за'Зоре шаров от расстояния до точки контакта*

^ 例 切 I &工^ "皂т *自 & ч§^ G^s te.^^^^

^ 例 切 I &工^ "皂т *自 & ч§^ G^s te.^^^^

Из приведенных данных видно, что в области, прилегающей непосредственно к контакту, градиент магнитного поля стремится к нулю. Это, по-видимому, объясняется тем, что вследствие малой кривизны поверхности на небольшом участке создаются условия образования однородного магнитного поля. С уменьшением радиуса кривизны шариков максимальный градиент поля сдвигается в сторону точки контакта. На расстоянии 0,17 Rm от точки контакта неоднородность поля достигает максимального значения, а затем начинает резко убывать. Изменение магнитной силы в различных точках зазора аналогично изменению градиента, только максимальная ее величина находится ближе к точке контакта и находится на 26

расстоянии 0,1 R^ от нее. Такое соотношение магнитной силы существенного значения не оказывает на объем закрепляемого материала, так как этот объем вокруг точки контакта составляет менее 0,02% от всего объема зазора.

§ 2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯВ ПЛОСКОСТИ КОНТАКТА ШАРИКОВ

В общем случае эмпирически полученное выражение для величины напряженности магнитного поля в центральной плоскости межшарового зазора (см, рис. 4) можно представить аналитически функцией

% ：\ ； *QL 4)

1+㈠

где /г。，уа ——некоторые константы, а у ——расстояние от точки контакта шаров.

Формула (II. 4) обычно используется [86] для описания магнитного поля, создаваемого круговыми цилиндрами (8 -ной длины вдоль оси OZ). Для такого распределения магнитного поля семейством эквипотенциальных поверхностей является семейство круговых цилиндров с осями, параллельными оси OZ, Сечение этих поверхностей плоскостью ХоУ образует семейство окружностей par диуса

Ц"(П・5)

с центрами, расположевными по оси ОХ:

%=号管+訂；%=°，(【6)

Рассмотрим возможность использования функции (И. 4) для шаровой среды. Поверхность шара является эквипотенциальной поверхностью, а сечение шара — окружностью. Поэтому для такой поверхности должны быть справедливы соотношения (II. 5) и (IL 6), и, следовательно, в формуле (II. 4) по заданным значени- ям R山,величины межшарового зазора /з и индукции 吕山 можно определить константы /i0 и %. При % = 0 н у = 0 имеем Яо=йо, т. е. константа ho представляет собой величину напряженности магнит- н℃° поля в начале координат (точке контакта), которая, в свою очередь, однозначно определяется величиной зазора между шара- мн % и индукцией шара Вш . Значение константы z/o можно опре-- аелнть из формул (II. 5) и (II. 6):

%2 = х/— АнА Хс = /?ш+%3 •(П. 7)

Если ввести безразмерный параметр 才』%//?^, а также выра-

"2Z

жать значения текущих координат % к у в долях радиуса шара Rm то для у。получим

%含=&ш* ^~—К / )•(П； 8)

Обозначая tQ^t2+4tf формулу (II. 4) можно записать тогда в виде，

.(П,, 9).(П,, 9)Рис. 6. Зависимость напряженности магнитногополя в центральной плоскости межшарового зазо- * 子 ра (• • • — экспериментальные точки) !'■Рис. 6. Зависимость напряженности магнитногополя в центральной плоскости межшарового зазо- * 子 ра (• • • — экспериментальные точки) !'■无+ 4"无+ 4"^\^ ^^^s^^a^ KDHHjjgodTiwdoH^\^ ^^^s^^a^ KDHHjjgodTiwdoHs ^ qEDOHHa关HdHaHs ^ qEDOHHa关HdHaH

.(П,, 9)

.(П,, 9)

Рис. 6. Зависимость напряженности магнитного

поля в центральной плоскости межшарового зазо- * 子 ра (• • • — экспериментальные точки) !'■

Рис. 6. Зависимость напряженности магнитного

поля в центральной плоскости межшарового зазо- * 子 ра (• • • — экспериментальные точки) !'■

无+ 4"

无+ 4"

^\^ ^^^s^^a^ KDHHjjgodTiwdoH

^\^ ^^^s^^a^ KDHHjjgodTiwdoH

s ^ qEDOHHa关HdHaH

s ^ qEDOHHa关HdHaH

Безразмерные .параметры 绿 力 так же как и Параметр %, будут зависеть от соотношений ради^^са шара /?ш и зазора между шарами /3. ,

На рис. 6 приведены зависимости нормированной (г. е. отне- сенной к максимальному значению Яо = Ао) напряженности магнит- но「о поля от координаты у, выраженной в долях радиуса шара для различных значений параметра Z (пунктирные линии): /—0,25; 2—0,2； 3—0,15; 4"—0,1; 5—0,5; 6—0,025; 7—0,01; 8—0,005. Здесь же 28

приведены два графика，о = /®)д〃я Конкретных условий опыта： / — для шаров с 片山=23 мм; /3 = 2 мм; / = 0,087; 5Ш =4050 гс и II — для. шарой с R1n =7,5 мм; /3=0,37 мм; / = 0,05； Вш =4420 гс. Оба графика построены по формуле (II. 4).

L Как видно из рис. 6, совпадение расчетных данных с экспериментальными (непосредственные измерения напряженности гауссметром или веберметром) получается хорошее для участка, прилегающего непосредственно к точке контакта (началу координат), ь т. е. примерно до значений р = 0,2——0,3. Для остальных значений у -вычисленные значения 〃о больше измеренных по абсолютной величине на 1—2 КГС (относительная ошибка около 10—30%). Но при этом характерно подобие экспериментальных и расчетных кривых, и в первом приближении формулу (II. 3)) можно исправить введением некоторой константы для значений у>0,25.

Анализ кривых Ho = f(y) для различных значений параметра t показывает, что при больших значениях / кривая идет достаточно монотонно по всему интервалу у, а при малых значених / наблюдается резкое уменьшение функции Но на участке вблизи контакта шаров (начало координат) и незначительное изменение ее для участка у = 0,2—0,3. Так как параметр f обратно пропорционален радиусу шаров /?山(величина зазора /у для контактирующих шаров практически от их размеров не зависит и будет 0,2—0,4 мм), io его величина для малых размеров шаров относительно больше, чем для шаров большого диаметра. Следовательно, распределение функции Ho = f(y) по зонам для шаров небольших размеров будет более равномерное, чем для больших, что обеспечивает и более равномерное распределение магнитной силы по всему межшаровому пространству (параметр / по существу определяет величину магнитной силы). А это означает возможность закрепления на контакте шаров малого размера более слабомагнитных частиц (в том числе сростков), чем на контакте шаров большого размера, что в конечном итоге предопределяет количество закрепляемого материала, а также качество концентрата.

Многочисленные опыты различных исследователей [43——68] как I， раз и указывают на такую зависимость, но зачастую объясняют ее 卜 только изменением гидравлического режима (различное сечение 1 поровых каналов) или вообще оставляют без объяснения. Поэтому i представляется необходимым дать хотя бы приближенную оценку ” изменения магнитной силы для различных зон межшарового про- ,странства в зависимости от размера шаров. Такая оценка приводится на рис. 7, где по усредненным значениям grad Я и Я и для каждой зоны (все межшаровое пространство разбито на 10 зон) подсчитаны значения магнитной силы 尸м и построены кривые "о = = f(Rnj)；尸m=/(Rib) (значения Яо здесь также нормированы, г. е. отнесены к максимальной величине %о, достигаемой в точке контакта шаров).

- Как видно из рис. 7, распределение магнитного поля по интер- ва〃ам (расстояние от точки контакта шаров) весьма существенно

а^вйсйт от размеров шаров. Если в первой зоне (ближайшей к контакту шаров) наблюдается почти пропорциональное увеличение магнитной силы с увеличением диаметра шаров, то во второй зоне магнитная сила достигает максимума при дршметре шаров около 15 мм; в третьей зоне максимум сдвигается к шарам, имеющим диаметр около 6 мм; в четвертой зоне максимум наблюдается для шаров диаметром 3 мм, а в остальных зонах магнитная сила уменьшается с увеличением размера шаров. А так как в основном за-

СС404030 мм30 ммДиаметр шаровtДиаметр шаровtРис. 7. Зависимость нормированной напряженности магнитного поля и магнитной силы от размера контактирующих шаров крепление материала происходит в средних зонах (на расстоянии 0,2—0,8 /?ш), то максимальная сила, притягивающая частицы в зону контакта шаров, будет для шаров, имеющих размеры 3 мм.Рис. 7. Зависимость нормированной напряженности магнитного поля и магнитной силы от размера контактирующих шаров крепление материала происходит в средних зонах (на расстоянии 0,2—0,8 /?ш), то максимальная сила, притягивающая частицы в зону контакта шаров, будет для шаров, имеющих размеры 3 мм.00/ннид-и 黨 do=/ннид-и 黨 do=0二工£30工工8*a合О工各工百90芝享0二工£30工工8*a合О工各工百90芝享7ZE0 •刊 rum HHHE-nx2M ч^.7ZE0 •刊 rum HHHE-nx2M ч^.

С

С

40

40

30 мм

30 мм

Диаметр шаровt

Диаметр шаровt

Рис. 7. Зависимость нормированной напряженности магнитного поля и магнитной силы от размера контактирующих шаров крепление материала происходит в средних зонах (на расстоянии 0,2—0,8 /?ш), то максимальная сила, притягивающая частицы в зону контакта шаров, будет для шаров, имеющих размеры 3 мм.

Рис. 7. Зависимость нормированной напряженности магнитного поля и магнитной силы от размера контактирующих шаров крепление материала происходит в средних зонах (на расстоянии 0,2—0,8 /?ш), то максимальная сила, притягивающая частицы в зону контакта шаров, будет для шаров, имеющих размеры 3 мм.

0

0

/ннид-и 黨 do=

/ннид-и 黨 do=

0二工£30工工8*a合О工各工百90芝享

0二工£30工工8*a合О工各工百90芝享

7ZE0 •刊 rum HHHE-nx2M ч^.

7ZE0 •刊 rum HHHE-nx2M ч^.

§ 3. РАСЧЕТ МАГНИТНОГО ПОЛЯВ МЕЖШАРОВОМ ПРОСТРАНСТВЕ

Магнитное поле в пространстве между шарами, заполняющими межполюсной зазор сепаратора, является резко неоднородным [31, 87, 88]. Также неоднородно Н магнитное поле сепаратора ——зна- 30

иенпя Н изменяются на 50——-100% (в зависимости от межполюсногО расстояния). Пропорционально Я изменяется н индукция в отдельных шарах Вш (см. рис. 3). А так как количество шаров в цепочке, расположенной между полюсами электромагнитной системы сепа-, ратора, обычно более 10, то практически разница в индукции двух соседних шаров не превышает 5—-10%. В этом случае магнитное п。- ае между двумя контактирующими шарами будет обладать зеркальной симметрией ——силовые линии относительно плоскости, прог ходящей через контакт шаров, расположены зеркально-симметрпч- но. Кроме того, магнитное поле имеет также и ось симметрии (линию, соединяющую центры шаров по направлению магнитного по- ЛЯ). 一

Таким образом, задача определения магнитного поля в межшаровом пространстве может быть сведена к решению двухмерной задачи (начало координат расположено в точке контакта, ось ОХ—-вдоль силовой линии, соединяющей центры шаров, а ось OY ——в любом направлении, лежащем в плоскости 尤=0). Предполагая также, что магнитная проницаемость шаров очень велика (практически для шаров из стали ШХ-15 имеем ц = 150—200),' можно считать поверхность шаров эквипотенциальной поверхностью. В этом случае решение двухмерного уравнения Лапласа может быть найдено по функции магнитного поля, заданной в центральной плоскости х=0. Аналогичная задача рассматривается при расчетах магнитных полей в спектрометрах [86, 131, 132].

Итак, пусть задана функция Н^』= Н()(у). Тогда в области, прилегающей к центральной плоскости % = 0, магнитное поле также будет зависеть только от координат % и у, следовательно, только от х и у будет зависеть скалярный магнитный потенциал:

U^U(xf у). (И. 10)

Ввиду отсутствия в рассматриваемой области пространства токов проводимости скалярный магнитный потенциал UM должен удовлетворять двухмерному уравнению Лапласа:

^, + ^_=0 , (11.11)

Вектор напряженности магнитного поля определяется через скалярный магнитный потенциал равенством 〃=grad Um, т. е. имеем, следовательно,

Hx^^Lyl. 〃 =叱5”； 〃z = 0. (II. 12) дх ‘ ду

Так как плоскость Х=0 является плоскостью зеркальной симметрии, то ，

% (х)д)н%(—х, У)； Ну (巧 у) = —"}(—%у), (П. 13)

откуда вытекает нечетность функции U(x, у) относительно х： и(%,у)'=-и( — /у)・_(И. 14)

Поэтому

U(x,g)/*w=o；-誓"-="。(9).(П. 15)

Равенства (II. 15) являются начальными условиями задачи Коши для уравнения Лапласа [89], и, следовательно, решение задачи нахождения магнитного поля в межшаровом пространстве сводится к чисто математической задаче.

Таким образом, для скалярного магнитного потенциала можно получить выражение—

уТх.

,u(%,幻=千/瓦(9亚)：(П. 16)

У十5

Дифференцируя по у (II. 16), получаем

у—5

也 Зу)= -^^ = ~- ^J%(E)dE = B[%@ —

一改)一%匂十 ix)](II. 17)

и, дифференцируя (II. 16) по х, получим

^Х(■«. у) = -^- I Л<»(У — ix) + Ий(у + IX)].(Н.⑻

Равенства (II. 17) и (II. 18) дают решение поставленной задачи, т. е. определение напряженности магнитного поля в любой точке межшарового пространства двух контактирующих шаров по заданной функции Но(р). Зная значения напряженности магнитного поля в каждой точке межшарового пространства, легко вычислить и магнитную силу, действующую в этих точках на сепарируемые частицы магнитного материала. Для магнитной силы, действующей на частицу в неоднородном магнитном поле, имеем выражение

FM = X”grad〃 = +"(П. 19)

где п — единичный вектор, по которому направлено магнитное поле в рассматриваемой точке пространства.

Учитывая двухмерное распределение магнитного поля, из (11.19) получаем выражения для составляющих магнитной силы по осям ОХ и OY:

…(U.20)

岡= М〃Г + %2.(И. 21)

Полученные выражения для 尸乂 позволяют дать описание действия магнитного поля на сепарируемые частицы ие только качест-

.венно, но и количественно,

}§ 4. ОПТИМИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОИ СИСТЕМЫ

ДВУХБАРАБАННОГО СЕПАРАТОРА

В .Магнитное поле двухбарабанного сепаратора с шариковой ра- 貝 бочей зоной представляет весьма сложную систему. На его ха- пяктеристику кроме ампервитков обмотки оказывают влияние: -у —сКси口ср расстояние, радиус барабанов и угол

шагшагполюсов,полюсов,сме№ниясме№нияана.ана.полюсовполюсовпо отношениюпо отношениюРис. 8. Схема модели электромагнитной системы двухбарабанного сепаратора'£ — расстояние между барабанами; /二厶十芍； 八一рас-стояние от оси барабана до верхнего полюса; /2 — расстояние от осн барабана до нинснего полюса"Рис. 8. Схема модели электромагнитной системы двухбарабанного сепаратора'£ — расстояние между барабанами; /二厶十芍； 八一рас-стояние от оси барабана до верхнего полюса; /2 — расстояние от осн барабана до нинснего полюса"Для изучения зависимости между указанными параметрами была изготовлена модель электромагнитной системы двухбарабан- ного сепаратора, у которой можно было менять межполюсное расстояние и расстояние между барабанами яри постоянстве ра- Ануса барабана (рнс. 8). Магнитные потоки в сепараторе разведу вляются на два потока от 修扌 к S】(тангенциальная составляющая) н S? (нормальная составляющая) и аналогично от N? к S2 и 5卜 /

шаг

шаг

полюсов,

полюсов,

сме№ния

сме№ния

ана.

ана.

полюсов

полюсов

по отношению

по отношению

Рис. 8. Схема модели электромагнитной системы двухбарабанного сепаратора

'£ — расстояние между барабанами; /二厶十芍； 八一рас-

стояние от оси барабана до верхнего полюса; /2 — расстояние от осн барабана до нинснего полюса"

Рис. 8. Схема модели электромагнитной системы двухбарабанного сепаратора

'£ — расстояние между барабанами; /二厶十芍； 八一рас-

стояние от оси барабана до верхнего полюса; /2 — расстояние от осн барабана до нинснего полюса"

Зв

3 Заказ 1479

Как было показано в работах [52] для закрепления частичек руды на шариках имеет практическое значение только нормальная составляющая магнитного потока. Кроме того, для расчетов представляет интерес только распределение магнитного поля между верхними полюсами магнитов, так как практически весь материал | закрепляется в ограниченном слое шаров толщиной не более 10 см. i Учитывая сложность измерения величины индукции в межполюсном пространстве, заполненном шарами, мы ограничились определением только одной нормальной (горизонтальной) составляющей 单 магнитной напряженности поля Я между центрами верхних магнитных полюсов. Напряженность поля измерялась гауссметром в пяти точках (на расстоянии 1, 2, 3, 4 и 5 см от поверхности полю-, сов), н затем для расчетов брались средние значения И, Право-. мерность замены измерений индукции В измерениями напряжен- j ности Я подтверждается специальными опытами для выявления ' зависимости ц(Я).J

Ниже приведены данные по измерению 林(〃)для шариковой среды (0 шаров 8 мм) при различных величинах межбарабанного расстояния L.

厶—15 см

厶 у 5 см

Н

в

n1

Вр.

700

1200

3,00

иоо

2300

2,09

1245

3500

2,81 一

1720

3800

2,21

1700

4500

2,65

2700

4900

1,82

Из этих данных видно, что для фиксированного L магнитная проницаемость ц меняется несущественно (в среднем на 5——10%). Как было показано ранее (см. табл. 3), величина 卩 зависит от толщины слоя шаров (их количества).

Эти обстоятельства следует иметь в виду для получения точных количественных расчетов параметров магнитной системы, но для выявления общих закономерностей влияния различных параметров на величину индукции В можно ограничиваться (изучением их влияния на напряженность магнитного поля Н、Выполнив специальные измерения 卩=卩(Я, Л, 7?ш), мы легко получим зависимость B = B(L丄

Для выявления закономерностей изменения " от трех параметров: силы тока /, расстояния между барабанами L и межполюсного расстояния /=А +，2 (厶 ——расстояние до верхнего полюса и /2 ——расстояние до нижнего полюса от линии, соединяющей центры барабанов) обычными методами, т, е* определения Н как функции только одного параметра, требуется постановка значительного числа опытов (более 625). Целесообразнее в этом случае применить планирование эксперимента [90, 128] и получить уравнение регрессии для Я как функции всех четырех параметров. Нами было осуществлено центральное композиционное ротатабельное пла-

ровнях: /=6, 9, 12, 15 и 18 а; 10; 12,5 и 17,5 см. Статистиче-ровнях: /=6, 9, 12, 15 и 18 а; 10; 12,5 и 17,5 см. Статистиче-

ровнях: /=6, 9, 12, 15 и 18 а; 10; 12,5 и 17,5 см. Статистиче-

ровнях: /=6, 9, 12, 15 и 18 а; 10; 12,5 и 17,5 см. Статистиче-

нирование второго порядка и получено следующее уравнение ре- Греоснм:

方 + 2004,44 = 196,13/4-323,25Д+-48,03/1 + 34,88%—".

— 14,16“ 一4,14/2— 10,75。+ 2,61卩一 1,32厶岂

;(П. 22)

Параметры варьировались на \ 厶=7, 8, 9, 10 и 11 см и /1 и 厶=7,5; ский анализ этого уравнения показал адекватность представления результатов эксперимента полиномом 2-й степени, обобщенный коэффициент корреляций оказался равным Rk=0,§5, т. е. 90% влияния на величину Я ока- ■ зьгвают рассмотренные нами параметры, а влияние других неучтенных факторов < 10%.

Оптимальным значение функции Н (вычисление проведено на ЭВЦМ «Мир-1» методом перебора) оказалось 'при значениях / = =20 а и /2= 13 см. Стабилизируя эти параметры на указанных уровнях, мы получим- уравнение репрессии для Я как функции только двух параметров L и ，(/= /"13):

"—492,52=323,252+48Q3X

Х(/ — 13) — 14,162 (2 — 13)—

一1"75" +2,61 (/ - 13产.

(IL 23)

На рис. 9 показана зависимость Н от / при фиксированных значениях £=6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 и 13 см. Здесь видно, что при 厶<7,5 см величину / следует брать минимальной, а при L> >7,5 см, наоборот, как можно больше увеличивать.

Уравнение регрессии (II. 23) можно также представить в виде Двухмерного сечения поверхности отклика И (L, /). Это сечение 3*

представлено на рис. 10,, где нанесены изолинии напряженности магнитного поля ", представляющее собой семейство гипербол (значения I и 12 стабилизированы на уровнях 15 й и 12,5 см, т. е. при значениях, близких к оптимальным). Полученный рисунок мо- “ жет служить в качестве номограммы для определения Н по задан- | ным Ди/ или для нахождения L и / по заданному Н.

Рис. 10. Номограмма для определения межполюс- и ого и межбарабанного расстояния при заданной напряженности магнитного поля двухбарабаниого сепаратора (2 000, 1900 изолинии напряженности магнитного поля； Xj и х2— координатные оси ка~Иионической формы уравнения)■Рис. 10. Номограмма для определения межполюс- и ого и межбарабанного расстояния при заданной напряженности магнитного поля двухбарабаниого сепаратора (2 000, 1900 изолинии напряженности магнитного поля； Xj и х2— координатные оси ка~Иионической формы уравнения)■*5、7 SJHUBUiQQRd 8°工。史1/3R 芟а£*5、7 SJHUBUiQQRd 8°工。史1/3R 芟а£

Рис. 10. Номограмма для определения межполюс- и ого и межбарабанного расстояния при заданной напряженности магнитного поля двухбарабаниого сепаратора (2 000, 1900 изолинии напряженности магнитного поля； Xj и х2— координатные оси ка~И

ионической формы уравнения)■

Рис. 10. Номограмма для определения межполюс- и ого и межбарабанного расстояния при заданной напряженности магнитного поля двухбарабаниого сепаратора (2 000, 1900 изолинии напряженности магнитного поля； Xj и х2— координатные оси ка~И

ионической формы уравнения)■

*5、7 SJHUBUiQQRd 8°工。史1/3R 芟а£

*5、7 SJHUBUiQQRd 8°工。史1/3R 芟а£

Таким образом, поставленный на модели эксперимент позво- | ляет дать конкретные рекомендации для расчета электромагнитной “ системы двухбарабанного сепаратора. Существенно при этом, что $ для однозначного решения вопроса о межполюсиом расстоянии не- | обходимо сначала сделать выбор расстояния между барабанами. 1

Определяющими моментами в работе любого полиградиентного ] сепаратора является возможность получения высокой магнитной я индукции в рабочем пространстве сепаратора и его производитель-， ность, т. е. количество закрепляемого материала на шариках. Ви- I димо, очень высокую индукцию необходима получать только для I 36

весьма ограниченного количества минералов и пород (с очень низкой магнитной восприимчивостью). В этом случае конструкция сепаратора должна предусматривать возможность работы при малых значениях Л (7,5 см) и, следовательно, при максимальной 『 величине межполюспого расстояния /. Производительность сепара- № тора при этом будет небольшой. Но, видимо, для большинства 犷 минералов и пород (слабомагнитных) определяющим фактором

будет являться не величина Я, а производительность сепаратора. 4 Поэтому следует выяснить, при каких значениях £ производитель- 舒 нос.ть сепаратора будет оптимальной. С этой целью на трех мине

Количество закрепляемого материала о, г . 一Напряженность поля //, эИндукция шаровой средн в, гсгематитмартитсидерит400800'12001600105021003100415081,0 160,3 242.3321,4 、51,0 102,7 153Л 20239,076,8116,3154,2Количество закрепляемого материала о, г . 一Напряженность поля //, эИндукция шаровой средн в, гсгематитмартитсидерит400800'12001600105021003100415081,0 160,3 242.3321,4 、51,0 102,7 153Л 20239,076,8116,3154,2Таблица 4Таблица 4(количество материала в(количество материала взависимостьзависимостьралах——гематите, мартите и сидерите были поставлены опыты для определения количества закрепляемого материала в зависимости от величины напряженности магнитного поля Н, Результаты опытов приведены в табл. 4.^

Количество закрепляемого материала о, г . 一

Напряженность поля //, э

Индукция шаровой средн в, гс

гематит

мартит

сидерит

400

800

'1200

1600

1050

2100

3100

4150

81,0 160,3 242.3

321,4 、

51,0 102,7 153Л 202

39,0

76,8

116,3

154,2

Количество закрепляемого материала о, г . 一

Напряженность поля //, э

Индукция шаровой средн в, гс

гематит

мартит

сидерит

400

800

'1200

1600

1050

2100

3100

4150

81,0 160,3 242.3

321,4 、

51,0 102,7 153Л 202

39,0

76,8

116,3

154,2

Таблица 4

Таблица 4

(количество материала в

(количество материала в

зависимость

зависимость

Как видно из табл. 4, единице объема) от Н прямолинейнаяКак видно из табл. 4, единице объема) от Н прямолинейнаяq (количество материала » (в первом приближении). В случае стационарного процесса, когда параметры Р — количество исходного питания, v— скорость протекания пульпы, % ——магнит- ,ная восприимчивость сепарируемого материала, а — содержание извлекаемого материала в исходном сырье, S — - площадь сечения магнитных полюсов сепаратора являются постоянными, количество закрепляемого материала Q будет функцией только магнитной ин- дукции В и объема рабочего пространства сепаратора Ур . При стабилизации расстояния / между верхними и нижними полюсами электромагнитной системы сепаратора получаем тогда весьма простую зависимость Q от L:

Как видно из табл. 4, единице объема) от Н прямолинейная

Как видно из табл. 4, единице объема) от Н прямолинейная

Q = К £〃(£),(II. 24)

где К ——коэффициент пропорциональности, зависящий от стабилизированных параметров, a H(L)——функция, определенная уравнением регрессии (II. 23). Подставляя в это уравнение различные значения L, получим искомые значения Q. Результаты определения Q приведены ниже (где условно К=1).

Таким образом, видно, что количество закрепляемого материала растет с увеличением L, достигает максимальной величины при А=15 см и затем убывает. Для конструирования сепаратора мож-

37

厶ем

8

9

10

11

12

13

14

15

16

118

〃，КЗ

2,05

2,075

2,1

2,075

2,05

2,0

1,925

1,825

1,7

1,55

1,4

Q, г

16,4

18,7

21,0

22,8

24,6

26,0

26,0

27,4

27,2

26,3

25,2

Глава IIIГлава IIIЗАКРЕПЛЕНИЕ СЛАБОМАГНИТНЫХ МИНЕРАЛОВВ ПОЛИГРАДИЕНТНОЙ СРЕДЕЗАКРЕПЛЕНИЕ СЛАБОМАГНИТНЫХ МИНЕРАЛОВВ ПОЛИГРАДИЕНТНОЙ СРЕДЕ§ 1. РАСЧЕТ ЗАКРЕПЛЕНИЯ МАТЕРИАЛАВ ЗОНЕ КОНТАКТА ШАРИКОВ§ 1. РАСЧЕТ ЗАКРЕПЛЕНИЯ МАТЕРИАЛАВ ЗОНЕ КОНТАКТА ШАРИКОВФормирование объема закрепляемого в межшаровом пространстве материала при полиградиентной магнитной сепарации (с ша-Формирование объема закрепляемого в межшаровом пространстве материала при полиградиентной магнитной сепарации (с ша-риковой средой) в основном происходит под действием симметричных сил магнитного поля 凡 и гидро (аэро) динамических сил смыва материа- 'ла FT (60]. Под действием магнитных сил объем закрепления материала принимает форму тела вращения, а под действием сил смыва этот объем уменьшается и форма “его искажается (большийсмыв в месте поступления пульпы). Такое искажение ,можно учесть усреднением па-Араметров закрепления и счи-риковой средой) в основном происходит под действием симметричных сил магнитного поля 凡 и гидро (аэро) динамических сил смыва материа- 'ла FT (60]. Под действием магнитных сил объем закрепления материала принимает форму тела вращения, а под действием сил смыва этот объем уменьшается и форма “его искажается (большийсмыв в месте поступления пульпы). Такое искажение ,можно учесть усреднением па-Араметров закрепления и счи-тать, что закрепляемыйтать, что закрепляемыйнанаконтакте шаров материал принимает форму тела вращения, близкую к сферической, • При этом центры образующей окружности этих сфер расположены на линии, проходящей через контакт шаров перпендикулярно оси вращения объе*контакте шаров материал принимает форму тела вращения, близкую к сферической, • При этом центры образующей окружности этих сфер расположены на линии, проходящей через контакт шаров перпендикулярно оси вращения объе*,/r,/rOrOrРис. 11. Геометрические параметры закрепления материала на контакте цтаровРис. 11. Геометрические параметры закрепления материала на контакте цтаровно р.екомендовать следующие величины параметров： максимальное количество ампер-витков (до 0,8 индукции в магнитопроводе); минимальное межполюсное расстояние (/=20 см); расстояние между барабанами £<15 см.

Глава III

Глава III

ЗАКРЕПЛЕНИЕ СЛАБОМАГНИТНЫХ МИНЕРАЛОВВ ПОЛИГРАДИЕНТНОЙ СРЕДЕ

ЗАКРЕПЛЕНИЕ СЛАБОМАГНИТНЫХ МИНЕРАЛОВВ ПОЛИГРАДИЕНТНОЙ СРЕДЕ

§ 1. РАСЧЕТ ЗАКРЕПЛЕНИЯ МАТЕРИАЛАВ ЗОНЕ КОНТАКТА ШАРИКОВ

§ 1. РАСЧЕТ ЗАКРЕПЛЕНИЯ МАТЕРИАЛАВ ЗОНЕ КОНТАКТА ШАРИКОВ

Формирование объема закрепляемого в межшаровом пространстве материала при полиградиентной магнитной сепарации (с ша-

Формирование объема закрепляемого в межшаровом пространстве материала при полиградиентной магнитной сепарации (с ша-

риковой средой) в основном происходит под действием симметричных сил магнитного поля 凡 и гидро (аэро) динамических сил смыва материа- 'ла FT (60]. Под действием магнитных сил объем закрепления материала принимает форму тела вращения, а под действием сил смыва этот объем уменьшается и форма “его искажается (больший

смыв в месте поступления пульпы). Такое искажение ,можно учесть усреднением па-

Араметров закрепления и счи-

риковой средой) в основном происходит под действием симметричных сил магнитного поля 凡 и гидро (аэро) динамических сил смыва материа- 'ла FT (60]. Под действием магнитных сил объем закрепления материала принимает форму тела вращения, а под действием сил смыва этот объем уменьшается и форма “его искажается (больший

смыв в месте поступления пульпы). Такое искажение ,можно учесть усреднением па-

Араметров закрепления и счи-

тать, что закрепляемый

тать, что закрепляемый

на

на

контакте шаров материал принимает форму тела вращения, близкую к сферической, • При этом центры образующей окружности этих сфер расположены на линии, проходящей через контакт шаров перпендикулярно оси вращения объе*

контакте шаров материал принимает форму тела вращения, близкую к сферической, • При этом центры образующей окружности этих сфер расположены на линии, проходящей через контакт шаров перпендикулярно оси вращения объе*

,/r

,/r

Or

Or

Рис. 11. Геометрические параметры закрепления материала на контакте цтаров

Рис. 11. Геометрические параметры закрепления материала на контакте цтаров

деле при удалении центра в 8 получается цилиндрическая по- |деле при удалении центра в 8 получается цилиндрическая по- |ма закрепления. Для сухого обогащения эти центры расположены 1 выше оси вращения, а для мокрого закрепления——ниже ее (в пре- I

деле при удалении центра в 8 получается цилиндрическая по- |

деле при удалении центра в 8 получается цилиндрическая по- |

верхность закрепления). Геометрические параметры закрепления j приведены па рис. 11. Здесь введены обозначения: R — радиус uiaj

ров; г ~ радиус образующей окружности сферы закрепления; Ог

также .1также .1и ро― соответственно центр образующей окружности и его орди-扌 ната; /——'половина длины слоя закрепления;力——радиус цилинд- | ра закрепления (при 广= 8 )； h ——высота сегмента закрепления; j

также .1

также .1

Ф ——угол закрепления; 6 ——угол смыва материала. Имеем очевидные геометрические соотношения:

a = R — l; ^ = а2-}-ЬЬ -Aa = R — l; ^ = а2-}-ЬЬ -A匕一6о匕一6о=tg т;=tg т;尸=户十他—р0)2； а = Reos中;尸=户十他—р0)2； а = Reos中;方一Po方一PoH超机H超机

a = R — l; ^ = а2-}-ЬЬ -A

a = R — l; ^ = а2-}-ЬЬ -A

匕一6о

匕一6о

=tg т;

=tg т;

尸=户十他—р0)2； а = Reos中;

尸=户十他—р0)2； а = Reos中;

方一Po

方一Po

H超机

H超机

力=尸+ Po 一方;力=尸+ Po 一方;匕=R・sin 中；Z=R(1 — cos 9);

力=尸+ Po 一方;

力=尸+ Po 一方;

Po = b — 〃tg8;无=2尸sina -у-；/ = ^sin8；

2/? sina-|- / sin 8； Л = 2/? sin2 ~ 也糸

Обозначим 乙——объем цилиндра закрепления; 匕一объем сферы закрепления; VCK ——объем сегментного слоя закрепления, который условно можно считать объемом смыва (для удобства условно можно также назвать Ум ——объемом мокрого закрепления, а 匕一 объемом сухого закрепления). В результате интегрирования

(и.спользуя формулу для определения объема тела вращения в цилиндрических координатах) получим для этих величин следующие формулы:

=年Н修砲3一b，(Н1. 1)=年Н修砲3一b，(Н1. 1)

=年Н修砲3一b，(Н1. 1)

=年Н修砲3一b，(Н1. 1)

匕 м = 2 dH匕 м = 2 dH443户(/2 一 26无一无2)(23 — sin 26)3户(/2 一 26无一无2)(23 — sin 26)4九(1 — cos 2o)4九(1 — cos 2o)

匕 м = 2 dH

匕 м = 2 dH

4

4

3户(/2 一 26无一无2)(23 — sin 26)

3户(/2 一 26无一无2)(23 — sin 26)

4九(1 — cos 2o)

4九(1 — cos 2o)

где 力=0； % = 2冗；Pi = 0; p* =仇勺=J R% — p" £2 = A；

где 4 = 0; % = 2穴；pi = b; pa5^ b + 力；当=^ "|/ 尸一(P — Po)* ；

(III. 2)(III. 2)£3 = R；

(III. 2)

(III. 2)

К ==乙 +匕м =善 n -у R〃 一

(in. з)(in. з)3扭(0 — 26九一3) (26 — Sin 26 )

(in. з)

(in. з)

4Л(1 — cos 2书)

Как видно из этих формул, объемы закрепления материала (и смыва) являются функциями трех параметров: /?, ф и 6 (радиуса шаров и углов закрепления и сл1ыва).

Если же объемы закрепления и смыва выразить в относительных величинах, т. е. в долях объема шара (匕 父告 kRB), то 匕, Км,匕 будут функциями только двух лараметров 屮 и б, зависящих от различных факторов, из которых основными будут напряженность магнитного поля ", магнитная восприимчивость закрепляемого материала % и сила гидродинамического смыва Fr /

Следовательно, получим для 乙, Км, 匕 выражения:

(П1. 4)(П1. 4)"几.4(中);"几.4(中);(Ш. 5)(Ш. 5)кМи%{4s吗кМи%{4s吗2 sin ——22 sin ——2X(23 — sin25)]==乙・8(屮，5)；X(23 — sin25)]==乙・8(屮，5)；= KC(%A -(1IL 6)Для частных случаев закрепления, приX и2*4(наиболее вероятные случаи), имеем:匕м =匕(1 — COS 屮)3 — W п/3 -К尸6 .—6R3，(in. 7)%=% 3(1-产也=2砒〃="一 IT(IIL 8)%М=匕｛8 5w^卜济今一632千（^(Ш. 9)= KC(%A -(1IL 6)Для частных случаев закрепления, приX и2*4(наиболее вероятные случаи), имеем:匕м =匕(1 — COS 屮)3 — W п/3 -К尸6 .—6R3，(in. 7)%=% 3(1-产也=2砒〃="一 IT(IIL 8)%М=匕｛8 5w^卜济今一632千（^(Ш. 9)匕=%{6si 呜[si 咔— 4cos^ 佶-sin -f)]}.匕=%{6si 呜[si 咔— 4cos^ 佶-sin -f)]}.(П1. 10)(П1. 10)4141

(П1. 4)

(П1. 4)

"几.4(中);

"几.4(中);

(Ш. 5)

(Ш. 5)

кМи%{4s吗

кМи%{4s吗

2 sin ——

2

2 sin ——

2

X(23 — sin25)]==乙・8(屮，5)；

X(23 — sin25)]==乙・8(屮，5)；

= KC(%A -

(1IL 6)

Для частных случаев закрепления, при

X и

2*

4

(наиболее вероятные случаи), имеем:

匕м =匕(1 — COS 屮)3 — W п/3 -

К尸6 .

—6R3，

(in. 7)

%=% 3(1-产也=2砒〃=

"一 IT

(IIL 8)

%М=匕｛8 5w^卜济今一632千（^

(Ш. 9)

= KC(%A -

(1IL 6)

Для частных случаев закрепления, при

X и

2*

4

(наиболее вероятные случаи), имеем:

匕м =匕(1 — COS 屮)3 — W п/3 -

К尸6 .

—6R3，

(in. 7)

%=% 3(1-产也=2砒〃=

"一 IT

(IIL 8)

%М=匕｛8 5w^卜济今一632千（^

(Ш. 9)

匕=%{6si 呜[si 咔— 4cos^ 佶-sin -f)]}.

匕=%{6si 呜[si 咔— 4cos^ 佶-sin -f)]}.

(П1. 10)

(П1. 10)

41

41

Полученные формулы (IIL7) и (III.8) практически применяются в расчетах многими авторами, в частности формула (III.8) приведена в работе [55]. Следует отметить, что выведенные формулы применимы при всех значениях параметра 屮 (меняющегося в пределах от 0 до л/2) только для определения объема закрепления на контакте пары шаров, изолированных от других шаров. Если же рассматриваемая пара шаров находится в тесном окружении других шаров (как это и имеет место в шаровой насадке сепараторов), то при углах закрепления 屮=53—90° наблюдается взаимное перекрытие объемов закрепления соседних пар шаров (на рис. 11 зона перекрытия расположена в границах сегмента (А'В'С). Следовательно, в этих случаях при расчетах необходимо вводить поправку на совместное закрепление. Обозначая через s ——половину длины зоны перекрытия и g ——высоту сегмента перекрытия, можно получить для объема перекрытия 吸 выражение, (имеющее в частном случае (при 5 = — ) следующий вид:

2

匕喈(3r-g) = £Kg(3« + g2),([П. 11)

%{ 16 sin3 ^——12sina 1 }・(III. 12)%{ 16 sin3 ^——12sina 1 }・(III. 12)где g = г — R； s = 了戸一中;г = 2R sin или

%{ 16 sin3 ^——12sina 1 }・(III. 12)

%{ 16 sin3 ^——12sina 1 }・(III. 12)

В общем случае (для 占片丄)можно получить приближенную формулу для % , обозначая через а — угол перекрытия: , •

% =告吧(36 + 旦)，(1П. 13)

где/>-/?• tg( arctg^R^a^gWR) } 仰 ⑷

s = g/tg -у； а = arc cos ( "丁。)； (III. 15)

g = b + /i — R;加= Jg(g+2R).(Ш. 16)

Если значения g н " выразить в долях от R, то в этом случае получим для 1Л1、、

匕=3 п№ g/产)^ 匕 d«, з).(П1. 17)

Следовательно, в общем случае можно предложить формулу для расчета объема закрепления в виде''

'『=%£“,》一D@B)|， 便・18)

где С (屮)5) = 6 sin4 1 —где С (屮)5) = 6 sin4 1 —sin3 в」sin3 в」

где С (屮)5) = 6 sin4 1 —

где С (屮)5) = 6 sin4 1 —

sin3 в」

sin3 в」

(Ш. 19)

(0для g《О…

0 99=1 (g2 + 3峭 /2 ДЛЯ g>0.(皿・ 2°)

Значения функций С(ф, 6) и。(屮，6) можно табулировать, и при наличии таблиц для С и D расчет объема закрепления материала на контакте шаров осуществляется весьма легко и быстро.

