Электрические методы обогащения
Лекция № 6
Процессы и аппараты магнитного и электрического обогащения. Радиометрические процессы.
Магнитное обогащение.
Электрические методы обогащения
Радиометрическое обогащение
Магнитное обогащение.
Магнитные методы обогащения основаны на различиях в магнитных свойствах разделяемых минералов. Их широко применяют при обогащении руд черных металлов, доводке концентратов редких и цветных металлов, регенерации сильномагнитных утяжелителей, удалении железистых примесей.
Основной силовой характеристикой магнитного поля является напряженность. Напряженностью Н магнитного поля называется сила, с которой поле воздействует на единицу положительной магнитной массы, помещенной в данной точке поля. Единицей напряженности в СИ является ампер на метр (А/м).
Магнитные свойства минералов характеризуются удельной магнитной восприимчивостью χ, которую измеряют в кубических сантиметрах на грамм. По ее значению все природные минералы разделены на три группы: сильномагнитные, слабомагнитные и немагнитные.
К сильномагнитным, или ферромагнитным, относятся в основном железосодержащие минералы (магнетит, пирротин и др.) с удельной магнитной восприимчивостью не менее 3 ∙ 10-3 см3/г, извлекаемые н к слабомагнитным относится большая группа минералов (например, гематит, ильменит, гранат) с меньшей удельной магнитной восприимчивостью: от 3 ∙ 10-3 до 15 ∙ 10-6 см3/г. Извлечение этих минералов при магнитном обогащении производится на сепараторах с сильным полем напряженностью от 800 до 1600 кА/м.
|
|
|
К немагнитным относятся минералы (кварц, апатит и др.), обладающие удельной магнитной восприимчивостью менее 15 ∙ 10-6 см3/г и не извлекаемые методами магнитной сепарации на современных сепараторах.
Чем выше удельная магнитная восприимчивость, тем при прочих равных условиях с большей силой магнитное поле воздействует на минеральное зерно.
Минеральные зерна, для которых магнитная сила больше суммы противодействующих механических сил (тяжести, инерции, центробежной, сопротивления среды и т.д.), будут притягиваться к полюсам магнитной системы сепаратора и извлекаться в магнитный продукт. Минеральные зерна с низкой магнитной восприимчивостью практически не меняют намагниченности, не взаимодействуют с внешним магнитным полем и движутся в магнитном поле по траектории, зависящей от воздействия только механических сил. Эти минеральные зерна выделяются в немагнитный продукт.
| 1 |
| 2 |
| 3 |
| 4 |
| 5 |
|
|
|
магнитной силы различают барабанные, валковые, роликовые, дисковые, ленточные, шкивные и другие сепараторы.
В свою очередь, барабанные, валковые, роликовые и ленточные сепараторы бывают с верхней и нижней подачей обогащаемого материала. Такие сепараторы можно использовать для сухой и мокрой сепарации. Барабанные, валковые, шкивные и ленточные сепараторы предусмотрены для обогащения сильномагнитных руд, роликовые, валковые и дисковые - для слабомагнитных руд.
|
Рис.I.17. Магнитный сепаратор
1 – вращающийся барабан; 2 – магнитная система; 3 – бункер исходного питания; 4 – немагнитная фракция, 5 – магнитная фракция
|
|
Рис.I.. Магнитный сепаратор 1 – вращающийся барабан; 2 – магнитная система; 3 – бункер исходного питания; 4 – немагнитная фракция, 5 – магнитная фракция
Рис.I.17. Магнитный сепаратор
1 – вращающийся барабан; 2 – магнитная система; 3 – бункер исходного питания; 4 – немагнитная фракция, 5 – магнитная фракция
|
В сепараторах со слабым полем напряженностью . Н < 120 кА/м.
Для обогащения полезных ископаемых крупностью от 3 до 100 мм применяется сухая магнитная сепарация, мельче 3(6) мм - обычно мокрая.
барабанные сепараторы для мокрой сепарации в зависимости от направления движения потока пульпы в ванне и вращения барабана бывают прямоточными, противоточными и полупротивоточными. Для материала крупностью до 6 мм предназначены сепараторы с прямоточной ванной; для мелкозернистого материала крупностью 2-3 мм и менее - сепараторы с противоточной ванной и для тонкозернистого материала крупностью не более 0,5 мм – сепараторы с полупротивоточной ванной. Часто комплектуют по три-четыре барабана в одном агрегате.
