CC BY
25
© В.В. Кармазин, А.Л. Барловский, В.А. Барловский, 2003
"Л К 621.928
В.В. Кармазин, А.Л. Барловский, В.А. Барловский
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЫСОКОГРАЛИЕНТНОГО МАГНИТНОГО СЕПАРАТОРА ЛЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ОБОГАЩЕНИЯ СЛАБОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ
ВНТЦ МГГУ «Горнообогатительные модульные установки» разработана принципиально новая физическая модель непрерывной магнитной сепарации в сепараторах кассетного типа, основанная на использовании эффекта «магнитного скольжения» осевших на ферромагнитные элементы магнитных частиц под действием потока пульпы [1].
Осевшие магнитные частицы формируют магнитный слой в виде прядей, которые, как показали экспериментальные исследования, имеют вид периодических холмиков по длине осадительных пластин. При слабонапорном движении потока пульпы возможно только осаждение частиц на полюсные элементы матрицы, что приводит к постепенному накоплению частиц на пластинах и зарастанию межпо-люсных зазоров. Когда усилие напорного воздействия потока пульпы на холмики сравняется с усилием сопротивления его сдвигу, происходит сдвиг холмиков с поверхности осадительных элементов и последующее движение по нему (магнитное скольжение) [2].
Для экспериментальной проверки возможности осуществления процесса магнитного скольжения осевших магнитных частиц по ферромагнитным элементам треугольного профиля, а также оценки характера оседания и движения частиц по элементам была создана быстроразборная модель магнитного сепаратора непрерывного действия.
Модель представляет собой размещенный между электромагнитами короб прямоугольного поперечного сечения, в котором в один ряд по его ширине установлены поперек магнитного потока ферромагнитные элементы. Боковые стенки короба выполнены из стекла с нанесенной на нем миллиметровой сеткой, что позволяет вести визуальное наблюдение и оценивать процессы, происходящие внутри сепаратора. В ходе исследований определяли характер формирования магнитного слоя частиц на осадительных элементах и его перемещения при изменении гидродинамических и магнитных параметров сепаратора. Изменяя величину напора пульпы Нпри определенных значениях магнитной индукции Ве, добивались срыва магнитных частиц с осадительных элементов и их перемещения (магнитного скольжения) по ним.
Исследования показали, что процесс формирования магнитных холмиков и их магнитного сколь-
Рис. 1. Схема высокоградиентного камерного магнитного сепаратора непрерывного действия
жения по ферромагнитным осадительным элементам имеет место при определенных сочетаниях напора Ни индуктивности Ве. При больших значениях индуктивности (Ве = 1,4... 1,6 Тл) и малых значениях напора (Н = 2. 4 м) происходит процесс нарастания магнитного слоя до определенного уровня с одновременным зарастанием проходных щелей между осадительными элементами, при этом магнитное скольжение холмиков отсутствует. Оптимальными с точки зрения формирования холмиков максимальных размеров оказались следующие сочетания параметров Н (м) и Ве (Тл): 2,0 и 0,8; 3,0 и 1,0; 4,0 и 1,2; 5,0 и 1,4; 6,0 и 1,6.
Теоретические и экспериментальные исследования процессов сдвига и магнитного скольжения позволили определить влияние конструктивных и режимных параметров сепаратора на характер формирования магнитного слоя частиц и перемещения его по осадительной поверхности, однако он не раскрыли качественной картины протекания процесса непрерывной магнитной сепарации. Для решения упомянутой задачи в НТЦ разработана экспериментальная установка - высокоградиентный камерный магнитный сепаратор ВКНМС, схема которого представлена на рис. 1.
В качестве исходного материала были выбраны слабомагнитные оксиды марганца - пиролюзит и псиломелан, пробы которых были отобраны на По-рожнинском месторождении (Красноярский край) и после измельчения до крупности - 0,1 мм предварительно отсепарированы для удаления сильномагнитных минералов. В ходе проведения экспериментальных исследований определялись содержание марганца исходном материале (а), магнитном (рк) и немагнитном (и) продуктах обогащения, выход (ук), извлечение (еМп02) марганца в магнитном продукте, а также эффективность обогащения Е
Исследования имели целью определение влияния на технологические показатели процесса разделения таких параметров, как магнитная индукция в рабочем пространстве сепаратора Ве, напор в питающем патрубке сепаратора Н, угол наклона осадительных элементов X; скорость движения пульпы в рабочей камере сепаратора Уп; содержание твердого в питании уТВ, содержание магнитного материала в твердой составляющей питании а .