(I1L 21)(I1L 21)В рабочем пространстве полиградиентного двухбарабанного сепаратора шары располагаются цепочками вдоль силовых линий между полюсами магнитной системы, и число рабочих контактов (т. е. таких контактов, где происходит закрепление материала) будет равно числу шаров [65]. Обозначая /г；——число шаров в цепочке, пЛ—число цепочек по высоте рабочей зоны сепаратора и 九в 一 число слоев цепочек по длине этой зоны, получим общее число контактов:

(I1L 21)

(I1L 21)

N= /г(・ Е п?

Тогда для оценки использования рабочего пространства сепаратора можно ввести величину Кз—коэффициент эффективности закрепления материала. Для объема всего межшарового пространства рабочей зоны сепаратора VU1 ш имеем следующее выражение:

匕.„, = % ( 8/?з — _^_ 兀个)弋 0,90986 ^ Vo， (III. 22)

следовательно, для %следовательно, для %получим формулуполучим формулу

следовательно, для %

следовательно, для %

получим формулу

получим формулу

ЛГN [g仲,6)-口@3)]0.90986 NЛГN [g仲,6)-口@3)]0.90986 N

ЛГ

N [g仲,6)-口@3)]

0.90986 N

ЛГ

N [g仲,6)-口@3)]

0.90986 N

(Ш. 23)

где Vz 一 объем закрепленного материала на i-том контакте.

Отсюда можно получить формулу для определения количества закрепляемого материала Q во всей рабочей зоне сепаратора

(2 = 0,91.кЗ・m %・0=0,91%/・二，(Ш. 24)

где Р — вес шариков в объеме рабочей зоны сепаратора, а0 — удельный вес стали (шариков), а — объемный вес закрепляемого материала, N — число контактов (шаров).

При закреплении материала вокруг контактов шариков образуются свободные зоны (61]. Причина образования ТЗкнх зон, по-ви-

Радиус "араб R、ммРадиус "араб R、ммРис. 12. Геометрические параметры пустых зон на контакте шаров (а) и зависимость деформации шаров от их размера (б)Рис. 12. Геометрические параметры пустых зон на контакте шаров (а) и зависимость деформации шаров от их размера (б)XJXV ud日тп BmTDKdotb-XJXV ud日тп BmTDKdotb-пнмому, связана с геометрическими размерами шариков и обогащаемого материала. Для оценки влияния некоторых^ факторов на величину неза：, полненных материалом зон 成* уточнения причин их образования были проведены специальные опыты. Материал различной крупности и при различной магнитной индукции закреплялся на шариках, после чего закрепившийся материал проваривался специальным раствором и после охлаждения шариков закрепленный «манжет» из материала снимался и под микроскопом определялся диаметр кольцевого отверстия в зоне контакта шариков. Результаты опытов (при различных размерах закрепляемых частиц и различной величине напряженности магнитного поля на шарах диаметром 11,5 мм) приведены в табл. 5.

Радиус "араб R、мм

Радиус "араб R、мм

Рис. 12. Геометрические параметры пустых зон на контакте шаров (а) и зависимость деформации шаров от их размера (б)

Рис. 12. Геометрические параметры пустых зон на контакте шаров (а) и зависимость деформации шаров от их размера (б)

XJXV ud日тп BmTDKdotb-

XJXV ud日тп BmTDKdotb-

значим: R — радиус шаров, р — радиус пустой зоны,『о —значим: R — радиус шаров, р — радиус пустой зоны,『о —Рассмотрим геометрические параметры пустой зоны. Обо- радиус закрепляемых частиц, г — радиус зоны непосредственного контакта

значим: R — радиус шаров, р — радиус пустой зоны,『о —

значим: R — радиус шаров, р — радиус пустой зоны,『о —

Таблица 5

Напряженность Н, э

Диаметр зоны, мм

100

1150

1750

2650

,2500

2500

2500

Диаметр частиц, мк'

40 -50

40-50

40—50

40-50

40-50

20-30

76-100

Измеренный по фото .

Рассчитанный (без AR).

Рассчитанный (с AR) .

1,08

0,96

1,09

1,10

0,97

1,11

0,98

1,12

1,09

0,97

1,10

1,10

0,97

1,11

0,88

0,74

0,90

1,43 嵋

1,34

1,43

шаров и AR— погрешность в обработке поверхности шара и его деформация в месте контакта. Из очевидных геометрических соотношений (рис. 12, а) имеем:

Г = У C + 2pR + 2RAR-p. (III. 25)

Величина AR обычно около 10 мк (в зависимости от размера шара и точности обработки его поверхности) и отображает тот факт, что шары соприкасаются друг с другом не в геометрической точке,, а по некоторой поверхности (круг радиуса Го). Если известны значения R, р, г (из опыта), то для А/? получим формулу

(III. 26)

По данным опытов для шаров 0 11,5 мм и различной крупности закрепляемого материала величина AR、6 мк, т. е. совпадает с нормируемыми допусками механической обработки шарикоподшипников, взятых для эксперимента. Нами были получены значения AR также и для шаров других диаметров (график зависимости AR от R приведен на рис. 12, б). Как видно из этого графика, приближенно можно считать, что Ar = 0,001R при любых размерах шаров (для более точных расчетов необходимо определять непосредственно). По известным величинам AR и R можно найти значения для г。一 радиуса зоны контакта и So — площади поверхности контакта:

尸о — ]/2RAR ; Su = 2s・AR. (111. 27)

Эти выражения могут быть использованы для расчета магнитных потоков через слой шаров. Если принять, что AR = 0,001R, то формулы (III. 26) и (111.27) примут вид:

Г = /? + 2р/? + г02 — Р；(111. 28)

г。= 0,04475/?; So = 0,002S*(Ш. 29)

где 5Ш ——площадь главного сечения шара.

Из формулы (IIL 30) можно получить также расчетную формулу для определения размера закрепляемых частиц по известным значениям R и г:

Р =Р =产一行22(7- и'产一行22(7- и'(Ш. 30)(Ш. 30)

Р =

Р =

产一行22(7- и'

产一行22(7- и'

(Ш. 30)

(Ш. 30)

На рис. 13 показан график зависимости р от г при различных значениях R.

Из табл. 5 видно, что причиной образования пустых зон является только геометрия межшарового пространства: значения г (с учетом AR) для различных напряжений магнитного поля совпадают. Из таблицы следует также, что результаты вычислений г по формуле (Ш. 28) без учета AR получаются заниженными по сравнению с реальными. Если ввести безразмерный параметр п= RI? (кратность размеров шаров и закрепляемых частиц), то можно получить зависимости от этой величины для параметров пустой зоны (в % от R, S и V шара: / — радиуса, // — площади сечения и III — объема.

§ти зависимости Приведены на рис. 14 и получены nd следующим формулам:

r = KR; S=HSm；『=+«' Еш, (Ш. 31)

р 17r 2ал3 + 2п +11〜 AR /Т1Т

где К - у ^―—；« = —•(П1. 32)

户ad〃夕е пустой зоны г.户ad〃夕е пустой зоны г.Рис. 13. Номограмма для определения размеров закрепленных частиц по размерам шаров и пустой зоныРис. 13. Номограмма для определения размеров закрепленных частиц по размерам шаров и пустой зоны如 ^ ^ % 一 У1M JhtMaBh sxaauuadMDKhdQDd如 ^ ^ % 一 У1M JhtMaBh sxaauuadMDKhdQDdРис. 14. Графики зависимости радиуса I, площади // н объема 77/ пустой зоны от кратности размеров шара н закрепляемой частицы пРис. 14. Графики зависимости радиуса I, площади // н объема 77/ пустой зоны от кратности размеров шара н закрепляемой частицы п

户ad〃夕е пустой зоны г.

户ad〃夕е пустой зоны г.

Рис. 13. Номограмма для определения размеров закрепленных частиц по размерам шаров и пустой зоны

Рис. 13. Номограмма для определения размеров закрепленных частиц по размерам шаров и пустой зоны

如 ^ ^ % 一 У1M JhtMaBh sxaauuadMDKhdQDd

如 ^ ^ % 一 У1M JhtMaBh sxaauuadMDKhdQDd

Рис. 14. Графики зависимости радиуса I, площади // н объема 77/ пустой зоны от кратности размеров шара н закрепляемой частицы п

Рис. 14. Графики зависимости радиуса I, площади // н объема 77/ пустой зоны от кратности размеров шара н закрепляемой частицы п

Из полученных графиков видно, что в области .значений м = 40——200 (наиболее часто встречающихся в практике) площадь / сечения пустой зоны составляет〜1——4% от главного сечения шара, § а объем будет <0,01—0,1 % от объема шара. Следовательно, при расчете объема закрепления материала на контакте шаров объем # пустой зоны можно не учитывать, но для расчета магнитных пото-金 ков величиной площади сечения пустой зоны пренебрегать нельзя,' так как именно в области контакта шаров происходит максимальная концентрация магнитного потока.

§ 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ЗАКРЕПЛЕНИЕ МАТЕРИАЛА В ЗАЗОРЕ ШАРИКОВ

Закрепление слабомагнитных минералов в зазоре шариков определяется многими факторами, важными из которых являются: индукция в шариках, диаметр шариков, удельная магнитная вос-

прйимчивость минералов, шютность, число контактов шариков Й плотность упаковки материала в зазоре шариков. В целях определен ния влияния каждого фактора на количество закрепленного материала была проведена серия опытов. При этом закрепление производилось сухим способом с целью исключения влияния гидравлических сил.

На рис. 15 приведена зависимость количества закрепленного материала с различной удельной магнитной восприимчивостью от индукции шариков. Видно, что с увеличением индукции количество закрепленного материала увеличивается, т. е. изменяется пропор-

Рис. 15. Влияние магнитной индукции шариков на количество закрепляемого материала с различной магнит* ной восприимчивостью:/ — мартнт； 2 — железная слюдка (dm=15 мм); 3 — железная слюдка(4^*42 мл，)； 4 — сиде-' ритРис. 15. Влияние магнитной индукции шариков на количество закрепляемого материала с различной магнит* ной восприимчивостью:/ — мартнт； 2 — железная слюдка (dm=15 мм); 3 — железная слюдка(4^*42 мл，)； 4 — сиде-' рит^•^S^^Etix oeQEQalfuadxec-UIQahnMOX^•^S^^Etix oeQEQalfuadxec-UIQahnMOXРис. 16. Влияние радиуса шариков на количество закрепляемого материалаРис. 16. Влияние радиуса шариков на количество закрепляемого материала0 a-DveRdauroosxs^£^sngzhTlx0 a-DveRdauroosxs^£^sngzhTlx

Рис. 15. Влияние магнитной индукции шариков на количество закрепляемого материала с различной магнит* ной восприимчивостью:

/ — мартнт； 2 — железная слюдка (dm=15 мм); 3 — железная слюдка(4^*42 мл，)； 4 — сиде-

' рит

Рис. 15. Влияние магнитной индукции шариков на количество закрепляемого материала с различной магнит* ной восприимчивостью:

/ — мартнт； 2 — железная слюдка (dm=15 мм); 3 — железная слюдка(4^*42 мл，)； 4 — сиде-

' рит

^•^S^^Etix oeQEQalfuadxec-UIQahnMOX

^•^S^^Etix oeQEQalfuadxec-UIQahnMOX

Рис. 16. Влияние радиуса шариков на количество закрепляемого материала

Рис. 16. Влияние радиуса шариков на количество закрепляемого материала

0 a-DveRdauroosxs^£^sngzhTlx

0 a-DveRdauroosxs^£^sngzhTlx

ционально индукции шариков. Прямые проходят через начало координат, и каждому минералу соответствует свой угловой коэффициент. Угол наклона прямых для шариков одного размера с различными минералами зависит от их магнитной восприимчивости и плотности упаковки материала.

Опыты, поставленные для одного и того же минерала (железная слюдка), т. е. с постоянным значением магнитной восприимчивости на шарах разного диаметра, показывают (рис. 16), что количество закрепленного материала изменяется пропорционально квадрату радиуса шаров. Аналогичные зависимости получены и для других минералов. Рассмотрим теперь влияние числа контактов шариков. При формировании шариковой среды возможны случаи укладки шаров с образованием числа контактов от 4 до 12, при этом плот-

Ность упаковки будет изменяться от 0,33 до 0,74 [180—182]. В реальных условиях (при заполнении шариками рабочего пространства сепаратора) число контактов близко к, 6, т. е. при плотности упаковки от 0,5 до 0,55. Опыты, поставленные при различной упаковке, но при равной индукции в шарах, показали, что количество закрепляемого материала на контакте шариков от плотности упаковки не зависит (в пределах изменения плотности упаковки от 0,4 до 0,6). Действительно, закрепление материала происходит только для тех контактов шариков, которые расположены вдоль силовых линий магнитного поля.

Изменение положения контактов шариков относительно силовых линий (рис. 17) приводит к тому, что часть материала будет за

Рис. 17\ Схема изменения положения контактов шариков в магнитном полеРис. 17\ Схема изменения положения контактов шариков в магнитном полекрепляться на ,одном контакте, а часть на другом пропорционально составляющим вектора напряженности магнитного поля, т. е. в итоге количество закрепляемого материала не изменится. Количество закрепляемого материала в некоторой степени зависит также и от удельного веса и плотности

Рис. 17\ Схема изменения положения контактов шариков в магнитном поле

Рис. 17\ Схема изменения положения контактов шариков в магнитном поле

ииразмеры, что приводит кразмеры, что приводит ксепарируемого материала. Зерна минералов имеют самую разнообразную форму

и

и

размеры, что приводит к

размеры, что приводит к

различной плотности ,их упаковки при закреплении в зоне контактов шариков и здесь, естественно, будет наблюдаться пропорциональная зависимость количества закрепляемого материала от плотности его упаковки. Подводя итог, можно написать, что количество закрепленного материала на контакте двух шаров имеет вид

Q山=：4К・％・/?2Ш8Ш•“(Ш. 33)

а в целом для всей шаровой насадки (постоянного объема) имеем

Qh = ЗКх^ЗтСо/кАт,(111. 34)

так как количество шаров в насадке обратно пропорционально R'.

Здесь К—коэффициент пропорциональности (в системе СГСМ К-1), % ——удельная магнитная восприимчивость минерала, о —— плотность упаковки частиц минерала в зазоре шаров, 5 ——индукция в шарике, /?ш — радиус шарика, У — объем насадки, о。—— плотность упаковки шаров в насадке.

Исходя из подобия магнитных полей в зазорах шариков, физико-механических свойств шаровых сред и экспериментальных данных по закреплению материала, роль размера шаров в полигради- ентной сепарации можно представить в следующем виде. Влияние 48

размера шаров выражается через отношение их радиусов Ri и R2, где /?2〉К 卜

Плотность упаковки не зависит от диаметра шарика.

Линейные размеры пор изменяются пропорционально RRR、, площади H^IR，, объемы R^/'R^.

Число контактов в объеме насадки изменяется пропорцио

нально Rj/R£・

Количество (объем, вес) закрепленного материала на одном контакте изменяется как R^ Kx'^•.,

Количество закрепленного материала в насадках равного объема изменяется пропорционально《"R*'

Напряженности поля в соответствующих точках зазоров равны.

Градиенты поля на соответствующих участках изменяются пропорционально R>R*

Магнитные силы поля в соответствующих точках зазоров от-

.личаются между собой на Ri/Rz・

Магнитный поток, проходящий через шар и воздушный за

зор, изменяется в RSIRj.,「

Средняя величина индукции*шариков не зависит от их размеров.

ЗАВИСИМОСТЬ ЗАКРЕПЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА

ОТ РАСПОЛОЖЕНИЯ КОНТАКТА ШАРИКОВ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

Закрепление слабомагнитного материала на контактах шариков в магнитных сепараторах с шариковой средой будет происходить в том случае, если вектор напряженности внешнего поля и вектор намагниченности их совпадают и проходят через точку контакта шариков. В этом случае закрепляется максимальное количество материала. При повороте цепочки шариков на некоторый угол в точке их контакта часть вектора намагничивания будет совпадать с направлениями силовых линий внешнего магнитного поля. Количество закрепляемого материала уменьшится, и, когда ось контакта шариков станет перпендикулярна силовым, линиям (а=9О°), материал практически не закрепляется. Расположение контактов шариков в магнитном поле играет существенную роль при выборе типа магнитной системы, точки подачи пульпу и производительности сепаратора [66].'

Опыты по опредёлению влияния угла поворота цепочки шариков в магнитном поле на индукцию и количество закрепляемого. материала проводились на специально разработанной модели. Угол поворота изменялся от 0 до 90°. За начало отсчета (0°) прини- .мался угол, когда вектор намагниченности шарика полностью совпадал с линией их контакта или когда ось цепочки шариков совпадала с силовыми линиями магнитного поля. В качестве материала использовался относительно чистый гематит (Fe = 68,5%). Результаты измерений приведены на рис. 18. Из приведенных данных вид- 4 Заказ 14794g

НО, что с увеличением угла поворота (от 0 до 90。) количество закрепляемого материала уменьшается и при 90° материал практически не закрепляется.

Рассмотрим механизм закрепления материала на контакте шариков в магнитном поле с различной конфигурацией магнитных силовых линий. При движении шариковой среды между двумя плоско- лараллельными полюсами (роторные сепараторы) расположение контактов шариков будет самое разнообразное. В этом случае выберем три положения контактов шариков. Пусть первый угол контакта будет 0°, второй 45° и третн員 90°. Количество закрепляемого материала будет неравномерным. На первом контакте закрепляется

максимальное количество, на втором в 2 раза меньше, а на третьем материал не закрепляется. При перемещении шариков из первого положения во второе угол контакта шариков не изменяется. Так как магнитные силовые линии параллельны между собой, то в процессе движения шариковой насадки количество закрепляемого материала не изменяется.

Некоторые изменения наблюдаются в сепараторах с чередующейся полярностью (рис. 19). В этом случае напряженность магнитного поля в любой точке линии можно представить в виде радиальной и касательной составляющих. Измерения напряженности поля в этой системе показывают, что над центром полюса напря- ? женность представлена только радиальной составляющей, а между (| полюсами переходит в касательную составляющую. Рассмотрим J движение нескольких пар шариков в этом магнитном поле (бара-^ ?1 банные сепараторы) и проследим закрепление материала по мере '

нх движения. На контакте первой пары шариков материал будет закрепляться только при наличии нормальной составляющей напряженности поля. Для второй пары шариков закрепление материала будет определяться только касательной составляющей. При расположении первого контакта над центром полюса в нем закрепится максимальное количество материала, так как в этом случае нормальная составляющая напряженности имеет максимальное значение. При перемещении первой пары шариков от центра полюса нормальная составляющая напряженности поля будет уменьшаться и между полюсами она будет равняться нулю, а затем начнет возрастать- до максимума над центром второго полюса. Аналогичные изменения происходят и с количеством закрепляемого материала. По мере удаления этой пары шариков от полюса ко- ^личество закрепляемого материала уменьшается, и в межполюсном пространстве его закрепление не наблюдается.

Механизм закрепления материала для второй пары шариков происходит в обратном порядке. Над центром в этой паре шариков материал вообще не закрепляется, по мере удаления от полюса количество закрепляемого материала начинает увеличиваться, достигая своего максимального значения в межполюсном пространстве.

Для углов, занимающих промежуточное положение (от 0 до90°), также характерно максимальное и минимальное закрепление материала. Так, например, при угле наклона контакта шариков 45° максимальный вес закрепляемого материала находится в точке, где силовые линии наклонены под тем же углом и вектор напряжен、 ности параллелен оси, соединяющей центры пары шариков.

Из-за симметрии магнитного поля данной системы любой кон- .такт шариков на расстоянии шага полюсов дважды изменяет количество закрепляемого материала. В связи с этим на длине дуги, равной шагу полюсов, можно выделить зону, обеспечивающую наиболее благоприятные условия закрепления материала. Центр зоны находится в точке максимального закрепления материала. Крайние положения зоны ограничиваются по обе стороны 50%-ным закреплением материала. На рис. 19 эти зоны ограничиваются углами «1 И «2-

На участке at оптимальный рабочий контакт будет между шариками, ось которых направлена по радиусу (первая пара шариков) и находится над полюсами. Длина участка практически ограничена размерами наконечника полюсов и незначительно зависит от шага полюсов. При уменьшении межполюсного расстояния радиальная составляющая напряженности несколько уменьшается, а индукция в шариковой среде при этом возрастает с опережением. Для участка а2, расположенного между полюсами, оптимальным является вторая пара шариков. Таким образом, в шариковых барабанных сепараторах в магнитной зоне имеются участки с максимальным и минимальным закреплением материала в шариковой среде. При изменении положения контактов шариков закрепляемый материал смывается потоком пульпы и снова закрепляется в дру- 4*51

гйх контактах, т. е. происходит перечистка этого материала. При этом механически увлеченные нерудные минералы освобождаются и концентрат получается более чистый.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

И ЗАКРЕПЛЯЕМОГО МАТЕРИАЛА В ШАРИКОВОМ СЛОЕ СЕПАРАТОРА

Геометрические размеры шарикового слоя на барабанных фнльтрсепараторах оказывают значительное влияние на производительность сепаратора и эффективность разделения. Наиболее важным из этих размеров является толщина (высота) шарикового

слоя по отношению к поверхности барабана. Формирование шари- ■ кового слоя на поверхности барабана происходит под действием ] магнитных сил притяжения и гравитационной силы. Магнитные силы в основном определяются напряженностью поля на поверхности барабана, а гравитационные смлы ——размерами и, весом шариков.На рис. 20 приведены результаты изменения толщины шарико- ：вого слоя на барабане в зависимости от напряженности магнитного поля на поверхности барабана .для шариков диаметром 5,5 мм. Видно, что при напряженности io 1300 э наблюдается прямая зависимость между внсото員 шарикового слоя и напряженностью магнитного поля. Дальнейшее увеличение напряженности приводит к отклонению этой заслоя по отношению к поверхности барабана. Формирование шари- ■ кового слоя на поверхности барабана происходит под действием ] магнитных сил притяжения и гравитационной силы. Магнитные силы в основном определяются напряженностью поля на поверхности барабана, а гравитационные смлы ——размерами и, весом шариков.На рис. 20 приведены результаты изменения толщины шарико- ：вого слоя на барабане в зависимости от напряженности магнитного поля на поверхности барабана .для шариков диаметром 5,5 мм. Видно, что при напряженности io 1300 э наблюдается прямая зависимость между внсото員 шарикового слоя и напряженностью магнитного поля. Дальнейшее увеличение напряженности приводит к отклонению этой за切切6060чочо5W 1QQO 15002000Напряженностп^ ^азнитноео поля, j5W 1QQO 15002000Напряженностп^ ^азнитноео поля, jРнс. 20. Изменение толщины шарикового слой на поверхности барабана в зависимости от напряженности магнитного поляРнс. 20. Изменение толщины шарикового слой на поверхности барабана в зависимости от напряженности магнитного поля£х^&s O2090xnda'm n'R^m£х^&s O2090xnda'm n'R^mгоговисимости——кривая начинает выполаживаться. По-видимому, это объясняется тем, что гравитационная сила (сила тяжести слоя шариков) начинает преобладать над силой магнитного напряжения. В этой связи представляет интерес определить распределения магнитной индукцип в элементарных слоях шариков по мере удаления этих слоев от поверхности барабана. Определение производилось на модели барабанного фильтрсепаратора методом петли, расположенной на шариковом слое, при различном расстояние от поверхности барабана.

слоя по отношению к поверхности барабана. Формирование шари- ■ кового слоя на поверхности барабана происходит под действием ] магнитных сил притяжения и гравитационной силы. Магнитные силы в основном определяются напряженностью поля на поверхности барабана, а гравитационные смлы ——размерами и, весом шариков.

На рис. 20 приведены результаты изменения толщины шарико- ：вого слоя на барабане в зависимости от напряженности магнитного поля на поверхности барабана .для шариков диаметром 5,5 мм. Видно, что при напряженности io 1300 э наблюдается прямая зависимость между внсото員 шарикового слоя и напряженностью магнитного поля. Дальнейшее увеличение напряженности приводит к отклонению этой за

слоя по отношению к поверхности барабана. Формирование шари- ■ кового слоя на поверхности барабана происходит под действием ] магнитных сил притяжения и гравитационной силы. Магнитные силы в основном определяются напряженностью поля на поверхности барабана, а гравитационные смлы ——размерами и, весом шариков.

На рис. 20 приведены результаты изменения толщины шарико- ：вого слоя на барабане в зависимости от напряженности магнитного поля на поверхности барабана .для шариков диаметром 5,5 мм. Видно, что при напряженности io 1300 э наблюдается прямая зависимость между внсото員 шарикового слоя и напряженностью магнитного поля. Дальнейшее увеличение напряженности приводит к отклонению этой за

切

切

60

60

чо

чо

5W 1QQO 15002000

Напряженностп^ ^азнитноео поля, j

5W 1QQO 15002000

Напряженностп^ ^азнитноео поля, j

Рнс. 20. Изменение толщины шарикового слой на поверхности барабана в зависимости от напряженности магнитного поля

Рнс. 20. Изменение толщины шарикового слой на поверхности барабана в зависимости от напряженности магнитного поля

£х^&s O2090xnda'm n'R^m

£х^&s O2090xnda'm n'R^m

го

го

На рис. 21 приведены результаты измерения магнитной индукции в элементарных слоях шариков в зависимости от их диаметра и напряженности магнитного поля на поверхности барабана. Видно, что индукция по мере удаления слоев шариков от поверхности ба-

Рио 21. Изменение магнитной индукции в элементарных слоях шариков в зависимости удаления их от поверхности барабана/—700;. 2—1350； 3-1650; 4—1900 э.Рио 21. Изменение магнитной индукции в элементарных слоях шариков в зависимости удаления их от поверхности барабана/—700;. 2—1350； 3-1650; 4—1900 э.магнитной восприимчивостью,магнитной восприимчивостью,

Рио 21. Изменение магнитной индукции в элементарных слоях шариков в зависимости удаления их от поверхности барабана

/—700;. 2—1350； 3-1650; 4—1900 э.

Рио 21. Изменение магнитной индукции в элементарных слоях шариков в зависимости удаления их от поверхности барабана

/—700;. 2—1350； 3-1650; 4—1900 э.

магнитной восприимчивостью,

магнитной восприимчивостью,

рабана к верхним слоям уменьшается. Так, например, при напряженности магнитного поля на поверхности барабана 1900 э индукция в шариковом слое, прилегающем непосредственно к барабану (10 мм), составляет 4800 гс, а на расстоянии 20 мм от поверхности барабана она составляет уже 4000 гс. На расстоянии 60 мм от барабана индукция в верхних слоях шариков уменьшается примерно в два раза и составляет 2200——2400 гс. Последнее обстоятельство должно положительно сказываться на механизме закрепления материала в шариковой среде.

Известно, что окисленные железные руды имеют большую гамму минералов с различной удельной магнитной восприимчивостью (начиная от сильно- магнитного минерала магнетита и кончая слабомагнитным сидеритом). При высокой магнитной индукции в верхних

■слоях шариков силыюмагнит- ные минералы закреплялись в верхних слоях шариков до полного перек(рытия зазоров между ними. В этом случае фильтрация пульпы в основном проходила бы RO поверх- ности верхних слоев шариков. Пониженная же индукция в верхних слоях шариков спо- собствует закреплению в них более сильномагнитных минералов .с возможностью прохождения в нижние с〃Ои более (слабомагнитных минера

лов.

Послойным анализом удельной' лгагнитной восприимчивости продуктов, закрепившихся в'слоях шариков, показано, что в верхних слоях закрепляются минералы с повышенной

по мере удаления от верхних слоев шариков удельная магнитная восприимчивость мх снижается. Одновременно было установлено, что в- верхних слоях закрепляются более крупные частицы, и, как правило, они представлены сростками рудных и нерудных минералов. Следовательно, продукты верхних слоев шариков должна быть беднее по содержанию полезного компонента.

§®§HWU^^ O^OSU2§C^^„- Ho HloowHJHHBe о wsglnwa H32.L•3HOU Hsms^ois зннзнззен 亂6Hd

• BHB9BdB9 HIJOHXdonoII I。khhofebA xhig H1OGH。唱 m В moxudEnl XKGS XZHdBI手^^зй^зос xlqHHggloBhBX UHIIUIIOWmH ZN JHd

J^4^:11

Ik— ±09^ 09 字 d

J

%，廿刀*3切夕8少4厅"dW0g少*夕〃

§

吉

0

%"歹弘勿夕了дD£an*割nn*dago3

?^~4~ T^ % ^ ^

既 ^ а *

Были проведены опыты по определению эффективности разде- ления тонкоизмельченных слабомагнитных минералов в элементарных слоях шариков на барабане. Результаты разделения приведены на рис. 22. Видно, что по мере удаления элементарного слоя шари- ков от поверхности барабана качественные показатели разделения слабомагнмтных минералов в них снижаются. Так, например, при напряженности поля на поверхности барабана 1900 э и диаметре шариков 4 мм выход концентрата уменьшается с 98,2 до 82% при удалении от барабана па 60 мм. Содержание железа в хвостах увеличивается с 11 до 20%, а содержание железа в концентрате изменяется в незначительных пределах (с 37 до 41%), Особенно заметное влияние сказывается при разделении на крупных шариках. Так, при диаметре шариков 15 мм по мере удаления слоев от поверхности барабана выход концентрата уменьшается с 71 до 41%, а содержание железа в хвостах увеличивается с 21 до 30%.

Распределение магнитной индукции также является важным фактором, определяющим место подачи пульпы на шариковый слой барабанных фильтрсепараторов между полюсами магнитной системы.

Были проведены исследования по разделению слабомагнитных минералов в каждом элементарном слое шариков в зависимости от его удаления от центра полюса по периметру барабана. На рис. 23 приведены результаты разделения в зависимости от расстояния и напряженности магнитного поля. Видно, что при удалении элементарного шарикового слоя от центра полюса качественные показатели изменяются. Так, для шариков диаметром 7 мм при напряженности поля 1900 э при перемещении точки подачи пульпы <с центра полюса до оси межполюсного пространства выход магнитной фракции увеличивается с 64,8 до 76,1%, а извлечение ее с 78,2 до 87,7%. Содержание железа в хвостах снижается с 23,6 до 19,1%. В этой связи точка загрузки материала (пульпы) на шариковый слой барабанных фильтрсепараторов должна быть расположена в меж- полюсном пространстве.

РЕГЕНЕРАЦИЯ ШАРИКОВОЙ СРЕДЫВ ФИЛЬТРСЕПАРАТОРАХ

Удаление слабомагнитных материалов из шариковой среды (регенерация) имеет большое значение при разделении многокомпонентного минерального сырья. В обогащаемых слабомагнитных рудах всегда имеются сильномагнитные минералы (магнетит) и аппаратное железо, образующиеся от износа футеровок, шаров мель- ~ниц и другого технологического оборудования. Наличие даже небольшого количества таких минералов в обогащаемых рудах приводит к их накоплению в шариковой среде, что отрицательно должно сказаться на эффективности разделения на полиградиентных сепараторах.

Как показали исследования [32], накопление силыюмагнитных минералов вокруг точек контакта - шариков объясняется значитель- ''55

ной остаточной индукцией Вп так как коэффициент размагничивания цепочки шариков равен нулю. Если допустить, что шариковая среда представляет собой единое ферромагнитное тело с внутренними полостями, то с некоторым приближением можно считать, что в точках контакта шариков остаточная индукция этого тела Вг 6у*ет равна остаточной индукции материала, из которого изготовлены шарики, Вг . Остаточная индукция железа Армко составляет 4000 гс. Это вполне достаточно, чтобы вокруг точек контакта шариков образовалась высокая зона, состоящая из сильномагнитных минералов. Выход шарикового слоя из магнитного поля и попа- Дании шариков на сито приводит к разрыву контактов между ними. При этом коэффициент размагничивания шариков резко возрастает (от 0 для пряди до 0,33 для отдельного шарика) и резко снижа~ ется остаточная индукция Вг. Остаточная индукция шарика зависит только от величины коэрцетивной силы материала, из которого изготовлены шарики, и определяется

〃с =〃с =44(III. 35)

〃с =

〃с =

4

4

где 〃с一 коэрцетивная сила, Не——напряженностьмагнитного

поля.

Коэрцетивная сила магнитомягких материалов составляет 0,08— 12 э. В этом случае при разрыве контакта шариков сильномагнитные мицералы должны были бы отмываться под воздействием смывного потока воды. Относительно магнитожесткие материалы, такие, как сталь ШХ-15, имеют коэрцетивную силу, достигающую 40—50 э. В этом случае остаточная намагниченность отдельного uia- *рнка, изготовленного из этого материала, будет В「=3,14*40 = = 126 гс. При такой высокой остаточной индукции шариков даже разрыв в точке их контактов н действие удара шариков о наклонную плоскость ванны сепаратора и смывной воды не дают полного удаления сильномагнитных минералов. Шарики вместе с сильно- магнитными минералами попадают в магнитную зону сепаратора, где последние занимают зоны с наибольшей напряженностью магнитного поля. В этом случае для слабомагнитных минералов остаются зоны с пониженной напряженностью. Последнее обстоятельство приводит к потерям в хвостах тонкодисперсных слабомагнитных минералов.

Были проведены исследования по определению влияния предварительно закрепленного магнетита в шариковой среде на качественные показатели разделения окисленных железистых кварцитов Лебединского месторождения. В кассете с шариковой средой (d = = 5——7. мм) предварительно равномерно закреплялся магнетитовый концентрат (Fe = 65,5%) при его различном содержании на 1 кг шариков. После этого через кассету пропускалась пульпа из тонко- измельченных окисленных железистых кварцитов (85% класса — 0,074 мм), из которой предварительно был удален магнетит. Смесь магнетита и слабомагнитных минералов, отмытых от шариков, под- 56

вергалась разделению на магнитном анализаторе. При этом выделялись магнетит и слабомагнитные минералы, которые являлись концентратами разделения окисленных кварцитов.

Результаты приведены на рис. 24, на котором видно, что при за- т полнении зоны контакта шариков магнетитом в объеме до 10%, 占 что соответствует 15 г магнетита на 1 кг шариков, технологические показатели разделения изменяются в незначительных пределах. Дальнейшее увеличение магнетита в шариковой среде приводит к резкому снижению выхода концентрата с 62,2 до 48%. Содержание

Рис. 24\ Влияние заполнения рабочих контактов шариков сильномагнитными минералами на эффективность разделения:J X 2— “к； 3 — °хвРис. 24\ Влияние заполнения рабочих контактов шариков сильномагнитными минералами на эффективность разделения:J X 2— “к； 3 — °хвЧисло обаратоб барабана 6 м“；Число обаратоб барабана 6 м“；Рнс. 25. Влияние приемного лотка и подачи смывной воды на количество закрепленных сильномагнитных минералов:/ — без приемного лотка； 2 — с лотком「Рнс. 25. Влияние приемного лотка и подачи смывной воды на количество закрепленных сильномагнитных минералов:/ — без приемного лотка； 2 — с лотком「

Рис. 24\ Влияние заполнения рабочих контактов шариков сильномагнитными минералами на эффективность разделения:

J X 2— “к； 3 — °хв

Рис. 24\ Влияние заполнения рабочих контактов шариков сильномагнитными минералами на эффективность разделения:

J X 2— “к； 3 — °хв

Число обаратоб барабана 6 м“；

Число обаратоб барабана 6 м“；

Рнс. 25. Влияние приемного лотка и подачи смывной воды на количество закрепленных сильномагнитных минералов:

/ — без приемного лотка； 2 — с лотком「

Рнс. 25. Влияние приемного лотка и подачи смывной воды на количество закрепленных сильномагнитных минералов:

/ — без приемного лотка； 2 — с лотком「

железа в хвостах увеличивается пропорционально объему закрепленного магнетита с 10 до 16,8%.'

Исследования содержания магнетита в окисленных кварцитах на его отмывку проводились и а барабанном фильтрсепараторе полупромышленного типа 231-СЭ. В качестве объекта исследования использовались окисленные железистые кварциты Лебединского месторождения, измельченные до крупности 80% класса ——0,074 мм. Содержание магнитного железа после предварительного его удаления на сепараторе со слабым полем составляло 0,8——0,9%. Пульпа при постоянной плотности 35% твердого подавалась на сепаратор в течение 5 мин его работы. По истечении 5 мин питание сепаратора отключалось (путем отвода шланга) и через каждый оборот барабана отбиралась проба шариков (2,5——3,5 кг), в которых определялось содержание по весу магн-итной фракции на 1 кг шариков и содержание железа общего и магнитного. При этом вес материала в шариках без их промывки (проба 0) принимался за 100% и по от- ,57

ношению определялось содержание в последующих опытах. Испытания проводились при различном изменении промывочного отделения ванны сепаратора.

На рис. 25 приведены результаты опытов по отмывке шариковой магнитной фракции. В первом опыте шарики непосредственно падали на сетку, а промывная вода была направлена на падающие шарики, циркуляция магнитной фракции с шариками достигала 23——25%, и при 10 оборотах барабана последняя отмывалась не полностью. Химическими анализами продуктов отмывки было установлено, что в первую очередь отмываются слабомагпитные фракции, а сильномагнитные остаются в шариках. Так, содержание магнитного железа в шариках после 10 оборотов барабана увеличивается с 0,8 до 12,1 % и отношение общего железа к магнитному меняется от 11,3 до 3,9. Последнее свидетельствует о том, что магнетитовые частицы в силу своей высокой удельной магнитной восприимчивости занимают приконтактные области шариков, где напряженность поля наивысшая. Слабомагнитными остаются участки прнконтактной зоны с пониженной напряженностью магнитного ноля. В этой связи увеличиваются потери слабомагнитных минералов с хвостами. Последнее хорошо, согласуется с результатами опытов после реконструкции промывочного отделения ванны. При этом был установлен приемный лоток для шариков, на котором предварительно производилась отмывка шариков с последующей дополнительной их промывкой на сите. Эти мероприятия позволили снизить циркуляцию материала с шариками с 23 до 11,7%. Одновременно улучшились технологические показатели разделения окисленных железистых кварцитов (табл. 6).

Таблица б

,№ опыта

Продукт

Выход, %

Содержание железа, %

Извлечение железа, %

1

Концентрат

57,3

33,2

70,0j

Хвосты

42,7

19,0

30,0j

Исходная

100,0

27,2

100,01

2

Концентрат..

54,2

36,7

73,2

Хвосты

45,8

15,g

26,8

Исходная .

100,0

27,1

1°°，° 將

Из приведенных данных видно, что содержание железа в хвостах уменьшилось с 19,0 до 15,9%, а содержание железа в магнитной фракции увеличилось с 33,2 до 36,7%. Увеличение содержания железа в концентрате, по-видимому, связано с улучшением отмывки богатой фракции и увеличением эффективности разделения. Были проведены опыты с отожженными шариками. Отжиг проводился нри температуре 600℃ без доступа кислорода. Было установлено, 'по циркуляция сильномагнитных минералов с шариковой средой

уменьшается примерно на 35—40% по сравнению с неотожженны- мн шариками. Размагничивание шариков перед их промывкой также полностью пе позволяет освободиться от сильномагнитных минералов. По-видимому, в этом случае немаловажную роль играют ср- лы поверхностного натяжения воды на границе раздела твердое— _ газ. Пленка жидкости способствует удерживанию на поверхности 亠 шариков тонкодисперсных частиц за счет капиллярных сил сцепления. Возникновение капиллярных сил связано с образованием в точках контактов частиц с поверхностью шарика прослоек воды кольцевой формы с поверхностью двойной кривизны (рис. 26).

■ Величина капиллярного давления, действующая на частицу в этом случае, может быть определена из уравнения Лапласа [92]

Рк = °Рк = °(III. 36)

Рк = °

Рк = °

где о ——поверхностное натяжение жидкости; г{ — радиус кривизны кольца;『2 — радиус кривизны мениска кольца.

Наиболее вероятной формой контакта частицы материала с шариковой поверхностью будет контакт плоскости, ограниченной по величине, так как это наиболее устойчивое положение для свободной частицы. Подсчет капиллярных сил, удерживающих частицы крупностью 100—150 мк на поверхности шариков, показывает, что они по величине на один-два порядка выше сил их тяжести. Капиллярные силы являются также причиной удержания на поверхности 〈■шариков определенного количества воды на контакте шариков. Количество воды, удерживаемой на поверхности шариков, зависит от диаметра их и числа контактов между шариками в единице объема. Капиллярное давление в этом случае может быть определено по формуле

厶二二(Ш'37)

欠 \ —「一 1tg<? +1— /

\ COS 中COS 中./

♦ где R — радиус контактирующих шариков; ср — угол охвата жидкостной манжетой шарика.

