CC BY
49
----------------------------- © В.В. Кармазин, Н.Г. Синельникова,
И.В. Палин, 2009
В.В. Кармазин, Н.Г. Синельникова, И.В. Палин
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО СЕПАРАТОРА ВСПБМ-32,5/20 И ВЫДАЧА РЕКОМЕНДАЦИЙ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОГО СЕПАРАТОРА ВСПБМ-90/100
Проведен анализ аппаратов и технологий, применяемых для обогащения железных руд; предложен новый высокоселективный магнитный сепаратор. Приведены его испытания с устойчивыми режимами и на их основе выданы рекомендации для создания нового опытно-промышленного сепаратора.
Ключевые слова: магнетит-гематитовые кварциты, высокоэффективная магнитная сепарация, флокуляция, магнитно-гравитацион-ная сепарация, электреты, индукционная решетка, вращающееся магнитное поле.
А нализ металлургической отрасли промышленности в ми--/Т- ре показывает, что наряду с возрастанием производственных мощностей предприятий происходит и увеличение требований, предъявляемых к поступающим на металлургический передел концентратам. Кроме того, строительство дополнительных секций для обогащения железных руд является весьма сложным, учитывая экономические затраты на освобождение дополнительных площадей, установку и эксплуатацию оборудования. Поэтому, основная масса ГОКов предпочитает модернизацию имеющихся аппаратов и более эффективное их использование [1].
Технология обогащения магнетитовых кварцитов в настоящее время предусматривает частичное стадиальное магнитное обогащение с последовательным выводом только нерудной части в хвосты. Это является отличительной особенностью технологии, т. к. для большинства полезных ископаемых последовательно выделяют рудную часть в готовый продукт.
Выделять же магнетит после каждой стадии измельчения невозможно, так как контрастность магнитных свойств на границе разделения между магнитной рудной смесью и пустой породой выше, чем между магнетитом и сростками, а селективность сепараторов недостаточна [2, 3]. В тоже время жесткая
магнитная флокуляция частиц магнетита в относительно сильном поле рабочей зоны сепаратора вызывает захват всех сростков и частиц пустой породы в концентрат, а физикомеханическая электризация материала после измельчения, вызывающая закрепление зерен кварца на магнетите.
Если первая причина связана с природными свойствами руд [4] и её частично можно устранить, то 2 и 3 причины в основном зависят от режима разделения и конструкции магнитного сепаратора, а именно применяемого повсеместно сепараторов серии ПБМ.
В НТЦ МГГУ «Горнообогатительные модульные установки» был разработан сепаратор ВСПБМ-32,5/20-М, который позволит кардинально изменить существующую технологию обогащения при минимальных капитальных затрат. Рабочий орган сепаратора представляет собой вращающийся барабан, внутри которого расположена магнитная система с магнитами чередующейся полярности (угол охвата 360°). Магнитная система вращается навстречу движению барабана. Съем концентрата осуществляется индукционной решеткой типа «беличье колесо».
При вращении магнитной системы вектор напряженности поля в любой точке над поверхностью барабана совершает вращательное движение навстречу магнитной системе. Частота этого вращения равна частоте магнитного поля, то есть, пропорциональна относительной скорости вращения барабана против магнитной системы и числу пар полюсов:
у = П2 * И = ПшЕ. * Е = ™от« * ™ кол / сек
60 2 60 2 4
где п1 — число оборотов барабана в минуту; п2 — число оборотов магнитного шкива в минуту; т — число полюсов магнитной системы; (®отн — относительная частота вращения барабана против
магнитного шкива.
Испытания сепаратора проводились на ОФ ОАО «Михайловский ГОК» и ОФ ОАО «Лебединский ГОК». Их задачей являлось определение оптимальных конструктивно-технологичес-ких параметров. Такими параметрами являются: число оборотов барабана, число оборотов магнитной системы, напряженность магнитного
поля, содержание твердого в питании и удельная производительность сепаратора.
При анализе результатов, полученных при испытаниях сепаратора, были найдены устойчивые технологические режимы, обеспечивающие необходимое качество концентрата, а также выведены зависимости содержания общего железа от частоты вращения магнитной системы и частоты вращения барабана (рис. 1). Кроме того, следует отметить, что при увеличении плотности исходного продукта увеличивалось и качество получаемого концентрата. По производительности предела достигнуто не было, т.к. неизвестно, будет ли сохраняться качество концентрата при еще большем увеличении плотности исходного продукта (рис. 2).
Из данных зависимостей видно, что оптимальными являются сочетания частот: барабана - 17,5 Гц и магнитной системы - 20 Гц; барабана 17,5 Гц и магнитной системы -30 Гц; барабана 17,5 Гц и магнитной системы - 50 Гц.
Исследуя зависимости, полученные при испытаниях, проведенных на МГОКе и ЛГОКе, можно сделать вывод и по техническим решениям о конструкции сепаратора.
Для успешной работы любого сепаратора для магнитного обогащения минералов требуется достаточно высокое раскрытие минералов, а от сепаратора - максимальное разрушение флокул, а также сравнительно высокая производительность [5]. По этим причинам и было принято решение об установке сепаратора после 1 стадии ММС [6, 7].
Кроме того, в процессе наладки аппарата был сделан вывод о необходимости установки насоса, непосредственно перед процессом высокоселективной сепарации. Это было сделано для того, что вследствие небольшого удаления сепаратора ВСПБМ от предшествующего сепаратора 1 стадии ММС, происходило залипание питающего патрубка и соответственно приемного бункера флокулами, образовавшимися после предыдущего процесса обогащения.
