CC BY
45
- © В.П. Мязин, 2014
УДК 622.775
В.П. Мязин
К ВОПРОСУ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТРУДНООБОГАТИМЫХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ ПЕСКОВ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Рассматриваются возможные направления дальнейшего совершенствования применения электродинамических сепараторов. Применение импульсной техники для генерации магнитного поля в рабочей зоне сепараторов позволило улучшить их рабочие характеристики и расширить область применений. Предложена методология построения ресурсосберегающих экологически безопасных технологических линий обогащения для переработки металлоносных песков на основе электродинамических сепараторов.
Ключевые слова: россыпные месторождения, электродинамическая сепарация, металлоносные пеки.
В настоящее время электродинамическая сепарация (ЭС) получила практическое применение для выделения цветных металлов крупностью + 40 мм и выше из твердых бытовых отходов, а также разделения цветных металлов. Характерный пример, цветные металлы ТБО (содержание на уровне 0,7%), представленные различными видами упаковок и посуды из алюминия (банки, баллончики, тюбики, тарелки, ложки, вилки, крышки и др). В этом случае эффект реализации электродинамической сепарации построен на взаимодействии магнитного поля и породившим индуцированных в проводниках вихревых токов. Электродинамическая сепарация чаще всего осуществляется во вращающемся магнитном поле, которое проще всего создать обмоткой трехфазного тока (линейные асинхронные двигатели) или относительном перемещении ленты (барабане) и многополостной магнитной системы.
Электродинамическая сепарация -комбинированный процесс магнитного обогащения, основанный исполь-
зовании различий электрической проводимости обогащаемых материалов (извлечение диа- и парамагнитных компонентов).
Забайкальским государственным университетом разработан и запатентован способ извлечения благородных металлов из металлоносных пеков и поточная линия его осуществления (реализации). Патент № 2427431 МПК В03В7/00 приоритет от 31.03.20105. Технический результат - повышение эффективности извлечения свободного металла за счет повышения степени извлечения мелких классов, плохо извлекаемых и не извлекаемых существующими способами.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в способе извлечения благородных металлов из металлоносных песков, включающим дезинтеграцию, грохочение, выделение магнитной фракции и гравитационное обогащение, после выделения магнитной фракции производят классификацию песков по крупности +0,5 мм и -0,5 мм, гравитационному обогащению подвергают пески круп-
ностью +0,5 мм, а пески крупностью -0,5 мм и хвосты гравитационного обогащения после сушки подвергают электродинамической сепарации путем направленного воздействия на проводящие частицы импульсным бегущим магнитным полем высокой напряженности и градиента.
В настоящее время разработаны конструкции электродинамических сепараторов в ряде ведущих стран, например в России, США, Японии для сортировки и выделения крупных фракций.
Электродинамическая сепарация в принятой классификации по обогащению полезных ископаемых отнесена к числу комбинированных магнитных процессов [2]. Следует особо подчеркнуть, что научные основы к разработке этой классификации впервые были разработаны Виталием Ивановичем Кармазиновым, столетие которого отмечается в этом году.
Теория электродинамической сепарации основана на использовании фундаментальных уравнений классической электродинамики (Лоренца-Максвелла) [4], выведенная в конце XIX - начале XX вв. При этом сила действующая на заряженную частицу в электромагнитном поле имеет вид: Р = еЕ + е/с [VB]
где е - заряд частицы; Е - напряженность электрического поля; С - скорость света; В - магнитная индукция; V - скорость заряженной частицы относительно системы координат.
Сила электродинамического взаимодействия электропроводящих частиц с магнитным полем зависит от проводимости материала и изменения градиента напряженности во времени. Она (при прочих равных условиях) тем выше, чем выше отношение проводимости материала (ст) к плотности (р). Основная идея, положенная в основу процесса эффективного выделения мелких труднообогатимых частиц в электродинамических сепараторах, заключалась в управлении траекториями их движения на основе создаваемых сил электромагнитного взаимодействия импульсного поля с возбуждаемым магнитным моментом электропроводящих частиц.
Для практической реализации процесса электродинамической сепарации от полученных классических уравнений электродинамики потребовалось более 70 лет. В России работы по применению электродинамической сепарации для сортировки и выделения крупных электропроводящих частиц из транспортирующего мас-сопотока были впервые проведены в институтах - физики им. Л.В. Кирен-ского СО РАН, гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, сильноточной электроники СО РАН. Однако реализовать процесс электродинамической сепарации для извлечения мелких классов ценного компонента в индукторе трехфазного линейного двигателя на основе вращающегося магнитного поля не удавалось. Для
DILI с
12 1 4 Б в 7
Рис. 2. Принципиальная схема источника питания экспериментальной установки: 1 - выпрямляющий диод; 2 - генератор управления тиристором; 3 - дроссель; 4 - коммутирующий тиристор; 5 - батарея конденсаторов; 6 - шунтирующий диод; 7 -индуктор
решения этой проблемы в дальнейшем исследователями предлагалось перейти к использованию импульсных систем на основе бегущих магнитных полей. Однако для их реализации требуется разработка способа и устройства для генерации импульсного поля в индукторе сепаратора.