При угле охвата 屮= 53°10‘ капиллярные силы исчезают, так как 4 составляющие в уравнении (III. 37) становятся равными. В поле 彎 сил тяжести устанавливается равновесие между капиллярным дав- '' лением и весом манжета воды. Были проведены опыты по определению количества защемленной воды в шариках и твердой тонкодисперсной фазы в зависимости от диаметра шариков (рис. 27). Причем определение производилось применительно к барабанным и роторным сепараторам. Для определения количества материала, удерживаемого на шариках за счет капиллярных сил, был использован тонкоизмельченный чистый безрудный кварц крупностью i 90% класса —50 мк. С увеличением диаметра шариков количество ! захватываемого материала уменьшается. Так, при диаметре шари-

ков 2,5 мм на 1 кг захватывается за счет капиллярных сил до 20 г материала, а при диаметре шариков 12 мм 一 до 5 г. Количество защемленной воды также изменяется в зависимости от диаметра шариков. Причем характер кривых защемленной воды и захват твердого материала в зависимости от диаметра, шариков весьма идентичны, что свидетельствует об их взаимосвязях.

传传Рис. 26. Схема взаимодействия капиллярных сил с поверхностью шариков и минеральной частицей:/ — шарнк; 2 — водяная пленка; 3 — частица минерала； 4 — водяная пленка частицы; 5 — водяной «манжет»Рис. 26. Схема взаимодействия капиллярных сил с поверхностью шариков и минеральной частицей:/ — шарнк; 2 — водяная пленка; 3 — частица минерала； 4 — водяная пленка частицы; 5 — водяной «манжет»Рис. 27. Влияние диаметра шарика на количество защемленной воды и количество захватываемой твердой фазы материала:7 — количество материала, захвачсн- нЬго капиллярны ми силами; колнчест-. во защемленной воды в шариках; 2— на барабанном и 3 — на роторном сепараторахРис. 27. Влияние диаметра шарика на количество защемленной воды и количество захватываемой твердой фазы материала:7 — количество материала, захвачсн- нЬго капиллярны ми силами; колнчест-. во защемленной воды в шариках; 2— на барабанном и 3 — на роторном сепараторах2 JlrD7la3Edx * 己HHa-zam.2 JlrD7la3Edx * 己HHa-zam.

传

传

Рис. 26. Схема взаимодействия капиллярных сил с поверхностью шариков и минеральной частицей:

/ — шарнк; 2 — водяная пленка; 3 — частица минерала； 4 — водяная пленка частицы; 5 — водяной «манжет»

Рис. 26. Схема взаимодействия капиллярных сил с поверхностью шариков и минеральной частицей:

/ — шарнк; 2 — водяная пленка; 3 — частица минерала； 4 — водяная пленка частицы; 5 — водяной «манжет»

Рис. 27. Влияние диаметра шарика на количество защемленной воды и количество захватываемой твердой фазы материала:

7 — количество материала, захвачсн- нЬго капиллярны ми силами; колнчест-. во защемленной воды в шариках; 2— на барабанном и 3 — на роторном сепараторах

Рис. 27. Влияние диаметра шарика на количество защемленной воды и количество захватываемой твердой фазы материала:

7 — количество материала, захвачсн- нЬго капиллярны ми силами; колнчест-. во защемленной воды в шариках; 2— на барабанном и 3 — на роторном сепараторах

2 JlrD7la3Edx * 己HHa-zam.

2 JlrD7la3Edx * 己HHa-zam.

Анализ экспериментальных данных показывает, что эффективность разделения слабомагпитных тонкодисперсных материалов на сепараторах с шариковой рабочей средой во многом зависит от качества регенерации шариковой среды. Для улучшения процесса регенерации шариковой среды необходимо перед обогащением из обогащаемого материала удалять силыюмагнитные минералы. При использовании шариков из магнитожестких материалов последние должны отжигаться при температуре 600℃ без доступа кислорода. Целесообразно шарики покрывать водоотталкивающими соединениями (кремнеорганическими) с целью сокращения влияния капиллярных сил.

Глава IV

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФИЛЬТРАЦИИДВУХФАЗНЫХ СИСТЕМ

ЧЕРЕЗ ШАРИКОВУЮ СРЕДУ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В магнитных сепараторах с шариковой рабочей зоной (барабанные или роторные) пульпа подается на слой намагниченных шариков. При этом одним из основных факторов, влияющих на качество разделения тонкодисперсных слабомагнитных минералов и производительность сепаратора, является фильтрация (протекание) пульпы через шариковый слой. При высоких скоростях движения пульпы в каналах между шариками гидравлические силы, складывающиеся из сил сопротивления вязкой среды, динамического сопротивления среды движению частиц, силы тяжести, сил столкновения, приобретают преобладающее значение. В этом случае они могут превышать силы магнитного притяжения слабомагнитных частиц, что отрицательно скажется на эффективности разделения.

С другой стороны, скорость вращения рабочего органа сепарато- ра( барабана или ротора) определяется скоростью протекания (фильтрации) пульпы через шариковый слой. Высокие окружные скорости барабана или ротора приводят к тому, что пульпа не успевает профильтроваться через шариковый слой и будет выноситься в концентратное отделение сепаратора, снижая тем самым качество концентрата. Слишком малые окружные скорости рабочего органа сепаратора способствуют снижению его производительности, что также нежелательно. В этой связи вопрос изучения скорости фильтрации пульпы через шариковый слой приобретает исключительно важное значение при конструировании сепараторов и ведении технологического процесса в оптимальных условиях.

Несмотря на сравнительно многочисленные экспериментальные- и теоретические исследования в области фильтрации жидкостей и газов через пористые среды, до последнего времени вопросу фильт-

61

рации Двухфазных систем, состоящих из твёрдой и жидкой фаз, через пористые среды уделялось недостаточное внимание. Последнее связано с тем, что область фильтрации высококонцентрированных суспензий через пористые среды в практике крайне ограничена. Имеются экспериментальные и теоретические работы по фильтра- ции загрязненной жидкости через естественные пористые среды Щ [93, 97]. Однако содержание твердой взвеси в фильтруемых жидкостях не превышало 1——2 г/л, и, естественно, такую систему нельзя рассматривать как высококонцентрированную суспензию. С дру- 金 гой стороны, суспензии с высоким содержанием твердой фазы (до 唱 35——40% твердого ) и тонкодисперсным ее составом по своим физическим и гидродинамическим свойствам в значительной степени отличаются от жидкости. Наиболее важными свойствами суспензий являются ее удельный вес, вязкость, предельные напряжения сдвига и устойчивость. Все эти факторы отличают суспензии от гомогенных жидкостей, и, естественно, ее фильтрационные свойства будут иными, чем чистых жидкостей.

Основными составляющими механики течения дисперсных систем через пористые среды является характеристика потока (время, скорость, ускорение и взаимодействие сил), физические свойства дисперсной системы (удельный вес, плотность, вязкость) и, наконец, геометрические параметры пористой среды (размер и форма частиц, высота пористого слоя, площадь, плотность укладки частиц и др.). Все перечисленные параметры, находятся в тесной взаимосвязи, и их изучение представляет сложную задачу.

ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКАШАРИКОВОЙ СРЕДЫ

Пористая среда представляет собой зернистую массу, состоящую из твердых тел различной формы и пронизанную многочисленными сообщающимися друг с другом каналами переменного сечения. К такой пористой среде относится и шариковая среда, которая в гидродинамике принимается за фиктивный грунт. Основными параметрами шариковой среды с гидравлической точки зрения могут 話 служить диаметр шариков и плотность их упаковки,- Диаметр шариков выбирается в зависимости от целей и задач сепарации слабомагнитных минералов и составляет от 3 до 10 мм. В свою очередь, j плотность упаковки оказывает влияние на пористость среды и ее 宵 проницаемость. Под пористостью шарикового слоя следует понимать отношение .суммарного объема всех пустот к геометрическому объему шарикового слоя вместе с пустотами. Коэффициент пористости не зависит от диаметра шариков, образующих шариковые среды, а является функцией угла 0 между их центрами.

На рис. 28 приведены конфигурации расположения шариков, одна из которых а соответствует наиболее свободному, а другая б—. теснейшему расположению. При шариках одинакового диаметра расстояние между центрами двух соприкасающихся шариков равно

их Диаметру. Из этого следует, что центры каждых соприкасающихся шариков расположены в вершинах ромбоэдра, каждая грань которого есть ромб. Угол 0 ромба, из которого образованы грани ромбоэдра, может изменяться от 90° (рис. 28, а) до 60° (рис. 28, б).

На основании решения геометрических задач Слихтером [129] дается фундаментальная формула определения пористости шариковых сред

' m = 1我一…一一 • (IV. 1)

6(1— cos 6) 丿 1 + 2cos 8

В случае различной упаковки шариков коэффициент пористости изменяется от /и = 0,259 при 60° до /и = 0,476 при 90° [98, 99].

В табл. 7 приведены основные характеристики правильных укладок шаров.

Таблица 7

□пело точек со- Пористость

Вид укладкиприкосновенияm %

между шариками '

6 80 26 80 26 4 2 97 9^54 3 3 2^л^о о6 4 2 97 9^54 3 3 2^л^о оКубическая ,.

6 80 2

6 80 2

6 4 2 9

7 9^5

4 3 3 2

^л^о о

6 4 2 9

7 9^5

4 3 3 2

^л^о о

Ромбическая .

Биромбическая .

Тетраоктаэдрическая

На полиградиентных сепараторах при формировании слоя шариков под действием магнитных или гравитационных сил имеет место комбинация указанных выше укладок. В зависимости от укладки последующих слоев шариков изменяется взаимное расположение каналов, длина пути н сопротивление при движении пульпы.

•100, %•100, %加=1加=1Пористость материала можно определить также исходя из фи* зических свойств материала

•100, %

•100, %

加=1

加=1

(IV. 2)

где 6 ——объемный вес материала; 了一плотность материала.

С другой стороны, среднее значение просветности по всему объему шарикового слоя равно по величине коэффициенту пористости. Поры в шариковом слое не прямолинейны, а изогнуты, и длина их Слихтером определяется из выражения

2=d ( 1,95-0,39 ?,(IV. 3)

где / — длина поры; d — диаметр шарика.

Сечение пор является геометрически переменной величиной, н вычисление его истинной площади представляет сложную задачу. При этом можно без большой погрешности заменить поровый канал сложного строения прямолинейным призматическим каналом, поперечное сечение которого есть равносторонний треугольник с пло* щадью

1,436 &,(IV. 4)

где Ат—среднее сечение порового канала; А с —- сечение порового канала в наиболее узком месте.*

Площадь прохода жидкости в самом узком месте характеризуется просветом п и называется коэффициентом просветности:

〃 —1〃 —14 sin б4 sin б0V. 5)0V. 5)

〃 —1

〃 —1

4 sin б

4 sin б

0V. 5)

0V. 5)

(IV. 6)(IV. 6)1

(IV. 6)

(IV. 6)

П = К•次 4 ,

где К — постоянная величина.

Пористая среда, через которую происходит фильтрация жидкости, характеризуется еще и коэффициентами проницаемости [93]:

(IV. 7)(IV. 7)г, — d27n2

(IV. 7)

(IV. 7)

叩一72 3(1一万

где В ——коэффициент, зависящий от режима движения жидкости в каналах шарикового слоя. 、

Коэффициент проницаемости зависит от режима движения жидкости в поровых каналах, а также от физико-химического взаимодействия проходящей жидкости с поверхностью пористой среды. Исследованиями [99] было установлено, что при обтекании вязкой жидкостью вблизи точек касания шариков имеется застойная область, в которой жидкость не участвует в движении. Объем этой застойной жидкости по А. С. Лейбензону

区=0/2誉,区=0/2誉,(IV., 8)

区=0/2誉,

区=0/2誉,

где 匕—объем застойной области.

Застойные области при этом изменяют конфигурацию порового

канала и увеличивают объем каждого шара на 12%, изменяя тем саМнм величину пористости

т' = т 1—0,114 (^^)],(IV. 9)

где т^ — коэффициент пористости с учетом застойной области.

В случае плотной упаковки шариков

./п' = 0,63 加.(IV. 10)

На барабанных магнитных фильтрсепараторах формирование шарикового слоя на поверхности барабана происходит под действием магнитного поля. При этом шарики ориентируются по направлениям магнитных силовых линий и создают 《рнхлую》 укладку, которая характеризуется коэффициентом разрыхления

屮产 3(IV. 11)

где И1 — объем шарикового слоя при плотной упаковке; V2 ——Объем шарикового слоя в разрыхленном состоянии.

Рис. 29. Влияние диаметра шариков на коэффициент разрыхления-Рис. 29. Влияние диаметра шариков на коэффициент разрыхления-Диаметр Шарикове»Диаметр Шарикове»

Рис. 29. Влияние диаметра шариков на коэффициент разрыхления-

Рис. 29. Влияние диаметра шариков на коэффициент разрыхления-

Диаметр Шарикове»

Диаметр Шарикове»

Под разрыхлением шарикового слоя следует понимать отношение объема шарикового слоя, находящегося в разрыхленном состоянии на' барабане под воздействием магнитного поля, к объему такого же слоя, сформированного под действием гравитационных сил. Увеличение объема пустот шарикового слоя за счет разрыхления приводит к увеличению общей пористости шарикового слоя. Пористость при плотной упаковке шариков ,

加 Т (IV. 12)

НЯ11 =,1 %НЯ11 =,1 %и разрыхленного слоя

Н

Я11 =,

1 %

Н

Я11 =,

1 %

(IV. 13)

гДе V и V\ — объемы пустот соответственно при плотной и рыхлой

б Заказ 1479、毎

укладке. Величина 团1 может быть выражена через Ш н *:

加]=(Vi. 14)

На рис. 29 приведена зависимость коэффициента разрыхления^ шарикового слоя в зависимости от диаметра шариков при постоян» ной напряженности магнитного поля. Видно, что с увеличением дна、 метра шариков коэффициент разрыхления уменьшается. Следует J отметить, что коэффициент разрыхления зависит также от тип喇 магнитных систем, межполюсного расстояния, конфигурации полюсных наконечников и напряженности магнитного поля.

Рассмотренные гидравлические параметры шариковой среды играют исключительно важную роль при фильтрации жидкости через шариковый слой и особенно при фильтрации двухфазных систем (пульп).

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТИИ СУСПЕНЗИИ ЧЕРЕЗ ПОРИСТЫЕ СРЕДЫ

Первые исследования по изучению движения воды в пористом слое были выполнены Дарси. На основании исследований был выведен закон Дарси о пропорциональности перепада давления первой степени скорости фильтрации {93]. Однако последующими исследованиями [99, 160] было установлено, что закон Дарси справедлив только для мелкопористой среды при ламинарном движении жидкости и малых перепадах давления. Отклонения от этого закона, наблюдавшиеся многочисленными последующими исследованиями [93, 99, 100], в основном объясняются переходом ламинарного режима в турбулентный, экспериментальными погрешностями и пренебрежением влияния физических свойств жидкости и пористой среды. Исследуя движение вязкой жидкости через слой фиктивного грунта, составленного из шариков, К- С. Слихтер [129] предложил формулу для определения скорости фильтрации, учитывающую зависимость коэффициента фильтрации не только от диаметра, но и от пористости среды:

坦=К丝，(IV. 15)

где Ар ——перепад давления; К ——теоретическая проницаемость; ц —— динамическая вязкость жидкости; Н ——высота слоя.

Значительные исследования проводились по определению границ применения линейного закона и оценочного критерия режима движения жидкости в пористой [101, 102] среде. Впервые в качестве критерия для оценки режима движения жидкости в пористой среде Ы. Н. Павловским [100] было предложено использовать параметр Рейнольдса (Re), заимствованный из трубной гидравлики. При этом он заменил среднюю скорость движения жидкости в трубе 66

&р на скорость фильтрации ^ср при эффективном диаметре зерна % и пористости грунта:

Re】=__@吸“：丄г(iv. 16)

1(0,75加十 0,23) 2' 丿

Экспериментальная проверка этой формулы на пористой среде* ,сложенной из крупнозернистого материала, показала, что критиче- *^ж)е значение ReT, при котором происходит нарушение линейного |^Р&акона фильтрации, лежит в пределах

ReT = 7,5 — 9,0.

Как отмечается многими исследователями, эта формула не учитывает всего комплекса факторов, влияющих на фильтрационную характеристику пористой среды, и особенно такого важного фактора, как коэффициент проницаемости. Коэффициент проницаемости для фиктивного грунта (состоящего нз шариков) можно определять из формулы (IV. 7), из которой видно, что изменение проницаемости фиктивного грунта пропорционально квадрату диаметра частиц.

При обработке экспериментальных исследований обычно устанавливается зависимость между безразмерными параметрами: гидравлическим сопротивлением Я и числом Re. Этот метод, как отмечалось выше, заимствован из трубной гидравлики:

(IV. 17)(IV. 17)Re = 3

(IV. 17)

(IV. 17)

в

64Ё764Ё7й гидравлическое сопротивление для ламинарного режима

64

Ё7

64

Ё7

(IV. 18)

По изменению кривой на графике %=f(Re) определяется граница перехода от ламинарного движения к турбулентному. Много- . численными исследованиями было показано, что при фильтрации •- жидкости через крупный и хорошо отсортированный материал

^^f©tot метод вполне может быть применен для определения режима течения. Однако при переходе к истинному грунту происходили большие отклонения. В этой связи многими исследователями про- 皿 изводился поиск параметров, определяющих истинную характери- стику пористых сред. В связи с тем, что данный вопрос в задачу настоящей работы не входит, поскольку шариковая среда является фиктивным грунтом, анализ работ в этой области не проводился.

Другие исследователи [103——105], изучая потери напора при внезапном расширении и движение жидкости в крупнозернистом материале, показали, что нарушение линейного закона фильтрации при увеличении скорости жидкостного потока связано с возрастанием инерционных сил. В связи с тем, что извилистость поровых каналов, внезапное их расширение и сужение изменяют скорость и направление движения потоков жидкости, инерционные силы существуют

б*

/=的+版2,/=的+版2,и при малых скоростях движения жидкости. Но в этом случае они малы по сравнению с силами вязкого трения. С увеличением скорости движения жидкости в каналах роль инерционных сил возрастает и они в большей степени проявляются после возникновения турбулентности. При больших скоростях фильтрации силы инерции, преобладают над силами вязкого трения и закон сопротивлений становится квадратичным. В этой связи некоторые исследователи (93, 104] считают, что наилучшее совпадение с опытами дает форму-, ла вида%

/=的+版2,

/=的+版2,

(IV. 19)

где / ——гидравлический уклон; а и b — коэффициенты, определяемые опытным путем.

С уменьшением скорости фильтрации второй член в правой части уравнения (IV. 19) убывает быстрее, чем первый, и при малых ； значениях скорости становится настолько мал, что им можно пре- g небречь. Тогда формула (1V.19) дает линейный закон фильтрации ;

=a矶=a矶(IV. 20)…

=a矶

=a矶

I— b*I— b*При больших скоростях фильтрации, наоборот, второй член становится значительно больше первого и формула дает квадратичный закон фильтрации

I— b*

I— b*

(IV. 21)

Для решения практических задач необходимо знать границы применения линейного закона ф|ильтрации, характер и область (Применения нелинейных законов фильтрации, а также зависимость движения жидкости от структурных характеристик 'пористой сре・ ды. Ю. А. Шамшуриным [106] была предложена формула, определяющая режим движения жидкост|и или газа в тористой среде, выраженная через коэффициент р из формулы (IV. 7):

d(】gAP)d (lg v)d(】gAP)d (lg v)(IV. 22)(IV. 22)

d(】gAP)d (lg v)

d(】gAP)d (lg v)

(IV. 22)

(IV. 22)

где АР — потери напора; и —скорость фильтрации.

Значительный интерес представляет определение скорости турбулентной фильтрации через пористую среду. Н. П. Пузыревским на основании опытов по фильтрации жидкости в крупнозернистых материалах предложена формула

(IV. 23)(IV. 23)о = 35 j/：/ ・

(IV. 23)

(IV. 23)

Обширные исследования фильтрации воды через крупнозерни-: стый материал были проведены С. В. Мзбашем [105]. Для турбулентной фильтрации была предложена формула•

• с =，石，(IV. 24)

где т ——пористость; Сср ——скоростной коэффициент.

При значениях гидравлического уклона 0,1<|/<100 и однородных округленных фракциях d》6 см

% п 20 _ ?.(IV. 25)

Можно бы еще отметить другие многочисленные работы иссле* F дователе访 в области фильтрации жидкости при турбулентном режиме, но в этих работах приводятся расчетные эмперические фор- ^. мулы, которые характеризуют какие-то конкретные условия. Опыты показывают, что значение коэффициента сопротивления в квадратичной области резко изменяется для различных пористых сред» но факторы, определяющие сопротивления, недостаточно изучены. В настоящее время в области исследования турбулентной фильтрации жидкости в пористых средах имеется ряд нерешенных вопросов. В частности, не изучены общий характер зависимости перепада давления от скорости фильтрации, и факторы, определяющие турбулентное сопротивление при квадратичном законе фильтрации.

Что касается движен1ия высококонцентрированных дйухфазных систем (пульп) через пористые среды, то в этой области имеются крайне ограниченные исследования. Все имеющиеся работы в этом направлении [94, 95, 129] проводились по фильтрации малоконцентрированных взвесей (суспензий) через пористые среды. При этом изучался вопрос не столько движения суспензии через пористые среды, сколько осаждения твердых взвесей в порах среды (каль- матация). Попытка найти теоретическое объяснение механизма засорения пориСто自 среды взвешенными в воде твердыми частицами была сделана И. Э. Апельциным [95]. Решая уравнение фильтрации Дарси применительно к загрязненной жидкости, после ряда допущений и преобразований было получено уравнение для скорости фильтрации загрязненной жидкости в зависимости от продолжительности нагнетания воды в пласт:

*(IV, 26)

*2h+自

где t ——время фильтрации воды; fn ——время первоначального за- грязнения пор. Коэффициент С определяется уравнением '

с =竺РКос ,(IV. 27)

где Ар — сумма потерь давления в загрязненной части пласта и в образовавшемся осадке; Кос — коэффициент проницаемости осадка; |1 ——вязкость воды; а ——объемная концентрация взвеси в воде.

Для решения приведенного уравнения необходимо экспериментальное определение ряда входящих в него величин, что снижает ценность уравнения. П. А. Палием [107] было выведено уравнение

для определения скорости фильтрации в загрязненной и чистой ча- сти пласта:

(IV. 28)(IV. 28)—К1К2 sl— Pa)

(IV. 28)

(IV. 28)

R (K2X + К/)

где Ki и К? — соответственно коэффициенты проницаемости осадка и породы; "1 и /?2 ——давление на границе проницаемости; % и / —— длина осадка и пористой среды.

Следует отметить, что, как и уравнение (IV. 26), приведенное уравнение (IV. 28) может быть решено только после проведения соответствующих экспериментов, определяющих коэффициенты.

В процессе протекания высококонцентрированной суспензии через шариковый слой на магнитном ,фильт,рсепараторе происходит изменение основных физических свойств шариковой среды., Магнитные частицы, закрепляясь на контактах шариков, уменьшают поровые пространства, в результате чего изменяется скорость фильтрации, увеличивается сопротивление и уменьшается проницаемость среды. Одновременно за счет срыва закрепившихся частиц потоком также происходит изменение во времени физических свойств пористой среды, изменяются фильтрационные свойства суспензии. Вся сумма переменных параметров при движении высококонцентрированных суспензий через шариковый слой в магнитном поле значительно осложняет изучение этого вопроса. На первых порах представляется целесообразным выполнить экспериментальные исследования в этой области.

Глава V

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФИЛЬТРАЦИИВ ШАРИКОВОМ СЛОЕ СЕПАРАТОРА

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАДВУХФАЗНЫХ СИСТЕМ

Обогащаемый материал на магнитных фильтрсепараторах представляет собой грубодисперсные двухфазные системы, реоло- гические свойства которых наиболее полно характеризуются вязко стью и предельным напряжением сдвига. Реологические свойства различных сред характеризуются соотношением между напряже- нием и скоростью деформации (или текучестью). Для истинных сред, подчиняющихся закону Ньютона, эти величины прямо про- порциональны, и вязкость определяется из следующего уравнения [108, 109]:

5 П(V, 1)

где т ——касательное напряжение сдвига, дин/см2； п — заффнцнент вязкости.

В большинстве случаев двухфазные системы и коллоидные растворы ведут себя как истинные жидкости и вязкость их определяет- ,ся зависимостью (V. 1). Однако некоторые двухфазные системы обнаруживают значительные отклонения от истинных жидкостей. Количественное выражение этого отклонения для пластических сред определяется уравнением Шведова ——Бингама [108]

…宀，*，(V. 2)

где то—предельное напряжение сдвига; т|л — коэффициент пластической вязкости.

Для таких сред реологическая кривая 工 от -~- не проходит че*

рез начало координат, а отстает от него на величину то, представляющую силу, которую надо приложить к системе, чтобы началось ее течение.

Для сред, характеризующихся структурными свойствами, реоло- 1 гическая кривая перестает быть прямой линией, а вязкость ——посто-Л янной величиной. Эта математическая зависимость соответствуетЯ| функции

(V. 3) 4(V. 3) 4莫=叭明

(V. 3) 4

(V. 3) 4

99где ф ——коэффициент текучести ——величина, обратная вязкости.

9

9

Функция f(T) может иметь степенной вид и в простейшем случае может характеризоваться следующим уравнением:

(V. 4)

где % ——показатель степени, зависящий от действующего касательного напряжения.

Отмеченные предельные случаи не могут считаться всеобъемлющими. В реальных условиях наблюдается весьма большое разнообразие, когда поведение двухфазных систем отвечает одной из перечисленных систем или характеризуется состоянием перехода от од-扌 ной системы к другой. Правильное суждение о реологических свой-：； ствах суспензий (пульп) основывается на анализе эксперименталь-= f ных данных измерения вязкости и предельного напряжения сдвига ? суспензии.:

Реологические свойства суспензий являются предметом много-: численных экспериментальных исследований {109—112, 130]. Основ- 一 ными факторами, влияющими на реологические свойства, являют- ся: концентрация твердой фазы (плотность), дисперсность, физи-二 ко-химические свойства поверхности частиц, свойства жидкой фа* ' зы. Все эти параметры находятся в тесном взаимодействии между собой. Были проведены исследования по определению влияния кон-居j центрации и дисперсности твердой фазы на реологические свойст- ^Л ва пульп. В качестве объекта исследования твердой фазы в опытах использовались окисленные железистые кварциты Лебединского месторождения КМА. Их химический состав, %:s

Fe°6m尸38,15; FePacT «37,86; FeMarH. -4,38; FeO-6,9;'

FeOMarH.=^b87; РеСил.=0,27; SiO2= 39,8; CaO=0,56; MgO = 0,4; плотность кварцитов — 3,4 г/см3.

Измельчение кварцитов до заданной крупности производилось, в шаровой мельнице объемом 14 л. Было приготовлено 5 проб с различным гранулометрическим составом. Вес каждой пробы составлял 20——25 кг. Оценка гранулометрического состава проб производилась ситовыми и седиментационными анализами, а также опреде- 72

лилась удельная поверхность и средний диаметр частиц измельченных проб по удельной поверхности на приборе ПСХ-4.

Гранулометрическая характеристика измельченных проб при

ведена в табл. 8.一

/Таблица 8

Номер пробы_

Класб мм

2 1

з 1

4 1

5

Выход, %

40,5

1,93

一

—

-0,5 +0,2

9,63

3,15

—

—

—

—0,2 +0,16

4,35

2,05

—

—

-0,16 +0,1

12,77

9,32

—

-0,1 +0,074

11,71

10,36

4,79

1.41

-0,074+0,05

16,99

17,21

14,73

7,49

-*

-0,05

42,62

57,91

76,98

91,10

100,0

Итого

100,0

100,00

100,00

100,00

100,00

Удельная 'поверхность, см2/г ...

1060

1200

2140

2820

3540

Средний диаметр частиц, мм ..

0,166

0,147

0,082

и,и6з

0,050

(V. 5)(V. 5)Измерение реологических свойств пульп, приготовленных !из окисленных кварцитов при различной концентрации и дисперсности твердого, производилось на вакуумном капиллярном вискозиметре [113]. Для каждой пульпы делалось от 15 до 35 замеров расхода пульпы Q от давления (вакуума) р. По средним значениям Q и р ,рассчитывалось напряжение сдвига у стенок капилляра и максимальный градиент скорости по формуле Пуазейля:

(V. 5)

(V. 5)

где р ——давление (вакуум); Q ——расход пульпы; I ——длина капил- ляра; г ——радиус капилляра.

Исследованию подвергались пульпы при концентрации твердого 15, 20, 25, 30, 35 и 40%. Выбор указанных значений объясняется , 卜 тем, что при различных стадиях магнитной сепарации содержание твердой фазы меняется в зтнх пределах. Измерение реологических свойств производилось при постоянной температуре 15℃ с отклонением ±0,5℃.

Результаты измерения вязкости пульп в зависимости от концентрации и дисперсности твердой фазы, <при'веденные на рис 30, показывают, что с увеличением концентрации твердой фазы значение вязкости возрастает и тем больше, 【【ем выше эта концентрация. В зоне низких концентраций (меньше 20——25%) зависимость между вязкостью и концентрацией твердого остается практически лнне^「 ной, С увеличением концентрации (выше 25%) зависимость вязко-

Е сти пульпы от дисперсности твердой фазы гвыражается кривыми, 'кривизна которых тем больше, чем выше концентрация твердого

в пульпе. Причем, чем( выше дисперсность материала, тем при более низкой концентрации его наступает резкое увеличение вязкости. Так, например, при содержании в пробе 1 класса —0,05 мм — 42.6明通眸 и концентрации 35% вязкость составляет 4,2 спз, а при содержани^^^ этого класса (проба 5) 100% и при той же концентрации вязкость ' увеличивается до 7,3 спз. Дальнейшее увеличение концентрации материала в пульпе приводит к резкому увеличению вязкости до^4^ 11,2 сп при содержании класса —0,05 мм 100%.

Содержа мае тбердого d пульпе, %Содержа мае тбердого d пульпе, %Рис. 30. Влияние концентрации и дисперсности твердой фазы на вязкость пульпы (/—5 пробы)Рис. 30. Влияние концентрации и дисперсности твердой фазы на вязкость пульпы (/—5 пробы)/2/;76 6 “ Z06/2/;76 6 “ Z06IQIQZ5 30 Л 如Содержание твердого. %Z5 30 Л 如Содержание твердого. %Рис. 31. Влияние концентрации и дисперсности твердой фазы в пульпе на предельное напряжение сдвига (пробы 2—5).Рис. 31. Влияние концентрации и дисперсности твердой фазы в пульпе на предельное напряжение сдвига (пробы 2—5).凄二НЕ"-27240^anHR-lrok凄二НЕ"-27240^anHR-lrok

Содержа мае тбердого d пульпе, %

Содержа мае тбердого d пульпе, %

Рис. 30. Влияние концентрации и дисперсности твердой фазы на вязкость пульпы (/—5 пробы)

Рис. 30. Влияние концентрации и дисперсности твердой фазы на вязкость пульпы (/—5 пробы)

/2/;76 6 “ Z

06

/2/;76 6 “ Z

06

IQ

IQ

Z5 30 Л 如

Содержание твердого. %

Z5 30 Л 如

Содержание твердого. %

Рис. 31. Влияние концентрации и дисперсности твердой фазы в пульпе на предельное напряжение сдвига (пробы 2—5).

Рис. 31. Влияние концентрации и дисперсности твердой фазы в пульпе на предельное напряжение сдвига (пробы 2—5).

凄二НЕ"-27240^anHR-lrok

凄二НЕ"-27240^anHR-lrok

Зависимость предельного напряжения сдвига пульпы от концентрации твердой фазы и ее дисперсности приведена на рис. 31. При низких концентрациях и относительно грубодисперсиой твердой фазе значение то сравнительно невелико. С уменьшением крупности и увеличением содержания твердой фазы в пульпе то возра- стает, достигая 10,5—11 дин/см2 при 40% твердого и крупности материала 100% класса —0,05 мм.

Исследования текучести пульп, приготовленных из окисленных железистых кварцитов при различной концентрации и дисперсности твердой фазы, показали, что пульпы с содержанием твердой фазы больше 25% относятся к средам, у которых вязкость не является постоянной величиной, а зависит от напряжения сдвига и градиента скорости. Дисперсность и концентрация твердой фазы являются основными факторами, определяющими реологические свойства 74

пульп. Вязкость пульп, применяющихся при обогащении на магнитных полиградиентных сепараторах, находится в пределах 2—10 спз. Предельное напряжение сдвига пульпы составляет 1,0—10,0 дин/см2. При определении основных параметров фильтрации пуль-, пы через шариковый слой необходимо учитывать реологические свойства пульп.

ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТИ И ПУЛЬП

В ЕДИНИЧНЫХ КАНАЛАХ СЛОЖНОГО ПРОФИЛЯ

Было отмечено, что изменение режима движения жидкости в пористой среде вызывается изменением соотношения сил вязкостного сопротивления и инерционных сил. Увеличение инерционных сил обусловливается резким изменением сечения порового канала, т. е. внезапным расширением или сужением. Определение влияния формы канала на режим движения жидкости в нем многими исследователями [93, 99, 101] проводилось на единичных каналах сложного профиля. В этой связи были проведены исследования по определению движения жидкости и пульпы в еди

ничных каналах СЛОЖНОГО Рис. 32. Схема расположения каналов профиля. Следует отметить, при различной укладке цилиндров: что движение жидкости в”口

единичном канале переменного сечения и в пористой, шариковой среде будет значительно отличаться. Однако метод изучения движения жидкости в единичных каналах относительно доступнее, чем изучение движения жидкости в пористой среде, и( может облегчить объяснение отдельных факторов и процессов. Для проведения исследования были изготовлены кассеты, в которых укладывались металлические цилиндры диаметром 15 мм и высотой 5 мм. Укладка их производилась с таким расчетом, чтобы получить модель канала, приближенную к укладке шариков (0 = 90, 75 и 60)

Во всех кассетах расстояние между цилиндриками в самом узком месте составляло 0,65 мм (рис. 32). Кассеты 2 поочередно включались в установку (рис. 33). Установка состояла из мешалки 7, которая могла передвигаться по направляющим (вверх ——вниз) с целью изменения напора, а следовательно, и скорости жидкости в канале. Для измерения перепада давления на входе и выходе жидкости в кассете подключались пьезометрические Манометры 3. Жидкость в мешалку перекачивалась вертикальным насосом 4 с

системой шлангов и пробковых кранов. Было исследовано движение жидкости в каналах сложного профиля при различных скоро

стях. Одновременно производилось фотографирование движения жидкости в канале с добавлением в нее небольшого количества мел

кодисперсного гематита. В зависимостикодисперсного гематита. В зависимостиот угла укладки цилиндриков (шариков) соотношения площадей наиболее узкого и широкого сечений элементарного канала будут различными. Увеличение плотности ■ упаковки шариков приводит к уменьшению соотношения площадей этих сечений и, следовательно, к уменьшению разности средних скоростей потока жидкости в сечениях ('рис. 34).

кодисперсного гематита. В зависимости

кодисперсного гематита. В зависимости

При угле укладки шариков 90° наблюдается максимальное внезапное расширение профиля канала. Следует ожидать, что в этом случае будет наблюдаться наибольшее влияние инерционных сил на режим течения жидкости в канале. Были проведены исследования влияния скорости движения жидкости и двухфазной системы (пульпы) на потерю напора в каналах

義義Рис. 33. Схема установки для изучения движе- сложного профиля при ния пульпы в единичных каналах сложного угле укладки цилиндри- 1 профиляков 60, 75 и 90°. В качест

義

義

ве твердой фазы исполь- зовался чистый кварц, измельченный до крупности 80% класса — 0,05 мм. Опыты на пульпе были проведены при концентрации твердой фазы 20 и 40%. Вязкость пульпы составляла при этом соответственно 2,3 и 9,7 сц. По экспериментальным данным строилась зависимость — от и и по двучленному уравнению (IV. 19) опреде

лялся режим движения жидкости и пульпы в каналах различного профиля.•'

На рис. 35 приведены результаты обработки опытных данных.

Видно, что с изменением профиля канала изменяется и режим дви-

жения. Максимальная турбулентность наблюдается в канале с углом укладки цилиндриков 90°. Соответственно в этом канале имеет место максимальное соотношение зазоров в узком и широком просвете. По мере уменьшения этого соотношения (каналы с углом 75 и 60°) турбулентность уменьшается. Значительное влияние оказывает присутствие в жидкости твердых частиц. При этом чем выше концентрация твердой фазы в пульпе, тем меньше турбулентность потока. Так, например, турбулентность при протекании воды в канале с углом 60° составляет 43,4%, а при протекании пульпы

Рис. 34. Зависимость соотношения скоростей жидкости в широком иш и узком “у просветах канала от соотношения сечення каналаРис. 34. Зависимость соотношения скоростей жидкости в широком иш и узком “у просветах канала от соотношения сечення канала*-』d^Boaos SSSK^O*-』d^Boaos SSSK^OSO 7590Угол укладки 纟沙а?SO 7590Угол укладки 纟沙а?Рис 35. Влияние профиля канала при различном угле укладки цилиндров на режим движения воды н пульпы；J — вода；2 — пульпа — 20 %твердого, 3 — 40% твердогоРис 35. Влияние профиля канала при различном угле укладки цилиндров на режим движения воды н пульпы；J — вода；2 — пульпа — 20 %твердого, 3 — 40% твердого100100^ ^ ^ ^^ ^ ^ ^

Рис. 34. Зависимость соотношения скоростей жидкости в широком иш и узком “у просветах канала от соотношения сечення канала

Рис. 34. Зависимость соотношения скоростей жидкости в широком иш и узком “у просветах канала от соотношения сечення канала

*-』d^Boaos SSSK^O

*-』d^Boaos SSSK^O

SO 7590

Угол укладки 纟沙а?

SO 7590

Угол укладки 纟沙а?

Рис 35. Влияние профиля канала при различном угле укладки цилиндров на режим движения воды н пульпы；

J — вода；2 — пульпа — 20 %

твердого, 3 — 40% твердого

Рис 35. Влияние профиля канала при различном угле укладки цилиндров на режим движения воды н пульпы；

J — вода；2 — пульпа — 20 %

твердого, 3 — 40% твердого

100

100

^ ^ ^ ^

^ ^ ^ ^

плотностью 40% твердого, эта величина снижается до 24,2%. Такое явление объясняется, по-видимому, повышением вязкости пульпы с увеличением концентрации мелкодисперсных частиц, но не исключается влияние других сопутствующих факторов.

Справедливость приведенных экспериментальных данных подтверждается фотографиями потока жидкости на отдельных участках единичных каналов различного профиля (рис. 36). На рис. 36, а показан участок канала, образованный цилиндриками под углом 90°. На фотографии ясно видны участки турбулентных потоков. Между этими участками видна зона ламинарного движения потока. Масштабное определение турбулентных участков по фотографии показывает, что они занимают около 98% площади продольного сечения, канала. На рис. 36, б приведен участок канала, образованный цилиндриками под углом 75°. Турбулентные участки занимают значительно меньшую площадь, чем в предыдущем случае, причем приурочены они в основном к левой приконтактной зоне цилиндриков и меньше выражены в правой стороне. Масштабные замеры

турбулентных участков показывают, что они занимают примерно 54%. На рис. 36, в показан участок канала, образованный цилиндриками под углом 60°. Видны турбулентные зоны, которые занимают области, прилегающие к точкам контактов цилиндриков. Масштабное определение площадей этих участков показывает, что они занимают 40—45%.

Рис. 36. Движение жидРис. 36. Движение жидкости в каналах при различной укладке цилинд-кости в каналах при различной укладке цилинд-8=60。8=60。

Рис. 36. Движение жид

Рис. 36. Движение жид

кости в каналах при различной укладке цилинд-

кости в каналах при различной укладке цилинд-

8=60。

8=60。

Таким образом, изменение профиля единичного канала за счет различного угла укладки цилиндриков (шариков) в интервале от 90 до 60° приводит к уменьшению турбулентности потока примерно в два раза, что соответствует ранее полученным экспериментальным данным. Приведенные результаты исследований режима движения жидкости и пульпы в единичных каналах сложного профиля не могут в полной мере характеризовать весь сложный комплекс явлений, происходящих в массе шариковой среды. Однако получен-

ные Экспериментальные данные по единичным каналам позволяк)т судить об элементарных актах сложного процесса протекания двухфазной системы через шариковый слой.

ПРОТЕКАНИЕ ДВУХФАЗНЫХ СИСТЕМЧЕРЕЗ ШАРИКОВЫЙ СЛОЙ

Как отмечалось выше, на движение жидкости или пульпы через шариковый слой значительное влияние оказывают такие факторы, как диаметр шариков, их укладка, вязкость пульпы (жидкости), количество магнитных минералов в пульпе, содержание твердой

Рис. 37. Схема установки для изучения скорости движения пульпы через шариковый слой.

