Сепараторы со слабым магнитным полем для обогащения сильномагнитных руд

4.1. Сепараторы для сухого обогащения руд

К данной группе ап­паратов относятся барабанные и шкивные сепараторы типа ПБС, ЭБС, шкивные сепараторы (типа Ш).

Особенностью данного типа аппаратов является рабочий ор­ган, выполненный в виде вращающегося барабана, внутри которого расположена неподвижная магнитная система в виде сектора (рис. 4). Полюса магнитной системы могут чередоваться как по длине барабана, так и по периметру. Магнитная система может быть как электромагнитной, так и из постоянных магнитов, причём последняя находит всё большее применение. Способ подачи материала может быть любым, но чаще – верхний. Рабочая зона разделения открытая, поэтому крупность исходного материала для сепараторов с верхней подачей практически не ограничена (до 100 мм).

Исходный материал подаётся на барабан или на бесконечную ленту, охватывающую магнитный и натяжной барабан. В последнем случае сепаратор называется шкивным. Магнитная система у шкивного сепаратора может вращаться вместе с барабаном и распола­гаться по всему периметру последнего. В месте схода ленты с маг­нитного барабана осуществляется разгрузка магнитного продукта.

Основное применение сепараторов для сухого обогащения – предварительное обогащение крупнокусковой магнетитовой руды с целью вывода из процесса перед измельчением отвальных хвостов. Иногда с помощью сухой магнитной сепарации получают конечные концентраты. Кроме того, с помощью сухой магнитной сепарации можно осуществлять разделение руды на два типа с целью после­дующей раздельной их переработки.

Крупность исходной руды достигает 100 мм, но, как правило, менее 30 мм. Часто руду перед сепарацией делят на 2 класса с по­следующим раздельным магнитным обогащением. Большая круп­ность исходного продукта, даже при монослойной его подаче, по­зволяет получить высокие значения производительности.

Таблица 1. Технические характеристики сепараторов типа ПБС, ЭБС.

Параметры	ЭБС-90/100	ЭБС-80/170	ПБС-63/100 (ПБСЦ)	ПБС-90/200 (ПБСЦ)	4ПБС-63/200
Размер барабана, мм:
- диаметр
- длина
Число барабанов
Крупность обогащаемой руды, мм, не более
Производительность, т/ч
Напряжённость поля на
поверхности барабанов,
к А/м:
- верхних	110-120				80-88
- нижних	-	-	-	-
Частота вращения барабанов, мин ^-1:
- верхних			54-300	-	49-102
- нижних	-	-	-	-	31-49
Мощность возбуждения
поля, кВт	5,5	6,4	-	-	-
Номинальная мощность
привода и питателя, кВт	1,1		5,5	-	7,6
Габаритные размеры, мм:
- длина				-
- ширина				-
- высота				-
Масса, т	4,7	7,5		-

Рис. 4. Сепараторы для сухого обогащения сильномагнитных руд:

а – ЭБС-80/170: 1 – вращающийся барабан; 2 – неподвижная электромагнитная сис­тема; 3 – виброкаскадный питатель; 4 – корпус; 5 – бункер исходного продукта; 6 – аспирационный патрубок;

б – ПБСЦ-63/50: 1 – вращающийся барабан; 2 – неподвиж­ная система из постоянных магнитов; 3 – вибропитатель; 4 – корпус; 5 – бункер исходного продукта; 6 – аспирационный патрубок; 7 – делитель (шибер);

в – 2ПБС-90/250: 1 – вращающийся барабан (2 шт.); 2 – неподвижная система из постоянных магнитов; 3 – питатель; 4 – корпус; 5 – бункер исходного продукта; 6 – аспирацион­ный патрубок; 7 – делитель (шибер); 8 – смотровой люк; 9 – очиститель барабана, И – исходный; М – магнитный; Н – немагнитный.

Технические характеристики некоторых типов барабанных се­параторов приведены в табл. 1.

Рассмотрим конструкцию и принцип работы барабанных се­параторов на примере аппаратов, приведённых на рис. 4.