Анализ типовых систем для получения импульсных магнитных полей [1] показал, что их построение базируется на основе реализации на практике четырех основных подсистем (рис. 1).
Источником энергии служат высоковольтные генераторы постоянного тока. В качестве накопителей энергии чаще всего используют специальные высоковольтные конденсаторы большой емкости. Ключами управления служат мощные быстродействующие тиристоры. Накопленная за короткое время в конденсаторах энергия при открывании ключа поступает в соленоид. За счет этого генерируется короткий импульс мощного магнитного поля.
Преимущество данных систем заключается в том, что запасенная энергия в них выделяется за очень короткий промежуток времени. Потребление электроэнергии импульсными магнитными системами значительно меньше, чем электромагнитами с непрерывной генерацией полей. Они позволяют получать рабочие параметры поля, значительно превосходящие значения, генерируемые трехфазными линейными двигателями.
Зарядка батареи конденсаторов до требуемых параметров осуществляется (рис. 2).через диод 1 и дроссель 3.
Рис. 3. Схема экспериментальной установки электродинамического разделения минералов в импульсном магнитном поле: 1 - загрузочная емкость; 2 - вибрационный питатель; 3 - опорная рама; 4 - индуктор; 5 - ось индуктора; 6 - направление вектора магнитной индукции; 7 - источник питания обмоток индуктора; 8 и 9 - приемные емкости для продуктивной и непродуктивной фракции; 10 - разделяемая смесь мелких минеральных частиц; 11 - направление транспортированного массопотока; 12 - электропроводящие частицы металла; 13 - непроводящие частицы металла; 14 -вибрационный питатель; 15 - рабочая зона индуктора
а ~ о
Рис. 4. Принципиальная электрическая схема, используемая в блоке генератора импульсных напряжений
После зарядки батареи конденсаторов с генератора 2 поступает сигнал на открытие тиристора 4 за счет чего, конденсаторы 5 разряжаются через индуктор 7.
Это перспективное направление работ по генерации эффективных магнитных полей было принято в качестве основного при проведении дальнейших исследований на обогати-мость труднообогатимых металлоносных песков россыпных месторождений, поскольку наличие мелких классов ценного компонента - 0,25 мм в песках не позволяет эффективно извлекать их в гравитационных аппаратах. По разным оценкам технологические потери мелких классов золота на драгах и промприборах могут достигать до 50% [3].
Принципиальная схема экспериментальной установки для выделения электропроводящих частиц из металлоносных песков приведена на рис. 3.
Лабораторный сепаратор снабжен специальной системой масляного охлаждения индуктора. Для генерирования импульсного поля в индукторе установки использована электрическая схема (рис. 4).
С целью повышения скорости движения мелких электропроводящих частиц в бегущем магнитном поле и ее сохранением индуктор лабораторно-
го сепаратора выполнен в виде двух бескаркасных цилиндрических катушек, в которых импульсы тока сдвинуты по фазе. Отдельные элементы и механическая часть лабораторной установки изготовлены из органического стекла и текстолита.
Генераторы импульсных напряжений (ГИН) выполнен таким образом, что он содержит два однотипных канала. Причем дополнительный второй канал генератора предусматривает запуск сигнала с задержкой относительно первого.
Методика проведения экспериментов при генерации импульсного бегущего магнитного поля в индукторе сепаратора заключалась в следующем.
Подготавливались образцы из зо-лотин плоской формы крупностью от +0,05 мм до -0,5 мм. Стендовые испытания проводились на искусственной песчаной смеси при различном содержании ценного компонента. Соотношение количества металлоносных частиц в песковой фракции составляло 1:10.
Результаты лабораторных опытов представлены в виде сепарационной характеристики электродинамического извлечения ценного компонента (труд-нообогатимых золотин плоской формы) из металлоносных песков при изменении зарядного напряжения от 750 до 2000 В представлены на рис. 5.
Рис. 5. Сепарационные характеристики, демонстрирующие степень извлечения золотин различной крупности при различной величине напряжения, В: 1 - 750; 2 -1000; 3 - 1500; 4 - 2000
Одно стадиальная или миошстадиальная электродинамическая сепарация в импульсном бегущем магнитном поле
Рис. 6. Методологический прием реализации линий для обогащения труднообога-тимых золотосодержащих песков на основе использования электродинамической сепарации
Гоавитация *
Концентрат
Полученные положительные результаты (рис. 5) позволяют заключить, что начиная с класса крупности +0,15 мм степень извлечения существенно зависит от величины питающего напряжения и находится в диапазоне от 43 до 80%. Причем для характерного класса крупности ценного компонента в металлоносных песках более 0,25 мм извлечение может достигать значений в диапазоне от 70 и 90%. Для выявления оптимальных режимов электродинамического извлечения мелкого золота из металлоносных песков требуется проведение дальнейших исследований.
Таким образом, импульсный способ генерации бегущего магнитного поля, открывает новые возможности использования электродинамической
сепарации для обогащения трудно-обогатимых металлоносных песков россыпных месторождений.
Пример возможной реализации электродинамической сепарации в технологической линии обогащения россыпных месторождений представлен на рис. 6. Исходные пески после предварительной дезинтеграции и грохочения, магнитной сепарации, классификации поступают в виде отдельных потоков на гравитационное обогащение и электродинамическую сепарацию. Реализация процесса одно- и многостадиальной электродинамической сепарации песков зависит от требований, предъявляемых к качеству получаемой готовой продукции. Выделенные концентраты поступают на дальнейшую плавку с целью получения слитка.
1. Брамер Ю.А., Пащук И.Н. Импульсная техника: учебник. - М.: Высшая школа, 1963. - 368 с.
2. Кармазин В.В., Кармазин В.И. Магнитные, электрические и специальные методы обогащения полезных ископаемых: учебник для вузов. Т.1 Магнитные и электрические методы обогащения. - М.: МГГУ, 2005. - 669 с.
3. Мязин В.П., Литвинцева О.В., Заки-ева Н.И. Технология обогащения золотосо-
_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
держащих песков. Уч. пособ. - Чита: ЧитГУ, 2006. - 269 с.
4. Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров. - М.: Сов. энциклопедия, 1984. - 944 с,
5. Патент № 2427431 МПК В 03 В 7/00. Способ извлечения частиц благородных металлов из металлоносных песков и поточная линия для его осуществления. Опубликовано: 27.08.2011 № 24. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ_
Мязин Виктор Петрович - доктор технических наук, профессор, e-mail: myazinvpchita@mfil.ru, Забайкальский государственный университет.
UDC 622.775
PROSPECTS OF USE OF ELECTRODYNAMIC SEPARATION
FOR PROCESSING REBELLIOUS AURIFEROUS SAND OF SAND PLACER OF DEPOSITS
Myazin V.P., Doctor of Technical Sciences, Professor, e-mail: myazinvpchita@mfil.ru, Transbaikal State University.
The article considers the possible directions of the further improvement of the using the electrodynamics separators. The application of the pulsed equipment for generation of the magnetic field in separator's working zone, allowing to improve their operating characteristic and to increase the using area. There are the methodologies of the construction the resource conserving and ecological safe technological lines of the enrichment for conversion metalliferous sand on base the electrodynamics separators.
Key words: alluvial deposits, electrodynamic separation, metalliferous pitches.
REFERENCES
1. Bramer Ju.A., Pashhuk I.N. Impul'snaja tehnika: uchebnik (Pulse technique: Textbook), Moscow, Vys-shaja shkola, 1963, 368 p.
2. Karmazin V.V., Karmazin V.I. Magnitnye, jelektricheskie i special'nye metody obogashhenija poleznyh iskopaemyh: uchebnik dlja vuzov. T.1 Magnitnye i jelektricheskie metody obogashhenija (Magnetic, electrical and ad hoc methods of mineral beneficiation: College textbook. Volume I: Magnetic and electrical beneficia-tion), Moscow, MGGU, 2005, 669 p.
3. Mjazin V.P., Litvinceva O.V., Zakieva N.I. Tehnologija obogashhenija zolotosoderzhashhih peskov. Uch. posob (Gold-bearing sand beneficiation technology. Educational aid), Chita, ChitGU, 2006, 269 p.
4. Fizicheskij jenciklopedicheskij slovar' Gl. red. A.M. Prohorov (Physical encyclopedia, Prohorov A.M. (Ed.)), Moscow, Sov. jenciklopedija, 1984, 944 p.
5. Patent RU2427431 MPK V 03 V 7/00. Sposob izvlechenija chastic blagorodnyh metallov iz metal-lonosnyh peskov i potochnaja linija dlja ego osushhestvlenija (Method of noble metal extraction from metal-bearing sand and the related complete processing line), 27.08.2011.
A
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ЗАРИСОВКИ
В американском городе Централия с 1962 года непрерывно горит подземная часть. Пожар начался с того, что пожарные подожгли расположенные в заброшенном шурфе открытой шахты мусорные кучи, затем потушив их. Однако, через тлеющие нижние слои мусора, огонь распространился на другие заброшенные шахты. Потушить пожар пытались, но неудачно, и вследствие повышающейся концентрации угарного газа и опасности для жизни горожан с 1984 года их начали переселять. Подземный пожар занимает площадь около 400 акров и распространяется по 4 направлениям, на этой площади грунт стал неустойчивым. Дым можно увидеть из трещин, которые располагаются в разных местах города. А по всему городу можно увидеть таблички, предупреждающие о подземном пожаре. Сейчас в Централии из 1000 человек прежнего населения осталось всего 9.
Источник: ru.wikipedia.org