фазы в пульпе й ее крупность, а также еще ряд второстепенных факторов таких, как химические свойства жидкой и твердой фазы, взаимодействие между жидкой и твердой фазой, форма частиц твердой фазы, шероховатость поверхности шариков. Изучение режима движения жидкости и пульп (суспензий) проводилось на установке, приведенной на рис. 37.

Установка состоит из ка-ссеты /, выполненной из органического стекла, пьезометрических манометров 4, пескового насоса 7 и системы пробковых кранов 6 для регулирования скорости подачи пульпы. Для определения скорости протекания пульпы через шариковые слои в кассету были вмонтированы специальные электроды 2, включенные в 8-шлейфовый осциллограф 5. В кассету загру-

жались шарики 3 с заданным размером, определялась плотность их упаковки. Последняя не изменялась в течение всего цикла экспериментальных исследований. В качестве твердой фазы использовался тщательно очищенный от железистых соединений безрудный кварц, измельченный до заданной крупности. Характеристика суспензий приведена в табл. 9. Экспериментальными

Сопержахне класса—0,05 мм, %

Таблица 9 *

Плотность пульпы (% твердого)

60

80

1ро 一

Вязкость, спз

10

1,9

2,1

20

2,3

2,8

30

3,8

4,8

40

9"

11,2

исследованиями определялись потеря напора и расход пульпы при различных величинах скорости фильтрации,*концентрации твердой фазы и ее крупности.

Как было отмечено выше, наиболее обоснованной формулой для определения режима течения жидкости или пульпы в крупнозернистых срезах является двучленный (квадратичный) закон фильтрации (IV. 19), который может быть представлен в развернутом виде:

旦=上L &LКт旦=上L &LКт(V. 6)(V. 6)

旦=上

L &LКт

旦=上

L &LКт

(V. 6)

(V. 6)

где Лр — потеря напора;(L—высота фильтрующего слоя, см;卩 —— вязкость, —-—, К^——коэффициент проницаемости, см2, и ——ско- см-сек

рость фильтрации, см/сек, Кт—коэффициент турбулентностй^см, 6 — плотность жидкости (пульпы), г/см3.,

Исходя из формулы (V. 6) были построены зависимости -у от 〃 пря различной плотности пульпы, и различном гранулометрическом составе твердой фазы. При справедливости этой формулы, применительно к условиям опытов, построенные зависимости — от V должны дать п)рямы-е линии. Величина отрезка на оси ординат, т. е. на оси —, отсекаемая прямой, должна характеризовать первый член уравнения 〃. Угол наклона прямой, образуемый с осью абсцисс (ось о), характеризует второй член уравнения, т. е. параметр турбулентности.

На рис. 38 представлены экспериментальные данные по течению жидкости и пульпы с различным содержанием твердой фазы и при 80

различной ее крупности в шариковом слое (壮山=6,5 мм). Из графиков видно, что все точки с достаточной степенью точности группируются на прямых линиях. Следует отметить, что турбулентность в зависимости1 от скорости движения, плотности п^^льпы и ее гра-различной ее крупности в шариковом слое (壮山=6,5 мм). Из графиков видно, что все точки с достаточной степенью точности группируются на прямых линиях. Следует отметить, что турбулентность в зависимости1 от скорости движения, плотности п^^льпы и ее гра-6 2252006 225200Рис. 38. Зависимость 〃。от V для пульпы с различным гр аи улометрическим составом и ллотностьк? ("ш = = 6,5 мм):。一содержание класса — 0.05 мм 60%; б — 1 о же, 80%； 8—100%, I — вода; 2, 3, 4, 5 — пульпа (10.20, 30 и 40% твердого).Рис. 38. Зависимость 〃。от V для пульпы с различным гр аи улометрическим составом и ллотностьк? ("ш = = 6,5 мм):。一содержание класса — 0.05 мм 60%; б — 1 о же, 80%； 8—100%, I — вода; 2, 3, 4, 5 — пульпа (10.20, 30 и 40% твердого).О' 5 to /5 Z0 Z3 Скорость 〃, см/секО' 5 to /5 Z0 Z3 Скорость 〃, см/сек『勿50『勿50150150覆爲覆爲5050нулометрического состава изменяется в широком Диапазоне. Опытными данными установлено, что с увеличением концентрации твердой фазы турбулентность, выраженная в про* центах, уменьшается. Так, например, при скорости фильтрации пульпы в шариках диаметром 6,5 мм 10 см/сек и ее плотности 10% твердого турбулентность составляет 66,7%, а принулометрического состава изменяется в широком Диапазоне. Опытными данными установлено, что с увеличением концентрации твердой фазы турбулентность, выраженная в про* центах, уменьшается. Так, например, при скорости фильтрации пульпы в шариках диаметром 6,5 мм 10 см/сек и ее плотности 10% твердого турбулентность составляет 66,7%, а приРис. 39. Влияние содержания твердой фазы в пульпе на ее вязкость и турбулентность потока при движении через слой шариков/ и 2 ~ турбулентность при крупности материала 80 п 100% класса —0,05 мм； 〃 и 2, 一 вязкость пульпы при крупности материала 80 и 100о/о класса—0,05 мм.Рис. 39. Влияние содержания твердой фазы в пульпе на ее вязкость и турбулентность потока при движении через слой шариков/ и 2 ~ турбулентность при крупности материала 80 п 100% класса —0,05 мм； 〃 и 2, 一 вязкость пульпы при крупности материала 80 и 100о/о класса—0,05 мм.,1_.U1111" 也 20%《050Содержание mSepSoeo 4 〃夕〃$力％ %,1_.U1111" 也 20%《050Содержание mSepSoeo 4 〃夕〃$力％ %ШШ■3 *£QM£■3 *£QM£

различной ее крупности в шариковом слое (壮山=6,5 мм). Из графиков видно, что все точки с достаточной степенью точности группируются на прямых линиях. Следует отметить, что турбулентность в зависимости1 от скорости движения, плотности п^^льпы и ее гра-

различной ее крупности в шариковом слое (壮山=6,5 мм). Из графиков видно, что все точки с достаточной степенью точности группируются на прямых линиях. Следует отметить, что турбулентность в зависимости1 от скорости движения, плотности п^^льпы и ее гра-

6 225

200

6 225

200

Рис. 38. Зависимость 〃。от V для пульпы с различным гр аи улометрическим составом и ллотностьк? ("ш = = 6,5 мм):

。一содержание класса — 0.05 мм 60%; б — 1 о же, 80%； 8—100%, I — вода; 2, 3, 4, 5 — пульпа (10.

20, 30 и 40% твердого).

Рис. 38. Зависимость 〃。от V для пульпы с различным гр аи улометрическим составом и ллотностьк? ("ш = = 6,5 мм):

。一содержание класса — 0.05 мм 60%; б — 1 о же, 80%； 8—100%, I — вода; 2, 3, 4, 5 — пульпа (10.

20, 30 и 40% твердого).

О' 5 to /5 Z0 Z3 Скорость 〃, см/сек

О' 5 to /5 Z0 Z3 Скорость 〃, см/сек

『勿

50

『勿

50

150

150

覆爲

覆爲

50

50

нулометрического состава изменяется в широком Диапазоне. Опытными данными установлено, что с увеличением концентрации твердой фазы турбулентность, выраженная в про* центах, уменьшается. Так, например, при скорости фильтрации пульпы в шариках диаметром 6,5 мм 10 см/сек и ее плотности 10% твердого турбулентность составляет 66,7%, а при

нулометрического состава изменяется в широком Диапазоне. Опытными данными установлено, что с увеличением концентрации твердой фазы турбулентность, выраженная в про* центах, уменьшается. Так, например, при скорости фильтрации пульпы в шариках диаметром 6,5 мм 10 см/сек и ее плотности 10% твердого турбулентность составляет 66,7%, а при

Рис. 39. Влияние содержания твердой фазы в пульпе на ее вязкость и турбулентность потока при движении через слой шариков

/ и 2 ~ турбулентность при крупности материала 80 п 100% класса —0,05 мм； 〃 и 2, 一 вязкость пульпы при крупности материала 80 и 100о/о класса—0,05 мм.

Рис. 39. Влияние содержания твердой фазы в пульпе на ее вязкость и турбулентность потока при движении через слой шариков

/ и 2 ~ турбулентность при крупности материала 80 п 100% класса —0,05 мм； 〃 и 2, 一 вязкость пульпы при крупности материала 80 и 100о/о класса—0,05 мм.

,1_.U1111

" 也 20%《050

Содержание mSepSoeo 4 〃夕〃$力％ %

,1_.U1111

" 也 20%《050

Содержание mSepSoeo 4 〃夕〃$力％ %

Ш

Ш

■3 *£QM£

■3 *£QM£

всех прочих равных условиях, но при 40% твердого в пульпе эта величина снижается до 23,1%. Существенное влияние оказывает и дисперсность твердой фазы. При тех же условиях, но с уменьшением крупности твердой фазы с 80 до 100% класса — 0,05 мм турбулентность снижалась с 23,1 до 4,5%.

Влияние содержания твердой фазы в пульпе и ее гранулометрического состава на режим движения ее в шариковой среде, по-види- 6 Заказ 1479 ai

мому, объясняется двумя факторами: увеличением вязкости среды и содержанием частиц твердой фазы в определенном объеме.

На рис. 39 приведены совмещенные кривые зависимости между содержанием твердой фазы в пульпе, ее гранулометрическим составом, вязкостью и турбулентностью. Из графиков видно, что между вязкостью и турбулентностью прослеживается определенная закономерность. С увеличением содержания твердого в пульпе вязкость увеличивается, причем в зоне низких концентраций твердого (до 20%) вязкость пульпы возрастает медленно. Турбулентность потока также снижается незначительно. Дальнейшее повышение концентрации твердой фазы приводит к резкому увеличению вязкости и резкому сокращению турбулентности потока. Аналогичные зависимости прослеживаются и при изменении гранулометрического состава твердой фазы в пульпе. Несмотря на преобладающую роль вязкости, полностью исключить влияние фактора механического взаимодействия твердых частиц в потоке на режим движения не приходится. ‘

На основании опытных данных можно отметить, что в шариках диаметром 6,5 мм при протекании пульпы в диапазоне ее скорости от 10 до 20 см/сек наблюдается смешанный режим, причем преобладает турбулентный режим, и только при содержании твердого в пульпе 35——40% большое место занимает ламинарный режим движения. Следует отметить, что такой характер протекания пульпы соответствует условиям, когда прозоры между шариками остаются постоянными. В процессе же разделения материала в шариковой среде эти прозоры изменяются в сторону их уменьшения. Последнее обстоятельство связано с тем, что слабомагнитные материалы, за- крепляя^сь на контактах шариков, уменьшают площадь каналов в шариковой среде. “

Уменьшение сечения каналов в шариках должно в значительной степени сказаться на режиме движения пульпы. При этом изменение режима движения должно происходить в сторону увеличения лгминарности потока, что сказывается на эффективности разделения слабомагнитных минералов. Одновременно были проведены исследования по определению скорости протекания пульпы через шариковый слой в магнитном поле и осциллографическим методом. В качестве объекта исследования были использованы тонкоизмельченные окисленные железистые кварциты Михайловского месторождения с содержанием 39,8% железа. Из этих кварцитов приготавливалась пульпа плотностью 30% твердого (1,32 г/см3) при вязкости 3,4 спз.

На рис. 40 показана зависимость скорости протекания пульпы от диаметра шариков при наложении магнитного поля и без него. Видно, что скорость протекания прямо пропорциональна диаметрам шариков. В магнитном поле скорость уменьшается в связи с тем, что площадь поперечного сечения поровых каналов снижается за счет закрепления магнитного материала в зазорах между шариками. Коэффициент уменьшения .поровых каналов колеблется в 82

широких пределах — от 0,15 до 0,95 и зависит от многих факторов: •диаметра шариков, крупности обогащаемого материала, его магнитной восприимчивости и содержания магнитной фракции.

Исследования по определению влияния напряженности магнит- ного поля на скорость протекания пульпы через шариковый слой м для шариков разных размеров показали, что эта скорость резко уменьшается при увеличении напряженности от 0 до 400——500 э. Дальнейшее увеличение напряженности не приводит к заметному "駐 изменению скорости протекания пульпы.

При обогащении тонкоизмельченных слабомагнитных руд на сепараторах с шариковой рабочей зоной значительную роль играет

Диаметр итрнко氏 ммДиаметр итрнко氏 ммРис. 40. Влияние диаметра шариков на скорость протекания пульпы:/ — с магнитным полем； 2 — без магнитного поляРис. 40. Влияние диаметра шариков на скорость протекания пульпы:/ — с магнитным полем； 2 — без магнитного поляХаз-實"-uqjRU ，nH*a£odu qEodoxsХаз-實"-uqjRU ，nH*a£odu qEodoxs

Диаметр итрнко氏 мм

Диаметр итрнко氏 мм

Рис. 40. Влияние диаметра шариков на скорость протекания пульпы:

/ — с магнитным полем； 2 — без магнитного поля

Рис. 40. Влияние диаметра шариков на скорость протекания пульпы:

/ — с магнитным полем； 2 — без магнитного поля

Хаз-實"-uqjRU ，nH*a£odu qEodoxs

Хаз-實"-uqjRU ，nH*a£odu qEodoxs

плотность пульпы^ или процентное содержание твердой фазы. Установлено, что оптимальная плотность пульпы находится в пределах 35——40% твердого. При увеличении содержания твердого выше 40% наблюдается резкое снижение эффективности разделения. Особенно это сказывается при обогащении тонкодисперсного ма- териала. Последнее обусловливается ростом вязкости пульпы. IУменьшение плотности пульпы нецелесообразно по причине, что \производительность сепаратора по твердому будет снижаться. Од- нако следует отметить, что оптимальная плотность питания может быть выдержана при основной сепарации. Питание последующих перечистных и контрольных операций получается сильно разжиженным за счет смывной воды. Уже в первом приеме плотность продуктов обогащения снижается до 10——15% твердого.

Было установлено, что с увеличением плотности питания скорость протекания пульпы уменьшается для всех размеров шариков (рис. .41). Это объясняется двумя факторами: повышением вязкости пульпы и увеличением количества магнитного материала в объеме пульпы. Последнее обстоятельство приводит к сужению поровых каналов и уменьшению скорости протекания.

Крупность измельченной руды обусловливается величиной

8138136*

813

813

вкрапления рудных и нерудных минералов и является одним из важнейших факторов при обогащении на магнитных сепараторах с шариковой рабочей зоной.

Большинство окисленных и полуокисленных железистых кварцитов имеет относительно невысокую крупность вкрапления. Для полного раскрытия рудных минералов крупность измельчения состав- •ляет 90——95% класса ——0,074 мм. Крупность обогащаемого материала оказывает влияние на скорость протекания пульпы через

人.加 仞 60 ьQ8%月財a“af твердого S питпании, %人.加 仞 60 ьQ8%月財a“af твердого S питпании, %Рис. 411 Влияние плотности пульпы на скорость ее протекания при диаметре шариков, мм:J—Ю;3-5Рис. 411 Влияние плотности пульпы на скорость ее протекания при диаметре шариков, мм:J—Ю;3-5毋 440,60,8/〃Крупность п11гпания "“毋 440,60,8/〃Крупность п11гпания "“Рис. 42. Влияние крупности материала в пульпе на скорость ее движения через шариковый слой при диаметре шариков, мм:/—10; 2—7; 3—5： 4—3,5’Рис. 42. Влияние крупности материала в пульпе на скорость ее движения через шариковый слой при диаметре шариков, мм:/—10; 2—7; 3—5： 4—3,5’хз~ми《=и，-н ^^ ^ак^Еоак QEUOdoxsхз~ми《=и，-н ^^ ^ак^Еоак QEUOdoxs

人.加 仞 60 ь

Q8%月財a“af твердого S питпании, %

人.加 仞 60 ь

Q8%月財a“af твердого S питпании, %

Рис. 411 Влияние плотности пульпы на скорость ее протекания при диаметре шариков, мм:

J—Ю;3-5

Рис. 411 Влияние плотности пульпы на скорость ее протекания при диаметре шариков, мм:

J—Ю;3-5

毋 440,60,8/〃

Крупность п11гпания "“

毋 440,60,8/〃

Крупность п11гпания "“

Рис. 42. Влияние крупности материала в пульпе на скорость ее движения через шариковый слой при диаметре шариков, мм:

/—10; 2—7; 3—5： 4—3,5’

Рис. 42. Влияние крупности материала в пульпе на скорость ее движения через шариковый слой при диаметре шариков, мм:

/—10; 2—7; 3—5： 4—3,5’

хз~ми《=и，-н ^^ ^ак^Еоак QEUOdoxs

хз~ми《=и，-н ^^ ^ак^Еоак QEUOdoxs

шариковый слой. При мелких шариках и относительно крупном материале неизбежно будет происходить механическое забивание поровых каналов и, следовательно, снижение эффективности разделения и скорости протекания. Установлено, что крупность максимального зерна должна удовлетворять условию

4 = (0,04 +0,06) % (V. 7)

На рис. 42 приведены результаты измерения скорости протекания пульпы в зависимости от крупности материала для различных диаметров шариков ирн прочих постоянных условиях. Из приведенных данных видно, что верхний предел крупности материала для шариков 3,5 мм составляет 0,15 мм, а для шариков диаметром Ю мм——0,5 мм. Дальнейшее повышение крупности питания для каждого размера шариков приводит к механическому расклиниванию частиц в поровом пространстве и, следовательно, более плавному снижению скорости протекания.

М

На барабанных противоточных фильтрсепараторах элементарный слой шариков при подходе к месту подачи питания имеет определенное количество закрепленного материала. Причем, чем медленнее вращается барабан, тем большее количество пульпы пройдет через тот же слой и тем больше будет закрепившегося материала*

в поровых каналах, в которые поступает свежая пульпа. Естественно, сузившиеся каналы не в состоянии пропустить тот же объем пуль； пы -при постоянном перепаде высот, и пульпа начинает стекать по верхним слоям шариков, что приводит к резкому ухудшению • процессов разделения.

На рис. 43 показана зависимость скорости протекания от времени нахождения шариков под потоком пульпы. Как видно из приведенной зависимости, увеличение времени нахождения шарикового слоя под потоком пульпы снижает скорость ее протекания для всех диаметров шариков.

Скорость фильтрации пульпы через шариковый слой и, как это отмечалось, в значительной мере определяет, скорость вращения рабочего органа сепаратора — барабана или ротора w . Эта скорость должна быть несколько ниже ск。- .ростн фильтрации пульпы: Ug < ©. Последнее хорошо согласуется с экспериментальными данными, по-

Рис. 43. Влияние времени нахождения шариков под потоком пульпы на ее скорость движения для шаров диаметром, мм: /—10； 2—7； 3—5; 4—3,5.Рис. 43. Влияние времени нахождения шариков под потоком пульпы на ее скорость движения для шаров диаметром, мм: /—10； 2—7； 3—5; 4—3,5.лученными при полупромышленном

Рис. 43. Влияние времени нахождения шариков под потоком пульпы на ее скорость движения для шаров диаметром, мм: /—10； 2—7； 3—5; 4—3,5.

Рис. 43. Влияние времени нахождения шариков под потоком пульпы на ее скорость движения для шаров диаметром, мм: /—10； 2—7； 3—5; 4—3,5.

испыгании барабанного магнитного сепаратора с шариковой рабочей зоной диаметром 600 мм.

В процессе испытания изменялось число оборотов барабана при всех прочих постоянных условиях. Результаты испытания приведены на рис. 44. При диаметре шариков 7 мм повышение числа оборотов с 4 до 6 в минуту (или линейной скорости с 12,5 до 18,8 см/сек) на качественных показателях обогащения окисленных кварцитов Лебединского месторождения практически не сказывается. Дальнейшее увеличение числа оборотов барабана приводит к значительному снижению качественных показателей разделения.

На основании теоретического анализа лабораторных И'сследова- ний н практической проверки было выведено основное уравнение скорости протекания пульпы сквозь шариковый слой, находящийся в магнитном поле;

(V. 8)(V. 8)

(V. 8)

(V. 8)

где L — длина или высота шарикового слоя; а ——объемная концентрация твердого в пульпе;出——вязкость пульпы; / ——время, в течение которого шарики находятся в потоке пульпы.

切盟 用"必制К ЗЕЗЕН乡巨 g ss^ ss^^o^切盟 用"必制К ЗЕЗЕН乡巨 g ss^ ss^^o^W я да ^ ^Z JEEdEHewHOX 20X29W я да ^ ^Z JEEdEHewHOX 20X29456 7aоборотов барабана Д минуту456 7aоборотов барабана Д минуту8s75 "7065608s75 "706560в*、* ~ §s^ wrHahau9cMв*、* ~ §s^ wrHahau9cMчислочисло

切盟 用"必制К ЗЕЗЕН乡巨 g ss^ ss^^o^

切盟 用"必制К ЗЕЗЕН乡巨 g ss^ ss^^o^

W я да ^ ^

Z JEEdEHewHOX 20X29

W я да ^ ^

Z JEEdEHewHOX 20X29

456 7a

оборотов барабана Д минуту

456 7a

оборотов барабана Д минуту

8s

75 "70

65

60

8s

75 "70

65

60

в*、* ~ §s^ wrHahau9cM

в*、* ~ §s^ wrHahau9cM

число

число

Рис. 44. Влияние числа оборотов барабана(диаметр 600 мм) иа эффективность разделе-ния окисленных кварцитов Лебединского ме-сторождения：

—Т ； 2 一 р； 3 — £

Проверка этой формулы показала, что определения скорости протекания по формуле、н экспериментальным путем близки по своему значению.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТОКА ПУЛЬПЫВ ШАРИКОВОМ СЛОЕ БАРАБАННЫХ СЕПАРАТОРОВ

Исследованиями было установлено, что шариковая среда оказы-* вает значительное сопротивление движению потока пульпы в ней. Величина этого сопротивления зависит от диаметра шариков, сте-- лени заполнения магнитным материалом межшариковыхзон, плотности и дисперсности обогащаемого материала, вязкости и др. В этой связи свободная подача пульпы из питающего лотка на шариковый слой барабанного сепаратора, имеющий искривленную поверхность, казалось бы, должна привести к тому, что распределение потока пульпы в поперечном сечении шарикового слоя будет происходить неравномерно. По всем предпосылкам основной поток пульпы должен протекать по поверхности и в слоях шариков, уда-

ленных от поверхности барабана. С другой стороны, было установ- ■ лено, что магнитная индукция в шариковом слое убывает от по-* верхности барабана к наружным слоям шариков. При таком положении эффективность разделения тонкоизмельченных слабомагнит- ных минералов на барабанных сепараторах должна быть невысо- кой. Однако опыт работы показывает, что при определенных удельных нагрузках пульпа полностью проникает во внутренние слои шариков, где магнштная индукция имеет повышенную величину. Это * объясняется тем, что шариковый слой, формируемый на поверхности барабана, имеет рыхлую укладку, в результате чего его пористость значительно выше, чем при укладке под действием гравитационных сил. Сопротивление при этом шарикового слоя значительно снижав ется, что и'способствует проникновению пульпы под действием гравитационных сил в слои шариков, лежащие в непосредственной близости к поверхности барабана.,

Изменение полярности по окружности барабана способствует： 丨 «шевелению» цепочек шариков в слое, что также оказывает пол。- жительное влияние на проникновение пульпы во внутренние ша* риковые слои. В этой связи представилось целесообразным провести исследования распределения потока пульпы в элементарных слоях шариков барабанного сепаратора.

Изучение распределения потока пульпы в элементарных слоях однобарабанного шарикового сепаратора с комбинированной магнитной системой производилось при помощи специально изготовленной мпогосекционной кассеты, состоящей из пяти камер размером ЮОХ 10 мм. Каждая секция кассеты имела патрубок в нижней ' части, соединенный шлангами с емкостями. После нескольких оборотов барабана с включенной электромагнитной системой, когда заканчивалось формирование шарикового слоя на поверхности барабана, барабан останавливался. Путем осторожного удаления части шарикового слоя на участке горизонтальной оси барабана освобождалась пиша, куда помещалась кассета с таким расчетом, чтобы верхняя ее плоскость была строго перпендикулярна потоку пульпы. 匕 父 Свободные участки вокруг кассеты заполнялись шариками. После / этого устанавливалась заданная производительность сепаратора пу- 二 тем замера расхода пульпы с помощью мерного бака емкостью -100 л. При установлении заданной производительности шланг пи-

тания перебрасывался в питающий лоток сепаратора. Время отбора ， проб 2——3 сек. Опыты при каждой производительности повторялись три раза. Среднеарифметические разультаты приведены в табл. 10. Диаметр шариков составлял 8,5 мм： толщина шарикового слоя на барабане ——около 50 мм. В качестве материала использовались окисленные железистые кварциты Лебединского месторождения с содержанием 41 % железа, измельченные до крупности 75% класса——0,074 мм. Предварительно из этих кварцитов был удален магнетит на сепараторах с напряженностью магнитного поля 1100 э.

Из данных табл. 10 видно, что распределение пульпы в шариковом слое барабанного сепаратора происходит вопреки предполо-

Таблица 10

Удельная производительность

Точки опробования от поверхности барабана

Объем пульпы, %

Плотность пульпы, % твердого

Содержание железа, %

по пульпе, mV ч • м

по твердому т/чм

25,0

18,9

15,7

24,5

18,4

16,1

17,0

6,5

21,0

17,8

15,6

18,2

18,3

15,2

11,3

18,2

15,8

Среднее

100,0

18,3 .

15.7

1

26,8

16,2

18,83

2

26,2

16,5

17,94

3

20,6

16,0

18,46

27,5

10,5

4

8,1

15,8

17,34

5

18,3

16,0

17,62

Среднее

100,0

16,1

17,82

1

26,1

17,0

20,79

2

23,2

17,7

21,22

35,4

13,5

3

20,6

17,4

21,08

4

12,5

18,4

21,27

5

17,6

18,9

21,77

Среднее

100,0

17,7

21,16

жению, высказанному в начале этого параграфа. Половина всего потока при рассматриваемых нагрузках на барабанный сепаратор концентрируется в двух слоях, прилегающих к поверхности бара- бана, а другая половина распределяется между остальными тремя слоями, убывая к наружному слою. Следует отметить, что переза-? полнение шарикового слоя пульпой условиями опытов не рассмат-： ривалось, I

Изменение нагрузкя от 6,5 до 13,5 i/ч- м на распределение потока практически не оказывает влияния. Но с увеличением нагрузки происходит повышение содержания железа в хвостах (анализируемая нами пульпа является хвостовым продуктом), Несмотря на то, что магнитная индукция в шариковом слое убывает от поверхности барабана к наружным слоям, технологические показатели по каждому слою почти не изменяются, так как поток пульпы умень^ шается также к наружному слою.

Таким образом, на барабанных фильтрсепараторах имеет место достаточно рациональное распределение нагрузки в поперечном сечении шарового слоя.

4

Гл а*в a VI

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОЦЕССА ФИЛЬТРАЦИИ ПУЛЬПЫ ЧЕРЕЗ СЛОЙ ШАРОВ

§ 1. ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ ПРОТЕКАНИЯ ПУЛЬПЫОТ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

При исследовании отдельных процессов обогащения, как правило, изучается зависимость какого-либо фактора от одного параметра (остальные стабилизируются на некоторых фиксированных уровнях) .Для полного описания процесса требуется постановка весьма значительного количества опытов, особенно при изучении статистических закономерностей. Поэтому представляет несомненный интерес изучение совместного влияния группы параметров при постановке ограниченного числи опытов.

На скорость протекания пульпы (фильтрация через слой шаров) в рабочем пространстве фильтрсепарагора влияют многие факторы: напряженность магнитного поля сепаратора, диаметр шаров —— магнитного заполнителя рабочего пространства, высота слоя шаров, содержание твердой фазы в пульпе, класс крупности частиц и др. [52, 53]. Основную роль при этом играет размер шаров, но и остальные факторы также могут существенно влиять на скорость фильтрации.

Введем обозначения: у ——скорость фильтрации, см/сек; %]— время нахождения пульпы в магнитном поле, сек; х2 ——диаметр шаров, см; Хз — напряженность магнитного поля, кэ; х《 ——содержание твердой фазы (в долях единицы);尤5 ——класс крупности частиц, мм.

■ Для исследования зависимости скорости протекания пульпы от напряженности магнитного поля л3, времени его воздействия на пульпу Xi и диаметра шаров х2 была осуществлена серия опытов с тонкоизмельченными окисленными кварцитами Михайловского железорудного месторождения (Fe^m = 40,6%; FeMarH 工 11,9%; SiO2=38,2%). Другие параметры были стабилизированы: твердая

фаза в пульпе х4 = 0;3; класс крупности частиц 尤5 = 0」 мм, высота слоя шаров равнялась 150 мм. Результаты опытов (64 измерения) были статистически обработаны, выявлена корреляционная зависимость между исследуемыми параметрами .и получены уравнения множественной репрессии, позволяющие моделировать процесс ■фильтрации. В табл. 11 приведены статистические характеристики параметров.

Таблица 11

Статнстнческая характеристика

Параметры

У

Максимальное значение ....

3,75

1,26

1

1,52

Минимальное значение ....

1,23

2,52

0

0,35

0

Размах варьирования

1,26

0,65

1,52

Среднее значение

■ 2,001

0,3765

0,6375

0,9935

Ошибка среднего

0,092

0,026

0,0305

0,051

Дисперсия

0,544

0.043

0,059

0,165

Среднеквадратичное отклонение .

0,7375

0,207

0,243

0,406

Коэффициент вариации, %

36,86

54.99

38,15

40,85

Ошибка коэффициента вариации, %

2,65

4,87

2,8

3,1

Таблица 12

Параметры

Парные коэффициенты корреляции

Надежность определения

Значимость

0,13

1,06

0,957

90,4

-0,102

0,817

0,107

0,863

—

0.973

143,8

十

У — Х?з

-0,064

0,514

У Х[%2.

0,53

5,86-

+

У — %1Хз..

0,145

1,18

у - 元2y3

0,554

0,34 -

修尤2.-.

2,282

2,43

X1 - Х3...

0,106

0,85

Y2x3 .'.

-0,0003

0,002

—

если ”「＞з.

Примечание. Коэффициенты значимы ( + ),еслн 「万＞0,25, и надежны,

Парные коэффициенты кдрреляции и их оценки значимости и надежности приведены в табл. 12. Из нее видно, что параметры 、*ь %2, ％з почти независимы друг от друга ——слабая связь наблюдается между параметрами 修 и а а функция у имеет сильную кор- ■ реляционную связь с параметром х2 (и его квадратом) и практически не имеет линейной связи с други ми параметрами х{ и %з, но за- то отмечается влияние взаимодействия параметров 修电 и 尤2尤з・

В результате получены линейные и квадратичные парные уравнения:

У^ в 1,825 + 0,468*1； У] = 1,7882 + 0,6665^1 — 0,2064#/;

% «« 0,1505 + 2,905xa; y2 = 1,2814 一 0)901打 + 2,76尤J;

%=2,185 - 0,185x3;%= 2,4272 - 0,9163心+0,4203抬2；

(VI. 1)

Для уточнения корреляционной зависимости нами дополнительно были определены парциальные коэффициенты корреляции, поз-

Рис. 45. Зависимость скорости протекания пульпы от напряженности магнитного поля, р=<р (尤з) при стабилизации параметров： Xj=sCM (кривые /, 4, 7);看=0,7 (кривые 2, 5, 8); Xj = 1,3 (кривые 3, 6, 9); 芍=125 (кривые /, 2, 3);々 = 0,75 (кривые 4, 5, 6); *2=°>25 (кривые 7, 8, 9)： зависимости: линейная — io и квадратичная — // ( • • »— экспериментальные точки)

лючив влияние других параметров). Значения этих коэффициентов следующие:

гу/』*8 = —0,466; гух2 ^х3 = 0,97;尸у/5抬.

Сильная связь функции у с параметром х2Ъодтверждается (парциальный коэффициент несколько больше, чем ^парный коэффициент корреляции). Связь функции у с параметром %з устанавливается более тесной ——парциальный коэффициент в 3 раза больше соответствующего парного коэффициента. А для связи у с л^ получили противоположный знак, т. е. в действительности линейная связь имеет другой характер. Это вполне объяснимо, так как одновременное бблее сильное влияние параметров х2 и %з, различное по знаку, затушевывает роль параметра хь

Графически уравнения (VI.1) представлены кривыми 10—11. На рис. 45——46； графики “ =屮(修)аналогичны графикам у =(р(*з)・ Для

определения одновременного воздействия параметров хь х2,尤з на скорость протекания получены уравнения множественной регрессии в линейной и квадратичной формах:

у = 0,4187 - 0,49954X1 + 3,0227хг - 0,1576х3； (VI. 2) |

g = 1,15 — 0,1207-^^ — 0,36%1工2 — 0,2425/Хз + 2э52х2а. (VL 3)

Для получения уравнения (VI.3) были взята дл^ расчета только

Рис. 46. Зависимость скорости протекания пульпы от диаметра шаров,乡=屮(汇2) при стабилизации параметров: 々TH (кривые 1, 4, 7); 匕=0,7 (кривые 2, 5, 6);

'»] = 1,3 (кривые 3, 6, 9)； х3==0,15 (кривые /, 2, 3); х3=0,9 (кривые

4, 6, 6); x3^I,65 (кривые 7, 8, 9); зависимости: линейная —10 п квадратичная —// ( . . . — экспериментальные Точки) ，

(коэффициент обобщенной корреляции); 尸火= 33,92 (значимость этого коэффициента);尸4 = 16,82 (адекватность уравнения); б) для квадратичной формы： R=Q,981;尸公= 513; FA = 25. Сравнение FR и FA с табличными 尸冗=2,76 и 尸4= 1,53 показывает высокую значимость обобщенных коэффициентов корреляции и адекватность уравнений.

Для отр'вделения степени влияния каждого члена уравнения регрессии полученные уравнения (VI.2, VI.3) удобнее представить в

стандартизованном виде, сделав преобразование параметров по формулам:

Т =匕上•0=忙口. Т =二产丿=/,；(V[ 4)

Oy ，七，％j *j ，

В результате получим:

旳=一 0,14012% + 0,99652“ 一 0,08673%；(VI. 5)

% = — 0,0398% —0,0899^2十 1，146工” 一0,12085т2Э. (VI. 6)

Из рассмотрения, этих уравнений, а также кривых 10——// на рис. *46——46 можно сделать следующее заключение： скорость проте-

Рис. 47. Двухмерное сечение поверхности отклика у=^ (尤卜 尤2, Хз) при х】=0,7 (4,0； 3,5 и др. — уровни равных скоростей)

кания пульпы в сильной степени зависит от диаметра шаров (увеличивается при возрастании %2)； влияние параметров Xj и х3 значительно меньше — можно наблюдать только тенденцию к уменьшению скорости протекания пульпы при возрастании этих параметров.

Стабилизируя поочередно параметры 工卜 х2 и х3 в уравнении (VI.3), получаем серию кривых, дающих зависимость скорости протекания как функцию одного параметра(К|ривые /—9). -Полученные графики хорошо совпадают с экспериментальными данными, что также еще раз подтверждает адекватность уравнения регрессии (VI.3). Математически это уравнение представляет собой функцию отклика, где у ——параметр оптимизации процесса, а х： %?, %з —— факторы (т. е. варьируемые переменные). Координатное пространство с координатами Л/ будет в этом случае называться факторным пространством, а геометрический образ, соответствующий функции отклика, — поверхностью отклика в Зтом пространстве [90, 128]. Если фиксировать (стабилизировать) отдельные факторы на определенном уровне, то можно получить различные сечения та* кой поверхности.

Рассматривая далее уравнения для двух факторов, можно преобразовать их к каноническому виду, легко представляемому графически на плоскости в виде контурных кривых равного выхода для функции отклика. Для рассматриваемой задачи мы получаем 3 се- чения, имеющие следующие канонические уравнения:

у 一 1,15 = 一 0,0058х22 + 2,561х32;(VI. 7)

у— 2,4774 =—0,27修—0,1819/;(VL 8)

у - 1,15 = - Qfil275x.2 + 2,533х,2;(VI. 9)

Графики кривых равных скоростей протекания пульпы приведены для соответствующих сечений на рис. 47——49. Эти графики наглядно отражают влияние факторов хь х2, х3 на функцию отклика у и могут служить номограммами для определения скорости протекания пульпы в зависимости от варьирования параметров хР Здесь также подтверждается заключение о большой роли параметра х? и незначительном влиянии параметров 尤］и х3, но вместе с тем на рис. 47——49 видно довольно значительное их совместное влияние на скорость протекания пульпы. Полученное уравнение регрессии реально моделирует процесс протекания пульпы сквозь слой шаров, выявляя четкую зависимость изменения скорости фильтрации пульпы при одновременном варьировании трех параметров: напряженности магнитного поля, времени его воздействия н диаметра шаров. При этом устанавливается подавляющее влияние размера шариков и отмечается лишь совместное влияние напряженности магнитного поля и времени его воздействия на пульпу.

§ 2： ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕНТА ТВЕРДОГО В ПУЛЬПЕНА ЕЕ ФИЛЬТРАЦИЮ

Для исследования воздействия на скорость фильтрации пульпы у содержания в ней твердой фазы х4 при одновременном варьировании размера шаров х2 и времени нахождения пульпы в магнитном поле %i была также осуществлена серия опытов (64 изменения) с окисленными железистыми кварцитами. Напряженность маг-

Таблица 13

Статистическая характеристика

П а р а м е т р,ы

У

招

*4

Максимальное значение ...

4,55

0,85 ■

1,0

О.7

Минимальное значение .

0,635

0

0,5

0

Размах варьирования .

3,915

0,85

0,5

0,7

Среднее значение

1,748

0,34

0,740

0,3735

Ошибка среднего

0,088

0,023

0,255

0,0265

Дисперсия ...

0,4936

0,0334

0,0418

0,0442

Среднеквадратичная ошибка ..

0,7026

0,1828

0,2045

0,2101

Коэффициент вариация, %

40,2

53,76

27,51

56,26

Ошибка коэффициента вариации, %

3,0

4,7

1,81

5,05

(江 ZJOdoMJ XFUEBd HHtiodA丨-^^ s z~ 3S 603 Наи Gx 第二wdJHZ HIUOHXd①僞on винами BOHdBWXKH.6寸 UHd

蠶患言翳囂計^ ^ss^^

/7 /

/

N・ / /

z个

3

/7

/

/ /

/ /

'/ /

/ / /

7

/

/ /

/

/ /

/ /

'/

7

/ /

/ ^

/

/

/

/ /

, /

/ /

/ /

，/ /

/ J

/

/ /

/7

丿

/

/ ,

/ /

</

/ /

A

/ /

7

/枪 戸

A / / ，

/

/ / /

/ /

/ /

/

/。

/ /

/ / /

/ /

Z / /

“**■、 § s^ Ro 自 纟

нитного поля и класс крупности материала были стабилизированы (尤з=1520 э;工5 = 0」мм) при постоянстве высоты шаров в 150 мм. Статистические результаты обработки опытов приведены в табл. 13.

Для получения уравнений регрессии определены коэффициенты парной корреляции между всеми параметрами (их произведениями и квадратами) и функцией у. Кроме того, для уточнения корреляционной парной зависимости были определены парциальные коэффициенты корреляции. Эти данные приведены в табл. 14. Незави-

Таблица 14 1

П а р a n

，е т р н

Коэффициенты парной корреляции

Надежность определения

Значимость

у — ^2.>.•

乡一工4

У —当

У — Х24

另二修x2

у — Х\Х4

У - Х犷4...

-0,288(—0,07)

—0,474( 0,74)

-0,73 (-0,83)

-0,286

.0,469'

—0,69

— 0,055

514

—0,458

12：38

10： 43

+ +

+

+ +

Примечання: 1. Коэффициенты значимы ( + ), если “户仇25, н надежны, если ц^.>3.

2. В скобках даны значения парциальных коэффициентов.

корреляции. Практическикорреляции. Практическизависимостизависимостимежду параметрами х4 имежду параметрами х4 исимые параметры также были оценены по степени их взаимной

корреляции. Практически

корреляции. Практически

зависимости

зависимости

между параметрами х4 и

между параметрами х4 и

а также %j и 尤2 установлено не было> (匚迎尤=0,05; rXtXt == 0,007),

но имеется корреляционная связь между- параметрами %i и 尤4(厂乱心=0,338). Эта корреляция есть результат условий проведения опытов, не рандомизированных по отношению к остальным параметрам. Все же и в этом случае можно попытаться получить уравнение множественной регрессии от трех параметров. Так как практически влияния параметра Xj (он брался постоянным) на скорость протекания пульпы не имеется (парциальный коэффициент близок к нулю), то нет смысла выводить уравнение парной регрессии для этого параметра, а также вводить его в уравнение множественной регрессии( ограничиваясь только взаимодействием его с другими параметрами). Уравнения парной регрессии (линейные и квадратичные) имеют следующий вид:

办=0,542+1.6282*2；弘=0,1996 十 2,6厶一 0,6384/2； (VI. 10)

力= 2,6584— 2,4395也；弘=2,7662 - 3,2835乙十 1,1314T/.