Схемы магнитного обогащения полезных ископаемых характеризуются большим разнообразием, обусловленным особенностями физико-химических свойств обогащаемых полезных ископаемых.
|
|
|
Электрические методы обогащения
Электрическое обогащение основано на различиях в электрических свойствах разделяемых минералов и осуществляется под влиянием электрического поля.
Из многочисленных электрических свойств минералов в основу работы промышленных сепараторов положено два: электропроводность и трибоэлектрический эффект.
Мерой электропроводимости вещества служит удельная электропроводность (l), численно равная электропроводности проводника длиной 1 см с поперечным сечением 1 см2, измеряемая в Оммах в минус первой степени на сантиметр в минус первой степени. В зависимости от электропроводимости все минералы условно делят на три группы: проводники, полупроводники и непроводники (диэлектрики).
Минералы-проводники характеризуются высокой удельной электропроводностью (l = 106¸10 ом-1×см-1). К ним относятся самородные металлы, графит, все сульфидные минералы. Полупроводники имеют меньшую удельную электропроводность (l = 10¸10-6 ом-1×см-1), к ним относятся гематит, магнетит, гранат и др. Диэлектрики в отличие от проводников обладают очень высоким электрическим сопротивлением. Их электропроводность ничтожно мала (l < 10-6 ом-1×см-1), они практически не проводят электрический ток. К диэлектрикам относится большое число минералов, в том числе алмаз, кварц, слюда, самородная сера и др.
Трибоэлектрический эффект - это возникновение электрического заряда на поверхности частицы при ее соударении с другой частицей или со стенками аппарата.
Сущность электрического способа обогащения состоит в том, что на частицы, имеющие различный заряд, в электрическом поле действует разная по значению сила, поэтому они движутся по различным траекториям.
Процесс электрической сепарации можно условно разделить на три стадии: подготовка материала к сепарации, зарядка частиц и разделение заряженных частиц.
Зарядка (электризация) частиц может осуществляться разными способами: а) контактная электризация осуществляется непосредственным соприкосновением частиц полезного ископаемого с заряженным электродом; б) зарядка ионизацией заключается в воздействии на частицы подвижными ионами; наиболее распространенный источник ионов – коронный разряд; в) зарядка частиц за счет трибоэлектрического эффекта.
Для разделения материалов по электропроводности применяют электростатические, коронные и коронно-электростатические электростатические сепараторы. По конструктивному признаку наибольшее распространение получили барабанные сепараторы.
|
Рис.2. Сепараторы для разделения по электропроводности: а – электростатический, б – коронный, в – коронно-электростатический
Рис.I.18. Сепараторы для разделения по электропроводности: а – электростатический, б – коронный, в – коронно-электростатический
|
В барабанных электростатических сепараторах электрическое поле создается между рабочим барабаном 1 (являющимся электродом) и противопоставленным цилиндрическим электродом 4. Материал питателем 3 подается в рабочую зону. Электризация частиц осуществляется за счет контакта с рабочим барабаном. Проводники получают заряд, одноименный с зарядом барабана, и отталкиваются от него. Диэлектрики практически не заряжаются и падают по траектории, определяемой механическими силами. Частицы собираются в специальный приемник 5, разделяемый при помощи подвижных перегородок на отсеки для проводников (пр), непроводников (нп) и частиц с промежуточными свойствами (пп). В верхней зоне коронного сепаратора все частицы (и проводники и диэлектрики) приобретают одноименный заряд, сорбируя ионы, образовавшиеся за счет коронного разряда коронирующего электрода 6. Попадая на рабочий электрод, частицы-проводники моментально перезаряжаются и приобретают заряд рабочего электрода. Они отталкиваются от барабана и попадают в приемник проводников. Диэлектрики фактически не разряжаются. За счет остаточного заряда они удерживаются на барабане, их снимают с него при помощи очищающего устройства 2.
Наиболее распространенный коронно-электростатический сепаратор отличается от коронного дополнительным цилиндрическим электродом 4, на который подается такое же напряжение, как на коронирующий. (Радиус кривизны цилиндрического электрода значительно больше, чем коронирующего, но меньше, чем рабочего барабана - электрода.) Цилиндрический электрод способствует более раннему отрыву проводящих частиц и позволяет «растянуть» проводники-диэлектрики на большее расстояние по горизонтали.
Электрические методы обогащения широко применяют при переработке руд редких металлов, они особенно перспективны в засушливых районах, так как не требуют воды.
Радиометрическое обогащение
Радиометрическое обогащение, основано на различии в способности минералов отражать, испускать и поглощать различные виды излучения.