Сепаратор ЭБС-80/170 (см. рис. 4, а) предназначен для сухо­го магнитного обогащения магнетитовых руд крупностью –15+0 мм. Магнитная система сепаратора электромагнитная с чередованием полярности полюсов по длине барабана. Способ подачи исходного материала нижний, направление движения исходного и магнитного продуктов – противоточное.

Исходный продукт из бункера 5 поступает на виброкаскадный питатель 3, выполненный в виде трёх ступенчато расположенных порогов. Это способствует увеличению длины рабочей зоны и по­стоянному подбрасыванию частиц к барабану, что, в конечном ито­ге, позволяет более полно извлекать магнитную фракцию. Магнит­ные частицы притягиваются к неподвижной магнитной системе 2через вращающийся барабан 1 и транспортируются барабаном 1 против хода движения исходного продукта. В дальнейшем магнит­ные частицы поднимаются барабаном в верхнюю часть, где заканчи­вается магнитная система, и разгружаются, свободно падая с бара­бана в свой приёмник. Немагнитные частицы движутся по виброка­скадному питателю 3 до попадания в свой приёмник. Отсос пыле­видных частиц осуществляется через аспирационный патрубок 6.

Сепараторы ПБС-63/50 и ПБСЦ-63/50 (см. рис. 4, б) предна­значены для сухого магнитного обогащения мелкодроблёных силь­номагнитных продуктов. Магнитная система сепаратора собрана из постоянных магнитов (никель-кобальтовый сплав) с чередованием полюсов по периметру барабана (по ходу движения материала). Способ подачи исходного материала – верхний.

Особенностью сепаратора является малый шаг полюсов – 55 мм – и повышенная скорость вращения барабана до 5 сек ^–1, что обеспе­чивает частоту магнитного поля 90 Гц. Большая частота магнитного поля способствует интенсивному магнитному перемешиванию и как следствие получению богатых концентратов. Увеличение скорости вращения барабана позволяет доводить грубозернистые концентра­ты (крупнее 20 мкм) сухим способом до качества, соответствующего содержанию железа 60 % и более.

Сепаратор выпускается в двух исполнениях: ПБС с частотой вращения барабана 0,9-2,6 сек ^–1 и ПБСЦ (центробежный) с частотой вращения барабана 2,6-5 сек ^–1.

Сепаратор ПБС-63/50 работает следующим образом. Исход­ный продукт из бункера 5 поступает на вибропитатель 3, служащий для равномерной подачи исходного материала на барабан 1. Маг­нитные частицы притягиваются к неподвижной магнитной системе 2 через вращающийся барабан 1 и транспортируются последним до участка окончания магнитной системы 2, где магнитные частицы отрываются от барабана 1 и попадают в свой приёмник (см. рис. 4, б). Немагнитные частицы под действием гравитационной и центро­бежной сил отрываются от барабана раньше магнитных и попадают в свой приёмник. Для очистки барабана от пылевидных частиц в месте окончания магнитной системы устанавливаются очиститель­ные устройства. Отсос пылевидных частиц осуществляется через аспирационный патрубок 6.

Для регулирования качества и количества продуктов разделе­ния служит делитель или шибер 7. При повороте шибера влево уменьшается выход немагнитного продукта, снижается содержание магнитных минералов (частиц) в немагнитном и магнитном продук­тах. При повороте шибера вправо (см. рис. 4, б) уменьшается вы­ход магнитного продукта, повышается содержание магнитных ми­нералов (частиц) в немагнитном и магнитном продуктах.

Аналогично сепаратору ПБС-63/50 работают другие однобарабанные сепараторы с верхней подачей материала типа ПБС, ЭБС и барабанные (шкивные) железоотделители, например ЭБС-90/100, ПБС(Ц)-63/100, ПБС(Ц)-63/200, ПБС(Ц)-90/200, Ш-65-63, БЭ-140/100.