Графики (/。——//) кривых для этих уравнений приведены на рис. 50——51. Из этих графиков видно, что влияние параметров 尤2 и 尤4 весьма существенно: скорость протекания пульпы растет при увеличении диаметра шариков (квадратичная зависимость) и при уменьшении содержания твердой фазы в пульпе (почти линейная

rr—BBHhn.LEdE8x H 07—ЕЕН① HHif -HIJOnHJHgee 二 6--BwgndH) Ousдум 9方8^寸”吊(7)0工9^М)「OMS65 ^3msaM^ ^oh-ч -^ ^ ^ olqmHdOLK 二卜 $*J отчтиан) ^7Mk 一 nodi ① JwdBH ИНВ6Н『Н9В13 udii (7X)I5"4 nodBIn Edn ① tv -BHio IquqKII HHUBdJqKHe Hluodoxu л^оойкокито^ ・.UHd *w 00、 艮：昌 § ，

X

'1

N \ \ \ \ \ \ \ \

\ \ \

卜 \

1

弋

4

in / 1 / 歹

^SM— фзкле-юзвиомт • - ) z— K^SB^BS кs'— EBH 圖 ннк mhQQHHWa.Bg 二 6 MI yqgHd5,o70N1二"㈠ $SWHdgroHZK fGZ V ^3§a«^ 匿 Inmx6dg ① JqaHdM)OMffGW 7。工aydOHS"$ 7 wqhHdH)IL*

-80dJ0

'^&c SSSMSe-sortH^ s^c ^^^H^ 0^0^-&®ь UHHBJKdgEgio IquqlMU- ннЕаля『нф HIQOdoMJ qJQOHHQHqBg .OS JHd

♦HRs ^

7 Заказ 1479

+ 2,49384х2«—1,2504хД+ 2,49384х2«—1,2504хД9898

+ 2,49384х2«—1,2504хД

+ 2,49384х2«—1,2504хД

98

98

з^вйсимость). Вычисленные парциальные коэффициенты корреляции указывают на весьма тесную связь функции., с параметрам” х2 'И х4 при отсутствии связи с ^(.'

Линейное уравнение множественной регрессии для всех трех параметров имеет вид

у =丄4253 - 0,12915^ + 1,74615х2 一 2,4819xJ (VI. 11)

или в стандартизованном виде:贵

马二一 о,0336外 + 0,50865t2 — 0,74225%.(VI. 12) 1

Статистические оценки этого уравнения следующие: обобщен- I ный коэффициент корреляции /?к —0,89, его значимость FR— 36,21

(尸Ат=2,76) и адекватность уравнения регрессии FA = 4,511

(/■ Дг= 1,53). Из уравнения (VI.12) видно, чтб роль параметра %「 совершенно ничтожна (^2,5%).

Для получения квадратичного уравнения множественной регрессии взяты только значимые парные коэффициенты корреляции. В: этом случае такое уравнение будет иметь вид -:j

(VI. 13)(VI. 13)У = 2/774 — 1,4432% — 0,7189х4 + 0,6545х1х3 — 1,53315x^4 十

(VI. 13)

(VI. 13)

Для этого уравнения имеем статистические оценки 凡=0；893; 1

FR = 37,15;尸4 =4,373, т. е. такие же, как и для линейного уравне- 1 ния. Оба вида уравнения |

достаточно адекватно , описывают процесс про-； текания пульпы. ；

Стабилизируя в урав-； нении (VI.13) поочередно . параметры 修；х2;爲，мож- ■ но получить серию кри-； вых, показывающих зави-а симость функции от од-■ ного из рассматриваемых параметров: (кривые / — 9 приведены на рис. 50 — 51). Совпадение с экспериментальными точками вполне удовлетворительное.

Аналогично стабилизируя один из факторов на определенном уровне, можно получить сечения поверхности отклика,описываемой уравнением

(Vl. 13). На рис. 52 приведено одно из таких сечений х2~х4 (гиперболы) ,для построения которого использовано каноническое уравнение:

у = 2,052 — 1 ,401х22 + 2fi44x,2. (VI. 14)

Полученные таким образом графики кривых равных скоростей позволяют по заданным значениям параметров х2 и х《определять величины скорости протекания пульпы, т. е. могут служить номограммами. Уравнение (VI.13) можно использовать также непосредственно в качестве интерполяционной формулы.

КОРРЕЛЯЦИОННАЯ ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИФИЛЬТРАЦИИ ПУЛЬПЫ И КЛАССА КРУПНОСТИ КВАРЦИТОВ

Наряду с влиянием таких факторов, как диаметр шаров, напряженность магнитного поля, количество твердой фазы, иа скорость фильтрации пульпы у в сепараторе оказывает влияние и класс крупности частиц, представляющих твердую фазу в пульпе. Нами были проведены опыты (24 измерения) на окисленных кварцитах с целью выявления такой зависимости. Одновременно с этим изменялись также такие параметры: диаметр шаров х2 (от 0,5 до 1> см) и время нахождения пульпы в магнитном поле (от 0 до 0,58 сек). Класс крупности 尤5 изменялся от 0,075 до 0,5 мм. Другие параметры стабилизировались； напряженность поля %з была 1520 э; содержание твердой фазы в пульпе х4 ——0,3; высота слоя шаров 150 мм. Статистические характеристики исследуемых параметров по результатам проведенных опытов приведены в табл. 15.

Таблица 15

Параметры

Среднее

Ошибка среднего

Дисперсия

Средняя ква* дратичная ошибка

Коэффициент вариации, %

2,38

0,13

0,424

0,651

27,34

0,2325

0,03

0,0208

0,144

62； 01

0,75

0,05

0,0625

0,25

33,33

0,23

0,035

0,0285

0,169

73,06

Для этих параметров выявлена корреляционная зависимость и найдены уравнения регрессии. Значения коэффициентов парной корреляции, их оценка надежности и значимости приведены в табл. 16. Как видно из этой таблицы, параметры х2 и х5, а также х{ и %2 не зависят друг от друга, но имеется корреляционная связь между Xi и %5； как и следовало ожидать, высокий коэффициент корреляции оказался между функцией у и параметром х2, ио кО|рреляц'июн- ной линейной связи между скоростью фильтрации и параметрами %i и .% не выявлено. Для уточнения линейности этой связи нами 7* 99

翁

Рис. 53. Зависимость скорости фильтрации пульпы от класса крупности частиц Р = Р(Х5) при стабилизацииРис. 53. Зависимость скорости фильтрации пульпы от класса крупности частиц Р = Р(Х5) при стабилизациипараметров:々8=0,2 (кривые 乙 4, 7);看=0,4 (кривые 2, 5, 8); х, =0,6 (кривые 3, 6, 9);々 = 1,25 ~ ~ %2=°，75 (кривые 4, 5, 6);-ли-параметров:々8=0,2 (кривые 乙 4, 7);看=0,4 (кривые 2, 5, 8); х, =0,6 (кривые 3, 6, 9);々 = 1,25 ~ ~ %2=°，75 (кривые 4, 5, 6);-ли-(кривые J, 2, 3); “电=0,25 (кривые 7, 8, 9〉； эаъмсимости： нежная —/0 и квадратичная — 11(кривые J, 2, 3); “电=0,25 (кривые 7, 8, 9〉； эаъмсимости： нежная —/0 и квадратичная — 11Рис. 54. Зависимость скорости фильт-рации пул恥н от диаметра шарову=ср(%2) при стабилизации парамет-ров：4 = 0,2 (кривые 1, 4, 7)；勺= 0,4 (кривые 2, 5, 8); % =0>6 (кривые 3, 6, 9); *5 = 0」, (кривые J, 2, 3); *5 = 0,3 (кривые 4, 5, 6)； *5=0,5 (кривые 7, 8, 9)； зависимости: лм нейиая — Ю и квадратичная -^ И (...— экспериментальные точки)Рис. 54. Зависимость скорости фильт-рации пул恥н от диаметра шарову=ср(%2) при стабилизации парамет-ров：4 = 0,2 (кривые 1, 4, 7)；勺= 0,4 (кривые 2, 5, 8); % =0>6 (кривые 3, 6, 9); *5 = 0」, (кривые J, 2, 3); *5 = 0,3 (кривые 4, 5, 6)； *5=0,5 (кривые 7, 8, 9)； зависимости: лм нейиая — Ю и квадратичная -^ И (...— экспериментальные точки)Таблица 16

Рис. 53. Зависимость скорости фильтрации пульпы от класса крупности частиц Р = Р(Х5) при стабилизации

Рис. 53. Зависимость скорости фильтрации пульпы от класса крупности частиц Р = Р(Х5) при стабилизации

параметров:

々8=0,2 (кривые 乙 4, 7);看=0,4 (кривые 2, 5, 8); х, =0,6 (кривые 3, 6, 9);々 = 1,25 ~ ~ %2=°，75 (кривые 4, 5, 6);

-ли-

параметров:

々8=0,2 (кривые 乙 4, 7);看=0,4 (кривые 2, 5, 8); х, =0,6 (кривые 3, 6, 9);々 = 1,25 ~ ~ %2=°，75 (кривые 4, 5, 6);

-ли-

(кривые J, 2, 3); “

电=0,25 (кривые 7, 8, 9〉； эаъмсимости： нежная —/0 и квадратичная — 11

(кривые J, 2, 3); “

电=0,25 (кривые 7, 8, 9〉； эаъмсимости： нежная —/0 и квадратичная — 11

Рис. 54. Зависимость скорости фильт-рации пул恥н от диаметра шарову=ср(%2) при стабилизации парамет-ров：

4 = 0,2 (кривые 1, 4, 7)；勺= 0,4 (кривые 2, 5, 8); % =0>6 (кривые 3, 6, 9); *5 = 0」, (кривые J, 2, 3); *5 = 0,3 (кривые 4, 5, 6)； *5=0,5 (кривые 7, 8, 9)； зависимости: лм нейиая — Ю и квадратичная -^ И (...— экспериментальные точки)

Рис. 54. Зависимость скорости фильт-рации пул恥н от диаметра шарову=ср(%2) при стабилизации парамет-ров：

4 = 0,2 (кривые 1, 4, 7)；勺= 0,4 (кривые 2, 5, 8); % =0>6 (кривые 3, 6, 9); *5 = 0」, (кривые J, 2, 3); *5 = 0,3 (кривые 4, 5, 6)； *5=0,5 (кривые 7, 8, 9)； зависимости: лм нейиая — Ю и квадратичная -^ И (...— экспериментальные точки)

Параметры

Коэффициенты парной корреляции

Надежность определения

Значимость

—0,1075

0,52

у —不；•

0,891

20,71

-0,265

1,37

у — х^

—0,289 0,891

),51 20,71

У — Х22•

> —л■ '

—0,27i 0,388

1,4 2,19

十

у — Х1%2

-0,003

0,014

g — Х]Х5 ■

0,105

0,51

у —• %2^5 .*

—0,156

0,766

Х1 —х2 ••

—0,406

2,35

+

修一

0,00015

0,0008

工2 "—工5•* ' ' _ '{

Примечание. Коэффициенты значимы (+), если гу>С

,40, и надежны, если

匕.>3.

При этом отмечается очень сильная линейная связь функции р с параметром х? и довольно значительная связь с параметром Xg. Воздействие параметра х3 на скорость протекания пульпы практически не отмечается. На рис. 5.3——54 приведены графики /0—// для уравнения парной регрессии у с параметрами Xj и х2 в линейной и квадратичной форме:

у】 =2,6174 —1,0224/;办=2,5325— 0,04612招 一 1,7034/室；

z/a== 0,06412 +2,3198х2* 办=1,0989 + 0,94685х> + 0,91528х2*.

(VI. 15)

Было получено также уравнение линейной множественной регрессии для всех трёх параметров в обычном и стандартизованном виде:,

9=10395 —0,426修丄 2,2817/— 1」7脸；(Vj. 16)

马= —0.0945»+0,87 6% 5T2 —0,304^(VI. 17)

Из последнего уравнения видно, что роль параметра 尤i незначительна (7,4% ). Статистические оценки уравнения (VI.16) следующие: обобщенный коэффициент корреляции /?к = 0,93; его значн- мость F/? = 46,19 (尸&т=3,01) и адекватность уравнения регрессии 尸4 = 6,61 (/?Лт=2,04). Из приведенных на рис. 53—54 кривых 10—11 видно, что влияние параметров л2 и х5 весьма существенно: скорость протекания пульпы увеличивается (квадратичная зависимость) при уменьшении класса крупности и при увеличении диаметра шариков.

‘ Взяв только значимые парные коэффициенты корреляции функции с параметрами (их квадратами и взаимодействиями), получим уравнение множественной регрессии в квадратичной форме:

у = 2,1376 - 1,25% - 0,759/ - 0,9157 5m心 + 0/412修2 +

+ 2,4875х/ — 0,658х52.(VI. 18)

Статистические оценки для этого уравнения такие же, что и для линейного уравнения:弋=0,94;尸R=19,5; Е4 = 5,58, т. е. можно использовать для описания процесса протекания пульпы любое из этих уравнений. Поочередная стабилизация параметров в этом уравнении позволяет получить серии кривых 7——9 (рис. 53——54), дающих зависимости скорости протекания пульпы от одного параметра. Совпадение с экспериментальными точками этих кривых вполне удовлетворительное. Для оценки совместного влияния двух параметров на рис. 55——56 приведены сечения поверхности отклика, описываемые уравнением (VI.18):

у 2,1165 —0,658%? +2,4875^;.(VI. 19)

у = 1,4612 + 0,05505хJ + 2,57365尤#(VI. 20) 〃

Рис. 56. Сечение поверхности отклика у= =(р (хь %2, %5)прн %5=0,3 (1,65; 1,7 и др.— уровни равных скоростей)Рис. 56. Сечение поверхности отклика у= =(р (хь %2, %5)прн %5=0,3 (1,65; 1,7 и др.— уровни равных скоростей)изменялсяизменялсяОдновременноОдновременно■стаби-■стаби-при высоте слояпри высоте слояшаров в 150 мм.шаров в 150 мм.статистически об- зависимости меж、статистически об- зависимости меж、(36 опытов) были(36 опытов) былиРезультаты экспериментаРезультаты экспериментаПоказателиminmaxСреднееСреднеквадратичная ошибкаКоэффициент вариации, %0,294,551,460,9867,2062,"1,990,1*20,35[0,630,23637,5ПоказателиminmaxСреднееСреднеквадратичная ошибкаКоэффициент вариации, %0,294,551,460,9867,2062,"1,990,1*20,35[0,630,23637,5Для этих параметров полученыДля этих параметров полученыкоэффициенты парной коррелякоэффициенты парной коррелята б л и ц а 18та б л и ц а 18(VI. 21)(VI. 21)

Рис. 56. Сечение поверхности отклика у= =(р (хь %2, %5)прн %5=0,3 (1,65; 1,7 и др.— уровни равных скоростей)

Рис. 56. Сечение поверхности отклика у= =(р (хь %2, %5)прн %5=0,3 (1,65; 1,7 и др.— уровни равных скоростей)

изменялся

изменялся

Одновременно

Одновременно

■стаби-

■стаби-

при высоте слоя

при высоте слоя

шаров в 150 мм.

шаров в 150 мм.

статистически об- зависимости меж、

статистически об- зависимости меж、

(36 опытов) были

(36 опытов) были

Результаты эксперимента

Результаты эксперимента

Показатели

min

max

Среднее

Среднеквадратичная ошибка

Коэффициент вариации, %

0,29

4,55

1,46

0,98

67,2

0

6

2,"

1,9

90,1

*2

0,35

[

0,63

0,236

37,5

Показатели

min

max

Среднее

Среднеквадратичная ошибка

Коэффициент вариации, %

0,29

4,55

1,46

0,98

67,2

0

6

2,"

1,9

90,1

*2

0,35

[

0,63

0,236

37,5

Для этих параметров получены

Для этих параметров получены

коэффициенты парной корреля

коэффициенты парной корреля

та б л и ц а 18

та б л и ц а 18

(VI. 21)

(VI. 21)

Полученные графики кривых равных скоростей наглядно показывают роль каждого фактора, воздействующего на скорость протекания пульпы. Для сечения х【——％5 графики равных скоростей по своему характеру аналогичны рис. 55.

§ 4. ВЛИЯНИЕ НАСКОРОСТЬ ПРОТЕКАНИЯПУЛЬПЫ ВРЕМЕНИ ЕЕ

НАХОЖДЕНИЯ ВМАГНИТНОМ ПОЛЕ

Большинство постав- ■ ленных ранее опытов по ■ исследованию зависимо- । стн скорости фильтрации '1 пульпы у через слой ша-: 1ров от их диаметра, на-； пряженности магнитного : поля, процента твердого j в пулнпе и класса круп- | надти материала было | проведено в условиях, ог- | раниченных весьма незна- | чительным временем на-] хождения пульпы в маг- 1 нитном лоле (от 0 до J 1;26 сек). Поэтому была J осуществлена серия опы-1 тов, в которых время на- | хождения пульпы в маг- 1 ннтном поле 尤】варьиро-才 валось в более широком ,) интервале — от 0 до 6 сек/

и диаметр шариков, х2 от 3,5 до 10 мм, а другие параметры лизировались (х3=1520 э, х4 —0,3, х5==0,1 мм) гри

работаны с целью выявления корреляционной

'ду изучаемыми параметрами и получения уравнений регрессии 且

(табл. 17),:

102.:-

ции с их статистической оценкой значимости и надежности (табл. 18).

Из табл. 18 видно, что параметры Xj <и х2 линейно зависимы (коэффициент парной корреляции незначим), а корреляционная связь функции у с этими параметрами (а также их квадратами) весьма значительна. Несколько сомнительна корреляционная связь функции с параметром взаимодействия х^ (т. е. с произведением параметров). По этим данным нами получены парные уравнения регрессии:

% = 2,16 — 0,33/; ?2= — 0,07 4-0,24х22;

у】=5,74 — 3,64xi + 0,54^!*; t/2«4,05-{- 1,66ха ——0,58ха2.

. Графически эти уравнения представлены на рис. 57—58, где также нанесены эмпирические точки эксперимента. Из этих графиков видна следующая зависимость скорости протекания: от диа- метр а шаров — увеличение скорости при росте диаметра; от вре- МЬ мени ——уменьшение скорости при увеличении зарастания порового канала, где явно видна квадратичная зависимость. Учитывая, что влияние Измерения параметров на скорость протекания противоположно по знаку, можно предположить бол'ее тесную корреляционную зависимость у от каждого параметра в отдельности. Для этого нами подсчитаны парциональные коэффициенты корреляции. Они действительно оказались выше парных коэффициентов, а именно: 匚"i #2=°，88；=0,865.

Для выявления одновременного влияния указанных параметров

полюсов в рабочем органе сепаратора. По этому принципу по лигр а диентные сепараторы делятся на две группы:

сепараторы с чередующейся полярностью по окружности барабана. При такой конструкции ферромагнитные тела проходят магнитные полюса разноименной полярности, что приводит к многократному перезакреплению магнитных частиц в активных зонах $ полиградиентиой среды при непрерывном воздействии потока пульпы. В этом случае механически захваченные немагнитные частицы

• удаляются из магнитного материала и улучшается его качество. Этот тип сепараторов применяется для получения более качественных концентратов;

сепараторы с постоянной полярностью. К ним относятся ротор- ；-ные сепараторы (с вертикальным или горизонтальным роторами), а также барабанные сепараторы с секторной магнитной системой, где чередование полярности происходит по длине барабана. Этот тип сепараторов позволяет получать более бедные по содержанию металла хвосты.,,

По направлению движения потока пульпы в ферромагнитных средах полиградиентные сепараторы делятся на два типа:

сепараторы с противоточным режимом движения пульпы в по- лиградиентной среде, у которых ферромагнитная среда движется навстречу потоку пульпы. Эти сепараторы обладают относительно высокой производительностью и более качественным разделением материала;

сепараторы с прямоточным режимом движения пульпы, у которых ферромагнитная среда движется в направлении движения потока пульпы. У этого типа сепараторов эффективность извлечения минералов несколько выше. Выбор типа сепараторов по технологическим операциям должен отвечать целям и задачам данной one-, раиии обогащения и базироваться на многих других факторах.

БАРАБАННЫЕ ПОЛИГРАДИЕНТНЫЕ СЕПАРАТОРЫ

Для магнитного обогащения тонковкрапленных слабомагнитных руд разработано несколько типов барабанных полиградиентных се厘胃 параторов, отличающихся друг от друга некоторыми конструктив-% ными особенностями. Ниже приводится краткое описание этих сепараторов. Институтом НИИКМА совместно с Механобром разработан промышленный образец барабанного сепаратора типа 230*СЭ с постоянными магнитными системами (рис. 60).

Сепаратор состоит из пустотелого немагнитного барабана / диаметром 600 мм и длиной 2500 мм, вращающегося вокруг неподвижной пятиполюсной системы 2. Магнитная система смещена таким образом, что крайний нижний, магнит совпадает с вертикальной осью барабана. Угол охвата магнитной системы на барабане1 составляет 160°. Сепаратор имеет ванну 7, выполненную из немагнитной стали толщиной 2,5 мм. Ванна п&регородкой 'разделена по оси барабана на два пирамидальных отделения (для концентрата

и хвостов). В ней смонтирован двухскатный неподвижный грохот 6, Он выполняется из шпальтовых сит, колосники, шайбы и стягивающие стержни — из немагнитного материала. Зазор между барабаном и шпальтовым грохотом составляет 60—80 мм и может £ регулироваться перемещением ванны в вертикальной плоскости*

Грохот по оси барабана имеет выступающий (на 10—15 мм) порог 8, предотвращающий попадание хвостов в концентратное отделе* ние ванны. Размер щелей в шпальтовом грохоте составляет 1,5— $2 мм. Перед началом работы сепаратора на грохот загружаются

шарики 3. Диаметр их определяется крупностью обогащаемого материала и задачами сепарации.

Рис. 60. Схема промышленного образца барабанного сепаратора с шариковой рабочей зоной и постоянными магнитами (2Э0-СЭ)

За счет неоднородности магнитного поля приставшие к барабану шарики имеют укладку с прядями и каналами между ними. Уплотняются они на барабане сепаратора специальным листовым прижимным устройством 9. В зоне подачи питания установлено промывное устройство 11. Для смыва приставших к шарикам рудных частиц в месте разгрузки концентрата установлено двухрядное брызгало 4 типа «душ». Питание сепаратора осуществляется при помощи питателя 10. Торцовые концы барабана для предотвращения просыпания шариков в зоне разгрузки нмеют реборды высотой 50——60 мм. ^Привод барабана осуществляется через цепную передачу и червячный редуктор с большим передаточным числом.

Загружаемые на сито шарики (стальная дробь) скатываются по нему в нижнюю часть и притягиваются к барабану слоем тол- ^Шной 5060 мм (толщина слоя зависит от диаметра шариков). Приставшие к барабану шарики движутся вместе с ним до тех пор, пока не выйдут из зоны магнитного притяжения. Немагнитные час- тнцн с основной массой воды протекают (фильтруются) через слой шариков на барабане и свободно разгружаются в хвостовое отде- ленне ванны сепаратора. Магнитные частицы задерживаются в ка- налах между намагниченными шариками, в которых создается сильное неоднородное магнитное поле, и транспортируются вместе

с ними ТуДа, гдё магнитное поле практически отсутствует. Шарики вместе с приставшими к ним магнитными частицами падают на наклонный лоток 5. Действиями удара и смывной воды магнитные частицы отделяются от них и разгружаются в виде концентрата. Шарики скатываются по ситу вниз под барабан до порога, где они под воздействием магнитного поля опять притягиваются к поверхности барабана. Таким образом, притяжение шариков к барабану, фильтрация пульпы через намагниченные шарики, отмыв от них магнитных частиц и повторное их притяжение осуществляются непрерывно.

Техническая характеристика промышленного образцабарабанного сепаратора 230-СЭ с постояннымимагнитами

Производительность по питанию, т/ч ..

Крупность, мм

Содержание твердого в лульпе, %.

Магнитные системы:

из керамических ферробариевых

из литых сплавов ЮНДК-24

Число полюсов

Угол магнитного охвата барабана, град.

Напряженность магнитного поля на поверхности барабана, э: при керамических магнитах .. при литых магнатах

Размер барабана, мм ,.... Скорость вращения барабана, об/мин . Фильтрующий материал .....

Размеры шариков, мм

Толщина слоя шариков на барабане, мм Основные размеры сепаратна, мм: высота длина ширина (вдоль барабана) ...

15—250,5 итоньше30—4015—250,5 итоньше30—40516051601200 — 1В001050 —1200600X24806-8Шарики илидробь4, 5, Ю, 1530—601670471028501200 — 1В001050 —1200600X24806-8Шарики илидробь4, 5, Ю, 1530—60167047102850Барабанные магнитные сепараторы с постоянными магнитами имеют относительно невысокую магнитную индукцию в шариковой среде 2800—3500 гс. Повышение индукции в шариках может быть осуществлено за счет электромагнитных систем, которые позволяют получить напряженность магнитного поля на поверхности бара- ‘ бана 25(Х)——3000 э, а следовательно, н магнитную индукцию 6000— 7000 гс.

15—250,5 итоньше30—40

15—250,5 итоньше30—40

5

160

5

160

1200 — 1В001050 —1200600X24806-8

Шарики илидробь

4, 5, Ю, 1530—60

167047102850

1200 — 1В001050 —1200600X24806-8

Шарики илидробь

4, 5, Ю, 1530—60

167047102850

Схема опытно-промышленного образца барабанного сепаратора 242-СЭ с комбинированной электромагнитной системой, разработанного в Механобре и НИИКМА им. Л. Д. Шевякова, приведена на рис. 61.

Сепаратор состоит из барабана /, внутри которого находится комбинированная магнитная система 2, устанавливаемая в нужное положение рычагом 3. Барабан помещен в ванну 4, где расположена сетка 5 для удержания шариков. Для уплотнения слоя ша-

риков служит прижимной лист 6. Брызгала 7, 8 и 9 предназначены для промывки шариков. Пульпа поступает через приемную коробку 10. Ванна крепится на раме И. Для отвода тепла от катушек электромагнитной системы между ними устанавливаются пустотелые шайбы, по которым циркулирует охлаждающая вода. Напряженность магнитного поля на поверхности барабана в зоне разделения достигает 2800 э. Зто обеспечивает высокую эффективность разделения слабомагнитаых минералов.

Рис. 6L Схема опытно-промышленного образца барабанного сепаратора с шариковой рабочей зоной и комбинированной магнитной системой (242-СЭ)Рис. 6L Схема опытно-промышленного образца барабанного сепаратора с шариковой рабочей зоной и комбинированной магнитной системой (242-СЭ)Техническая характеристика сепаратора 242-СЭТехническая характеристика сепаратора 242-СЭПроизводительность по питанию, т/чКрупность, ммПроизводительность по питанию, т/чКрупность, мм20—300,5 и20—300,5 иСодержание твердого в пульпе, %Угол охвата барабана полюсами магнитных систем, град.Напряженность магнитног-о поля на поверхности барабана при отсутствии шариков, э:в зоне электромагнитных систем в зоне постоянных магнитов Параметры обмотки электромагнита: напряжение, в намагничивающий ток, апотребляемая мощность, квт Источник питания обмотки электромагнита ....Содержание твердого в пульпе, %Угол охвата барабана полюсами магнитных систем, град.Напряженность магнитног-о поля на поверхности барабана при отсутствии шариков, э:в зоне электромагнитных систем в зоне постоянных магнитов Параметры обмотки электромагнита: напряжение, в намагничивающий ток, апотребляемая мощность, квт Источник питания обмотки электромагнита ....тоньше 30—40170тоньше 30—401702200 — 3000 12(Х) — 13002206013,2Двигатель-генераторили полу-проводнико-вый ВЫПрЯ-2200 — 3000 12(Х) — 13002206013,2Двигатель-генераторили полу-проводнико-вый ВЫПрЯ-Требуемое давление воды в охладительной системе обмотки, атиРазмер барабана, ммСкорость вращения барабана, об/минПривод барабана Требуемое давление воды в охладительной системе обмотки, атиРазмер барабана, ммСкорость вращения барабана, об/минПривод барабана митель■0,5 丁 0,7.900 X 2500 • 3,25-6,5.Цепной отмитель■0,5 丁 0,7.900 X 2500 • 3,25-6,5.Цепной отмоторамотора

Рис. 6L Схема опытно-промышленного образца барабанного сепаратора с шариковой рабочей зоной и комбинированной магнитной системой (242-СЭ)

Рис. 6L Схема опытно-промышленного образца барабанного сепаратора с шариковой рабочей зоной и комбинированной магнитной системой (242-СЭ)

Техническая характеристика сепаратора 242-СЭ

Техническая характеристика сепаратора 242-СЭ

Производительность по питанию, т/ч

Крупность, мм

Производительность по питанию, т/ч

Крупность, мм

20—300,5 и

20—300,5 и

Содержание твердого в пульпе, %

Угол охвата барабана полюсами магнитных систем, град

.Напряженность магнитног-о поля на поверхности барабана при отсутствии шариков, э:

в зоне электромагнитных систем в зоне постоянных магнитов

Параметры обмотки электромагнита: напряжение, в

намагничивающий ток, а

потребляемая мощность, квт

Источник питания обмотки электромагнита ....

Содержание твердого в пульпе, %

Угол охвата барабана полюсами магнитных систем, град

.Напряженность магнитног-о поля на поверхности барабана при отсутствии шариков, э:

в зоне электромагнитных систем в зоне постоянных магнитов

Параметры обмотки электромагнита: напряжение, в

намагничивающий ток, а

потребляемая мощность, квт

Источник питания обмотки электромагнита ....

тоньше 30—40

170

тоньше 30—40

170

2200 — 3000 12(Х) — 1300

22060

13,2Двигатель-генераторили полу-проводнико-вый ВЫПрЯ-

2200 — 3000 12(Х) — 1300

22060

13,2Двигатель-генераторили полу-проводнико-вый ВЫПрЯ-

Требуемое давление воды в охладительной системе обмотки, ати

Размер барабана, мм

Скорость вращения барабана, об/мин

Привод барабана

Требуемое давление воды в охладительной системе обмотки, ати

Размер барабана, мм

Скорость вращения барабана, об/мин

Привод барабана

митель

■0,5 丁 0,7

.900 X 2500 • 3,25-6,5

.Цепной от

митель

■0,5 丁 0,7

.900 X 2500 • 3,25-6,5

.Цепной от

мотора

мотора

Редуктор: тип ..

мощность

электродвигателя, квтэлектродвигателя, квтразмеры шаров, мм.

электродвигателя, квт

электродвигателя, квт

толщина слоя шаров, мм ..

Основные размеры сепаратора, мм： высота

длина (ло ходу материала)

ширина (вдоль барабана).

Масса сепаратора, т

ЦДН-35-50-15,55—1030—602220222036077,2ЦДН-35-50-15,55—1030—602220222036077,2^игпаиис^игпаиисхвосты Концентрат-iIdum’m®牀тхвосты Концентрат-iIdum’m®牀тРис. 62. Схема барабанного сепарат-ора с выносной магнитной .一системойРис. 62. Схема барабанного сепарат-ора с выносной магнитной .一системойПовышение напряженности магнитного поля на барабанных сепараторах может быть осуществлено путем использования замкнутой магнитной системы. Для сепараторов с постоянными магнитами это достигается установкой внешнего дополнительного полюса. Схема барабанного магнитного сепаратора с выносной магнитной системой приведена на рис. 62. Сепаратор состоит из пустотелого

ЦДН-35-50-1

5,55—1030—60

2220

2220

3607

7,2

ЦДН-35-50-1

5,55—1030—60

2220

2220

3607

7,2

^игпаиис

^игпаиис

хвосты Концентрат

-iIdum’m®牀т

хвосты Концентрат

-iIdum’m®牀т

Рис. 62. Схема барабанного сепарат-ора с выносной магнитной .一системой

Рис. 62. Схема барабанного сепарат-ора с выносной магнитной .一системой

барабана 丿，внутри которого смонтирована четырехполюспая система 3. В зоне фильтрации пульпы в специальном кожухе подвешен блок постоянных магнитов 4. Подвеска осуществлена таким образом, что выносная магнитная система является одновременно и прижимным устройством для шариков 2. Барабан установлен в специальную ванну 5, в которой смонтированы шпальтовые сита 6, Питание сепаратора осуществляется через специальное распределительное устройство 7. Отмывка от шариков магнитной фракции производится брызгалами 9. Для предотВ|ращения износа шпальто- внх сит от ударного воздействия шариков в месте их падения устанавливается резина 8. Испытания этого сепаратора показали, что в зазоре между магнитами происходит торможение шариков, С

целью их транспортировки по периметру барабана были установле* нь1 стальные прутья типа《беличье колесо》10, В этом случае транспортировка шариков осуществляется вполне удовлетворительно.

Другой разновидностью барабанного сепаратора является поли- градиентный сепаратор с секторной электромагнитной системой типа ЭБШ-2, разработанный институтом Механобрчермет [77]. Се- парэтор (рис. 63) состоит из пустотелого барабана 7, внутри которого размещена секторная электромагнитная система 2. На барабане смонтирована обечайка, выполненная в виде «беличьего колеса» 3, имеющего зазоры между прутками 3 мм. Между барабаном и решетчатой обечайкой размещаются стальные шарита 4. Пита-

Рис 63. Схема барабанного полиградиентного магнитного сепаратора конструкции МеханобрчерметРис 63. Схема барабанного полиградиентного магнитного сепаратора конструкции Механобрчермет

Рис 63. Схема барабанного полиградиентного магнитного сепаратора конструкции Механобрчермет

Рис 63. Схема барабанного полиградиентного магнитного сепаратора конструкции Механобрчермет

ние сепаратора осуществляется из питателя 6 со стороны магнитной системы. Для смыва магнитных частиц установлено смывное устройство 7. Пульпа из питателя подается на решетчатую обечайку барабана со стороны секторной магнитной системы. Нерудные частицы протекают через слой намагниченных шариков и разгружаются в виде хвостов, а магнитные частицы вместе с шариками перемещаются из магнитного поля и, падая на внутреннюю поверх- н℃ть обечайки, освобождаются от магнитных частиц, которые с водой разгружаются в концентратное отделение ванны 5. Освобожденные от магнитных частиц шарики скатываются вниз под бара- бан, где под действием магнитного поля притягиваются к нему и. попадают снова в рабочую зону сепаратора.

Размер барабана, ммПроизводительность, т/чКрупность обогащаемого материала, ммДиаметр шариков, ммИндукция в шариковом слое, гсМасса шариков (0 5 мм), т8 Заказ 1479Размер барабана, ммПроизводительность, т/чКрупность обогащаемого материала, ммДиаметр шариков, ммИндукция в шариковом слое, гсМасса шариков (0 5 мм), т8 Заказ 1479Техническая характеристика полиградиентного亠 сепаратора ЭБШ-2

Размер барабана, мм

Производительность, т/ч

Крупность обогащаемого материала, мм

Диаметр шариков, мм

Индукция в шариковом слое, гс

Масса шариков (0 5 мм), т

8 Заказ 1479

Размер барабана, мм

Производительность, т/ч

Крупность обогащаемого материала, мм

Диаметр шариков, мм

Индукция в шариковом слое, гс

Масса шариков (0 5 мм), т

8 Заказ 1479

8(Ю X 2500

15—25

0,5—05-10

4000 — 5000

1

Расход воды, №卑4； промывной 5

смывной12

Скорость вращения барабана, об/мин 3,5—5

Мощность электромагнитной системы, квт 10—，12

Л4ощность двигателя, квт 4,5

Основные размеры сепаратора, мм: длина 3590

ширина 1925

высота . . . 2000

Масса сепаратора, т 9,5

Днепропетровским горным институтом разработана конструкция барабанного полиградиентного сепаратора [1'26] с секторной элек-、 тромагнитной системой (рис. 64). Отличительной особенностью это-,

Рис, 64. Схема барабанного полиградиентного магнитного сепаратора конструкции ДГИ:J — барабан; 2—— секторная электромагнитная система; 3 — реборды； 4 — шарики； 5 —ванна; 6 — сетка； 7 — питательРис, 64. Схема барабанного полиградиентного магнитного сепаратора конструкции ДГИ:J — барабан; 2—— секторная электромагнитная система; 3 — реборды； 4 — шарики； 5 —ванна; 6 — сетка； 7 — питатель

Рис, 64. Схема барабанного полиградиентного магнитного сепаратора конструкции ДГИ:

J — барабан; 2—— секторная электромагнитная система; 3 — реборды； 4 — шарики； 5 —ванна; 6 — сетка； 7 — питатель

Рис, 64. Схема барабанного полиградиентного магнитного сепаратора конструкции ДГИ:

J — барабан; 2—— секторная электромагнитная система; 3 — реборды； 4 — шарики； 5 —ванна; 6 — сетка； 7 — питатель

го сепаратора от вышеописанных является то, что диаметр барабана составляет 1200 мм и по его поверхности над полюсами электромагнитной системы установлены клиновидные наконечники, способствующие лучшему использованию магнитного потока. Принцип его работы аналогичен всем барабанным сепараторам.

С целью увеличения производительности и получения высокой магнитной индукции в шариковом слое (до 9——10 тыс. гс) в НИИКМА им. Л. Д. Шевякова разработан двухбарабанный магнитный сепаратор с замкнутой магнитной системой. Сепаратор (рис. 65) состоит из двух пустотелых барабанов /, внутри которых смонтирована комбинированная магнитная система с электромагнитами 2 и постоянными керамическими магнитами 3. Для тран

спортировки шариков в зону разделения служат постоянные керамические магниты. Сепаратор имеет ванну 5 с тремя отсеками для хвостов и концентрата. В ванне смонтированы шпальтовые сита 么 Для предотвращения образования «мертвой зоны» из шари-

В聘

.8 goxggg Sils ьчг—ll ^^ .й I.8 goxggg Sils ьчг—ll ^^ .й I

.8 goxggg Sils ьчг—ll ^^ .й I

.8 goxggg Sils ьчг—ll ^^ .й I

ков Сита имеют клинообразную форму. Крайние сита связаны специальным механизмом для их опускания и подъема. Это сделано с целью быстрой разгрузки шариков из ванны. Ванна смонтирована на раме 8. Привод барабанов осуществляется от двух редукторов с цепной передачей; скорость вращения барабанов регулируется числом оборотов двигателя постоянного тока. Загру-

Рис. 66. Напряженность магнитного поля в различных точках межбарабанного пространства двухбарабанного сепаратораРис. 66. Напряженность магнитного поля в различных точках межбарабанного пространства двухбарабанного сепараторажается сепаратор специальным питателем 6. Магнитная фракция от шариков отмывается двумя брызгалам；и (для каждого барабана) —прямо； точным 9 и противоточным 7.

Рис. 66. Напряженность магнитного поля в различных точках межбарабанного пространства двухбарабанного сепаратора

Рис. 66. Напряженность магнитного поля в различных точках межбарабанного пространства двухбарабанного сепаратора

На рис. 66 'приведена характеристика магнитного поля в зазоре между барабанами, замеренная в различных точках. Видно, что магнитное поле непосредственно в зазоре между 'барабанами имеет высокое .напряжение. По мере выхода из зазора (на крайних верхних полюсах) напряженность плавно снижается. Это способствует хорошему разделению шариков на два равномерных слоя вокруг каждого барабана.

Проведенные сравнительные испытания по обогащению окисленных железистых квар- (цитов Лебединского месторождения iHa сепараторах 231-СЭ и двухбарабанном показали, что эффективность разделения

нанадвухбарабанном сепараторе значительно выше при высокой его производительности (примерно в 1,5——1,8 раза). Двухбарабанный сепаратор с шариковой 'рабочей зоной успешно может применяться при перечистке хвостов и выделении тонких слабомагнитных фракций.

на

на

Техническая характеристика полупромышленногодвухбарабанного магнитного сепаратора с шариковойрабочей зоной

Диаметр барабана, мм

Длина барабана, мм

6006203500 — 4000Регулирует-ся6006203500 — 4000Регулирует-сяНапряженность в зазоре барабана, эРасстояние между барабанами ..

600

620

3500 — 4000

Регулирует-ся

600

620

3500 — 4000

Регулирует-ся

Скор-ость вращения барабана, об/мин . .4—8

Производительность, т/ч 6—8

Диаметр шариков, мм . . 3,5~~10

Барабанные магнитные сепараторы с шариковой рабочей зоной найдут в ближайшее время широкое применение для обогащения слабомагнитных тонковкрапленных руд.