С учетом характера исследуемых параметров на технологические показатели процесса сепарации
была принята 2-этапная методика проведения экспериментов. На 1-м этапе методом «крутого восхождения» находилось оптимальное сочетание параметров Ве, Н и X при определенных значениях параметров 1П7, уТВ и а с последующим описанием поверх -ности отклика в области оптимума методом центрального композиционного ротатабельного уни-форм-планирования второго порядка; на втором этапе описания рациональной области изменения параметров УП, уТВ и а также использовался указанный нелинейный метод планирования при найденных оптимальных значениях параметров Ве, Ни X.
В результате проведенных исследований получены уравнения регрессии,
Описывающие зависимости извлечения марганца в магнитный продукт и эффективности сепарации от изучаемых параметров:
е =-807,27 + 93,58В + 375.88И+ 5,09Х + 50,2В Н-
Мп02 е е
- 0,34ИХ-105,75Ве2 - 51,4И2 - 0,27Х2; (1)
Е = -1112,37+453,62В + 430,20Н + 5,561-2,49ВХ -183,33В2 -
г ’ в ’ ’ ’ в ’ в
-51,80И2 -0,18х2; (2)
ешо_ = 26,85 + 1,57 +1.98« -3,33¥+0,9« V-0,0472 -
-0,04а2 -152,8У2 (3)
Е = -24,3+1,127 +1,54« + 3415Т - 0,03}^2 - 0,02а2 - 679,Ш2. (4)
Анализ уравнений (1) - (4) показал, что исследуемые параметры имеют следующие оптимальные значения:
Н4 м; Ве = 1,2 Тл; X = 8°; уТВ = 20.25%; а = 35.45%; УП = 0,2...0,3 м/с.
Сравнение данных, полученных по уравнениям (1-4), и результатов эксперимента показывает, что имеется хорошая сходимость между опытными и расчетными значениями. Коэффициенты регрессии на значимость проверялись по критерию Стьюдента, а проверка уравнений на адекватность осуществлялась по критерию Фишера.
На рис. 2, а изображены зависимости извлечения магнитного продукта еМп02 и эффективности сепарации Е от напора в питающем патрубке Н. Анализ графиков показывает, что максимум функций еМп02 и Е при все значениях магнитной индукции приходится на диапазон изменения напора пульпы Н от 3,5 до 4,5 м. Для оптимальных значений параметров Ве = 1,2 Тл и X =8, найденных с помощью комплекса проведенных исследований, максимальное
Рис. 2. Зависимости извлечения магнитного продукта ^мп02 и эффективности сепарации Е от: а) напора в питающем патрубке Н б) величины магнитной индукции Ве
извлечение магнитного продукта и эффективности сепарации достигает соответственно 87,5% и 74,5% при напоре пульпы Н = 4 м. Работа сепаратора при величинах магнитной индукции Ве = 0,8...1,0 Тл и Ве = 1,5 Тл указывает на смещение максимума извлечения на этих режимах в первом случае в сторону уменьшения напора, а во втором - его увеличения. Характерной особенностью этих зависимостей является то, что снижение напора после достижения максимальных значений еМп02 при всех значениях Ве ведет к резкому снижению магнитного извлечения. Это свидетельствует о том, что максимум извлечения магнитного продукта приходится на начало скольжения под напором пульпы материала, осевшего на ферромагнитные элементы. Увеличение параметра Н при фиксированных значениях Ве и X приводит к снижению извлечения магнитного концентрата Мп02 и эффективности сепарации.
Такой характер извлечения магнитного продукта можно объяснить тем, что наиболее устойчивые конгломераты магнитных частиц при так называемом критическом напоре пульпы Нскр, когда ее сдвигающее усилие сравнивается с усилием сопротивления перемещению частиц по ферромагнитным элементам (или чуть его превосходит). Напор менее критического не создает эффекта «магнитного скольжения», в результате чего происходит зарастание зазоров между элементами и магнитное извлечение резко падает. Наоборот, при превышении напора своего критического значения Нскр часть магнитных частиц не оседает на ферромагнитные элементы (т.е. магнитные холмики формируются, но меньших размеров) и уносится в зазоры вместе с немагнитным продуктом, что также снижает извлечение магнитного продукта.