Для повышения производительности сепаратора разработаны конструкции многобарабанных сепараторов 4ПБС-63/200 и 2ПБС-90/250. Первый сепаратор имеет два параллельно работающих верхних барабана и два параллельно работающих нижних барабана для перечистки немагнитных продуктов верхних барабанов. У второго сепаратора один барабан вверху и один внизу. Барабаны сепарато­ров имеют магнитную систему из постоянных магнитов с чередова­нием полярности по ходу движения материала. Способ подачи ис­ходного материала – верхний. Принципы работы сепараторов 4ПБС-63/200 и 2ПБС-90/250 аналогичны.

Сепаратор 2ПБС-90/250 работает следующим образом.

Исходный продукт из бункера 5 самотёком поступает на верх­ний вращающийся барабан 1. Магнитные частицы притягиваются к неподвижной магнитной системе 2 через вращающийся барабан 1 и транспортируются последним до места окончания магнитной систе­мы 2, где магнитные частицы отрываются от барабана 1 и попадают в приёмник магнитного продукта (см. рис. 4, в). Немагнитные и слабомагнитные частицы под действием гравитационной и центро­бежной сил отрываются от верхнего барабана раньше магнитных и поступают на нижний барабан, где происходит их разделение на промпродукт (магнитный 2) и отвальные хвосты (немагнитный). Се­паратор позволяет получить три продукта: магнитный 1, магнитный 2 и немагнитный. Как правило, магнитный 1 и магнитный 2 объеди­няют. Для регулирования качества и количества продуктов разделе­ния нижнего барабана служит делитель или шибер 7. Для очистки барабанов от налипших на них мелких частиц служат очистители 9 периодического действия.

Магнитный продукт верхнего барабана более высокого каче­ства по сравнению с магнитным продуктом нижнего барабана. Это достигается более высокой скоростью вращения верхнего барабана и меньшей напряжённостью поля его магнитной системы по сравне­нию с нижним барабаном.

Средние результаты сравнительных испытаний сепараторов 4ПБС-63/200 и 2ПБС-90/250 на дроблёной магнетитовой руде Соколовско-Сарбайского ГОКа показали преимущество сепа­ратора 2ПБС-90/250 как технологическое, так и эксплуатационное.

4.2. Сепараторы для мокрого обогащения руд

К этой группе ап­паратов относятся барабанные и ленточные сепараторы типа ПБМ, ЭВМ, ЭЛ. Ленточные сепараторы в настоящее время практически не применяются. Способ подачи материала – нижний. По виду разде­ляемого продукта сепараторы можно разделить на аппараты для обогащения измельчённых магнетитовых руд и регенерации тяжелосредных магнетитовых суспензий.

Разделение осуществляется в водной среде, поэтому круп­ность исходного продукта, как правило, не превышает 3 мм. Бара­банные сепараторы для обогащения руд имеют, как правило, маг­нитную систему из постоянных магнитов с чередованием полярно­сти по периметру барабана (по ходу движения материала). Магнит­ная система сепараторов для регенерации тяжелосредных суспензий чаще электромагнитная секторная с чередованием полярности по­люсов по длине барабана.

Удельная производительность (на 1 м длины барабана) сепа­раторов ПБМ при обогащении магнетитовых руд изменяется от 7-10 до 50 т / (ч ´ м) и более. Производительность снижается от первых к последним операциям мокрой магнитной сепарации технологиче­ской схемы. Удельная производительность (на 1 м длины барабана) сепараторов ЭБМ при регенерации магнетитовой суспензии дости­гает 120 м³ / (ч ´ м).

Технические характеристики некоторых типов барабанных се­параторов приведены в табл. 2.

Для регенерации магнетитовых тяжёлосредных суспензий применяются противоточные сепараторы ЭБМ-П-80/170 и ЭБМ-П-80/250. К регенерационным сепараторам предъявляются следующие требования: эффективная работа на весьма разбавленных пульпах при достаточной объёмной производительности; максимальное из­влечение частиц утяжелителя (98% и более); получение чистой и плотной магнитной фракции (более 2000 кг/м³).

