Исследование стадиального процесса сепарации в сепараторе с 310 магнитной системой, имеющей магниты разной высоты Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

------------------------------- © В.В. Кармазин, Н. Г. Синельникова,

Л.А. Логинова, Г.Д. Епутаев,

М.Г. Данилова, 2007

УДК 621.928

В.В. Кармазин, Н. Г. Синельникова, Л.А. Логинова,

Г.А. Епутаев, М.Г. Данилова

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАДИАЛЬНОГО ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ В СЕПАРАТОРЕ С МАГНИТНОЙ СИСТЕМОЙ, ИМЕЮЩЕЙ МАГНИТЫ РАЗНОЙ ВЫСОТЫ

ромышленные испытания сепаратора ВСПБМ 32,5/20 на ОАО «Михайловский ГОК» с модуляцией магнитного поля по частоте (т.е. с магнитами равной высоты) показали [1, 2, 3], что на нем можно получить концентрат с содержанием магнетита до 57 %. Такой концентрат нельзя использовать сразу на пятой стадии обогащения.

Было принято решение модернизировать сепаратор за счет применения частотной и амплитудной модуляции вектора напряженности магнитного поля (с использованием магнитной системы с магнитами разной высоты).

Для рассматриваемого случая рассчитана картина магнитного поля, которая показана на рис. 1.

Картина магнитного поля изменилась на внешней стороне барабана.

Радиальные, тангенциальные составляющие и модуль магнитной индукции изменяется, как показано на рис. 2.

Сравнивая графики сепараторов с магнитами равной и разной высоты, видим, что магнитная индукция на внешней поверхности барабана уменьшилась более чем в три раза. Модуль магнитной индукции стал но-

сить синусоидальный характер. Характер изменения магнитной индукции по радиусу не изменился.

Значительно изменился характер по величине и форме график понде-ромоторных сил. Рассчитанная картина модуля пондеромоторных сил изображена на рис. 3.

Картина поля модулей сил существенно изменилась по сравнению с этой же картиной для сепаратора с магнитами равной высоты.

В рассматриваем сепараторе графики изменения радиальной, тангенциальной составляющих и модуля пондеромоторных сил на внешней поверхности барабана имеет вид, показанный на рис. 4.

Графики рис. 4 показывают, что максимальные значения пондеромо-торной силы над высокими полюсами уменьшились приблизительно на 20%, а над полюсами меньшей высоты в три раза.

Практически в сепараторах с полюсами меньшей высоты процессы сепарации протекают аналогично, как и в сепараторах с полюсами равной высоты. Отличие заключается в том, что уменьшается пондеромоторная сила. При одной и той же скорости вращения барабана центробежная

Рис. 2. Графики изменения радиальной, тангенциальной составляющих и модуля магнитной индукции на внешней поверхности барабана

сила отрывает от барабана частицы с более высоким содержанием магнетита.

Баланс сил имеет вид

Р = Рм + Ра + Рг + Рц

(1)

где Ра - сила Архимеда, действующая на сферическую частицу;

— 4 з ___

РА = ¥Рж = 3 Рж§ ;

(2)

Рис. 3. Картина поля модулей сил с магнитами разной высоты в относительных единицах

Рис. 4. Графики изменения радиальной и тангенциальной составляющих силы на внешней поверхности барабана

ЁГ - гравитационная сила (сила тяже- 4

ста) равна рг = = Vр^ = 3пЯЗр£ ; (3)

Р - модуль центробежной силы ра-

ц

вен

Рц = ^у°0(г + 0,5^) ;

(4)

вращения барабана

о0 =■

60

Центробежная сила всегда направлена перпендикулярно поверхности барабана.

По известным значениям намагниченности флоккул, определяем удельную пондеромоторную силу по среднему значению ее в относительных единицах как

/пт(У) = 2• Jm(У)• Ррср • д , (5)

где (5т (у) - удельная магнитная сила, н/м3; Jm(у) - намагниченность в зависимости от содержания магнетита во флоккуле, А/м; д -коэффициент приведения расчетной магнитной индукции к действительной.

Сила, действующая на флоккулу

РП8 = ■ V .

