Магнитное обогащение полезных ископаемых: режимы сепарации, оборудование, эксперимент и техника безопасности

Тип работы: Отчет по практике
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 18 страниц
В избранное:

Министерство образования и науки Республики Казахстан

НАО «ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Д. СЕРИКБАЕВА»

Школа/факультет

ОТЧЕТ

о прохождении практики

(учебной)

образовательная программа

(шифр, наименование ОП)

(Ф. И. О. обучающегося)

Место прохождения практики:

(название организации, предприятия)

Сроки практики:

с 20 г. по 20___ г.

Руководитель практики от НАО «ВКТУ имени Д. Серикбаева»:

подпись/(ФИО, ученая степень, звание, должность)

Усть-Каменогорск 2022

Содержание

Введение 3

1 Магнитное обогащение полезных ископаемых 4

2 Режимы магнитной сепарации 7

3 Эксперимент. 12

4 Техника безопасности при использовании магнитных сепараторов обогащении полезных ископаемых 15

5 Область применения магнитных методов и их технологические задачи 16

6 Технологические задачи магнитных методов обогащения 17

Заключение 19

Список использованных литератур 20

Введение

При обогащении возможно получение как конечных товарных продуктов (известняк, асбест, графит и др. ), так и концентратов, пригодных для дальнейшей химической или металлургической переработки. Обогащение - наиважнейшее промежуточное звено между добычей полезных ископаемых и использованием извлекаемых веществ. В основе теории обогащения лежит анализ свойств минералов и их взаимодействия в процессах разделения - минералургия.

Обогащение позволяет существенно увеличить концентрацию ценных компонентов. Содержание важных цветных металлов - меди, свинца, цинка - в рудах составляет 0, 3-2 %, а в их концентратах - 20-70 %. Концентрация молибдена увеличивается от 0, 1-0, 05 % до 47-50 %, вольфрама - от 0, 1-0, 2 % до 45-65 %, зольность угля снижается от 25-35 % до 2-15 %. В задачу обогащения входит также удаление вредных примесей минералов (мышьяк, сера, кремний и т. д. ) . Извлечение ценных компонентов в концентрат в процессах обогащения составляет от 60 до 95 %.

Операции обработки, которым подвергают на обогатительной фабрике горную массу, подразделяют на: основные (собственно обогатительные) ; подготовительные и вспомогательные.

Все существующие методы обогащения основаны на различиях в физических или физико-химических свойствах отдельных компонентов полезного ископаемого. Существуют, например, гравитационное, магнитное, электрическое, флотационное, бактериальное и другие способы обогащения.

Магнитное обогащение полезных ископаемых

Первый патент на способ магнитного обогащения полезных ископаемых (железной руды) был получен в Англии в 1792 году на имя Вильяма Фулартона. Промышленная реализация магнитного способа обогащения, главным образом для железняка, началась в конце XIX столетия. В Швеции Венстрем и Таге Мортзелл предложили сухой барабанный сепаратор с изменяемой полярностью. Аналогичный магнитный сепаратор был создан в Италии Пальмером в 1854 году. Широкое применение магниттной сепарации железняка началось в Швеции в начале ХХ столетия и было связано с разработкой Грендалем технологии барабанной сепарации для мокрого магнитного обогащения в 1906 году.

Классификация процессов магнитного обогащения

Схема разделения изотопов урана с помощью мощного магнитного поля. На движущиеся в магнитном поле ядра атомов действует сила Лоренца: эта сила одинакова как для урана-235, так и для урана-238, но более тяжёлые ядра атомов урана-238 обладают бомльшей инерцией, и поэтому движутся во внешнем потоке

По областям применения различают подготовительные, основные (собственно магнитное разделение) и вспомогательные процессы магнитного обогащения.

Подготовительные процессы:

улавливание металлолома,
намагничивание и размагничивание,
магнитная агрегация.
Вспомогательные процессы:
сгущение и обезвоживание;
измельчение в магнитном поле.

В зависимости от величины магнитной восприимчивости материала магнитная сепарация разделяется на слабомагнитную и сильномагнитную, в зависимости от среды, в которой проводится разделение, - на мокрую и сухую.