Сепаратор ЭБМ для регенерации суспензий по сравнению с сепараторами ПБМ для обогащения руд имеет следующие особен­ности: повышенную напряжённость магнитного поля (до 160 кА/м); большую длину рабочей зоны (сектор магнитной системы более 180°, барабан погружён в пульпу ниже своей оси); наличие отжим­ного скребка для обезвоживания магнитного продукта (около 85% твёрдого).

Сепаратор ЭБМ-П работает следующим образом (рис. 5, г). Исходная тяжелосредная суспензия по трубопроводу подаётся в распределительную коробку 1, откуда она попадает в ванну 4. По мере движения пульпы под вращающимся барабаном 2 из неё извле­каются частицы магнетита и притягиваются к неподвижной магнит­ной системе 3. Частицы магнетита поднимаются барабаном вверх, проходят под отжимным скребком 6 (обезвоживаются) и снимаются на противоположной стороне барабана счищающим скребком 7 и попадают в приёмник утяжелителя. Барабан вращается навстречу направлению движения исходного продукта.

Немагнитный продукт в ванне сепаратора делится на относи­тельно крупный угольный шлам и слив. Первый разгружается в нижней части ванны и направляется на дальнейшую переработку, второй разгружается через порог ванны и направляется в качестве оборотной воды на отмывку суспензии из продуктов тяжелосредной сепарации.

Барабанные сепараторы для обогащения руд ПБМ изготавли­ваются в трёх основных исполнениях: прямоточные, противоточные и полупротивоточные.

Кроме того, противоточные и полупротивоточные сепараторы могут быть с частичной циркуляцией магнитно­го продукта. Варианты сепараторов отличаются типом ванн и на­правлением движения продуктов (рис. 5, а-в).

Устройство и принцип действия сепараторов ПБМ практиче­ски одинаковы для всех вариантов. Они работают следующим обра­зом (см. рис. 5, а-в). Измельчённая руда в виде пульпы поступает из приёмной коробки 1 в ванну 4 под вращающийся барабан 2. Маг­нитные частицы извлекаются из пульпы, притягиваются к поверхно­сти барабана и выносятся им до места окончания магнитной систе­мы, где поле резко снижается. В этом месте магнитные частицы смываются с поверхности барабана водой, подаваемой из брызгал 5. Немагнитные частицы разгружаются либо через отверстие в нижней части ванны, либо через её переливной порог.

Таблица 2. Технические характеристики сепараторов типа ПБМ, ЭБМ

Параметры	ЭБМ-П- 80/250	ПБМ-90/250 (П, ПП, ПЦ, ППЦ)	ПБМ- 120/300 (П, ПП, ПЦ, ППЦ)	ПБМ- 150/400 (П, ПП, ПЦ, ППЦ)
Размер барабана, мм:
- диаметр
- длина
Напряжённость поля на
Поверхности барабана,
кА/м:		105-125	105-125	105-125
Номинальная мощность
привода, кВт		5,5	7,5	-
Габаритные размеры,
мм: - длина				-
- ширина				-
- высота				-
Масса, т	7,5		7,4	-

Внутри барабана неподвижно установлена магнитная система 3 из постоянных магнитов с чередованием полярности по ходу дви­жения материала. Положение магнитной системы (угол её поворота) можно регулировать, оно различно для всех вариантов сепараторов. Приводное устройство находится внутри барабана. Обечайку барабана футеруют резиновой лентой. В боковых стенках ванны сепара­тора имеются окна для её очистки от осевших шламов.

Прямоточные сепараторы применяются в первых операциях схем магнитного обогащения при крупности исходного продукта менее 3 мм (менее 25 % класса – 71 мкм). Направление вращения ба­рабана совпадает с направлением движения исходного, немагнитно­го и магнитного продуктов. Магнитный и тонкий немагнитный (пе­релив) продукты разгружаются с одной стороны барабана сепарато­ра. Грубозернистый немагнитный продукт разгружается через от­верстие в нижней части ванны (см. рис. 5, а).