Радиометрическое обогащение широко применяют при переработке руд цветных металлов (радиоактивных, редких, тяжелых и др.), алмазов, флюоритовых руд. Например, основным способом обогащения алмазов является рентгено-люминесцентный метод, основанный на том, что под действием рентгеновских лучей кристаллы алмазов начинают холодно светиться (люминесцировать). Этот сигнал улавливается специальными приборами и кристаллы алмазов направляются в сборник концентрата.
Скорость движения частиц по наклонной плоскости различна: круглые движуются быстрее, чем плоские; частицы материалов, имеющих разные коэффициенты трения, будут перемещаться с разной скоростью. Эти свойства используют при обогащении алмазной мелочи, асбестовых руд, слюды, разделении абразивов и других материалов.
Радиометрические методы обогащения основаны на различиях в способности минералов испускать, отражать или поглощать различные виды излучения.
Принцип всех способов радиометрического обогащения одинаков: на руду 3, перемещаемую в пространстве, действует какое-либо излучение от источника 1; сигнал, возникающий от взаимодействия минералов с этим излучением, улавливается приемником 4; информация передается в специальный прибор-радиометр 5, где обрабатывается и подается команда на исполнительный механизм 6, направляющий кусок в сборник концентрата или в сборник хвостов. Для отсечения посторонних сигналов в схеме установлены фильтры 2.
| Рис. 3. Принципиальная схема радиометрического способа обогащения |
| 4 |
| 1 |
| 2 |
| 3 |
| 2 |
| 4 |
| 2 |
| 5 |
| 6 |
| Хвосты |
| Концентрат |
Основными факторами, влияющими на показатели радиометрического обогащения, являются: характеристика руды, качество применяемых аппаратов, характеристика используемой схемы обогащения. Характеристика руды при этом включает содержание ценного компонента, гранулометрический состав, распределение ценного компонента в кусках руды и между кусками.
Содержание основного и сопутствующих ценных компонентов влияет на эффективность обогащения. Особенно эффективно радиометрическое обогащение руд с невысоким содержанием ценного компонента; при этом можно ожидать значительного выхода крупнокусковых хвостов. Радиометрические процессы как более дешевые позволяют снижать существующие кондиции на содержание ценных компонентов, вовлекать в промышленное использование некондиционные, разубоженные и забалансовые руды.
Радиометрическая сепарация осуществляется при покусковом режиме на ленточных сепараторах. Схема такого сепаратора показана на рис.4. Руда подается на ленту конвейера питателем. Скорости ленты и питателя согласованы так, чтобы обеспечить покусковую подачу материала. В приводном барабане конвейера расположен датчик (приемник излучения). Исполнительный механизм шиберного типа направляет кусок в сборник концентрата или в сборник хвостов. Сепаратор работает на материале крупностью 25-200 мм, скорость движения ленты 0,3- 0,6 м/с, производительность до 25 т/ч.
Интенсивность естественного излучения определяется не только содержанием радиоактивного элемента в куске, но и размером куска. Поскольку даже в сравнительно узком классе крупности всегда содержатся куски
| 1 |
| Концентрат |
| Хвосты |
| 2 |
| 3 |
| 5 |
| 6 |
| 4 |
| Рис.4. Авторадиометрический сепаратор 1 – радиометр; 2 – конвейер; 3 – датчик; 4 – экран; 5 – шибер; 6 – электромагнит |
Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд . Основная масса обогащаемых руд не обладает естественной радиоактивностью. Необходимым условием радиометрического обогащения нерадиоактивных руд является наличие источника какого-либо первичного излучения. Различия во взаимодействии его с разделяемыми минералами являются разделительным признаком. По характеру взаимодействия минералов с первичным излучением различают несколько групп : 1) возникают ядерные реакции, в результате которых образуется наведенная радиация (нейтронное или рентгеновское вторичное излучение); 2) возбуждение люминесценции (холодного свечения); 3) отражение первичного излучения; 4) поглощение (абсорбция) первичного излучения. В качестве первичного излучения используют излучения широкого диапазона длины волн, от самых коротких гамма-излучений до самых длинных радиоволн.
Контрольные вопросы
1. Перечислите основные магнитные сепараторы.
2. Принцип обогащения на магнитном барабанном сепараторе.
3. В каких полях происходит магнитное обогащение?
4. Применяется ли на обогатительных фабриках электромагниты и для каких целей?
5. Какие магнитные системы применяются в магнитных сепараторах?
6. Какие радиометрические методы обогащения применяют в промышленности?
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 170; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!