По принципу использования магнитного поля процессы магнитного обогащения разделяют на прямые и комбинированные (непрямые) . К прямым принадлежат процессы разделения в слабых и сильных полях, регенерации суспензий, извлечения металлолома, магнитного пылеулавливания, термомагнитной и динамической агрегации.

Непрямые процессы:

(МГС) ;
(МГД) сепарация;
сгущение материалов, которые предварительно прошли магнитную флокуляцию, сепарацию полезных компонентов, локализованных на магнитных носителях.

Основы магнитного обогащения:

Крупность обогащаемой руды - до 150 мм. Для увеличения контрастности магнитных свойств разделяемой смеси используют термообработку.

При магнитном обогащении на минеральное зерно в неоднородном магнитном поле действует магнитная сила Fмагн, которая определяется формулой, где :

ч - удельная магнитная восприимчивость, м3 / кг;

- магнитная сила поля, А2 / м3.

На результат s магнитной сепарации существенно влияет разница между удельными магнитными восприимчивостями ч1 и ч2 разделяемых зёрен, неоднородность поля сепаратора по величине магнитной силы и крупность частиц обогащаемого материала.

Отношение магнитных восприимчивостей разделяемых при обогащении рудных и нерудных зёрен называется коэффициентом селективности магнитного обогащения.

Для успешного разделения минералов в магнитных сепараторах необходимо, чтобы величина коэффициента селективности магнитного обогащения была не меньше 3 - 5.

Соответственно классификации процессов магнитного обогащения различаются и аппараты, в которых происходят эти процессы:

магнитные сепараторы;
дешламаторы;
сепараторы;
сепараторы;
электродинамические сепараторы;
железоотделители;
металлоразделители;
устрройства для размагничивания и намагничивания материалов.

Разделение минеральных частиц по магнитным свойствам может осуществляться в трёх режимах:

режим отклонения магнитных частичек характеризуется повышенной производительностью, но сниженой эффективностью процесса;
режим удержания магнитных частичек характеризуется высоким извлечением магнитного компонента;
режим извлечения магнитных частичек характеризуется высоким качеством магнитного продукта, но снижением его извлечения.

Современные магнитные сепараторы имеют эффективность разделения и производительность в 5-10 раз бомльшую, чем образцы середины ХХ столетия. В сравнении с другими методами себестоимость магнитной сепарации для кусковых сильномагнитных материалов самая низкая, для мелкодисперсных - вторая после самого дешёвого методу винтовой сепарации. Производительность сепараторов для кусковых руд достигает 500 т/час, для тонкоизмельчённых сильномагнитных - 200 т/час, слабомагнитных - 40 т/час.

Перспективность магнитного обогащения обуславливается непрерывным интенсивным развитием технологии производства магнитных материалов и техники сильных магнитных полей, параметры которых постоянно улкчшаются, а себестоимость обогащения снижается.

Режимы магнитной сепарации

Сепарация в магнитном поле основана, главным образом, на различии в магнитных свойствах разделяемых минералов. Однако минералы при перемещении в магнитном поле сепаратора подвергаются воздействию не только магнитных, но и механических сил.

Кроме магнитных сил, на частицы действуют сила тяжести и силы выталкивания и сопротивления среды, в которую помещаются зерна (ее плотность, вязкость, смачиваемость, степень турбулизации потока и др. ) . Результат взаимодействия указанных сил предопределяет различный характер движения частиц, что позволяет произвести их разделение.

Возникающие силы подразделяются на активные, пассивные и диссипативные. Для сильномагнитных зерен активной является магнитная сила, а пассивной - сила тяжести и силы выталкивания и сопротивления среды; для немагнитных зерен активной силой является сила тяжести, другие силы являются пассивными. Диссипативные силы, связанные с потерями энергии, уменьшают активные и пассивные силы. Минеральные зерна, у которых магнитная сила Fм больше суммы механических отрывных сил Fмех, при прохождении через магнитное поле будут притягиваться к полюсам магнитной системы и попадут в магнитный продукт. Немагнитные зерна или зерна с низкой магнитной восприимчивостью без взаимодействия с магнитным полем пройдут через него и попадут в немагнитный продукт.