Рис. 1. Зависимость содержания железа общего в концентрате от частоты вращения барабана и магнитной системы при плотности исходного питания 1200 -1300 г/л
Для решения этой проблемы на ВСПБМ-90/100 было решено использовать специальный питатель с лотком, обеспечивающим ламинарный заход и наилучшее распределение питания по барабану сепаратора, что в свою очередь позволит увеличить как качество получаемого концентрата, так и, возможно, производительность данного аппарата (рис. 3).
Далее пульпа поступает на поверхность барабана, где и происходит процесс обогащения, за счет вращения флокул и освобождения свободных зерен кварца и сростков от магнетита. Т.к. материал является довольно абразивным, а также для снижения расхода электроэнергии за счет избавления от индукционных токов Фуко, возникающих из-за пересечения магнитным полем материала барабана, на современных магнитных сепараторах используется обечайка, выполненная из полимерных материалов. Такие материалы и планируется применить, при проектировании ВСПБМ 90/100.
Рис. 2. Зависимость содержания железа общего от производительности и выхода в концентрат
Кроме того, толщина обечайки становиться значительно большей, чем при использовании нержавеющей стали, что удаляет магнитную систему от поверхности барабана и, следовательно, снижает напряженность магнитного поля.
Магнитная система на сепараторе ВСПБМ 32,5/50 более тяжелая, т.к. выполнена из феррита бария, но, учитывая высокую ско-
рость вращения магнитной системы, было принято решение о необходимости проектирования ВСПБМ-90/100 с
Рис. 3. Схема подачи пульпы на поверхность барабана
Картина поля
точки замера
Рис. 4. Картина поля при использовании магнитов из Nd-Fe-B
Рис. 5. Схема расположения дефлекторов (отражателей)
учетом установки более легких и сильных металлокерамических магнитов, выполненных из Nd-Fe-B.
Кроме того, следует отметить, что с увеличением диаметра барабана и уменьшением шага магнитных полюсов глубина магнитного поля еще больше снижается. Результаты замеров и построение картины магнитного поля сепаратора ВСПБМ-32,5/20 (рис. 4) позволяют считать, что частицы, находящиеся на дне ванны не попадают в зону захвата магнитной системы и находящийся в пульпе магнетит может уходить в хвосты. Кроме того, на частицы оказывают влияние центробежные силы, еще больше отдаляя частицы свободного магнетита от барабана сепаратора, заставляя их прижиматься к поверхности ванны, а более бедный продукт «всплывать», что, в свою очередь, еще больше ухудшает параметры обогащения. В связи с этим, в НТЦ МГГУ «Гороно-обогатительные модульные установки» было принято решение об
установке на дно ванны во 2 четверть лопастных дефлекторов, позволяющих «заворачивать» движение пульпы по направлению к обечайке барабана, таким образом, направляя магнетитовые частицы к магнитной системе (рис. 5). В итоге, данное нововведение должно привести к улучшению технических характеристик сепаратора ВСПБМ 90/100.
Выводы
1. Доказана эффективность использования сепараторов типа ВСПБМ 32,5/20;
2. Найдены оптимальные технологические режимы, обеспечивающие наилучшие показатели обогащения;
3. При проектировании полупромышленного сепаратора ВСПБМ 90/100 принято решение об использовании магнитной системы, состоящей из магнитов типа Nd-Fe-B;
4. Доказана необходимость установки дефлекторов (отражателей) на дно ванны сепаратора;
5. Проведенные исследования позволили нам выдать Воронежскому заводу «Рудгормаш» задание на проектирования высокоселективного сепаратора ВСПБМ 90/100.
----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Железорудная база России / под ред. Орлова В.П., Веригина М.И., Голив-кина Н.И. - М.: ЗАО «Геоинформмарк», 1998. - 842 с. - ISBN 5 - 900357 - 07 - 4.
2. Плаксин И.Н., Кармазин В.И., Олофинский Н.Ф., Норкин В.В., Кармазин В.В. Новые направления глубокого обогащения тонковкрапленных железных руд. М., Наука, 1964.
3. Остапенко П.Е. Обогащение железных руд. - М.: Недра. 1985.
4. Нагата Такэзи. Магнетизм горных пород. М., Недра, 1965.
5. Кармазин В.В., Кармазин В.И. Магнитные, электрические и специальные методы обогащения полезных ископаемых. - М.: Изд-во МГГУ. 2005. - Т.1.
6. Кармазин В.В. Совершенствование технологии обогащения магнетито-вых кварцитов на основе сепараторов с бегущим магнитным полем // Горный журнал. - 2006., №6.
7. Кармазин В.В. Современные тенденции в использовании минерального сырья. Сб. «Устойчивое развитие горнодобывающей промышленности», Кривой Рог, КГТУ, 2004 г. ЕШ
Кагтайп V. V., Sinelnikova N. ^, Раїіп I. V.
THE ANALYSIS OF THE RESULTS OF INDUSTRIAL TESTS OF EXPERIMENTAL SEPARATOR VSPBM-32,5/20 AND RECOMMENDATIONS FOR DESIGNING EXPERIMENTAL INDUSTRIAL SEPARATOR VSPBM-90/100
In this article analyzed devises and technologies, which applied for separated of iron ore; was proposed new highselective magnetic separator. There were its tests with stable conditions and on basis of this were delivered recommendations for building new experimental-industrial separator.
Key words: magnetite-hematite quartzites, highly efficient magnetic separation, flocculation, magnetic and gravity separation, electrets, induction grid, rotating magnetic field.
— Коротко об авторах ------------------------------
Кармазин В.В. - доктор технических наук, Синельникова Н.Г. - аспирантка кафедры ОПИ, Палин И.В. - аспирант кафедры ОПИ,
Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru
