 |
Глава 1. Магнитное обогащение полезных ископаемых
|
|
|
|
Реферат на тему: Электрическое и магнитное обогащение полезных ископаемых
ВВЕДЕНИЕ
При обогащении возможно получение как конечных товарных продуктов (известняк <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%B7%D0%B2%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%BD%D1%8F%D0%BA>, асбест <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%81%D0%B1%D0%B5%D1%81%D1%82>, графит <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%82> 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 <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%83%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8F>.
Обогащение позволяет существенно увеличить концентрацию ценных компонентов. Содержание важных цветных металлов - меди <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B5%D0%B4%D1%8C>, свинца <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%86>, цинка <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B8%D0%BD%D0%BA> - в рудах составляет 0,3-2 %, а в их концентратах - 20-70 %. Концентрация молибдена <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BB%D0%B8%D0%B1%D0%B4%D0%B5%D0%BD> увеличивается от 0,1-0,05 % до 47-50 %, вольфрама <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%84%D1%80%D0%B0%D0%BC> - от 0,1-0,2 % до 45-65 %, зольность <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C> угля снижается от 25-35 % до 2-15 %. В задачу обогащения входит также удаление вредных примесей минералов (мышьяк <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D1%8B%D1%88%D1%8C%D1%8F%D0%BA>, сера <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B5%D1%80%D0%B0>, кремний <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%BD%D0%B8%D0%B9> и т. д.). Извлечение ценных компонентов в концентрат в процессах обогащения составляет от 60 до 95 %.
Операции обработки, которым подвергают на обогатительной фабрике <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%84%D0%B0%D0%B1%D1%80%D0%B8%D0%BA%D0%B0> 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 <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D0%B8%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B0%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D1%85>, магнитное <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D0%B8%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B0%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D1%85>, электрическое <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5>, флотационное <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F>, бактериальное <http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%91%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D0%B8%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B0%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D1%85&action=edit&redlink=1> и другие способы обогащения.
Глава 1. Магнитное обогащение полезных ископаемых
Первый патент на способ магнитного обогащения полезных ископаемых (железной руды <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%96%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%80%D1%83%D0%B4%D0%B0>) был получен в Англии <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D0%B3%D0%BB%D0%B8%D1%8F> в 1792 году на имя Вильяма Фулартона. Промышленная реализация магнитного способа обогащения, главным образом для железняка <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%96%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B7%D0%BD%D1%8F%D0%BA>, началась в конце XIX столетия. В Швеции <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A8%D0%B2%D0%B5%D1%86%D0%B8%D1%8F> Венстрем и Таге Мортзелл предложили сухой барабанный сепаратор с изменяемой полярностью. Аналогичный магнитный сепаратор был создан в Италии <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D1%8F> 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 <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D1%80%D0%B0%D0%BD_%28%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%29> с помощью мощного магнитного поля. На движущиеся в магнитном поле ядра атомов действует сила Лоренца <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B8%D0%BB%D0%B0_%D0%9B%D0%BE%D1%80%D0%B5%D0%BD%D1%86%D0%B0>: эта сила одинакова как для урана-235, так и для урана-238, но более тяжёлые ядра атомов урана-238 обладают бо́льшей 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 <http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9D%D0%B0%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5&action=edit&redlink=1> и размагничивание <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B7%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5>,
магнитная агрегация.
Вспомогательные процессы:
сгущение <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B3%D1%83%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5> и обезвоживание <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D0%B5%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%B6%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%28%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B3%D0%B0%D1%89%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D1%80%D1%83%D0%B4%29>;
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 <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%83%D1%81%D0%BF%D0%B5%D0%BD%D0%B7%D0%B8%D1%8F>, извлечения металлолома, магнитного пылеулавливания <http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%9F%D1%8B%D0%BB%D0%B5%D1%83%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5&action=edit&redlink=1>, 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 <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BC>. 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
χ - удельная магнитная восприимчивость, м3 / кг;
- магнитная сила поля, А2 / м3.
На результат s магнитной сепарации существенно влияет разница между удельными магнитными восприимчивостями χ1 и χ2 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 бо́льшую, 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 <http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D1%81%D0%B5%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80>. 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.
|
|
|