Используя формулу, получаем удельную пондеромоторную удельную силу в зависимости от содержания магнетита у

ґ

Р( У) :=

о

I 1.31-10 )

3

- к,

(6)

где у - процентное содержание магнетита в исходном продукте,

к, = 3673Е + 5 = 4,031-10-.

Ґ

100 + 27 1,31-103

или

V - объем частицы; 5 - плотность частицы; г -радиус; ё - приведенный диаметр частицы.

Считают, что частица имеет форму шара с диаметром ё, угловая частота

2пп

Р(У,®б,М) = V-р, -Р(у)- V-р,()2Гб -

- V, - Рі + V, - р,

(7)

где

рі рр

У

100

+ р

кварц

1 -

У

100

п - в;

Уі = і

6

Флоккула оторвется от барабана в том случае, если

р (у,о ,у) < 0. (8)

В этом случае объемы у сократятся и получим

Р = I(У,об ) < 0 • (9)

При соблюдении условий (8) приведены графики на рис. 5.

Графики рис. 5 показывают, что из сепарируемого материала за счет центробежных сил уйдут все частицы с содержанием магнетита меньше, чем его содержание у соответствующего графика.

Были проведены испытания нового варианта магнитного сепаратора с оптимизированной магнитной системы и комбинированной ванной, а их результаты показаны на рис. 6, причем удавалось получить концентраты с содержанием общего железа до 64 %. Такие результаты удовлетворили требования ОАО «Михайловский ГОК».

Результаты выполненных исследований использованы при выдаче ЗАО “Рудгормаш” технического задания на проектирование промышленного высокоселективного сепаратора ВПБМ -90/100.

.2.688x10

П(60;п5)

П(30 ,пд) П(100;П.)1 ю5

■’-к N

— —- _____ N ч ч

ч ^ \ \ " \

50

о

100

Пк

150

200

200

Рис. 5. Графики изменения результирующей удельной силы от скорости барабана при различном содержании магнетита в частице

Рис. 6. Гистограммы содержаний железа в исходном питании и концентрате сепаратора ВСПБМ - 32.5/20-м

По результатам исследований по- разной высоты сделаны следующие лей сил и испытаний барабанного се- выводы: паратора на постоянных магнитах

1. Разработаны аналитические методы расчета картины магнитных полей, полей магнитных индукций и пондеромоторных сил для круговой магнитной системы с полюсами разной высоты.

2. Найдено условие, при котором флоккула с различным со-

1. Ковалев Р. В. Исследование магнит-

ных полей барабанного сепаратора на постоянных магнитах. Горный информационно-аналитический бюллетень, №1 - М.,

2007. С. 85.

2. Кармазин В.В., Ковалев Р.В., Епу-таев Г.А. Исследование магнитных полей сил барабанного сепаратора на постоянных магнитах. Горный информаци-

держанием магнетита оторвется от барабана.

3. Испытания сепаратора с полюсами различной высоты позволили получить концентраты с содержанием общего железа до 64 %, а в сепараторах с полюсами равной высоты только 57 % железа.

------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

онно-аналитичес-кий бюллетень, №12. -М., 2006. - С. 22.

3. Кармазин В.В., Ковалев Р.В., Епутаев Г.А. Закономерности вращательного движения частиц железосодержащих руд во вращающемся поле барабанного сепаратора на постоянных магнитах. Горный информационно-аналитический бюллетень, №11 - М., 2006. - С. 5. ЕГЕ

— Коротко об авторах------------------------------------------------------------------

Кармазин Виктор Витальевич - академик МИА и РАЕН, профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет,

Епутаев Геннадий Алексеевич - профессор, доктор технических наук, СКГМИ (ГТУ), Синельникова Н. Г., Логинова Ё. А. - аспиранты, Московский государственный горный университет,

Данилова М.Г. - доцент, кандидат технических наук, филиал МИСиС.

Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 25 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.М. Авдохин.

---------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИВАНОВ Александр Александрович Разработка технологических решений повышения полноты извлечения угля сближенных пластов в сложных природных и техногенных условиях шахт 25.00.22 к.т.н.