РОТОРНЫЕ ПОЛИГРАДИЕНТНЫЕ СЕПАРАТОРЫ

Роторные сепараторы имеют один или несколько рабочих органов, которые могут быть расположены вертикально или горизонтально. В связи с тем, что роторные сепараторы имеют замкнутую магнитную систему, индукция в полиградиентной среде может достигать 10—12 тыс. гс, что позволяет обогащать тонкодисперсные материалы с малой удельной магнитной восприимчивостью (марганец, гидроокислы железа, сидерит). Наряду с этим роторные по- лиградиентные сепараторы при большом диаметре ротора могут иметь несколько зон питания, что дает возможность на этих сепараторах повысить производительность (до 120 т/ч). Однако 'существенным недостатком этих сепараторов является тот факт, что полиградиентная среда в них находится в статических условиях и отмывка магнитных частиц производится только смывной водой. Последнее обстоятельство приводит к тому, что при обогащении руд, содержащих сильномагнитные минералы, происходит забивка полиградиентной среды через несколько часов работы.

На базе исследований фирмой Ферро-Магнетике Лимитид (США) разработаны полупромышленные и промышленные образцы роторных магнитных сепараторов с высокой напряженностью . магнитного поля. По лицензии этой фирмы фирма Клекнер-Гумбольдт-Дейц (ФРГ) начала изготовлять промышленные образцы этих сепараторов и оснащать ими строящиеся фабрики по обогащению окисленных железных руд.

Схема сепаратора Джонса показана на рис. 67. Сепаратор состоит из рамы / со стальными секциями, выполненными из специального профиля. На раме укреплены полюсные башмаки 2 с электромагнитными катушками. 3. Между электромагнитными системами вращаются два роторных диска (желоба) 6, которые крепятся на вертикальном вале 4. Привод роторных джков осуществляется при помощи клиноременной передачи 5. Роторные желоба заполнены стальными рифлеными плитами 7. Следует отметить, что роторное кольцо разделено перегородками на несколько сек「 ций. Под роторными дисками установлены выпускные желоба 8. Подача пульпы в рабочую зону ротора осуществляется питателем 9. Для смыва механически захваченных нерудных частиц в зо-. не действия магнитного поля установлено смывное устройство низкого давления 10. В зоне отмывки магнитного продукта установлено смывное устройство высокого давления 11.

Разделение на сепараторе производится следующим образом. 了

Пульпа подается в рабочее пространство ротора, которое находится в зоне магнитного поля. Нерудные частицы, фильтруются через каналы, образованные выступами плит, и разгружаются как хвое- ты. Слабомагнитные минералы под действием магнитной силы притягиваются к выступам плит, образуя при этом слой определенной толщины. С целью удаления механически увлеченных нерудных частиц в магнитную фракцию подается смывная вода низкого на二

Рис. 67. Схема промышленного образца роторного сепаратора ДжонсаРис. 67. Схема промышленного образца роторного сепаратора Джонсалора в тот момент, когда рабочая часть ротора еще не вышла из зоны дейст- вия магнитного поля. После выхода рабочей части ротора из зоны дей- •ствия магнитного поля подается смывная вода высокого давления, под действием которой и происходит отмывка слабо- машитных частиц. Сепаратор имеет две точки питания по окружности ротора. ЦВ настоящее время фирма Клекнер-Гум- больдт-Дейц выпускает семь типоразмеров этого сепаратора с различной 'производительностью .(от 5 до 120 т/ч). Максимальная производительность -сепаратора до 120 т/ч при его основных размерах: длина — 6300, ширина — 3830 и высота—4250 мм. Масса сепаратора составляет 96 т, т. е. на 1 т его

Рис. 67. Схема промышленного образца роторного сепаратора Джонса

Рис. 67. Схема промышленного образца роторного сепаратора Джонса

'производительности приходится 0,'8 т металлоконструкций. Следует отме

тить, что сепаратор в основном испытывается на относительно лег- кообогатимых окисленных железных рудах типа спекуляритов. На этих рудах получены весьма хорошие показатели. Что касается обогащения тонковкрапленпых слабомагнитных руд, то сведения

отсутствуют.

Другой разновидностью роторного сепаратора является сепаратор Карпко-Амакс, который по своим конструктивным особенностям аналогичен описанному выше сепаратору. Отличительной его особенностью является заполнение роторного желоба не пластинами, как у сепаратора Джонса, а стальными шариками определен

ие

ного диаметра или отрезками стальной проволоки, скрученной в виде спирали. Специальная укладка этих отрезков проволоки в желобе ротора позволяет протекать пульпе по винтовой линии. Это обеспечивает соприкосновение частиц с выступами проволоки, где наблюдается максимальный градиент магнитного поля, обеспечивающий лучшее улавливание слабомагнитных минералов. Необхо

димо отметить тот факт, что л Об сепаратора Карпко- Амакс верхний уровень их находится несколько ниже магнитных полюсов. При подходе части ротора, заполненного шариками, к магнитным полюсам, слой шариков 'поднимается магнитными силами притяжения до уровня магнитных полюсных наконечников. После выхода участка ротора из зоны действия магнитного поля шариковый слой под действием веса падает на дно желоба. Контакты между шариками при этом разрываются, что способствует лучшей регенерации шариков при одновременном воздействии смывной *воды.

Роторные сепараторы в QGCP разработаны инсти,- тутом Механобр и в настоящее время проходят лабо

при укладке шариков в роторный же-при укладке шариков в роторный же-Рис. 68. Схема четырехполюсного сепаратора ДжиллаРис. 68. Схема четырехполюсного сепаратора Джиллараторные и полупромышленные испытания [22, 45].

при укладке шариков в роторный же-

при укладке шариков в роторный же-

Рис. 68. Схема четырехполюсного сепаратора Джилла

Рис. 68. Схема четырехполюсного сепаратора Джилла

Другой разновидностью роторного сепаратора является магнитный сепаратор Джилла [41]. Сепаратор Джилла (рис. 68) состоит из зубчатого слегка конического ротора /, установленного таким образом, что его вертикальная ось проходит между полюсами электромагнитной системы 2. Пульпа поступает в специальное перемешивающее устройство 3, откуда она самотеком подается в конусообразный зазор между ротором и полюсным наконечником. При прохождении пульпы через зазор слабомагнитные частицы притягиваются к остриям ротора, а немагнитные протекают через зазор и разгружаются в приемный желоб для хвостов 4. Для от- MbiBa механически увлеченных магнитных частиц в конце магнитной системы сепаратора подается смывная вода.

Магнитные частицы, приставшие к зубцам ротора, удаляются смывной водой по выходе участка ротора из магнитного поля и

разгружаются в приемный желоб для концентрата. Ротор сепаратора первоначально выполнялся из сплошной металлической болванки, но наведенные индукционные токи в роторе существенно тормозили его движение. В целях исключения этого явления ротор сепаратора начали выполнять шихтованным с горизонтальными слоями, которые плотно сжаты и тем самым предотвращают попадание воды во внутренние слои.

На эффективность разделения слабомагнитных минералов в значительной степени оказывают влияние плотность исходной пульпы, напряженность магнитного поля, скорость вращения ротора и количество промывной воды. Напряженность магнитного поля в сепараторе регулируется изменением силы тока в электромагнитных катушках, путем изменения зазора между ротором и полюсными наконечниками. Сепаратор Джилла с 4-полюсной системой при диаметре〔ротора 900 мм имеет производительность до 9 т/ч. Напряженность магнитного поля при зазоре в верхней и нижней частях •соответственно 3,7 и 2,33 мм около 14 000 гс. Испытания сепаратора Джилла при обогащении руд цветных и редких металлов показали высокую эффективность извлечения железистых минералов. Однако следует отметить, что сепаратор Джилла обладает теми же недостатками, какие наблюдаются у роторных сепараторов.

Как показали полупромышленные испытания роторного фильтр- сепаратора в СССР и по данным, зарубежной практики, эти сепараторы обладают существенными недостатками.

Так как шарики или другие ферромагнитные насадки в ротор- ном сепараторе находятся в статических условиях, т. е. не пере- мешяваются, наличие в пульпе сильномагнитных минералов приводит к забиванию наиболее активных зон в межшариковых зазорах. Даже относительно небольшое количество магнетита в питании сепаратора (0,3—0,8%) приводит к забивке шарикового слоя через несколько часов его работы. С целью предотвращения забивки первоначально исходная пульпа пропускается через роторный магнитный сепаратор с большими диаметрами шариков (20— 30 мм) и при пониженной напряженности. При этом улавливаются в основном все сильномагнитные минералы. После этого пульпа, содержащая ОД—0,2% сильномагнитных минералов, поступает на второй роторный сепаратор с малыми диаметрами шаров (5—— 10 мм) и при высокой напряженности. Применение таких мер для предотвращения забивки также не исключает последнего. Один раз в сутки необходимо производить регенерацию шаров путем их изъятия из ротора с последующей промывкой.

Для улучшения процесса регенерации полиградиентных сред разработаны сепараторы с вертикальным расположением ротора [77]. Схема такого сепаратора приведена на рис. 69. Сепаратор состоит из электромагнитной системы 7, между полюсами которой вращается ротор 2, имеющий перфорированные внутреннюю и внешнюю обечайки. Полость ротора разделена перфорированными перегородками 7 по окружности. Ротор заполнен стальными шари- 120

ками, причем объем шариков выбирается с таким расчетом, чтобы по выходе их из магнитной зоны они могли свободно пересыпаться. Пульпа желобом 6 подается на ротор сепаратора в зоне магнитного поля. Нерудные частицы, протекая через слой намагниченных шариков, разгружаются в желоб 5, а магнитные частицы под действием смывной воды из брызгала 4 разгружаются в желоб 3. При этом значительное влияние на отделение магнитного материала от шариков оказывает их пересыпание в роторе за счет разрыва кон-

Рис. 69. Схем'а полиградиентиого сепаратора с вертикальным роторомРис. 69. Схем'а полиградиентиого сепаратора с вертикальным ротором

Рис. 69. Схем'а полиградиентиого сепаратора с вертикальным ротором

Рис. 69. Схем'а полиградиентиого сепаратора с вертикальным ротором

тактов между ними. Следует отметить, что, несмотря на положительные стороны этих сепараторов (высокая индукция в полигради- ентной среде и улучшенный процесс регенерации) высокопроизводительные сепараторы с вертикальным ротором пока не созданы.

Другой разновидностью сепаратора с вертикальным ротором является сепаратор, разработанный Институтом горного дела им. А. А. Скочинского [32]. Сепаратор (рис. 70) состоит из электромагнитной системы Л между полюсами которой вращается вертикальный ротор 2, выполненный в виде элеваторного колеса. Наружняя обечайка ротора имеет перфорированную поверх- ность. Стальные шарики элеваторными лопастями поднимаются в зону действия магнитного поля. Пульпа из лотка 5 подается на перфорированную поверхность ротора в зоне действия магнитного по- 」％ Немагнитный материал фильтруется с основной массой воды и разгружается в приемник 6, а шарики с магнитным материалом лопастями сбрасываются на наклонный лоток 4, с которого они по-

в нижнююв нижнююступают на неподвижный наклонный грохот 3. Под действием смывной воды и перемещения шариков по грохоту от них отделяется магнитный материал и разгружается в приемник для кон- центрата. Освобожденные от материала шарики падают l 二…

в нижнюю

в нижнюю

сепараторасепаратораСхемаСхемаРис. 70.Рис. 70.Концентрат /就“Концентрат /就“. полиградиентного сепаратора с вертикальным ротором конструкции ИГД им. Скочкнского. полиградиентного сепаратора с вертикальным ротором конструкции ИГД им. Скочкнского

сепаратора

сепаратора

Схема

Схема

Рис. 70.

Рис. 70.

Концентрат /就“

Концентрат /就“

. полиградиентного сепаратора с вертикальным ротором конструкции ИГД им. Скочкнского

. полиградиентного сепаратора с вертикальным ротором конструкции ИГД им. Скочкнского

часть ротора,часть ротора,часть ротора, где они элеваторными лопатками снова транспорти руются в магнитную зону сепаратора, и цикл повторяется. Этот ти: сепаратора обладает исключительно хорошей регенерацией mw риков, но производительность его относительно невелика.

часть ротора,

часть ротора,

Глава VIII

ПРАКТИКА ОБОГАЩЕНИЯ ОКИСЛЕННЫХЖЕЛЕЗНЫХ РУД

НА ПОЛИГРАДИЕНТНЫХ СЕПАРАТОРАХ

ОБОГАЩЕНИЕ ОКИСЛЕННЫХЖЕЛЕЗИСТЫХ КВАРЦИТОВ КМА

На железорудных месторождениях КМА выделяются три основные рудные зоны (сверху вниз): зона богатых руд, зона окисленных железистых кварцитов и зона неокисленных железистых кварцитов. Окисленные железистые кварциты представляют собой пе- .реходиую разность между богатыми железными рудами и неокис- ленными кварцитами и покрывают последние по всей площади. Средняя мощность зоны окисления кварцитов на таких месторождениях, как Лебединское и Стойленское, достигает в среднем 17—— 18 ,м, а на Михайловском более 50 м.

В пределах зоны окисления магнетит частично или полностью замещается мартитом, что влечет образование различных разновидностей кварцитов: мартитовых, железнослюдко-мартитовых, мартито-магнетитовых, силикато-мартитовых и т. д. За счет окнс- 献ення и гидратации первичные силикаты переходят в хлорит и гид- ^оокислы железа и алюминия, в результате чего образуются хло- рито-мартитовые, гидрогематито-мартитовые и другие разновид- ности. У подошвы рудных залежей встречаются выщелоченные |t (маршалитизированные) кварциты, мощность которых достигает нескольких десятков метров. Кварциты, прилегающие к богатым РУдам, в различной степени подвержены карбонатизации, что выражается в замещении кварца и силикатов сидеритом и другими карбонатами с образованием сидеритезированных разностей квар- Ннтов [114].

Все эти процессы привели к -существенному изменению п^рвич- нмх кварцитов, их минерального состава и особенно ф|И31Ических свойств (магнитные и прочностные характеристики), к образова- нню очень большого количества -разновидностей окисленных квар-

цитов, что значительно затрудняет разработку (рациональной тех- нологии их обогащения {123——1,25].

Основными рудными минералами окисленных железистых кварцитов являются мартит, железная слюдка, в различном количестве присутствуют магнетит, гидроокислы железа, сидерит. Нерудные минералы представлены главным образом кварцем, в различ- ■ ном количестве содержится зеленая слюдка, эгирин, амфиболы, хлориты, карбонаты, в меньшей мере каолинит, гидрослюды, пирит, полевые шпаты и другие минералы [114, 117—119]. Запасы окис- I ленных кварцитов на К МА весьма значительны. Только в конту- 1 ре карьера на Михайловском месторождении запасы их составля-]

ют около 1,7 млрд. т.

Строящиеся и проектируемые в настоящее время горнообога' тигельные комбинаты рассчитаны на переработку неокисленных и частично полуокисленных кварцитов. При этом попутно будет добываться значительное количество окисленных железистых кварцитов, которые пока предполагается складировать во временные отвалы вследствие отсутствия эффективной технологии обогащения. На Михайловском ГОКе ежегодная попутная добыча окисленных кварцитов будет достигать 10 млн. т, а при вводе в эксплуатацию на полную мощность первоочередных ГОКов КМА эта цифра составит не менее 15 млн. т (табл. 19).

Таблица 19

Строящиеся М проектируемые горнообогатительиые комбинаты КМА

Мощности про- ектнруемнх

ГОКов но нео- кисленным железистым кварцитам, млн. т я год

Запасы железистых кварцитов в контурах карьеров, млн. т

Содержание железа в-кварцитах, %

Объем попутно добываемых окисленных кварцитов при полном развитии ГОКов, млн. т в год

неокисленных

окисленных

иеокис- лениых

окисленных

Михайловский .-

Лебединский .... Стойленский ....

Губкинский .. ' .

'30

30

20

20

1600

1599

1622

1305

1700

90

70 60-70

38,6-39

34,6

35,9

33,5

40-41 39-40 38-39 39-40

10

2-2,5 1,5-2,。

-—

Всего:. . • •

100

6122

1930

—

—

14,5—16,5

4

В первые годы эксплуатации горнообогатительных комбнпа勺 тоа, а для Михайловского ГОКа практически в течение всего периода эксплуатации, на обогатительные фабрики будут неизбежно поступать смешанные кварциты. При существующей на ГОКе технологии обогащения слабомагнитные минералы не будут извлекаться, что повлечет за собой снижение технико-экономических показателей переработки кварцитов. На Михайловском ГОКе содержание железа в хвостах составит 25—26 % при общих потеряхоколс 38 %. Таким образом, разработка эффективной технологии обо гащения окисленных и полуокисленных разностей железистых квар

цитов является весьма актуальной задачей. Характерной особенностью окисленных железистых кварцитов КМА в целом является достаточно тонкое вкрапление рудных минералов, что практически исключает применение гравитационных способов обогащения. Внед- "ренне флотационной переработки окисленных кварцитов осуществляется пока недостаточно из-за отсутствия дешевых и нетоксичных реагентов.一

В последние годы благодаря созданию пол игр адиентиы х сепа- ! раторов основное внимание уделялось разработке чисто магЕ{итных или комбинированных схем обогащения окисленных кварцитов. Были проведены полупромышленные испытания по обогащению окнЕ ленных кварцитов Лебединского месторождения на барабанных фильтр сепаратор ах £)Х А = 600x600 мм с постоянными магнитами. Проба была представлена маршалитизированными (выщелоченными) кварцитами, отличающимися относительно крупной вкрапленностью рудных минералов со следующим химическим составом, %:户6061n—40,6; FeO—4,12;FeMarH—1,95; S1O2 — 39,3;

п. п. п. — 2,15. Основные рудные минералы ——мартнт и железная слюдка. Измельчение кварцитов производилось до крупности 60% класса ——0,074 мм. Испытания проводились по схеме, включающей основную сепарацию, перечистку концентрата и контрольную сепарацию хвостов с возвращением промпродуктов в основную операцию.

В основной и перечистной сепарациях в качестве полиградиент- ной среда использовались шарики 0 7 мм, в - контрольной — 04 мм. Производительность полупромышленной установки по руде составляла 6 т/ч при плотности исходного питания 30% твердо- г。. Технологические показатели обогащения приведены в табл. 20.

Таблица 20

Продукт '

Выход, %

Содержание железа, %

Извлечение железа, %

Концентрат ...

30,8

64,8

81,3

Хвосты

49,2

15,4

18,7

Руда

100,0

40,6

100,0

крупновкраплен-крупновкраплен-получение качественно-получение качественно-По сравнительно простой магнитной схеме из "Ух окисленных кварцитов обеспечивается г° концентрата при высоком извлечении.

крупновкраплен-

крупновкраплен-

получение качественно-

получение качественно-

Следует, однако, отметить, что большинство разновидностей °кисленных кварцитов относится к категории труднообогатимых^ требующих довольно тонкого измельчения. Наиболее характерны- "н в этом отношении являются окисленные кварциты Михайлов- ского месторождения.

Минералогическими анализами установлено, что для полного Раскрытия минералов требуется измельчение железис!ых кварци- |°в до крупности — 0,05 мм (95—98%). Такое тонкое измельчение

586500586500Плотность питания, % пвердого ..Плотность питания, % пвердого ..рис 7L Схема обогащения окисленных кварцитов Ми- хайловского месторождениярис 7L Схема обогащения окисленных кварцитов Ми- хайловского месторождения84% класса -0,074 98% класса — 0,0530-3584% класса -0,074 98% класса — 0,0530-35

58

6500

58

6500

Плотность питания, % пвердого ..

Плотность питания, % пвердого ..

рис 7L Схема обогащения окисленных кварцитов Ми- хайловского месторождения

рис 7L Схема обогащения окисленных кварцитов Ми- хайловского месторождения

84% класса -0,074 98% класса — 0,05

30-35

84% класса -0,074 98% класса — 0,05

30-35

всей руды вызывает значительное шламообразование, что затрудняет ее обогащение гравитационным или флотационным методом. Поэтому целесообразнее в этом случае использовать для обогащения полиградиентные магнитные сепараторы с высокой на-.： пряженностью магнитного поля. Основные технологические пара」! метры полиградиентной магнитной сепарации при проведении полупромышленных испытаний обогатимости окисленных железистых кварцитов Михайловского месторождения были следующими:可

Диаметр шариков, мм:

оскавной и контрольной сепарации перечпстиой сепарации

Индукция в шаровой среде, гс . - Крупность обогащаемого материала, мм в I стадии во II стадии

Наличие в окисленных железистых кварцитах сильномагнитного] минерала — магнетита делает необходимым его выделение в голо-1 ве процесса перед полиградиентной сепарацией. !

Технологическая схема обогащения окисленных железистых кварцитов Михайловского месторождения показана на рис. 71. Анализ технологических показателей обогащения (табл. 21) пока-] зывает, что по магнитной схеме представляется возможным полу- 126

Таблица £1

Продукт

Выход, %

Содержание железа, %

Извлечение железа, %

Концентрат ....

45,5

62,4

67,9

Хвосты

54,5

24,6

32,1

Исходная руда ...

100,0

41,8

100,0

чение концентрата с содержаниемчение концентрата с содержаниемпри извлечениипри извлечениичение концентрата с содержанием железа 62,4% 67,9% и содержанием железа в хвостах 24,6%.

чение концентрата с содержанием

чение концентрата с содержанием

при извлечении

при извлечении

связаны с боль- минералов (месвязаны с боль- минералов (меПотери железа в хвостах магнитной сепарации

связаны с боль- минералов (ме

связаны с боль- минералов (ме

шим содержанием в них тонких фракций рудных

нее 0,02 мм), которые в сепараторах практически не улавливаются.

Как отмечалось выше, на обогатительные фабрики ГОКов КМА в той или иной мере будут поступать полуокисленные кварциты, что приведет к значительным потерям железа в хвостах. В этой связи были проведены полупромышленные испытания по дообогащению хвостов Михайловского ГОКа. Испытания проведены па хвостах, выделенных по проектной схеме из пробы смешанных кварцитов весом 1200 т. По химическому составу хвосты представлены, %: Feo6ui- 26,6; FeMarH-l,14; Fe2O3-35,0; SiO2-53,77; Al203-0,80; CaO—1,79; MgO— 1,27; K2O—1,15; Na2O —0,23; P2O5 —0,10; S —0,07; CO2 —2,70; n. n. n・一3,77.

Минеральный состав хвостов, %: гематит — 27,26; гидрогематит— 3,57; магнетит——1,56; кварц —47,27; зеленая слюдка, амфиболы—12,55; эгирин — 1,25; карбонаты — 6,12; пирит —0,19; апатит—0,23.

Производительность полупромышленной установки составляла около 2 т/ч. Испытания проведены по магнитной даухстадиальной схеме на полиградиентных сепараторах. Хвосты с содержанием 26,6% железа предварительно сгущались в гидроциклоне 0 250 мм до плотности 12——15% твердого. Сгущенный продукт направлялся, на I стадию дообогащения в два приема. Первый прием осуществ- 匕 лялся на сепараторе ЭБШ-600 с индукцией магнитного поля в шаровом слое 4000 гс. Хвосты первого приема сепарации подвергались контрольной сепарации на роторном сепараторе 211-СЭ с индукцией в слое шариков 9400 гс. Объединенный промпродукт I стадии с содержанием 34% железа доизмельчался до крупности 98% класса — 0,044 мм и дообогащался на барабанных сепараторах 231-СЗ с Индукцией магнитного поля в шариковой среде 5000——6000 гс. II стадия дообогащения проводилась по замкнутой схеме с перечисткой концентрата и хвостов основной сепарации.

По данной схеме из отвальных хвостов проектной схемы получен концентрат с содержанием 50,5% железа, выход его составил 21,4% пРи извлечении 40,6% железа (от хвостов). Содержание железа в

отвальных хвостах испытанной схемы ——20」 %. Основной причиной сравнительно низкого качества доизвлеченного нз хвостов концентрата является довольно мелкая, вплоть до дисперсионной, вкрапленность рудных минералов в кварцитах Михайловского месторождения. Удовлетворительное раскрытие рудной фазы не происходит даже при измельчении до 98% класса —0,044 мм. Это обстоятельство не позволило достигнуть существенного повышения качества дообогащенного продукта при флотационной доводке.

При подшихтовке концентрата полиградиентной сепарации к магнетитовому концентрату выход товарной продукции на Михайловском ГОКе повышается с 38 до 48% и извлечение железа с 62,2 до 75%. Содержание железа в концентрате снижается с 64,5 до 63,2%.

ОБОГАЩЕНИЕ ШЛАМОВ ЖЕЛЕЗНЫХ РУДНА МАГНИТОГОРСКОЙ ПРОМЫВОЧНОЙ ФАБРИКЕ

Из технической литературы известны случаи применения полиградиентной магнитной сепарации для обогащения слабомагнитных железных руд и шламов на обогатительных фабриках [9, 40, 41]-

Обогащение в полиградиентных средах в настоящее время яв-: ляется весьма перспективным для переработки комплексных руд,: содержащих слабомагнитные и сильномагнитные минералы. Обыч-: ная магнитная сепарация в сильном поле позволяет извлекать эф-: фективно магнетит, мартит и частично гидроокислы. Однако вслед- j； ствие несовершенства классического процесса магнитной сепарации | на обогатительных фабриках, перерабатывающих окисленные R』 россыпные железные руды, продолжают оставаться высокими по-1 тери железа с хвостами фабрик [10, И]. j

Магнитогорский металлургический комбинат в последнее время, испытывает острую потребность в сырье для мартеновского про-Я изводства. Резервом сырья для комбината могли бы служить про-Я дукты, полученные в результате комплекса мероприятий, направлен-и ных на снижение потерь железа, с хвостами железорудных обога-Я тительных фабрик. Наиболее перспективным в этом отношении мо-Я жет служить процесс полиградиентной сепарации окисленных 嘲 россыпных железных руд Магнитогорского месторождения. 聲

Краткий анализ существующей технологии обогащения желез-' ных окисленных и россыпных руд горы Магнитной показывает, что до настоящего времени наблюдаются потери (до 50% железа) на фабриках за счет: сложности минералогического состава исходного сырья; несовершенства применяемого оборудования; несовершенства технологической схемы обогащения.

На промывочной обогатительной фабрике № 1 ГУ ММК перерабатываются окисленные и россыпные руды Магнитогорского месторождения. Около 98% всей руды подается на фабрику из отвалов, остальная руда ——с рудника. Окисленная руда представлена меха-

нической смесью мартитовой и полумартитовой руды с диоритом и полумартитовой руды с диоритом и мрамором, гранатовым скарном и роговиком. Россыпная руда представлена смесью делювиальной вязкой глины с валунами и галькой мартитовой руды. Рудные минералы представлены магнетитом, который, подвергаясь окислению, дает переходные разности от магнетита к полумартиту н мартиту с редкими зернами лимонита, гематита и пирита. Из нерудных минералов присутствуют: гранат, кварц, кальцит, хлорит, апатит, скаполит, роговая обманка и полевой шпат, который значительно каолинизирован. Кроме того, отмечаются сростки рудных минералов с гранатом, кварцем и другими минералами. Имеются также глинистые скопления, содержащие мартит, кальцит, гранат, гематит. По текстурным и структурным особенностям, а также по магнитным свойствам эти минералы аналогичны минералам железистых кварцитов КМА.

В зависимости от содержания и вязкости глины россыпная руда подразделяется на средне- и труднопромывистую. Обогащение этих руд производится по следующей технологической схеме. Исходная руда после предварительного дробления промывается последовательно вначале в двух бутарах, затем крупный класс 20—— 100 мм поступает в скрубберы, а мелкий 20——0 мм в корытные мойки (лог-уошеры). После промывки в скрубберах класс +55 мм поступает на сухую магнитную сепарацию, концентрат которой представляет конечный продукт мартен——мытой руды. Из лог-уошеров мытая руда поступает на обогатительную фабрику для дальнейшего перерабатывания, а слив — на классификацию в реечный классификатор. ；

Слив классификатора перекачивается насосами на шламовую установку, состоящую из гидроциклона 0 500 мм и магнитных сепараторов 26-СБ. Назначение шламовой установки — доизвлекать магнитное железо из шламов, образующихся в процессе промывки руды. Однако работу шламовой установки нельзя признать удовлетворительной. Качество концентрата довольно высокое, по выход его составляет всего лишь 1,3% от исходного фабрики или 10,7% от операции мокрой магнитной сепарации. Остальной продукт уходит с хвостами фабрики, поэтому потери железа в хвостах остаются значительными (23,6 % или 91,3 % от питания шламовой установки). Содержание железа в хвостах составляет 26,8%. Таким образом, при существующей схеме обогащения с хвостами промывочной фабрики теряется в год 481 000 т железа.

С целью выяснения причин потерь железа с хвостами были проведены ситовый и рациональный анализы некоторых продуктов фабрики. Данные ситового анализа продуктов мокрой магнитной сепарации шламовой установки свидетельствуют о том, что в хвостах наиболее высокое содержание железа в топких классах 0,1 — 0 мм, суммарный выход составляет 80,2% с содержанием в них железа 28,3 %, т. е. железо теряется не за счет сростков рудных и нерудных минералов, а за счет слабой магнитной восприимчивости 9 Заказ 1479 з

раскрытых тонких рудных зерен. Рациональный анализ хвостов магнитной сепарации показывает, что в них извлекается силикатное железо ——36,3%, значительная часть рудного железа в форме гидроокислов ——32,2%, мартита + гематита ——24,7% и остальная часть ——магнетит.

Таким образом, в хвостах теряются слабомагнитные и немагнитные рудные минералы, которые, естественно, не могут быть выделены в концентрат на магнитных сепараторах с низкой напряженностью магнитного поля. Поэтому возникла необходимость ис* следовать возможность применения высокоинтенсивных магнитных сепараторов с шариковой рабочей зоной для доизвлечения железа из шламов промывочной фабрики. С этой целью в январе ——марте 1969 г. проводились технологические испытания барабанного фильтрсепаратора с шариковой рабочей зоной 230A-C3* (см. рис. 60). Сепаратор был установлен в цикле обогащения шламов вместо одного из сепараторов 26-СБ. Питанием сепаратора служил слив реечного классификатора, .который в начальный период испытаний подавался без сгущения (10——16% твёрдого), а затем с предварительным сгущением в гидроциклоне 0500 мм (16——35% твердого).

Характеристика исходного питания сепаратора приведена в табл. 22.

Таблицу 22

Класс, мм

Руда

Окисленная|

Россыпная

Выход, %

содержа- ifHe железа, %

извлечение железа, % -

выход, %

содержание железа, %

извлечение железа, %

4 0,2

3,2

27,4

3,16

1,63

29,4

2,26

-0,2 +0,12

4,84

31,8

5,54

2,54

34,8

4/7

-0,12 丄0,074

5,96

37,6

8,1

3,16

40,0

5,97

-0,074+0,040

13,2

41,5

19,8

6,01

43,2

12,2

-0,040 4-0,030

13,5

38,8

18,9

27,58

24,2

31.5

—0,030 + 0,020

10,8

28,0

10,9

9,08

.23,4

10,0

一0,020+0,010

17,8

23,3

15,0

18,0

15,1

12,8

-0,010

30,7

16,8

18,6

32,0

14,0

21」

Исходная .,:.

100,0

27,8

100,0

100,0

21,2

100,0

Ситовый анализ показывает, что пробы представлены в основном классом 0,1——0 мм. Пробы шламистые: наибольшее содержание класса — 0,040 мм в сливе классификатора соответственно 72,8% для окисленной руды и 86,6% для россыпной. В песках гидроцик- лона (табл. 23) содержание этого класса несколько меньше и со-

* В испытаниях принимали участие работники РИСа, обогатительной фабрики и сотрудники Магнитогорского гориометаллургического института.

【36'

Класс, мм-—Окислениаяfг-удаРоссыпнаявнход, 先Содержание извлечение ^леза, % J железа； %выход, % 麗:旣呻电звмненме 广ес&за, % 1 железа, %—Класс, мм-—Окислениаяfг-удаРоссыпнаявнход, 先Содержание извлечение ^леза, % J железа； %выход, % 麗:旣呻电звмненме 广ес&за, % 1 железа, %—Таблица 23Таблица 23-°，5 +0,25-°，5 +0,25 -°，1 4-0,074 -0,074 *0,040 -0,040+0,030 -0,030+0,020 —0,020十 0,01。-0,010-°，5 +0,25-°，5 +0,25 -°，1 4-0,074 -0,074 *0,040 -0,040+0,030 -0,030+0,020 —0,020十 0,01。-0,010ИсходнаяИсходная2,23,115,3 0,513,924,812,712,215,344,0 39,6 38,2 40,8 43,8 30,8 25,0 23,517,4 J3,24,019,00,719,824,810,39,48,8 13,05,917,3 0,56,826,213,4 10,016,9100,030,7 1100,0 1100,02,23,115,3 0,513,924,812,712,215,344,0 39,6 38,2 40,8 43,8 30,8 25,0 23,517,4 J3,24,019,00,719,824,810,39,48,8 13,05,917,3 0,56,826,213,4 10,016,9100,030,7 1100,0 1100,045,24,841」8,745,027,841,20,744,410,823,522,019,09,220,4 ■7,414,28,628,21С0.045,24,841」8,745,027,841,20,744,410,823,522,019,09,220,4 ■7,414,28,628,21С0.0ставляет соответственно 65% для окисленной и 66——72% для рос-' сыпи. Содержание железа снижается от крупных классов к мелким. Наименьшее содержание железа для окисленной руды——16% в классе ——0,010 мм5 для россыпной——15% в классе 0,020 мм. Поэтому желательно производить обесшламливание исходного продукта перед сепарацией по классам 0,010—0,020 мм.

Класс, мм

-—Окислениая

fг-

уда

Россыпная

внход, 先

Содержание извлечение ^леза, % J железа； %

выход, % 麗:旣呻电звмненме 广ес&за, % 1 железа, %

—

Класс, мм

-—Окислениая

fг-

уда

Россыпная

внход, 先

Содержание извлечение ^леза, % J железа； %

выход, % 麗:旣呻电звмненме 广ес&за, % 1 железа, %

—

Таблица 23

Таблица 23

-°，5 +0,25

-°，5 +0,25 -°，1 4-0,074 -0,074 *0,040 -0,040+0,030 -0,030+0,020 —0,020十 0,01。

-0,010

-°，5 +0,25

-°，5 +0,25 -°，1 4-0,074 -0,074 *0,040 -0,040+0,030 -0,030+0,020 —0,020十 0,01。

-0,010

Исходная

Исходная

2,2

3,1

15,3 0,5

13,9

24,8

12,7

12,2

15,3

44,0 39,6 38,2 40,8 43,8 30,8 25,0 23,5

17,4 J

3,2

4,0

19,0

0,7

19,8

24,8

10,3

9,4

8,8 1

3,0

5,9

17,3 0,5

6,8

26,2

13,4 10,0

16,9

100,0

30,7 1

100,0 1

100,0

2,2

3,1

15,3 0,5

13,9

24,8

12,7

12,2

15,3

44,0 39,6 38,2 40,8 43,8 30,8 25,0 23,5

17,4 J

3,2

4,0

19,0

0,7

19,8

24,8

10,3

9,4

8,8 1

3,0

5,9

17,3 0,5

6,8

26,2

13,4 10,0

16,9

100,0

30,7 1

100,0 1

100,0

45,2

4,8

41」

8,7

45,0

27,8

41,2

0,7

44,4

10,8

23,5

22,0

19,0

9,2

20,4 ■

7,4

14,2

8,6

28,2

1С0.0

45,2

4,8

41」

8,7

45,0

27,8

41,2

0,7

44,4

10,8

23,5

22,0

19,0

9,2

20,4 ■

7,4

14,2

8,6

28,2

1С0.0

1 окисленная

J россыпная

окисленная

россыпная

^вобщ .

住203,-

FeO '' *■

SiO2 •

AhO3

CaO' • •

п- П. П. .•

'27,8

37,1

1,76

35,1

13,3

1,09

0,98

7,3

21,2

29,4

1,52

33,4

17,9

13,2

1,64 9,0

30,7

39,1

3,01

29,9

13,9

1,6、

0,98

7,58

2&,0 .

37,1

1*0

30,1

15,5

1,86

1,27

8,28

Итого

CaO/SiO2

96,64

0,039

94：18

0,039

96,07 1

0,053

95,11

0,062

Компоненты

Про б а

Таблица 24

.Слив киасс*如катора

Лески гиДроиикдоиа руд ы

полный химический анализ проб (%) приведен в табл. 24. Наиболее бедной по содержанию железа является проба слива классификатора, тип руды — россыпная, содержание в ней жйпеза 21,2%. Наиболее богатая проба — пески гидроциклона .окисленной 9*

руды ——30,7%. Все пробы содержат значительное количестйО креМ- незема и глинозема, глинистые, основных окислов немного, основность низкая.

Минералогический анализ показывает, что рудное железо.представлено. в основном слабомагнитными разностями: мартитом, по- лумартитом и лимонитом, магнетита в пробах от 3 до 9%. Результаты обогащения шламов без сгущения по типам руд приведены в табл. 25, а с предварительным сгущением — в табл. 26.

Из приведенных . исходного продукта результаты сепарации Объясняется это, очевидно, тем, что при обогащении разжиженного продукта для получения высокой производительности по твердому приходится увеличивать объемный расход пульпы. Это приводит к возрастанию скорости движения пульпы в рабочей зоне сепаратора, в результате чего увеличиваются потери рудных минералов с хвостами. Во время контрольных испытаний при обогащении несков гидроциклона получен концентрат с содержанием железа 54,9% при извлечении 57,6% и хвосты, содержащие 20% железа. Производительность сепаратора составляет при этом 15,2 т/ч или 6,9 т/ч-м. В табл. 27 приведено сравнение работы фильтрсепарато- ра 230А-СЭ с сепараторами 26-СБ, работающими на этом же про-Из приведенных . исходного продукта результаты сепарации Объясняется это, очевидно, тем, что при обогащении разжиженного продукта для получения высокой производительности по твердому приходится увеличивать объемный расход пульпы. Это приводит к возрастанию скорости движения пульпы в рабочей зоне сепаратора, в результате чего увеличиваются потери рудных минералов с хвостами. Во время контрольных испытаний при обогащении несков гидроциклона получен концентрат с содержанием железа 54,9% при извлечении 57,6% и хвосты, содержащие 20% железа. Производительность сепаратора составляет при этом 15,2 т/ч или 6,9 т/ч-м. В табл. 27 приведено сравнение работы фильтрсепарато- ра 230А-СЭ с сепараторами 26-СБ, работающими на этом же про-Таблица 25

Из приведенных . исходного продукта результаты сепарации Объясняется это, очевидно, тем, что при обогащении разжиженного продукта для получения высокой производительности по твердому приходится увеличивать объемный расход пульпы. Это приводит к возрастанию скорости движения пульпы в рабочей зоне сепаратора, в результате чего увеличиваются потери рудных минералов с хвостами. Во время контрольных испытаний при обогащении несков гидроциклона получен концентрат с содержанием железа 54,9% при извлечении 57,6% и хвосты, содержащие 20% железа. Производительность сепаратора составляет при этом 15,2 т/ч или 6,9 т/ч-м. В табл. 27 приведено сравнение работы фильтрсепарато- ра 230А-СЭ с сепараторами 26-СБ, работающими на этом же про-

Из приведенных . исходного продукта результаты сепарации Объясняется это, очевидно, тем, что при обогащении разжиженного продукта для получения высокой производительности по твердому приходится увеличивать объемный расход пульпы. Это приводит к возрастанию скорости движения пульпы в рабочей зоне сепаратора, в результате чего увеличиваются потери рудных минералов с хвостами. Во время контрольных испытаний при обогащении несков гидроциклона получен концентрат с содержанием железа 54,9% при извлечении 57,6% и хвосты, содержащие 20% железа. Производительность сепаратора составляет при этом 15,2 т/ч или 6,9 т/ч-м. В табл. 27 приведено сравнение работы фильтрсепарато- ра 230А-СЭ с сепараторами 26-СБ, работающими на этом же про-

Продукт.

Окисленная

•россыпная

выход, с %

одержание железа, %

звлеченне железа, %

с

ВЫХОА, %

одержание железа. %

звлеченне железа, %

Концентрат -• • •

Хвосты Исходная .• • • •

27,0 73,0 100,0

56,4

21,6, 31,0

49,0 51,0 100,0

15,0

85,0

100,0

54,6

17,2

22,8

Т а б Л1

35,9

64,1

100,0

< ц а 26

Продукт

Выход, %

Содержание железа, %

Извлечение железа, %

% твердого по весу

от операции

от исходных 山лa- мов

от опера-

от ИСХОДНЫХ шламов

Концентрат .• • •

Хвосты

Пески гидроциклона .