Для того чтобы разделить смесь минералов, различающихся по магнитным свойствам, должны одновременно соблюдаться следующие условия:

а) магнитная сила, действующая на сильно магнитные минералы, должна быть равна или больше равнодействующей всех механических сил, действующих на эти минералы в направлении, противоположном магнитной силе;

б) магнитная сила, действующая на слабо магнитные минералы, должна быть меньше равнодействующей всех механических сил, действующих на эти минералы. Эти условия запишем следующим образом:

F'мех<F'магн>F"магн<F"мех,

где F'магн - магнитная сила, возникающая в сильно магнитных минералах, извлекаемых в магнитную фракцию;

F"магн - то же, возникающая в менее магнитных минералах;

F'мех, F"мех - равнодействующая механических сил, действующих на минералы, выделяющиеся в магнитную и немагнитную фракции.

Разделение руды в магнитном поле под влиянием магнитных и механических сил осуществляется в режиме извлечения магнитных минералов (нижнее питание) или в режиме их удерживания (верхнее питание) . Средой, в которой осуществляется разделение минералов, может быть воздух или вода. В соответствии с этим процесс называется мокрой или сухой магнитной сепарацией.

а - нижняя подача питания (режим извлечения) ;

б - верхняя подача питания (режим удерживания)

Рисунок 4. 4 - Схема сил, действующих на частицы минерала в рабочей зоне сепаратора

Режим извлечения

В этом случае руда подается под ленту, барабан или валок и перемещается по рабочей зоне сепаратора по прямолинейной или криволинейной траектории. Рассмотрим динамику процесса сухой магнитной сепарации при криволинейном перемещении руды через рабочую зону сепараторов (рисунок 1, а) . На магнитную частицу действуют следующие силы (отнесенные к зерну массой, равной единице) : 1) магнитная сила, нормальная к поверхности барабана, 2) сила трения руды о плоскость fтр (магнитные частицы под воздействием Fмагн отрываются от наклонной плоскости, поэтому для них fтр=0) ; 3) сила инерции Fц, возникающая за счет кривизны питающего лотка. Влияние последней силы на процесс разделения незначительно и ею можно пренебречь. Обозначим: t1 - время, за которое частица пройдет длину зоны притяжения L; t2 - время, за которое частица поднимется на высоту зоны притяжения h. Если частица поступает в рабочую зону с начальной скоростью V0, путь L, который за время t1 пройдет частица, Одновременно магнитная частица должна переместиться в направлении к полюсу на расстояние.

Режим удерживания

В этом случае руда подается в верхнюю часть барабана и перемещение ее через рабочую зону сепаратора происходит по криволинейной траектории (рисунок 1б) . На магнитное зерно при разделении в воздушной среде действуют следующие силы (отнесенные к зерну массой, равной единице) :

1) магнитная сила, нормальная к поверхности барабана

F _магн= μ ₀ χHgradH

2) сила тяжести f _m =g, имеющая две составляющие: нормальную к поверхности барабана f _н =gcosα и касательную к этой поверхности f _н =gsinα,

3) центробежная сила, нормальная к поверхности барабана F _ц ,

Необходимая удельная магнитная сила для удерживания магнитных минералов, содержание которых в руде αм=0, 3 ± 0, 9,

Таким образом, основными механическими силами, определяющими удельную магнитную силу при сепарации в режиме удерживания, являются центробежная сила и сила тяжести зерна, причем при значениях угла α от 0 до 90° последняя уменьшает необходимую магнитную силу.

В зависимости от направления перемещения продуктов относительно друг друга различают следующие режимы сепарации (рисунок 2) :

прямоточный - продукты сепарации движутся в том же направлении, что и исходная руда; противоточный - магнитная фракция движется в направлении, противоположном направлению движения исходной руды;
полупротивоточный - исходная руда, направляемая на магнит, разделяется на магнитную и немагнитную фракции, отклоняющиеся под прямыми углами в разные стороны.

а - прямоточный; б - противоточный; в - полупротивоточный

Рисунок 4. 5 - Режимы магнитной сепарации

Условия разделения при прямоточном режиме не обеспечивают полного извлечения магнитных зерен, поскольку слабомагнитные зерна, притягиваемые магнитом с меньшей скоростью, должны притягиваться к уже образовавшемуся на нем слою сильно магнитных зерен и в связи с этим возрастает вероятность их отрыва и попадания в немагнитный продукт.