Противоточные сепараторы также применяются в первых опе­рациях схем магнитного обогащения при крупности исходного продукта менее 1,5 мм. Барабан с извлечёнными магнитными частицами вращается навстречу движению исходного и немагнитного продук­тов. Магнитный и немагнитный продукты разгружаются по разные стороны от барабана (см. рис. 5, б).

Рис. 5. Сепараторы для мокрого обогащения сильномагнитных руд:

а – прямоточный ПБМ; б – противоточный ПБМ-П; в – полупротивоточный ПБМ-ПП; г – противоточный ЭБМ-П для регенерации тяжелосредной суспензии; д – се­паратор с "бегущим" магнитным полем.

1 – приёмная коробка исходной пульпы; 2 – барабан; 3 – магнитная система; 4 – ванна; 5 – брызгала; 6, 7 – отжимной и очищающий скребки; М – магнитный; Н – немагнитный.

Полупротивоточные сепараторы применяются в последних операциях схем магнитного обогащения при крупности исходного продукта менее 0,5 мм (более 60 % класса – 71 мкм). В полупротивоточных сепараторах исходный материал (пульпа) подаётся под дав­лением через отверстие в нижней части ванны под барабан. Немаг­нитный продукт движется против направления вращения барабана и самотёком разгружается через порог ванны. Магнитные частицы транспортируются барабаном и разгружаются с другой стороны ванны (см. рис. 5, в).

Разработаны конструкции прямоточных и полупротивоточных сепараторов с частичной циркуляцией магнитного продукта ПБМ-ПЦ и ПБМ-ППЦ. Особенностью этих аппаратов является то, что часть магнитного продукта отводится из приёмника концентрата и возвращается обратно в магнитный сепаратор. Сепараторы с час­тичной циркуляцией магнитного продукта позволяют получать не­сколько более богатые магнетитовые концентраты.

Для получения высококачественных магнетитовых концентра­тов разработаны сепараторы с переменным магнитным полем. Пе­ре­мен­ное или бегущее магнитное поле можно создать при помощи электромагнитной системы, питаемой переменным током, или меха­ническим путём при относительном перемещении барабана (исход­ного продукта) и многополюсной магнитной системы. Частота бе­гущего поля в разработанных сепараторах составляет 40-200 сек ^–1 и более. Сепарацию в бегущем магнитном поле осуществляют как в воздушной среде, так и в водной.

При попадании магнитной пряди или флокулы в переменное магнитное поле она разрушается, что позволяет выделить сростки и мелкие немагнитные частицы, содержащиеся в магнитной пряди, в немагнитный продукт. В результате этого качество магнитного кон­центрата повышается по сравнению с традиционными барабанными сепараторами ПБМ.

На рис. 5, д приведён общий вид мокрого барабанного сепа­ратора с бегущим магнитным полем с нижней подачей материала. Сепаратор состоит из неподвижного барабана 2, внутри которого вращается с большой скоростью магнитная система 3 с чередовани­ем полярности полюсов по образующей барабана. Скорость враще­ния магнитной системы 3 определяет частоту бегущего магнитного поля. Исходный материал из приёмной коробки 1 поступает в ванну 4. Магнитные частицы притягиваются к магнитной системе 3. Под действием бегущего магнитного поля пряди и флокулы разрушают­ся, из них высвобождаются немагнитные частицы и сростки, кото­рые разгружаются через отверстия в ванне 4. Далее магнитные час­тицы в виде "кипящего" слоя движутся в сторону, противополож­ную направлению вращения магнитной системы, и разгружаются в приёмник магнитного продукта (см. рис. 5, д). Для разгрузки маг­нитного продукта с поверхности барабана применяют конструкцию, позволяющую обеспечить постепенное удаление магнитной системы от поверхности барабана, или индукционные съёмники.

Сепараторы с бегущим магнитным полем позволяют получать магнетитовые концентраты с содержанием железа до 70 % и более за счёт разрушения прядей и флокул. Однако широкого промышленно­го распространения сепараторы с бегущим магнитным полем не по­лучили в связи с усложнением конструкции.

Дата добавления: 2015-07-02