Слкв гидроциклона.

Слнв классификатора

33,2

66,8

100,0

17,0, 34,2 51,2 48,8

100,0

54,9 20,() 31,6 19,5 25,7

57,5

42,4

100,0

36,3

26,7

63,0

37,0

100,0

31,7

17,4

24,7

8,3

13,1

Руда

что при

данных видно,

сепарации сгущенного значительно лучше.

дукте.

Сопоставление данных табл. 27 показывает, что фильтрсепара- тор 230А-СЭ позволяет повысить извлечение железа в концентрат по сравнению с барабанным сепаратором 26-СБ почти в 3 раза.

侬-

Тип сепаратора

— Концентра т

Содбржание желраа. oz

выход, %

содержание железа, %

извлечение желеэа, %

в хвостах

В исходном питании

26”С5, россыпная руда

26 СБ. смешанная

12,3

62,4

30,3

20,1

25,3

РУПа

230-СЭ (средние ре「

10,7

61,4

20,5

28.6

32,1

зультаты за 6 смен), смешанная руда ..

33,2

54,9

57,6

20,0

31,6

*

..д

§ 3. ПОЛУПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ДВУХБАРАБАННОГО ПОЛ ИГРАДИЕНТНОГО СЕПАРАТОРА

Повышение магнитной индукции в шариковом слое, а следовательно, увеличение эффективности разделения тонковкрапленных слабомагнитных руд, может быть осуществлено на сепараторах с замкнутой или полузамкнутой магнитной системой. Одним из таких сепараторов является двухбарабанный сепаратор, разработанный институтами НИИКМА и Механобрчермет [35]. Схема полупромышленного двухбарабанного магнитного сепаратора с шариковой рабочей зоной приведена на- рис. 65. Полупромышленные испытания проводились на рудоиспытательной станции института НИИКМА, для чего был изготовлен специальный стенд, позволивший работать в непрерывном цикле.

магнит-магнит-в В качестве объекта исследований использовались окисленные кварциты Лебединского месторождения КМ А. На величину магнитной индукции в шариковой среде двухбарабанного сепаратора значительное влияние оказывает межполюсное расстояние и расстояние между барабанами. Причем увеличение воздушного зазора между крайними верхними полюсами приводит к снижению магнитной индукции в шариковой среде. В целях сокращения потерь магнитного потока необходимо ввести промежуточный полюс (клин), который позволяет замкнуть магнитный поток через шариковый слой. В табл. 28 приведены результата измерения

магнит-

магнит-

Та

Магнитная индукция, гс

аочки замера

без дополнительного

с дополнительным

полюсом

I

1820 6100 7200 1770

2060 1620

1210 9500 7100 1780

2000 1600

ной индукции в шариковой зоне без дополнительного и с дополнительным полюсом. Видно, что с установкой дополнительного полюса магнитная индукция в шариковой зоне разделения материала несколько повышается, что должно улучшить эффективность разделения.

В процессе испытаний представилось целесообразным определить оптимальную скорость вращения барабанов, которая имеет большое значение на качество разделения. Скорость вращения ба^ рабапов определяется скоростью протекания пульпы через канала между шариками. Последняя, в свою очередь, зависит от диаметра шариков, плотности и вязкости пульпы и ряда других факторов. Окружная скорость вращения барабанов выбирается из условия

Влияние числа оборотов барабанов полупромышленного образца двухбарабанного шарикового сепаратора на показатели обогащения Лебединских окисленных кварцитов приведено на рис. 72.

Рис. 72. Влияние числа оборотов барабана на технологические показатели обогащения Лебединских окисленных кварцитовРис. 72. Влияние числа оборотов барабана на технологические показатели обогащения Лебединских окисленных кварцитов-ras5; s^s^ g^DXAAy-ras5; s^s^ g^DXAAyZ KanHW-g”口 Y go-- ^^4研4加 式"3dah0g gaqax ^^§x^^Z KanHW-g”口 Y go-- ^^4研4加 式"3dah0g gaqax ^^§x^^

Рис. 72. Влияние числа оборотов барабана на технологические показатели обогащения Лебединских окисленных кварцитов

Рис. 72. Влияние числа оборотов барабана на технологические показатели обогащения Лебединских окисленных кварцитов

-ras5; s^s^ g^DXAAy

-ras5; s^s^ g^DXAAy

Z KanHW-g”口 Y go-- ^^4研4加 式"3dah0g gaqax ^^§x^^

Z KanHW-g”口 Y go-- ^^4研4加 式"3dah0g gaqax ^^§x^^

Из графика видно, что с увеличением числа оборотов барабанов качественные псжазатели ухудшаются. Последнее объясняется не； соответствием между скоростью фильтрации и окружной скоростью барабанов. При этом пульпа выносится барабанами в концентратное отделение. Видно, что оптимальное число оборотов для барабанов (£) = 600 мм) лежит в пределах, 4—6 об/мин. Зависимость окружной скорости барабанов от различного диаметра шариков приведена в табл. 29.

Производительность двухбарабаЛого шарикового сепаратора зависит от многих факторов, из которых наиболее важными являются: диаметр шариков, плотность питания, толщина шарикового слоя, число оборотов барабана- в мннуту и содержание рудных мм-

Таблица 29

Диаметр шариков.

Окружная скорость

барабанов, м/сек

барабанов в минуту

0,13—0,14

4,0- 4,5

0,2 —0,21

6,0— 6,5

Ю

0,36-0,38

10 -11,0

нералов в исходном питании. Результаты полупромышленных испытаний двухбарабанного сепаратора по обогащению окисленных кварцитов Лебединского месторождения по определению влияния удельной нагрузки приведены на рис. 73. Анализ данных показыва-

5555Рис. 73. Влияние удельной производительности на качественные п-оказателн обогащения лебедннских окисленных КварцитовРис. 73. Влияние удельной производительности на качественные п-оказателн обогащения лебедннских окисленных Кварцитов

55

55

Рис. 73. Влияние удельной производительности на качественные п-оказателн обогащения лебедннских окисленных Кварцитов

Рис. 73. Влияние удельной производительности на качественные п-оказателн обогащения лебедннских окисленных Кварцитов

ет, что до производительности 12—13 т/ч на 1 пог. м длины барабана качественные показатели при диаметре шариков 7 мм изменяются в незначительных пределах. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к снижению эффективности разделения. В табл. 30 приведены сравнительные данные обогащения окисленных кварцитов Лебединского месторождения на двухбарабанном, 9 однобарабанном (231-СЭ) шариковых сепараторах.

Таблица 30

Сепаратор

Производитель- иосгь на 1 м длины барабана, Т/ч

Содержание железа в концентрате, %

Содержание железа в хвостах, %

Индукция в шариковой зоне '

Двухбарабаннын ..

Однобарабанный

13,5

48,4

20,07

9500

(231-СЭ).....

8,5

39,9

23,4 ,

5200

нанаБыли проведены сравнительные лабораторные испытания этих кварцитов на магнитном анализаторе с шариковой средой, который обеспечивает индукцию в шариковой среде до 10 тыс. гс. Эти испытания показали, что содержание в хвостах железа составляет 20,0%, т. е. разделение материала на двухбарабанном сепараторе проте-；

на

на

кает весьма эффективно.

§ 4, ОБОГАЩЕНИЕ ОКИСЛЕННЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД|

НА ПОЛИГРАДИЕНТНЫХ СЕПАРАТОРАХ ЗА РУБЕЖОМЯ

В зарубежной практике большое внимание уделяют применению 】 поли гр а даентных сепараторов Джонса для обогащения железных и других руд. Конструкция этого сепаратора была разработана фирмой «Магнетике Интернейшн》 (США) в 1960 匸，и в течение 10 лет проводились исследования по применению его в схемах обогащения.

В настоящее время сепараторы Джонса используются на небольших промышленных предприятиях, принадлежащих двум фирмам: «Феррокс айрон» и «Файна металл». Первая имеет два отделения——в США и Канаде, а вторая ——только в Канаде.9

Методом мокрой магнитной сепарации с полиградиентным маг- I нитным полем получают готовый продукт, нерастворимого остатка | в котором менее 0,5%. Этот железный продукт идет на изготовле- | ние ферритовых порошков для керамических магнитов. Фирма j 《Феррокс аиром» применяет грубый гематитовый концентрат в ка- j честве исходного сырья. В нем содержится 2% магнетита и 6% 1 *SiC)2・ Этот концентрат доизмельчается до крупности 0,5 мм, т. с. 1 до раскрытия рудных минералов, и поступает я процессе обогаще- [ ния на сепаратор Джойса производительностью 3 т/ч. В готовом j продукте содержание нерастворимого остатка, как уже указыва- ! лось, меньше 0,5%, a SiOa — меньше 0,3%. Извлечение окислов же- j леза достигает 95%. Производительность всей фабрики составляет ,j 40 т/сутки по конечному концентрату.£

Гематитовый концентрат с содержанием нерастворимого о стат-;； ка меньше 0,2% получается и на другой канадской фабрике, при-： надлежащей фирме ^Файиа металл». Этот концентрат идет для из-二 готовления железного порошка методом восстановления. Сырьем ； ■ и ,в этом случае служит грубый гематитовый концентрат с содержа-.] нием SiO2 67о.

В табл. 31 приведены данные о производительности фабрик, ис

пользующих сепараторы Джонса.一

Крупная промышленная фабрика для обогащения гематитовой мелочи сооружается в Бразилии на руднике Кнуа. На этой фабрике весь процесс обогащения будет происходить на сепараторах Джонса. Общая проектная мощность фабрики, на которой будет 13 секций, составляет 12 млн. г в год по исходной руде. Проектирование и' строительство этого предприятия ведется двумя западногерманскими фирмами: «Клекнер-Гумбольдт-Дейц». и《Тнссен-Штальунпон- Экспорта. Общая стоимость фабрики составляет около 34 млн. ма-

•Таблица 31ФирмаМощность фабрик, т/суткн1 Количество 1 сепараторов I на фабрике, 1 шт.Производительность сепаратора по исходной руде, т/сутки1-Содержание нерастворимого остатка в концентратепо исходной рудепо концентрату«Феррокс айрон»—(Канада)..4060«Феррокс айрон»—Менее 0,5(США)502050«Файиа металл»1仇40,18(Канада)200JQ050«Вали ду-РиО-Доси»4(Бразилия) ..3600152400Менее 0,5 •Таблица 31ФирмаМощность фабрик, т/суткн1 Количество 1 сепараторов I на фабрике, 1 шт.Производительность сепаратора по исходной руде, т/сутки1-Содержание нерастворимого остатка в концентратепо исходной рудепо концентрату«Феррокс айрон»—(Канада)..4060«Феррокс айрон»—Менее 0,5(США)502050«Файиа металл»1仇40,18(Канада)200JQ050«Вали ду-РиО-Доси»4(Бразилия) ..3600152400Менее 0,5РУДЫРУДЫрок ФРГ, или около 130 млн. руб. Крупность(будет составлять — 1 мм и —0,5 мм. Содержание , _ рате — 68% при извлечении 95%. Фабрика оснащается наиболее высокопроизводительными (110—120 т/ч) сепараторами типа Джонса, выпускаемыми фирмой «Клекнер-Гумбольдт-Дейц». Производительность одного такого сепаратора ——более 1 млн. т руды в год.рок ФРГ, или около 130 млн. руб. Крупность(будет составлять — 1 мм и —0,5 мм. Содержание , _ рате — 68% при извлечении 95%. Фабрика оснащается наиболее высокопроизводительными (110—120 т/ч) сепараторами типа Джонса, выпускаемыми фирмой «Клекнер-Гумбольдт-Дейц». Производительность одного такого сепаратора ——более 1 млн. т руды в год.обогащаемойобогащаемойжелеза в концепт'железа в концепт'

•Таблица 31

Фирма

Мощность фабрик, т/суткн

1 Количество 1 сепараторов I на фабрике, 1 шт.

Производительность сепаратора по исходной руде, т/сутки

1-

Содержание нерастворимого остатка в концентрате

по исходной руде

по концентрату

«Феррокс айрон»

—

(Канада)..

40

60

«Феррокс айрон»

—

Менее 0,5

(США)

50

20

50

«Файиа металл»

1

仇4

0,18

(Канада)

200

JQ0

50

«Вали ду-РиО-Доси»

4

(Бразилия) ..

3600

15

2400

Менее 0,5

•Таблица 31

Фирма

Мощность фабрик, т/суткн

1 Количество 1 сепараторов I на фабрике, 1 шт.

Производительность сепаратора по исходной руде, т/сутки

1-

Содержание нерастворимого остатка в концентрате

по исходной руде

по концентрату

«Феррокс айрон»

—

(Канада)..

40

60

«Феррокс айрон»

—

Менее 0,5

(США)

50

20

50

«Файиа металл»

1

仇4

0,18

(Канада)

200

JQ0

50

«Вали ду-РиО-Доси»

4

(Бразилия) ..

3600

15

2400

Менее 0,5

РУДЫ

РУДЫ

рок ФРГ, или около 130 млн. руб. Крупность(

будет составлять — 1 мм и —0,5 мм. Содержание , _ рате — 68% при извлечении 95%. Фабрика оснащается наиболее высокопроизводительными (110—120 т/ч) сепараторами типа Джонса, выпускаемыми фирмой «Клекнер-Гумбольдт-Дейц». Производительность одного такого сепаратора ——более 1 млн. т руды в год.

рок ФРГ, или около 130 млн. руб. Крупность(

будет составлять — 1 мм и —0,5 мм. Содержание , _ рате — 68% при извлечении 95%. Фабрика оснащается наиболее высокопроизводительными (110—120 т/ч) сепараторами типа Джонса, выпускаемыми фирмой «Клекнер-Гумбольдт-Дейц». Производительность одного такого сепаратора ——более 1 млн. т руды в год.

обогащаемой

обогащаемой

железа в концепт'

железа в концепт'

Техническая характеристика сепаратора Джойса

Содержание твердого в питании, при котором обеспе- чиваются удовлетворительные показатели обогащения, %55

Расход электроэнергии на 1 т питания, Rst. ч .二(1,75

Необходимое давление воды, жс/см22,8

Расход свежей воды на 1 т питания, м30,7

Обший расход технической воды на обогащение, W/q100

、Обший расход промывочной воды, м®/чГ20

Проектирование фабрики в Бразилии основывалось на предварительных лабораторных, а затем и промышленных испытаниях, проведенных фирмой 《①ерро-Магнетмкс》 на фабрике в Канаде |127] и на опытной фабрике фирмы «Клекнер-Гумбольдт-Дейц»; оборудованной промышленными сепараторами Джонса. В результате промышленных испытаний обогатимости нескольких проб бразильской руды получены технологические показатели, которые приведены в табл. 32.

Как видно из данных испытаний, различное содержание железа в исходной руде не оказывает существенного влияния на результаты сепарации. В среднем содержание железа в концентратах было около 68%, а извлечение — 95%.

°ДИП°ДИПВ настоящее время фирма «Клекнер-Гумбольдт-Дейц» уже по- давила на строительство фабрики 15 сепараторов Джонса. Причём сепаратор включен в работу с октября 1970 г. и показывает

°ДИП

°ДИП

Крупностью _1—°，1 ММ_Класс крупности, ] Внход, %мм1Крупностью _1—°，1 ММ_Класс крупности, ] Внход, %мм1Крумостьк> 0,1—0,074 умКласс крупности, мм Выход, %Крумостьк> 0,1—0,074 умКласс крупности, мм Выход, %

Крупностью _1—°，1 ММ_

Класс крупности, ] Внход, %мм1

Крупностью _1—°，1 ММ_

Класс крупности, ] Внход, %мм1

Крумостьк> 0,1—0,074 ум

Класс крупности, мм Выход, %

Крумостьк> 0,1—0,074 ум

Класс крупности, мм Выход, %

Продукт

Выход. %

Спаержаиие железа,^

Извлечен^

проба 1

железа, %

проба 2

проба 1

проба 2

проба 1

проба 2

Концентрат . • • • Сливы . • • • - • -Хвосты

Исходная руда . . •

55,8

2,6

41>6 100,0

71,9

2,4

25,7

100

67,9

19,6

3,1

39,7

68,8

23,4

3,0

50.8 '

95,5

1,2

3,3

100

97,4

1」

1,5

100

по

удовлетворительные результаты при производительности 12U т/1 исходному питанию [127].

По окончании строительства фабрика будет перерабатывать два типа руды со следующими ситовыми и минералогическими характеристиками:

Руда I типаРуда I типа1,01,0—0,5 0,5—0,25 0,25-*-0,10.11,01,0—0,5 0,5—0,25 0,25-*-0,10.1141921262014192126200,1О,1一0,0740,0740,1О,1一0,0740,074501040501040Итого . . . I 12Итого . . . I 12Итого . .Итого . .100100Содержание, %Содержание, %Содержание,Содержание,Гематита .■Кремнезема .Гематита .■Кремнезема .%65 ...35%65 ...35ГематитаКремнеземаГематитаКремнезема..75 ..25..75 ..25Метод мокрой магнитной сепарации тонкоизмельчениых слабо-." магнитных минералов в сильном поле перспективен. Кроме изложенного, он может применяться для переработки окисленных руд, которые в данное время складируются в отвалы^ с целью получе- ! ния как высококачественных концентратов, так и концентратов обычного качества, идущих на агломерацию или получение окатышей, также он может применяться для обогащения хвостов действующих обогатительных фабрик, содержащих окисленные разновидности железных минералов.一 В табл. 33 приведены данные о возможности получения концентрата с низким содержанием нерастворимого остатка из руд胃Метод мокрой магнитной сепарации тонкоизмельчениых слабо-." магнитных минералов в сильном поле перспективен. Кроме изложенного, он может применяться для переработки окисленных руд, которые в данное время складируются в отвалы^ с целью получе- ! ния как высококачественных концентратов, так и концентратов обычного качества, идущих на агломерацию или получение окатышей, также он может применяться для обогащения хвостов действующих обогатительных фабрик, содержащих окисленные разновидности железных минералов.一 В табл. 33 приведены данные о возможности получения концентрата с низким содержанием нерастворимого остатка из руд胃различных месторождений.<Анализ табл. 33 показывает, что из гематитовых руд с крупнойразличных месторождений.<Анализ табл. 33 показывает, что из гематитовых руд с крупнойРуда II типа

Руда I типа

Руда I типа

1,0

1,0—0,5 0,5—0,25 0,25-*-0,1

0.1

1,0

1,0—0,5 0,5—0,25 0,25-*-0,1

0.1

1419212620

1419212620

0,1

О,1一0,0740,074

0,1

О,1一0,0740,074

50

10

40

50

10

40

Итого . . . I 12

Итого . . . I 12

Итого . .

Итого . .

100

100

Содержание, %

Содержание, %

Содержание,

Содержание,

Гематита .■

Кремнезема .

Гематита .■

Кремнезема .

%

65 ...35

%

65 ...35

Гематита

Кремнезема

Гематита

Кремнезема

..75 ..25

..75 ..25

Метод мокрой магнитной сепарации тонкоизмельчениых слабо-." магнитных минералов в сильном поле перспективен. Кроме изложенного, он может применяться для переработки окисленных руд, которые в данное время складируются в отвалы^ с целью получе- ! ния как высококачественных концентратов, так и концентратов обычного качества, идущих на агломерацию или получение окатышей, также он может применяться для обогащения хвостов действующих обогатительных фабрик, содержащих окисленные разновидности железных минералов.

一 В табл. 33 приведены данные о возможности получения концентрата с низким содержанием нерастворимого остатка из руд胃

Метод мокрой магнитной сепарации тонкоизмельчениых слабо-." магнитных минералов в сильном поле перспективен. Кроме изложенного, он может применяться для переработки окисленных руд, которые в данное время складируются в отвалы^ с целью получе- ! ния как высококачественных концентратов, так и концентратов обычного качества, идущих на агломерацию или получение окатышей, также он может применяться для обогащения хвостов действующих обогатительных фабрик, содержащих окисленные разновидности железных минералов.

一 В табл. 33 приведены данные о возможности получения концентрата с низким содержанием нерастворимого остатка из руд胃

различных месторождений.<

Анализ табл. 33 показывает, что из гематитовых руд с крупной

различных месторождений.<

Анализ табл. 33 показывает, что из гематитовых руд с крупной

Извлечение железа вконцентрат, %Извлечение железа вконцентрат, %железанераство-1 рнмого1 остатка(СШАПолутокониты .Гематитовые' 'Землисто-гематитовые68,468,160,31,51,91,8 0,251,40,42 0,071,20,31 ематитовые . Землисто-гематитовые69.862,3КанадаI ематитовыеТо же ...：：：Сидеритовые .69,669,948 4ЦентральнаяГематитовые .Магнетито-гемати- ' *69；5АфрикаАфрикаг товыеГематитовые''То же•‘ •68,569,41,8 0,29Землисто-.169,60,5гематитовые ,..68,01.9железанераство-1 рнмого1 остатка(СШАПолутокониты .Гематитовые' 'Землисто-гематитовые68,468,160,31,51,91,8 0,251,40,42 0,071,20,31 ематитовые . Землисто-гематитовые69.862,3КанадаI ематитовыеТо же ...：：：Сидеритовые .69,669,948 4ЦентральнаяГематитовые .Магнетито-гемати- ' *69；5АфрикаАфрикаг товыеГематитовые''То же•‘ •68,569,41,8 0,29Землисто-.169,60,5гематитовые ,..68,01.9СтраныСтраныТипТипСодержание в концентрате, %Содержание в концентрате, %|По результатам испытаний|По результатам испытаний73,4 85,272,1 95,0 69,3 93,9 75,0 90,4 86,392,1 80,590,373,4 85,272,1 95,0 69,3 93,9 75,0 90,4 86,392,1 80,590,371,271,2по проектуфабрикпо проектуфабрик9090689595958595909595959090689595958595909595959090

Извлечение железа вконцентрат, %

Извлечение железа вконцентрат, %

железа

нераство-

1 рнмого

1 остатка

(США

Полутокониты .

Гематитовые' '

Землисто-гематитовые

68,4

68,1

60,3

1,5

1,9

1,8 0,25

1,4

0,42 0,07

1,2

0,3

1 ематитовые . Землисто-гематитовые

69.8

62,3

Канада

I ематитовые

То же ...：：：

Сидеритовые .

69,6

69,9

48 4

Центральная

Гематитовые .

Магнетито-гемати- ' *

69；5

Африка

Африка

г товые

Гематитовые''

То же•‘ •

68,5

69,4

1,8 0,29

Землисто-.1

69,6

0,5

гематитовые ,..

68,0

1.9

железа

нераство-

1 рнмого

1 остатка

(США

Полутокониты .

Гематитовые' '

Землисто-гематитовые

68,4

68,1

60,3

1,5

1,9

1,8 0,25

1,4

0,42 0,07

1,2

0,3

1 ематитовые . Землисто-гематитовые

69.8

62,3

Канада

I ематитовые

То же ...：：：

Сидеритовые .

69,6

69,9

48 4

Центральная

Гематитовые .

Магнетито-гемати- ' *

69；5

Африка

Африка

г товые

Гематитовые''

То же•‘ •

68,5

69,4

1,8 0,29

Землисто-.1

69,6

0,5

гематитовые ,..

68,0

1.9

Страны

Страны

Тип

Тип

Содержание в концентрате, %

Содержание в концентрате, %

|По результатам испытаний

|По результатам испытаний

73,4 85,2

72,1 95,0 69,3 93,9 75,0 90,4 86,3

92,1 80,5

90,3

73,4 85,2

72,1 95,0 69,3 93,9 75,0 90,4 86,3

92,1 80,5

90,3

71,2

71,2

по проектуфабрик

по проектуфабрик

909068959595859590959595

909068959595859590959595

90

90

сепараторах полу-сепараторах полу-вкрапленностью на магнитных полиградиентных чаются высокие технологические показатели.

сепараторах полу-

сепараторах полу-

Имеются и другие примеры обогащения тонковкрапленных окисленных железных руд на полиградиентных магнитных сепараторах.

Магнетито-гематитовые руды месторождения Дамян (СФРЮ) но минеральному составу представлены рудными минералами: мае нетит, маггемит и гематит и нерудными: гранат, ортоклаз, эпидот, хлорит, кальцит, кварц, серицит, биотит и каолинит. Реже ветре、, чаются пирит, халькопирит, ковеллин, барий и малахит. Крупность вкрапления магнетитовых зерен составляет от 0,5 до 0,001 мм и в среднем по месторождению 0,1 мм. Крупность вкрапления гематитовых зерен достигает в отдельных случаях до 0,75 мм, а основная вкрапленность 0,02——0,06 мм. По химическому составу руды пред- 卜 ставлены, %; Fe — 33,3; FegOa — 45,43; FeO —2,04; SiO2 — 29,03; 'CaO — 3,81; MgO — 1,38; A12O3 — 8,78; P2O5 — 0,27; S — 0」8; I MnO~0,88; Cu — 0,13; As —0,017.

Технологическая схема обогащения включала магнитную сепарацию и флотацию хвостов магнитной сепарации. При этом получался магнетнтовн访 концентрат с содержанием железа 62% при выходе его 23——25% и хвосты с содержанием железа 25——26%. Хвосты магнитной сепарации после их обесшламливания по круп- ностн 0,012 мм флотировались с применением таллового мыла, серной кислоты и х< ид ко го стекла. Содержание железа в флотационном концентрате составляло 50——51%, при выходе концентрата 17— 20%. Однако связи с высокой стоимостью флотационного метода ” обогащения и отсутствием эффективных способов очистки сточных флотационных вод в 1970 г. фабрика была закрыта.

В этот период металлургическими институтами в городах Скопле и Любляны были проведены полупромышленные испытания по дообогащению хвостов магнитной сепарации на сепараторах с высокой напряженностью магнитного поля (сепаратор Джонса). Полупромышленные испытания проводились по двум технологическим . схемам: магнитная сепарация хвостов в сильном поле с выделением " отвальных хвостов и грубого концентрата, который доводился методом флотации. Вторая схема включала только магнитную сепарацию на сепараторах с высокой напряженностью и с получе- i нием отвальных хвостов и конечных концентратов. Магнитно-фло- | тационная схема (рис. 74) включала измельчение руды до круп-[

Измельчение мм

Продукт'

Выход, %

Содержание железа, %

Извлечение желез% %

I стадия

II стадия

-0,2

-0,075

Магнитный концентрат

Флотационный концент-

12,7

64,29

25,5

рат

34,8

45,94

50,0

Промпродукт флотации

5,6

21,72

3,7

Хвосты флотации

Хвосты магнитной сепа-

Н>4

14,58

5,1

рации

35,5

14,20

15,7

Общий концентрат ..

47,5

48,71

75,5

Исходная

100,0

32,05

100,0

-0,2

—0,044

Магнитный концентрат . Флотационный концент-

14,3

63,58

27,8

рат

Промпродукт флотации

54,6

34,80

58,2

Хвосты флотации.

Хвосты магнитной сепа-

31,1

рации...(-

14,8

14,0

Исходная

100,0

32,7

100,0

—0,i25

—0,075

Магнитный концентрат

17,4

62,48

33,2』

Флотационный концент-

рат. '

21,8

50,76

33,6

Промпродукт флотации

20,7

25,13

15,9 扌

Хвосты флотации ..

4,0

17,32

2,1

Хвосты магнитной се-

парации

36,1

13,81

15,2

Общий концентрат ..

39,2

55,94

66,8

Исходная

100,0

32,8

100,0

—0,125

—0,044

Магнитный концентрат Флотационный концент-

16,9

63,80

32,9

рат

16,8

53,17

27,3

Промпродукт флотации

26,3

27,08

21,8

Хвосты флотации ..

3,5

15,35

1,6

Хвосты магнитной се-

парации

36,5

14,80

16,4

Общий концентрат ...

33,7

58,49

60,2

Исходная

100,0

32,76

100,0

Таблица 34

'*ws

■нзь "иахм

专电論泵

Mnyddduao

iulQ09Y

HKd sfflob 冶HumBJOgo ras^s KBHHP9odHHHuox

ZJ^S^H

duao BSETIHa

иаз SKE^^

anxahqua工 cm

s'EHgo* ysssfw

ESIraloHIHHJPW

BPHHOHH

•N / • QHd

мости 0,2—0,15 мм с последующим обогащением на барабанных | магнитных сепараторах (1000—1100 з). После доизмельчения гру- | бого магнитного концентрата до крупности 0,074 мм последний ne- j речищался на обычных магнитных сепараторах. Хвосты всех ста- J дий магнитной сепарации объединялись и после их сгущения до JB плотности 25—30% твердого подвергались обогащению на сепара- 丫 торе Джонса, на катушки которого подавался ток 50 а, что соот-： ветствовало напряженности магнитного поля на зубцах рабочих^ плит камеры 20——22 тыс. э. При этом, выделялись грубый магнит-'|| ный концентрат и немагнитный продукт. Грубый магнитный кон- )1 Ненграт подвергался флотации. Результаты полупромышленных нс*•球 пытаний приведены в табл. 34.

Магнитная схема (рис. 75) включала измельчение всей руды до крупности 0,074 мм с последующим обогащением на обычных магнитных сепараторах с напряженностью магнитного поля 1000—— 1100 э. Обогащение производилось в две стадии. Хвосты обеих стадий после сгущения их направлялись на сепаратор с высокой напряженностью магнитного поля (Джонса). При этом выделялись отвальные хвосты и грубый магнитный концентрат, который подвергался перечистке на аналогичном сепараторе.

Таблица 35Таблица 3570,529,5100,070,529,5100,0Извлечение железа, ■%Извлечение железа, ■%Выход, %Выход, %Содержание железа, %Содержание железа, %42,557,5 一100,042,557,5 一100,053,2116,5832,1453,2116,5832,14Результаты обогащения приведены в табл. 35.

Таблица 35

Таблица 35

70,5

29,5

100,0

70,5

29,5

100,0

Извлечение железа, ■%

Извлечение железа, ■%

Выход, %

Выход, %

Содержание железа, %

Содержание железа, %

42,5

57,5 一

100,0

42,5

57,5 一

100,0

53,21

16,58

32,14

53,21

16,58

32,14

ПродуктПродуктКрупностьизмельчейия,мм

Продукт

Продукт

0,0740,074Концентрат общий .-. Хвосты

0,074

0,074

[Исходная .....

На основании сопоставления технико-экономических показате лей магнитная схема обогащения выгодно отличается от магнитно- I флотационной. В этой связи фабрика на месторождении Дамян | реконструируется по магнитной схеме, где дообогащение хвостов магнитной сепарации будет производиться на сепараторах с высо-J кой напряженностью магнитного поля (Джонса),I

§ 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ|

ОБОГАЩЕНИЯ СЛАБОМАГНИТНЫХ РУД —

С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛИГРАДИЕНТНЫХ СЕПАРАТОРОВ

На промывочной обогатительной фабрике № 1 горного управления Магнитогорского металлургического комбината, как отмечалось ранее, перерабатываются окисленные н россыпные руды. При згом сливы классификаторов после обесшламливания в гидроцик- понах обогащаются на магнитных сепараторах с невысокой напряженностью магнитного поля (1000——1100 з) тина 26-СБ. Однако, хотя качество концентратов по^ле зткх сепараторов остается н‘ вы

сокое (60——61 % Fe), но выход его составляет всего 1,3% от исходного материала при извлечении 23,6% от питания сепараторов. Содержание железа в хвостах при этом остается высоким ~ 26,8%. Таким образом, с шламами ежегодно теряется до 0,5 млн. т железа. В целях сокращения потерь железа с хвостами шламовой уста- 'новки были установлены промышленные барабанные фильтрсепа- раторы типа 230-СЭ. Продолжительные промышленные испытания этих сепараторов показали, что выход концентрата увеличивается с 10,7 до 33,2%, а извлечение с 20,5 до 57,6%. Содержание железа в хвостах снижается с 28,6 до 20,0%.

На основании полученных показателей были произведены расчеты экономической эффективности применения барабанных фильтрсепараторов в условиях промывочной фабрики ММК. Эко『 помические расчеты выполнены из условий, что все шламы промывочной фабрики подвергаются обогащению на барабанных фильтрсепараторах типа 230-СЭ. При этом производительность фабрики принята 523 т/ч, выход шламов от исходного продукта составляет 31,2%, производительность сепаратора——25 т/ч при необходимом их количестве 7 шт. Технико-экономические показатели приведены в - табл. 36.

Таблица 36

Показатели

Сравнительныйпериод

Объем производства, тыс. т:

по исходным шламам

'по концентрату:

Техно логические показатели, %: выход концентрата содержание железа

Дополнительные капитальные вложения, тыс. руб

Эксплуатационные затраты, тыс. руб...

Себестоимость концентрата, руб/т ...

Дополнительные удельные капитальные вложения, руб

Приведенные затраты, руб

Экономическая эффективность, тыс. руб..

Окупаемость капвложений, лет ....

Посл^ виедренкясепараторов230Б-ЭС

1137,648

543,070

5,2

47,7

1137,648621,070

1330,521

2,45

2,45

7,8

52,2

236,6

1392,973

2,243

0,381

2,289

100,0

2,36

Коэффициент экономической эф'ф<ективности составляет 0,12. Таким образом, прибыль от применения барабанных фильтрсепара- торов в условиях промывочной фабрики составляет 100 тыс. руб. в год.

Для обогащения ильменито-магнетитовых руд Медведевского месторождения были проведены полупромышленные испытания 35] по двум технологическим схемам — флотационной (вариант I) 〈магнитно-флотационной (вариант II). Магнитно-флотационная схема включала обогащение сливов гидроциклонов на сепараторах 5я сильномагнитных руд, на которых выделялся магнетитовый

Fe

те

Выход, %

расчеты

технико-экономические

6;62

6,53

0,40

0,51

4,5 78,6 16,9 100,0

2,8

45,6 51,6 100,0

Извлйчеиие^%

Та блица 37

концентрат. Хвосты сепараторов направлялись на магнитный бара」 банный фильтрсепаратор типа 230-СЭ, на котором выделялись промпродукт и хвосты. Хвосты перечищались на магнитном барабанном фильтрсепараторе 231-СЭ (с комбинированной магнитной системой). При этом получались отвальные хвосты и промпродукт. Промпродукт подвергался флотационному обогащению.

Результаты обогащения ильменито-магнетитовых руд приведе-

ны в табл. 37.

п р о д у к т

Магнетитовый .концент- par•

Титановый промпродукт

Хвосты Исходная.

СолержаннеТ1

ТЮ3 '

'Fe

10,9

60,7 '

11,75

2,23 .

6,82

сравнительные схемам *.

Были проведены по двум технологическим

Сравнение эксплуатационных и ;

1 т) по испытанным технологическим

Капитальные в том числе

Ильменитовая флотация

Магнитная сепарация иа

затраты, всего .

фильтрсепарато-

・.• * •

капитальных затрат (руб. на 干 :схемам приведено в табл. 38.;

Таблица 38

I фл0™®рмнтЯ1) н^яГ«е™а^а?и1нт°11) * схема (вариант ],门

рах

Складирование и удаление хвостов ...

Очистка сточных вод

Эксплуатационные затраты

в том числе

Ильменитовая флотация ...... Магнитная сепарация на фильтрсепарато- рах

Складирование и удаление хвостов ... Очистка сточных вод Приведенные з а тр а т ы (сумма эксплуатационных и приведенных к иим с коэффициентом сравнительной эффективности 0,15 капитальных затрат)..

* Техннко-экономические расчетн были мехаиобр.

0,85

1,74

3,53

0,55

0,26

1,16

4,51

выполнены

в

0,67

1,02

1,20

3,30

0,40

0,29

0,30

0,80

4,30

институте Урал

Основные технико-экономические показатели обогащения иль- менйто-м агнетитовой руды приведены в табл. 39.

Таблица 39

Показатели

Флотаииоииая схема обогащения (1)

Магннтно-флотацн- оиная схема обогащения (11)

Объем производства, тыс. т:

по исходной руде

1781

1700

по титановому концентрату

187,0

187,0

Выход концентрата, %,.

10,5

11,0

Капитальные затраты по карьеру, млн. руб.

2,786

2,786

Себестоимость исходной руды, руб/т ..

Приведенные затраты по сырью на 1 т

0,90

0,99

концентрата, руб.

Приведенные затраты по переделу обога-

10,80

11,23

щения, млн. руб

Приведенные расходы по переделу обога-

7,918

7,310

щеиия па 1 т концентрата, руб...

Приведенная себестоимость титанового

42,34

39,09

концентрата, руб.

53,14

50,32

Экономическая эффективность., тыс. руб..

527,0

По комбинированной магнитно-флотационной схеме обогащения повышается выход концентрата, снижается себестоимость концентрата за счет сокращения расхода реагентов, очистки сточных вод и электроэнергии. Согласно расчетам, приведенные расходы по переделу обогащения на 1 т исходной руды сокращаются по магни- гно-флотац(ионной схеме на 0,21 руб. Общая эконом!ическая зффек-. тивность по комбинированной магнитно-флотационной схеме составляет 527 тыс. руб.

За рубежом для обогащения крупновкрапленных гематитовых (спекуляритовых) руд применяются винтовые сепараторы. Так, па обогатительных фабриках Канады (Керол, Лейк, Вобуш и др.) обогащение гематитовых руд производится на винтовых сепарато- ［】wx с получением концентрата с содержанием 65—66% железа при извлечении его в концентрат до 88%. Однако в последнее время имеются случаи в зарубежной практике использования для этих Целей магнитных сепараторов с высокой напряженностью магнитного поля (сепараторы Джонса). Широкое внедрение этих сепараторов в промышленности, по мнению зарубежных специалистов сдерживалось неправильным представлением об их высокой стоимости и большими эксплуатационными расходами. В то же время винтовые сепараторы стоят дешевле, чем любое другое обогатительное оборудование для обогащения железных руд. Но при этом не принималось во внимание (при больших объемах производства) количество необходимых сепараторов, а следовательно, больших площадей здания под ннх с соответствующим дополнительным оборудованием (пульподелители, насосы и т. д.).

В этой связи было выполнена экономическое сравнение приме-

10 Заказ 1479146

с БИНТОВЫХс БИНТОВЫХКеНнк винтовых и магнитных сепараторов для обогащений гема-；.Титовых руд с учетом капитальных и эксплуатационных расходов :на 1 т концентрата. Прн этом не учитывались затраты на измель-:чение, фильтрацию и складирование хвостов. Были учтены толькофактические затраты на винтовые сепараторы и магнитные сепа-раторы Джонса, вместе со всем им сопутствующим оборудованием,扌а также затраты на здания и сооружения. Отмечается, что высо- jкая производительность магнитных сепараторов (до 120 т/ч) дает Jнм преимущество перед винтовыми сепараторами, производитель-1ность которых не превышает 1 т/ч. Наряду с этим для получениякондиционных концентратов с винтовых сепараторов необходимообогащение производить в два-три приема, что приводит к увели-чению количества сепараторов. В то же время сепараторы Джонсаобеспечивают лучшие показатели, чем винтовые сепараторы. Былипроизведены сопоставительные экономические расчеты применениявинтовых сепараторов по действующим обогатительным фабрикамн по обогатительной фабрике Бразилии, которая комплектуется

с БИНТОВЫХ

с БИНТОВЫХ

Таблица 40 ： j

‘Винтовые сепараторы

марки ФРГ марки ФР1

Сепараторы тконса 胃 黑一 маркиФР—Т

на тонну годовой

{3 1 Г- )5 ЩВОГО Про-

тыс.

ой производительности по питанию (750 тыс. т в год)

на 1 т го-; ювого про*

Показатели

гыс. марок ФРГ в год

ТрОИЗВОДИ- тельности ю питанию (2,58 млн. т в гон)

изводства

<онпентра- та (165

млн. т

марок ФРГ

в год

нзводства ■■; 〈оннентра- • га (562 тыс.

т в ГОД)

I. Амортизация капИ'

f

0,17 ；

0.36 :

0,53 ；

тальных вложений:.

здания• • •

оборудования , LI т о г о . • ♦ •

874,0

514,0

1388,0

0,35

0,20

0,55

0,53

0,31

0,84

97,0 201,0 298,0

0,13

0,27

0,40

И. Эксплуатационные

расходы:

заработная плата ..•••

электроэнергия .

вода.■.••

износ.•••

108,0

337,5

408,0

65,0

0,04

0,13

0,16

0,03

0,07

-0,20

0,2各 0,04

18,0 75,0 52,5 72,0

0,02

0,10

0,07

0,10

и,из 0,13 0,09 0,13

д) обслуживание и

71,5 990,0

Q 03

0,04

28,0

0,04

0,05

ремонт . • •

Итого . • . •

0；39

0,60

245,5

0,33

U, 43

Общие затраты:

11 Амортизация ■ капитальных затрат •.