Противоточный режим обеспечивает более благоприятные условия для извлечения магнитных зерен, так как слабо магнитные зерна могут притягиваться к поверхности магнита, свободной от сильно магнитных зерен.

При полупротивоточном режиме направление движения исходного питания совпадает с направлением магнитных сил, действующих на магнитные частицы, вследствие этого облегчается их извлечение.

Классификация сепараторов

Серийно выпускаются сепараторы двух типов: электромагнитные и с постоянными магнитами. Несмотря на конструктивные отличия магнитных систем и других узлов, все сепараторы делятся на две группы:

1) сепараторы со слабым магнитным полем (напряженность магнитного поля от 70 до 120 кА/м и сила поля от 3·105 до 6·105 кА2/м3), предназначенные для выделения из руд сильномагнитных минералов;

2) сепараторы с сильным магнитным полем (напряженность магнитного поля от 800 до 1600 кА/м и сила поля от 3·107 до 1210·107 кА2/м3), предназначенные для выделения из руд слабомагнитных минералов. Сепарация может осуществляться в воздушной или водной среде и магнитные сепараторы, в свою очередь, подразделяются на сухие и мокрые.

В зависимости от направления движения продуктов относительно друг друга различают сепараторы с прямоточной, противоточной и полу-противоточной ваннами. По конструктивному исполнению основного рабочего органа и виду среды, в которой происходит разделение, сепараторы делятся на:

барабанные для мокрой сепарации, барабанные для сухой сепарации, валковые для мокрой сепарации, валковые для сухой сепарации, дисковые для сухой сепарации.

Эксперимент

Цель эксперимента: изучение факторов влияюших на процесс обогашения алмазных руд в магнитном сепараторе и методы их регулирования для достижения максимального извлечения.

1 . Напряженность магнитного поля. Повышение напряженности поля приводит к увеличению магнитной силы и, как следствие, позволяет извлекать в магнитную фракцию минералы с более низкой магнитной восприимчивостью. Это оказывает влияние на выход и качество продуктов разделения. Однако чрезмерное увеличение напряженности магнитного поля может привести к повышенному засорению магнитной фракции. Недостаточная напряженность поля - причина потерь магнитных минералов с хвостами.

Если технологическая схема обогащения включает несколько последовательных операций магнитной сепарации, при перечистке немагнитной фракции напряженность магнитного поля в каждой последующей операции должна быть увеличена. Доводка же магнитных концентратов осуществляется при постепенном уменьшении напряженности поля.

2 . Параметры рабочей зоны (длина и высота), а также ширина питания определяют пропускную способность, т. е. производительность сепаратора. С увеличением диаметра барабана (валка) длина рабочей зоны возрастает, а это позволяет повысить извлечение магнитных минералов и производительность сепаратора. Повышение производительности достигается также при увеличении ширины приемного отверстия питания (длины барабана, валка) .

Высота рабочей зоны определяется в процессе создания конструкции сепаратора и в определенных пределах может изменяться при технологической наладке сепаратора для обогащения минерального сырья данного вида. Уменьшение высоты рабочей зоны приводит к увеличению напряженности магнитного поля, и наоборот.

Частота вращения барабанов и валков сепаратора в значительной мере определяет его производительность и качество продуктов обогащения. Она выбирается в зависимости от метода обогащения (сухой или мокрый), способа подачи питания (верхний или нижний), удельной магнитной восприимчивости и крупности разделяемых минералов, необходимого качества продуктов обогащения (получение готовых концентратов или отвальных хвостов) .

3 . Крупность и магнитные свойства обогащаемой руды. При резком различии в крупности разделяемых минералов затрудняется правильный выбор напряженности магнитного поля, параметров рабочей зоны, скоростного режима и производительности сепаратора. Все это приводит к ухудшению технологических показателей обогащения. Лучшие показатели обогащения получаются с применением предварительной классификации материала, максимально сближающей верхний и нижний пределы крупности разделяемых минералов.