На рис. 2, б показаны зависимости извлечения магнитного продукта еМп02 и эффективности сепарации Е от величины магнитной индукции Ве.
Анализ этих зависимостей показывает, что кривые еМп02 = /(Ве) имеют вид экспонент с начальной зоной более крутого роста, где за небольшой промежуток увеличения магнитной индукции происходит значительное возрастание извлечения магнитного продукта, переходя в конечной зоне в кривые асимптотического приближения к величинам, максимальным для определенных значений напора пульпы. В то же время эффективность сепарации достигает максимального значения в середине исследуемого диапазона изменения магнитной индукции (в частности, при напоре пульпы Н = 4 м максимум эффективности сепарации (Етах = 74,5%) приходится на величину магнитной индукции, равную 1,2 Тл). Снижение эффективности сепарации при увеличении магнитной индукции свыше 1,2 Тл можно объяснить искажением величины зазоров между осадительными элементами вследствие их взаимного притяжения, что привело к засорению продуктов сепарации.
Таким образом, на основании проведенных теоретических [3] и экспериментальных исследований созданы предпосылки для разработки методики ин-
женерного расчета и проектирования высокоградиентных магнитных сепараторов для непрерывной сепарации слабомагнитных материалов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Патент РФ № 2151644. Способ магнитной сепарации и устройство для его осуществления // Кармазин В.И., Кармазин В.В., Бардовский А.Д., Бардовский В.А., Замыцкий О.В. - Опубл. в Б.И., 2000, № 18.
2. Karmazin VI, Karmazin V.V., Bar-dovskiy V.A. and Zamitskiy O.V. Development of a continuous chamber highgradient magnetic separator with a strong field / Magnetic and Electrical Separation, Gozdon and Breach Science Publishers. -London, 2002. Vol. 11, № 1-2.-S.93-105.
5. Кармазин В.В, Бардовский В.А. Исследование процесса магнитного скольжения слабомагнитных частиц по осадительной поверхности магнитного сепаратора // Горный информационно-аналитический бюллетень - М.: МГГУ, 2002. - № 5 - С. 5 - 8.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ --------------------------------------------------------------------------------
Кармазин Виктор Витальевич - профессор, доктор технических наук, Московский государственный горный университет. Бардовский Анатолий Дмитриевич - доктор технических наук, Московский государственный горный университет. Бардовский Владимир Анатольевич - кандидат технических наук, Московский государственный горный университет.
г ДИССЕРТЛЦИИ \
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ
V ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ИНСТИТУТ ХИМИКИ ТЕХНОЛОГИИ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И МИНЕРАЛЬНОГОСЫРЬЯ
им. И. В. ТАНАЕВА КОЛЬСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН
БАСТРЫГИНА Светлана Валентиновна Изменение гидросиликатов магния в процессе хранения и возможность их переработки в строительстве и технические материалы 25.00.36 к.т.н.
ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА СО РАН
БЫКАДОРОВ Алексей Иванович Разработка ресурсосберегающей технологии выемки слепых рудных залежей под охраняемыми объектами 25.00.22 к.т.н.
ИНСТИТУТ УГЛЯ И УГЛЕХИМИИ СО РАН
ПЕСТРИКОВ Василий Геннадьевич Разработка метода расчета остаточных ресурсов метана в отработанных горных отводах шахт 25.00.20 к.т.н.
ЧИТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИ Й УНИВЕРСИ ГЕТ
ГАЛИНОВ Юрий Николаевич Повышение эффективности и безопасности технологии подземной разработки урановых месторождений на основе управления процессами выделения и выноса радона (па примере ППГХО) 25.00.22 к.т.н.
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания:
Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
Полное время правки: Дата печати:
При последней печати страниц: слов: знаков:
КАРМАЗИН
G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB10~03 C:YUsersYТаняYAppDataYRoammgYMicшsoftYШаблоныYNormaLdotm Кармазин В
standard
11.08.2003 16:17:00 9
16.09.2003 13:02:00 Гитис Л.Х.
36 мин.
09.11.2008 17:23:00
3
1 731 (прибл.)
9 869 (прибл.)