1388,0

0,55

.0,84

298"

0,40

0,53

' 2. Эксплуата11ионные затраты-•

И т о г о » • • •

990»0

2378,0

0,39

0,94

0,60

1,44

245,5

543,5

0,33

0,73

0,43

0,96

Капитальные затраты на фабрику н здания

,9G4,0

3,78-

5,24*

2742,С

3,66

4,88*

* По расчету института Черметииформацйя^

сепараторами Джонса, Результаты сравнения технико-экономических показателей по обогатительным фабрикам, применяющим винтовые сепараторы и сепараторы Джонса, приведены в табл. 40.

Из табл. 40 видно, что при обогащении железных руд на магнитных сепараторах с высокой напряженностью магнитного поля по сравнению с винтовыми сепараторами имеется преимущество по капитальным и эксплуатационным затратам, а технологические показатели несколько лучше. Следует отметить, что все расчеты производились к рудам с относительно крупной вкрапленностью, аналоги которых в СССР практически отсутствуют. Что касается технико-экономических показателей обогащения тонковкрапленных слабомагнитных руд, то необходимо в каждом конкретном случае изыскивать оптимальные комбинированные схемы обогащения с учетом специфики месторождения и физико-химических свойств обогащаемых руд.

.На базе полупромышленных испытаний по дообогащению хвостов магнитной сепарации обогатительной фабрики Дамян (СФРЮ) методом сепарации в сильных магнитных полях (сепаратор Джонса) было показано преимущество зтого метода по сравнению с флотационным методом обогащения. Выполненные сравнительные технико-экономические расчеты показывают, что себестоимость пе* редела снижается с 177 динар при флотационном методе дообога- щен и я хвостов магнитной сепарации до 120 динар при магнитном методе дообогащения. '

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обогащение тонковкрапленных окисленных железных руд является актуальнейшей проблемой, решение которой позволит вовлечь в переработку попутно добываемые окисленные железистые кварциты Кривого Рога и КМА. Одним из наиболее перспективных методов их обогащения может явнться магнитная сепарация в сильных магнитных полях (полиградиентная сепарация). Магнитная сепарация в технологических схемах обогащения окисленных железистых кварцитов может быть как самостоятельная операция с выдачей конечных продуктов ——отвальных хвостов и конечного концентрата, или в сочетании с другими методами обогащения ——флотацией и гравитацией.

Выполненные исследования по определению физико-химических g свойств и вещественного состава основных рудных и нерудных ми-' пералов, слагающих окисленные железистые кварциты основных месторождений КМА, показали, что для их обогащения магнитные сепараторы с высокой напряженностью магнитного поля являются неотъемлемой частью любой технологической схемы. Исследованиями установлено, что характеристика магнитного поля в шариковой среде определяется магнитной индукцией, размерами шариков, плотностью их упаковки. Предлагается аналитический расчет магнитных полей в полиградиентных средах. Закрепление слабомагнитного материала в шариковых средах определяется соотношением магнитных сил притяжения и механических. Установлено, что протекание двухфазной системы (пульпы) через шариковые среды определяется реологическими свойствами пульпы и гидравлическими параметрами шариковых сред. Режим движения пульпы в шариковых средах может определяться квадратичным законом фильтрации, причем характер движения пульпы в пористых средах (шариковых) имеет смешанный режим ——ламинарный и турбулентный. Выведен ряд графических зависимостей, математически описаны факторы, влияющие на скорость протекания пульпы, и установлена взаимосвязь между скоростью протекания пульпы и скоростью вращения органа сепаратора.,。

На -основании изучения основных закономерностей магнитной

сепарации в сильных полях разработано несколько образцов конструкций барабанных магнитных сепараторов с шариковой рабочей зоной. Проведенные полупромышленные испытания этих сепараторов на окисленных железных рудах показали высокую кх эффективность. Технико-экономические расчеты показывают, что применение магнитных сепараторов с высокой напряженностью магнитного поля для обогащения железных руд позволяет получить значительную экономию. Следует ожидать, что в ближайшее время сепараторы найдут широкое применение при обогащении многих тонковкрапленных слабомагнитных руд.

СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ

А щ и т к о® Ю. Р., Смакная Э. М., Л ы м а ip ь К. Н. Основные направления 'В технологии обогащения окислеиньгх железистых к:ва1рц'итов Кривого Рога. Тр. научн.-техн. конф. (50-летие Октября), Механобр, т. 2, 1969.

Виноградов В. С. Горн одоб ы в а ющ ая -пром ышл ©hih ость верной металлургии к XXIV съезду КПСС. «Горный журнал», 1(97(1; № 3.

Ш а ф а >р е н к с И. А. Ыа'уч1но-технический 'Прогноз paesifTHH техники и ；： технологии добычи обогащения железных руд. «Гордый журнал»» 1071, № &

О с т а п е м к ю П. Е. Состоятае и 1пе：рюпекти!ва обогащения руд черных 名 металлов「в СССР. Бюлл. ЦНИИЧМ, №!；, № 3.':

В м н о г ip а д о в В. С. Основнне ннп|ра1вленкя (развития железорудной 号 промышленности КМА и 'некоторые вопросы коадплексн-ого использования при-匸 叩即曰雀 pecj'pcoe района. Об. «-Рациолаяшое нополвзова旧не Природных ресурсов \ КМА», Губкин, ,1(97К；

Терещенко Ю. В. Состояние и шерюпективы развнтяя железорудных предприятий КМА в 19711—119715；пг「С6. «Рациональное использование природных ; ресурсов КМЛ», Губкин, 197iL.彳

Юров П. П., Губин Г. В., Л укьяБчиков Н. Н. Техникю-эконо- * М'йческие показатели oejKiwMaTHnrHioro обогащения окисленны'Х железных руд и перспективы его применения. «Черметинформацня», серия 2. ЦНИИЧМ, информация 4, 1(971.

У ic т и н о в Д. В. Обогащение железных руд за рубежом. Тр. Мех ан об р, вып. 102,. 1959.

С т oiH В. Ж. Применение cenaparoipa Джон1са для обогащения некото рык руд и материалов в Кая аде. Меж-дун а^од н ый коитресс по обагаацению полезных ископаемых. М,, Госгортехиздат, 11962.

Ашитков Ю. Р., С м а ч к а я Э. М. Оонювные ла1Пра1вления в >разра- ботке технологии обогащения окисленных железистых |К1ва!рцитов Кривого Рога. «Горный журнал», 1908, № 7.

Кармазин В. И., Губин Г. В；； Юров П. П. Обжигмагнитное обогащение железных руд. М.} «Недра», P9l6i8.

. Б е х т л е Г. А., С е л >и щ е-н ^'.к а я Н. М. Флотация железных минералов нз хвостов магнитной сепарации обогатительной фабрики комбината КМА- руда. «Горный журнал», 1958,, № Ы.

Деркач В. Г., Дацюк И. С. Элек-прама1пнитные процессы обогащения, Металлургиздагг, Ii9?47” 150

. Кармазин В„ И. Современные методы обогащения руд черных металлов. М., Госгортехиздат, 119(612.

Деркач В. Г. Специальные методы обогащения шлезиых ископаемых. М'-, Госгортехиздат, Ii966.

К ip у т и й В. В., А р iM а ш е ъ а Э. П., Грамм В. А. Новый электро- магнитный сепаратор ЭРМ-S, «Металлургическая и гарнорудная промышленности, 1965, № 2「 '

. Херсоиец Л. Н.„ К ip у т 'И й В. В. и др. Элек трем ага нтный двухвалковый сепаратор ЗРМнЭ (Н8 СВ). «Горный журнал», Ф966, № 6.

Кармазин В. И., Г о р о б е ц Д. Ж. и др. Мокрое магнитное обогащение слабомагнитных тонкозернистых『рущ па бетроторном cenaipanope, «Изв. Днепропетр. гор.н. ин-та», т. 47, М., «Недра», 1:965. '

. К a ip м а й и н В. И., Р о й з е н И. Д. Новый метод обогащения окисленных кварцитов. «Металлургическая и горнорудная отромышненноеть》, '・F965, №3.

П л а к ic и н И. К., О л о ф и н с к и й Н. Ф.} Кармазтгн В. В. Перспективы сепа-рацмн в вы(сокоинтен<?и®ных магнитных ；полях. Сб. «Электрические и мапнигные методы сепарации». М,, «Наука》，11965.

Кармазин В. И., Бинкевич В. А. и др. Новый метод обогащения окисленных кварцитов. Тр. V научно-техн, сессии Мехаиобра, т. ilili. JL, JSI6&；

Деркач В. Г., Г алев ic к а я Т. Н., Лейбе он М. Л. Роторный магнитный фильтрсепаратор для мокрого о6игащбН1Ия тонкоизмельченных сла1бц- магнитных руд.. «Горный журнал», Ю66? №

. К р у т и й В. В., Арматева 3. П., Д ав ььд о в Ю. А. Н>сжый метод обогащения окисленных кварцитов и тонких с л абом апн итных руд в интенсивном магнитном поле. Тр. Механобрчермет, вьвп. VIII, М.} «Нетера», 1967“

Кармазин В. И., П о п к о <в Е. А. и др. Новый метод магнитного обогащения окисленных руд и кварцитов без обжига. «Изв. Днепрапетр. горн, ин-та», т. 52, М., «Недра», 1967,

Кармазин В. И., Ц и б у л ык о А. А. и др. Новое в магнитной регенерации суспензии и магнитной сепарации бугрожелезияковых и окисленных ,руд. С£ «Обогащение полезных ископаемых», вып. I, Киев, изд-во «Техника», 1967.

Мясник о® Н. Ф., Пономарев М. А. и др. Разработка новых аппаратов для обогащения железистых кварцитов КМА, Матер, научн.-техк. конф. «Повышение металлургической ценности руд КМА». Губкин, Ю67.

iM я ic н и к о в Н. Ф., Пономарев М. А., Каль васи некий А, Ф, Пути совершенствования тех)нологии обогащения железистых кварцитов КМА. Матер」научн.-техн. конф. «Повышение металлургической ценности руд КМАм Губкин, 1967. 、

Кармазин В. И, Р о й з е в И. Д. Мокрое .магнитй-ое обагаденне Криво|рожскнх окисленных руд. «Металлургйческая и гори^рудная промыщлеи- ность», А967；№ 4.

°9, Б е х т л е Г. А., М я ю н и к-о в Н. Ф. и др. Новое в обогащении окис- ленннх железистых кварцитов Лебединского месторождения. «Гордый журнал*, 1)9168, № 3. *

ЗЮ. Пономарев М. А.} Мясников Н. Ф., Кал ывасннекий А. Ф Обогащение окисленных железистых кварцитов. Бюлл. ЦНИИЧМ, 1968, № 4.

Кармазин В. В., Кармазин В. И., Биикевич В. А. Магнитная регенерация и сепа1рация при обогащении руд и углей. М., «Недрам 1068.

Кармазин В. В., Замыцкий В. С., Подгорная Г. А. Современ-『 ■ное 1состояние и перспективы развития процесса 1высокоинтенсивной полиградиент^ иой сепарации руд. Сб. «Теория и практика электрических и магнитных методощ! сепарации полезных ископаемых». М.,《Наука》，颱&Т

Б е х т л е Г. А., Мясников Н, Ф. и др. Новая технология обогащения оки'сленных железистых кварцитов Михайловского месторождения КМ А. Сб.』 «Обогащение 1ПолеЗ|Ных ископаемых», 1вып. 5. Киев, изд-во «Техника», 1>969.

М я си Ик oiB Н. Ф.} П оном aip ев М. А. и др. Современное состояние и новые направления в обогащении слабомапнитнык железных руд. Об. Тр. НИИКМА, вьш. 5, «Новые нащравлеиия в обогащении - железных руд КМА》. Губкин, 19 視'

М я с и и к о в- Н. Ф. Новая технология обогащения окисленных железных руд. М., «Наука», 1971.

Мясников Н. Ф., Кальвас.ииский А. Ф. и др. Новое направление в создании ма1гнитньгх сепараторов для обогащения тонковкратлеиных слабо магнитных руд. Сб. «Магнитная сепарация тоиковкраплеииых окисленных руд». М„ «Недра», 1971.

М я с н и к о is Н. Ф„ Бобылев А. В. О возможности применения сухой магиитной сепарации для обогащения тоН1коизмельчениых слабомагнитиых руд. Сб. «Магнитная сепарация тоиковкраплеииых окисленных руд». М.,《Недра», 1971.

Мясников Н. Ф.( Кальвасииский А. Ф. и др. Новый двухбара- баниый магнитный сепаратор с шариковой рабочей зоной для обогащения тоико- диспсрсных слабомагиитиых руд. Сб. «Магнитная сепарация тоиковкраплеииых окисленных руд», М,,《Недра», 1971.

Д ж о <н € Д. X. Сепаратор для мокрой магнитной сепарации слабомагнитных материалов (описание и теория), Международный конгресс по обогащению полезных ископаемых. М., Госгортехиздат, 1962.、

Карпен т eip И. X. Электр ом агн ити ын сепаратор высокой иитенсив- ности «Карпк1о-А：макс» для мокрой сепарации. VII Международный конгресс по обогащению иолейных ископаемых (Нью-Йорк), Изд. Механобр, ,Ь964\

k Хадсон С. Б. Магнитный сепара тар Джилла для мокрого разделения в поле высокой наираженностн («реф. доклада на VIII конгрессе обогащения полезных ископаемых). «Горный журнал», 1968, № 5.'

С т р е л к и и Н. А., Б е ip д ы ш ев а Т. Т. Основные 1нашра1влеиия технического П'рогреС'Са ,в области обогащения руд черных металлов (по материалам IX Меж'дународного конгресса обогащения полезных ископаемых в г.. Прй1ге). Бюлл. ЦНИИЧМ, 19711/, № 小2

В о л г а й В. Ф., К aip м азии В. И.„ Ю(р ов П. П. К ©опросу об исследовании на1ма1гничива1НИ'Я и >размашнчнвания магнетитовых и юосстаноБл^ных железных 1руд. Об .«Обогащение полезных ископаемых», Киев, изд-бо «Техника», 1侬

Шо х ии В. И., Белых Г. Б. Оиределеиие оптимальных параметров

-филbTipceinарации методом статистич'еско'Го лланироваюя жзперимента. «Изв. вузов, Горный журнал», 1968, № 10,

П52

Деркач В. Г., Нофаль А. Э., Г а л е ^в ю к а я Т. Н. Процесс мокрой магнитной сепарации юлабомагнитных руд иа лабарато'р1ном фильтрсша^аторе. Бюлл. «Обогащение руд», 406>8. № 3.

断 *46. Шохин В. Н., Кост и н И. М. и |Др. Испытание полиградиентиоах) сепаратора 2В0-А-СЭ ва промывочной фабрике ММК. Tip. Маюнитогорскогю горн о- металл, ин-та, 'вы)п. 08. Магнитогорск, IM969.

一 47. Шохин В. Н., Любимова И. П.( Белых Г. Б. Л а1бор а торные испытания процесса фильтрсеоарации. Tip. Мairнитогорского горио-металл. ин-та, вып. G& Магнитогорск, /069.

Кармазин В. И., Попков Е. А. и др. Промышленные испытания шарикового сепаратора БРШ-ДГИ-ГМУО для мокрого обогащения слабомагнит- ннх железных руд без обжига. «Металлургическая и ,гариорудная промышленность», 1069,, № 2. '

Белых Г. Б. Ранжирование параметров фильтрсеиарации методом случайного баланса. «Изв. вузов, Горный журнал». 1969, № 11.

А ш и т к о в Ю. Р., Л ы м а р ь К. Н. Разделение сла'бомагнитиых желез- ннх (руд на ротор-ных фильтрсепараторах. Бюлл. «Обогащение руд», 1969，, № 4.

Богданова И. П. Исследслвание обогатимости окисленных железных РУД ® 'Сильном магнитном поле Бюлл. ЦНИИЧМ, Х969, № 18

5肋.Мя сникоъ Н. Ф., К а л ь в a iC и >н с к и й А. Ф. Исе ледов ание неко- тормх параметров магнитных фильтрсепараторов для обогащения .слабомагнит- ннх ip уд. Tip. НИИКМА, ;bhh. 5, «Новые направления в обогащении железных пуд КМА», Губкиш. Ю69,

М я с н и к о ,в Н. Ф., К а л ыв а с и и с к и й А. Ф. О фильтрации пульпы

11 Р^чете прошводительности фильтр1сепа1раторов. Тр. НИИКМА, вьгп. 5, «Новые направления в обогащении железных руд КМА». Губкин, 1969.

Кармазин В. И.} Д е и и с е н ко А. И. Расчет производительности противоточных пол иградиентных магнитных сепараторов, «Изв. вузов, Горный жур-нал, 1976, № 3. '

X е р с о н ё ц Л. Н., Крути В В. В. и Др. Оценка магнитных характеристик сепараторов с шариковой рабочей зоной, «Годный журнал», ]970, № 3.

Бе л ы х Г. Б.( Троп А. Е. Математическое описание процесса фильтр- сепарации, «Изв. вузов, Горный журна吟，19710, № Ik

Тацпенко П. А., В о л г а й В. Ф. Размагничивание как элемент про- "оса регенерации pa6oqeii среды в полиградиентных магнитных сепараторах. Еюлл. «Обогащение руд», 1197Г, № 4.

К р у т и й В. В., Давыдов Ю. А. и др. Промышленные иопытания сепаратора ЭБШ-1 с шариковой рабочей зоной. Бюлл. ЦНИИЧМ, 1971, № 9.

Мясников Н. Ф., Г отовский В. П. О реологических свойствах пульп, приготовленных из окисленных железистых мварцито1В. Тр. НИ!4KMА, вьш. 115,, «Интенсификация обогащения железных руд», Г\6кнн, 197L

Б а ч м а н о в Г. И., М я с и и к о в Н. Ф. Геометрия закрепления мате- рнала на контакте шаров при полиградиентной магнитной сепарации. Тр. НИИЖА, вып. (15. «Интенсификация обогащения железных руд», Губкин, Ю711.

. Бачманоз Г. И., Мясников Н. Ф. К вопросу образования пустых зон на контакте шаров полиградиентных сепараторов. Тр. НННКМА, вьеп. 15, «Интенсификация обогащения железных ру以》,，Губкин, 1(^711'.，

Л1 я с н и к о в Н. Ф,, бехтле Г. А. Полупромышленные испытания

барабанного (Магнитного сепаратора с шариковой рабочей зоной. Об、«Магнитная сепарация тоико1ВК|ратленных окисленных руд》，М., «Недра», 1971.

Шохин В. Н., Мясников Н. Ф. и др. Влияние плотности и круп- носит пнтания фильтрсепаэратора на показатели обогащения. Сб. «Магнитная^ сепарация тон ковкр апленных окисленных рудо, М.,《Недра》，1971.'.|

М я с н и к о .в Н. Ф., К а л ь в а с и <н с к и й А. Ф. К вопросу воздейсг1Вия -> сил и а частицы закрепившегося материала в шариковом слое магнитных сепа<ра- торав. Сб. «Магнитная сепа)рация тон ко в кр am ленных окисленных рул», М.,《Нед-

ра》，山971L

Ефимов В. П. М я 1с н и iK о в Н. Ф. Физические и магнитные свойства ферромагнитных насадок к фильтрсепараторам,, Сб. сМагпитная сепарация тоико- вкраоленных окисленных руд». М., «Недра》，1?7山“

Ефимов В. П., М я с .н и к оiB Н. Ф. Влияние расположеиия контакта шариков в магнитном поле на количество закрепившегося материала. Сб. «Магнитная сепарация тонковкрапленных окисленных руд》.М.,《Недра», 1971.

Мясников Н. Ф., П о н о -м а 'р е <в М. А. Полупромышлеяные испытания обогащения бедных титано-магнетитовых ру” на -магнитных сепараторах с ша»рнко^вой рабочей зоной. Об. «Магн. сел. тонковкрапленных окисленных руд》，М,,

《Недра», Ь9711.

Мясников Н. Ф.} К а л ь'В1 а ю ия с к и й А. Ф. и др. Улучшение процесса магнитной сепарации тон ковкр апленных слабом агнитных (руд с помощью peaireHTOB. Сб. «Магнитная сепарация тонkobi^pапленны.х окисленных р师％ М., «Недра», WL

Бачманов Г. И., Мясников Н, Ф., Кальвасннский А. Ф. Влияние ха1рактеристик слабомагннпны'х материалов на (процесс магнитной сепарации в шариковой чреде. Сб, «Ма>гнитна1Я сепарация тонковк)ра1пленных окисленных руд》，М,, «Недра», 1971.

Косой Г. М., Суббота Л. Ф. н др. Полупромышленные испытания схем магнитного обогащение окисленных железистых кварцитов ЮГОКа. «Гор

ный 歩уриас》，У969, № 9.

технологнн маМеханобрчепмё!технологнн маМеханобрчепмё!Till. Косой Г. М., Ш и н к о ip е н к о С. Ф. и др. Полупромышленные нош： тан ня технологии магнитного обогащения окисленных железных руд Криворож ского бассейна. Бюлл. ЦНИИЧМ, 1969, № К8. ,

технологнн маМеханобрчепмё!

технологнн маМеханобрчепмё!

Косой「М., Шинкоренко С. Ф. н др. Разработка ниткой сепарации окисленных железных руд в сильном поле. Тр.

вып. XI, М., «Недра», 1970,

Ж Аш и т ков Ю., Р., Л ы м а рь- К. Н. Извлечение тонких зерен слабо- магнитных окислов железа в сильном магнйтигом поле. Бюлл. «Обогащение руз》，

1ЭД0, № ,lf

7!4. 'П о н о м a ip е в М. А., Мясников Н. Ф. Технология обогащенигя сла- бомагнитных окисленных кварцитов КМ А. Сб. «Магнитная сепарация тонковнрнп- леяных окисленных руд». М., «Недра», 1971.

М а л и м о н В. В., Мясников Н. Ф. и др. Технико-экономические показатели обогащения окисленных железистых кварцитов с примеиением шариковых сепараторов. Об. «Ма1гнитная сепарация тонк1овк1ратленных руд», М., «Нед- f * 197M ~

% Уваров В. С、， Аллилуев Н. И. Магнитное обогащение н флота-

ционная доводка криворожских окисленных кварцитов. Сб. «Магнитная сепара

ция тонковкрапленных руд». М., «Недрам, 197仏'

К о с о и Г. М. Магнитная сепарация окисленных желёзнш руд Крнв- багеса. УкрНИИНТИ, Киев, Ю69.

Говорков В” А. Электричешне и магнитные поля. М” «Энергия», 1068.

К и ф еip И. И., П а н т ю ш и н В. С. Испытания ферромагннтнж материалов. Госэнергоиздат, 1955.

'80. Ч е ч е ^р н и к о в В. И. Магнитные измерения. Иад-во МГУ, 1(969.

Селвуд П. Магнетохимия. М”，изд-во иностр, лит-ры, 1953.,

®2. Н а ：г а т а Т* Магнетизм горных пород. М., «М.ир»( ,1065.

С тт о е к Я- Исследования в области новых ферромапнитных матерналав. М.,, изд-во иностр, лнт-.ры, /19419.

Фактор 3., Гр о у д-н ы й Л. и др. Ма;гнитно-мягкне материалы. М,, «Энергия», 1964'.-

Мельников Ю. А. Постоянные магаиты электровакуумных СВЧ при

боров. М., «Советское Радио》，Ю67.

>86. С а у л и т В. Р. Пространственное распределение поля в магнитных спектрометрах н форма полюсных наконечников. Вестн. ЛГУ, № 22, вьгп. 4, Ф962.

К а -р м а з и н В. И., Захарова М. С- Магнитное поле сепаратора с-

шаровыми насадками. Бюлл. «Обогащение руд», 1966, № L

[полей. М., изд-во,[полей. М., изд-во,математической фи- химическнх и метал- применение в строн-математической фи- химическнх и метал- применение в строн-Б у х т о л ь ц Г. Расчет электрических и магнитных иностр, лит-ры, 1'96А

[полей. М., изд-во,

[полей. М., изд-во,

математической фи- химическнх и метал- применение в строн-

математической фи- химическнх и метал- применение в строн-

89. Тихонов А. Н.» Самарский А. А. Уравнения зики. М.-Л., изд-во техн.-теор. лит-ры, 195IL.

Н а л и м о ,в В. В, Статистические методы описания лургических процессов. М., Металлургиздат, 1963.

Кандауров И. И. Механика зернистых сред и ее гельстве. М., Стройиздат, 1066.

Коротич В. И. Теоретические основы окомковаиия железорудных материалов. М. «Металлургия», 1966.，

Т ip е ；б и н Г. Ф. Фильтрация жидкостей и газов- в пори-стых средах. М., Гоетехиздат, Л9Э8.

О р н я т с к и й Н. В., Сергеев Е. М.( Ш е х т м а н Ю. М. Исследование процесса кальматации песков. Изд-во Моск, гос. ун-та, 1955.

А п е л ь ц. и н И. Э., Максимович Г. К- Подготовка воды для заводнения нефтяных лластов. Гастоптехнздат, Ж Г,*

М И'Н ц Д. М., Шуберт С. А. Фильтры АКХ н расчеты промывки скоростных фильтров. М., изд-во Коммунального хозяйства, 1951.

малоконцентрмрова иных суспензий.малоконцентрмрова иных суспензий.Ш е х т м а н Q. М. Фильтрация Изм-во АН СССР, Ж1.

малоконцентрмрова иных суспензий.

малоконцентрмрова иных суспензий.

9/8. (Б о 'р и м а н с к и й В.

М. Сопротивление

слой шаров. Сб. «Вопросы аэродинамики и теплопередачи процессах^. М., Энергоиздат, Il95j8.

при давлении воздуха через

в котельнотопочиьгх

99. Лейбензон Л. С. Движение природных жидкостей и газов 归 пористой среде. М,, Гостехиздат, ¥947.

1*00. П а'

НиЧескими 1922,

в л о в с к и й Н. Н. Теория движения грунтовых вод

сооружеииями на твердых основаниях. Изд-во

под гидротех-

научно-мелиорац. нн-та,

Юк л о м н 3 е ГМ. Фильтрация в трещиноватых породах. М., Госэиерго- Я нздат. Ю511(.

Т^ребин Г. Ф. Экспериментальные исследования режимов течения Я жидкостей и газов в пористой среде. Тр. ВНИИ, вып, 3. М., Гостоптехиздат, 1953. J

К а р е в В. Н. Потери напора при внезапном расширении трубопрово- ^ дов. «Нефть и химия», 1952, № 11 —12.

. Великанов М. А. Движение подземных вод в крупнозернисты^ груита1Х. Изд-во АН^СССР, Отделение технических наук, № 71—8, J©45.

И з б а ш С. В. О фильтрации в круонозернистом материале, Изв, ВНИИГ, т. П, 1931.1

Шамшурни Ю. А. Фильтрационные утечки рудннчиого воздуха. Я М., Гостехиздат, 1(970-- Л

Палий П. А. К вопросу освоения нагнетательных скважни. Тр. Ака- Я демии нефтяной промышленности, вып. 1. М.( Гостоптехнздат, 1954.*

Жуков' И. И. Коллоидная хнмня (суюпеизоиды), ч. I. Изд-во ЛГУ, Я 194&.Я

Э й р и х Ф. Геология. М., изд-во иностр1. лнт->ры, 19192.、Я

ГЮ. Воларович М. Н. Исследование реологических свойств днспе|рсиых Я систем. «Коллоидный журнал», т. XVI, 1954, № 3.fl

link Ребиндер П. А. Труды совещания по вязкости жи>дкости н коллонд- Я ных растворюв. Изд-во АН СССР, I04I1, № 1.Я

Р е б и п д е р П. А. Новые проблемы коллоидной химн». Вести. АН Я СССР, № 2, г 25,19吃.

Мясников Н R、Кромер Ф. Ф., П|рота.севич В. И. Впня・а| ние процесса окисления ферросилиция на реологические свойства -суспензии и тоды их улучшения. Труды НИИОГР, вып. П. М., Госгортехиздат. 1963.

Геология, гидрогеология и железные рупы бассейна Курской магнитной аномалии, т. 3. Железные руды. ред. II. Н. Леоненко. М., «Недра», 11969.；*

. Плаксенко Н. А. Глазнепшпе закономерности железорудного осад- Л конаконления в докембрии (.на примере КМА). Изд-во Воронежского уи-та(т 1966. Л • 1 屮6. Шмидт Н. Г. Геофизические исследования ；на КМА и их результаты.

G6. «Железные руды КМА». Изд-во АН СССР, 1935.

Г л аг о л еъ А. А. Метаморфизм докембрийских пород КМА. «Наука», 1966.

也58. Илла.рноиов А. А. Петрография и минералогия железистых кв ар- питов Михайловского месторождения Курской магнитной аномалии. М-, «Наука», 1965.W

149. Рахмано® В. П. Богатые железные руды коры выветривания Кур- cfoS магнитной аномалии. Изд-во АН СССР, 1962.Я

1<20. 'Ц н б и з ов А. Н. О'собенности строения рудно-кристаллического ком- 'Я плекса месторождений КМА. G6. «Геология, лшнералогия и инженерная геология ■ КМА». Изд-во АН СССР, 脸.|

И21. Булгакова А. П. Наложенная ги1Пфгенная мииералнзация в бога- I тых железных рудах Лебединского месторождения КМА. Сб. «Кора - выветрив а- | иия», вып. 8, М., «Наука», 1966.■

"22. Бачманов Г. И. Возможность нополь^аваиня мапннтиых свойств I докембрийских пород для геологической интерпретации (иа примере КМА). С6 Я 1561

^Геология й перопёктнвы метйллоносности докембрия Белорусенй Й смежных районов». Минск, изд-во «Наука и техника», 1965.'

123. Б а ч м а н о в Г. И. Комплексное изучение некоторых физических свойств железистых кварцитов богатых руд и других пород А^И'хайловского месторождения К МА. Сб. «Работы горногеол, станции на КМА». Изд-во АН СССР, i960.

^^L24. Бачманов Г, И. Опыт изучения остаточного намагничивания желе-

Узистых кварцитов рудника им. И. М. Губкина. Сб. «Работы горногеол, станции ja КМА》. Изд-so АН СССР,阳60.

‘ ”125. К о и а е в В. В., Мартынова Т, А. О магнитной воспрнимчивости

железистых кварцитов Старооскольского железорудного района. «Изв. АН СССР, сер. геофиз.», № 7, 1960,

политрадиеитныйполитрадиеитныйо п к о .в Е. А. Барабанио-о п к о .в Е. А. Барабанио-сепаратор. Авт. с вид. № 290770.сепаратор. Авт. с вид. № 290770.Кармазин В. И., Кармазин В. В., П ручейковый электроматнитяый Бюлл. изобретений, № 3, 1971.

политрадиеитный

политрадиеитный

о п к о .в Е. А. Барабанио-

о п к о .в Е. А. Барабанио-

сепаратор. Авт. с вид. № 290770.

сепаратор. Авт. с вид. № 290770.

metals and nigh intensity wet magneticmetals and nigh intensity wet magneticseparation. “separation. “S t о п е W. I. D. Base 1 1 *

metals and nigh intensity wet magnetic

metals and nigh intensity wet magnetic

separation. “

separation. “

Canadian Mining Journal, 92, N 6, 1971.

С. E: P. Box. L S. Hunter, Multifactor Experimental Desingns Miteo Series, N 92, Institute of -Statistics Raleigh, North Carolina, USA, ；Ю04.

S. S 1 i c h t e r. Theoretical Investigation of the Motivn of Ground Waters, U. S. Ged Suw, 11897/98, Part 2,3^5.

F. D. D e V am e y, S, M. Shelton. Properties of suspension Mediums for Float and Sink Concentration, U. S. Bureau of Mines Report of Investigations, 3 469 (R), 10 4 0.

闾.1. H. Bartlett, Phys. Rev-, 64,侬，1 熙31

F32・ A. Moussa et Lafoucriere I, C. R, Ш H39, 19sl.

22222730333939464952556161.6222222730333939464952556161.62

22

22

27

30

33

39

39

46

49

52

55

61

61

.62

22

22

27

30

33

39

39

46

49

52

55

61

61

.62

Стр.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 工 Основные принципы сепарации в полиградиентных средах (Г. И. Бачманов) .

Общие понятия о магнитном поле и магнитных характеристиках .

Магнитные свойства минералов

Общие закономерности процесса магнитной сепарации в полиградиентных средах'

Глава II. Магнитные поля полиградиентных сред (Г. И. Бачманов, В. П. Еф им о в, Н, Ф. Мясников, А. Ф. Кальвасинский)

Влияние некоторых параметров шариковой среды на напряженность магнитного поля в зазоре шариков .

. Распределение магнитного поля в плоскости контакта шариков

Расчет магнитного поля в межшаровои пространстве .^

Оптимизация электромагнитной системы двухбарабанного сепаратора

Глава Ш. Закрепление слабомагиитиых минералов в полиградиентной среде ' (Г. И. Бачман -о в, В. П. Ефимов, Н. Ф. Мясников, А. Ф. Кальвасинский)

Расчет закрепления материала в зоне контакта шариков .

Исследование факторов, определяющих^ закрепление материала в зазоре шариков .4.. ■

Зависимость закрепления материала от рааположения контакта шариков в магнитном поле ,.'.... 力 ..

Распределение магнитной индукции и закрепляемого материала

* в шариковом слое сепаратора

Регенерация шариковой средц в фильтрсепараторах ..

Глава 'IV. Основные закономерности фильтрации двухфазных систем через шариковую среду (Н. Ф. Мя с и и к с в, А. Ф. Кальвасинский, В. П. Г о т о в с к и й) ..........

Общие сведения

Гидравлическая характеристика шариковой среды ...

Некоторые вопросы фильтрации жидкости и суспензии через пористые среды

Глава V. Исследование процесса фильтрации в шариковом слое сепаратора (Н. Ф. Мясников, А. Ф. Кальвасинский, В. П. Готов- € к и н)... ”.

Реологические свойства двухфазных систем

Движение жидкости и пульп в единичных каналах сложного 一 профиля ... 、 ........ 75

Протекание двухфазных систем через шариковый слой ... 79

Распределение потока пульпы в шариковой* слое барабанных сепараторов .86

Глава VI. Математические модели отдельных элементов процесса фильтрации пульпы через слой шаров (Г. И. Бачманов, А. Ф. К а л ь- васинский) ,.89

Зависимость скорости протекания пульпы от напряженности маг-- нитпого поля 89

Влияние процента твердого в пульпе на ее фильтрацию .^. 94

Корреляционная зависимость скорости фильтрации пульпы и клас- * са крупности кварцитов99

Влияние на скорость протекания пульпы времени ее нахождения в магнитном поле 102

Глава VII. Конструкции полиградиентных сепараторов (Н. Ф. Мясников, А. Ф. Кальвасииский, В. П. Ефимов, В. П. Готов- с к и й) 106

. § 1. Классификация полиградиентных магнитных сепараторов .. 106

Барабанные поли градиентные сепараторы108

Роторные полиградиентмые сепараторы 117

Глава VIII. Практика обогащения окисленных железных руд на полиградиентных сепараторах (Н. Ф. Мясников, А. Ф. К а ль в ас и н ск и н, В. П. Ефимов, В. П. Г о т о в с к п й) 123

Обогащение окисленных железистых кварцитов КМА ... 123

Обогащение шламов железных руд на Магнитогорской, промывочной фабрике128

Полупромышленные испытания двухбарабанного полиградиент- ноги сепаратора133

Обогащение окисленных железных руд на полиградиентных сепараторах зарубежом 136

Технико-экономические показатели обогащения слэбомагнитных руд с применениемполиградиентных сепараторов142

Заключение148

Список литературы 150

МИНИСТЕРСТВО ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ СССР

Нау'чно-исследовательский институтпо проблемам Курской магнитной аномалии им, Л. Д. Шевякова

ПОЛИГРАДИЕНТНЫЕМАГНИТНЫЕ СЕПАРАТОРЫ

Под общей редакцией Н. Ф. Мясинкова

ИЗДАТЕЛЬСТВО «НЕДРА»МОСКВА 1 973

匕十

Полиградиентные магнитные сепараторы. Под общ. ред. Н. Ф. Мясникова. М・,«Недра», 1973. 160 с. (М-во черной металлургии СССР. Научн.-исслед. ин-т по проблемам Курской магнитной аномалии нм. Л. Д. Шевякова).

В работе обобщены результаты исследовании по разработке и созданию но- вых конструкций магнитных сепараторов с высокой напряженностью магнитного поля для обогащения тонковкрапленных слабомагнятных руд. Рассмотрены некоторые теоретические основы разделения слабомагнитпых минералов в полнградн- ентных средах, основные магнитные и гидравлические характеристики этих сред н закономерности закрепления в них слабомагнитных минералов. Приведена классификация лолиградиентных сепараторов и описаны конструкции сепараторов, разработанных в СССР н за рубежом.

Показана возможность применения полнградиентных сепараторов в технологических схемах -обогащения окисленных железных руд и в схемах in о дообога- щеншо хвостов магнитной сепарации с укрупненными технико-экономическими показателями.

Книга рассчитана на сотрудников научно-исследовательских и проектных институтов, инженерно-технических работников обогатительных фабрик, а также может быть полезна студентам горных вузов и техникумов.

Таблиц 40, иллюстраций 75, список литературы —132 назв.

0375—169

n

043(01)-73

введение

(Непрерывный рост выплавки чугуна и стали требует увеличу ния производства товарных руд и улучшения их качества. Железорудная промышленность черной металлургии СССР по объему производства металлургического сырья в настоящее время занимает первое место в мире [1——7]. Основным сырьем для получения высококачественных железных концентратов (с содержанием железа выше 65%) являются магнетитовые кварциты, обогащение которых не вызывает серьезных затруднений. В этой связи проектирование и строительство крупных горпообогатительных комбинаг тов ведется на базе месторождений магнетитовых кварцитов. В то же время окисленные железистые кварциты попутной добычи складируются во временные отвалы из-за того, что до настоящего времени отсутствуют высокоэффективные и экономичные схемы их обогащения.

Разработка эффективных методов обогащения окисленных железистых кварцитов представляет собой одну 'Из актуальнейших проблем в области обогащения железных руд. Вовлечение в переработку эпих железных руд, и в первую очередь Крпворожско- ^^бассе百н* КМА, диктуется огромными масштабами их попутной ^Йоычп пр貝рзработке магнетитовых руд.

扌 В настоящее время в Криворожском железорудном бассейне уже добыто и заскладмровано несколько десятков миллионов тонн окисленных ' железистых кварцитов. При вводе в эксплуатацию на полную мощность пяти основных ГОКов КМА будет попутно добываться и вывозиться во временные отвалы ежегодно до 10— 15 млн. тонн окисленных желедастых кварцитов со средним содержанием железа в них 39—40%.

Такое громадное количество кварцитов в центральном черно- земном районе создает целый ряд проблем при их добыче и размещении.

В мировой практике известно пока мало примеров обогаще- 1^я 'гонковкрапленных слабомагнитных руд, и все эти примеры 18, 9] относятся к обогащению крупновкрапленных слабомагнитных руд. Так, в США имеется всего два предприятия для обогащения

Выбор технологической схемы обогащения окисленных тонко- вкрапленных железных руд должен определяться с учетом особенности месторождения, вещественного состава, текстурно-структурных особенностей руд, специфики района и других факторов. При этом необходимо выявить наиболее эффективное сочетание отдельных методов обогащения с целью максимального использования преимуществ каждого из них. Следует отметить, что конструирование сепараторов с ферромагнитными насадками опережает разработку отдельных теоретических вопросов процесса разделения на этих сепараторах, в результате чего поиск оптимальных конструктивных параметров машин)и оптимальные режимы обогащения на них выбираются чисто экспериментальным путем. В этой связи возникает необходимость исследования гидродинамических и электромагнитных параметров сепараторов с полиградиентной средой с! целью выбора оптимального режима их работы. Возникает необходимость также и в обобщении отдельных эксперимен- ,тальных исследований для рассмотрения магнитной полиградиент- ной сепарации как единого процесса разделения слабоматнитных минералов.

Авторы приносят благодарность сотрудникам НИИКМА ,Е. С. Берестову, А. В. Бобылеву, А. К- Захарову, В. В. Пожидаеву, Ю. Е. Митрофанову, Л. В. Малимон, Т. В. Некрасовой, О. Н. Сдержиковой, С. Н. Полухиной и другим, принимавшим участие в исследованиях, результаты которых освещены в настоящей книге. Авторы также признательны докт. техн, наук Р. Ш. Шафееву, докт. техн, наук профессору В. И. Кармазину, канд. техн, наук Н. Ф. Егорову и Т. Н. Галевской за ряд ценных советов, учтенных при написании книги, и за консультации ню отдельным важным вопросам теории полиградиентной сепарации.

Глава I