4. Непременным условием применения магнитного обогащения является достаточная контрастность магнитных свойств разделяемых минералов, т. е. если удельные магнитные восприимчивости будут соответственно χ 1 и χ 2, отношение χ 1/ χ 2 должно быть больше единицы (на практике не менее 3-5) . Это отношение называется коэффициентом селективности магнитного обогащения.

Для извлечения сильномагнитных минералов на магнитных сепараторах применяются относительно слабые магнитные поля напряженностью до 120-150 кА/м. Для извлечения слабо магнитных минералов применяются сильные магнитные поля напряженностью 800-1500 кА/м и выше. Немагнитные минералы не извлекаются даже в полях высокой напряженности.

Магнитные методы нашли широкое применение для обогащения руд черных металлов, при доводке концентратов редких и цветных металлов, для регенерации сильно магнитных утяжелителей при тяжело среднем обогащении, для удаления железных примесей из фосфоритовых руд, кварцевых песков и других материалов.

5. Содержание твердого в питании сепараторов. С увеличением содержания твердого в пульпе при мокрой магнитной сепарации производительность сепаратора увеличивается, однако качество продуктов обогащения снижается. Увеличение разжиженности пульпы, как правило, обеспечивает повышение качества магнитной фракции, но одновременно возрастают также потери магнитных минералов с хвостами, так как увеличивается скорость прохождения пульпы через рабочую зону сепаратора. Оптимальное содержание твердого в питании сепараторов находится в пределах 30-40 %.

Проведение эксперимента:

Цель работы: исследовать факторы, влияющие на процесс обогащения в магнитном сепараторе.

Исследуемые факторы: Отношение извлечение от напряженности магнитного поля, и от класса крупности обогащаемой руды.

Опыт №1

Фактор: Отношения извлечения от напряженности магнитного поля.

Ход работы :

· Для опыта берем 150 грамм руды с содержанием ценного компонента

α = 35%.

· Затем с бункера забираем концентрат высушиваем, взвешиваем находим выход продукта обогащения, содержание ценного компонента, и извлечение.

· Напряженность магнитного поля

№1= 90кА/м.

№2= 80 кА\м;

№3=60кА\м;

№4=110кА\м;

№5=50кА\м.

Техника безопасности при использовании магнитных сепараторов обогащении полезных ископаемых

Указание мер безопасности Конструкция сепаратора отвечает требованиям безопасности по СТ 12. 2. 003-91, СТ Р ЕН 414-2002, СТ Р 12. 4. 026-2001, СТ 12. 2. 007-75, СТ 21130-75 и соответствует «Общим правилам безопасности для предприятий и организаций металлургической промышленности».

При монтаже и эксплуатации также следует руководствоваться «Едиными правилами безопасности при дроблении, сортировке и обогащении полезных ископаемых и окусковании руд и концентратов».

Электродвигатель сепаратора и пульт должны иметь защитное заземление в соответствии с СТ 12. 1. 019-79 и СТ 12. 1. 030-81. Монтаж электрооборудования сепаратора должен производиться в соответствии с требованиями СТ 12. 2. 007-75 и «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ) . 17 Обеспечение пожарной безопасности соответствует СТ 12. 1. 004-76. К работе по обслуживанию сепаратора допускаются лица, обученные безопасным приемам труда и прошедшие инструктаж по технике безопасности с учетом требований настоящего руководства по эксплуатации и СТ 12. 3. 002-75.

Запрещается:

• включать сепаратор без заземления рамы, электродвигателя;

• производить ремонт, наладку и осмотр, включенного в сеть электрооборудования. Подготовка к работе Перед пуском сепаратора необходимо проверить: затяжку болтовых соединений, узлов и деталей, отсутствие посторонних предметов в разгрузочных коробках, наличие смазки в подшипниковых узлах, натяжение приводных ремней. Кратковременным пуском проверить правильность вращения валка (по часовой стрелке со стороны питателя) . Установить ручку регулировки тока электромагнитной системы в крайнее левое положение.

Порядок работы Пуск сепаратора производится в следующей последовательности:

• включить привод валка;

• включить электромагнитную систему, установить требуемую величину намагничивающего тока, вращая рукоятку установки тока;

• подать материал в рабочую зону, для чего включить вибропитатель. Остановку сепаратора производить в обратном порядке.

Область применения магнитных методов и их технологические задачи

... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.