Электрическое и магнитное обогащение полезных ископаемых

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Забайкальский государственный университет»

(ФГБОУ ВПО «ЗабГУ»)

Кафедра ОПИ и ВС

Реферат на тему: Электрическое и магнитное обогащение полезных ископаемых

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.

Глава 1. 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

Рис. 1

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:

магнитогидростатическая (МГС);

магнитогидродинамическая (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;

магнитогидростатические сепараторы;

магнитогидродинамические 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.

Глава 2. Электрическое обогащение полезных ископаемых

Электрическая сепарация (англ. electric separation; нем. Elektroscheidung f) - процесс разделения сухих частичек полезного ископаемого или материалов в электрическом поле по величине или знаку заряда, созданного на частичках в зависимости от их электрических свойств, химического состава, размеров.

Применение

Используется для доводки черновых концентратов алмазных и редкометаллических руд: титан-циркониевых, тантало-ниобиевых, оловянно-вольфрамовых, редкоземельных (монацит-ксенотимовых). Менее распространена электрическая сепарация гематитовых руд, кварца и полевого шпата, обогащение калийных (сильвинитовых) руд, извлечения вермикулита и др.

Для обогащения полезных ископаемых, а также разделение по крупности (электроклассификация) используют разные электрофизические свойства: электропроводность, диэлектрическая проницаемость, поляризация трением, нагреванием и др.

Разновидности

В зависимости от способа создания на частичках заряда и его передачи в процессе электрической сепарации различают:

электростатическую;

коронную;

диэлектрическую;

трибоадгезионную сепарацию.

При электростатической сепарации разделение проводится в электростатическом поле, частички заряжаются контактным или индукционным способом. Разделение по электропроводности производится при столкновении частичек с электродом (например, с заряженной поверхностью барабана; электропроводящие частички при этом получают одноимённый заряд и отталкиваются от барабана, а неэлектропроводящие не заряжаются). Создание разноимённых зарядов возможно при распылении, ударе или трении частичек о поверхность аппарата (трибоэлектростатическая сепарация). Выборочная поляризация компонентов смеси возможна при контакте нагретых частичек с холодной поверхностью заряженного барабана (пироэлектрическая сепарация).

Коронная сепарация проводится в поле коронного разряда, частички заряжаются ионизацией. Коронный разряд создаётся в воздухе между электродом в виде острия или дрота и заземлённым электродом, например, барабаном; при этом проводящие частички отдают свой заряд заземлённому электроду. Частички также могут заряжаться ионизацией, например, радиационной.

Диэлектрическая сепарация проводится за счёт пондеромоторных сил в электростатическом поле; при этом частички с разной диэлектрической проницаемостью движутся по разным траекториям.

Трибоадгезионная сепарация базируется на различиях в адгезии частичек после их электризации трением. Трение реализуется при транспортировании частичек по специальной подкладке, в кипящем слое при столкновении частичек друг с другом.

Возможны комбинированные процессы электрической сепарации: коронно-электростатический, коронно-магнитный и др. Относительно малая распространённость электрической сепарации объясняется высокой энергоёмкостью, необходимостью эксплуатации сложного высоковольтного оборудования (напряжением 20-60 кВ), а также требованием тщательного предварительного просушивания материала, что трудно обеспечить на обогатительных фабриках.

Литература

ископаемое магнитный электрический сепарация

1. Специализированное издание по вопросам обогащения полезных ископаемых - журнал "Обогащение руд".

2. Эйгелес М.А. Обогащение неметаллических полезных ископаемых, М., 1952.

3. Полькин С.И. Обогащение руд, М., 1953.

Размещено на Allbest.ru