Теоретическое введение. Сущность магнитного метода обогащения заключается в воздействии на зерна руды магнитной и механической сил

Сущность магнитного метода обогащения заключается в воздействии на зерна руды магнитной и механической сил, в результате которого зерна с различными магнитными свойствами приобретают различные траектории движения. Перемещаясь по своим траекториям, магнитные и немагнитные зерна выводятся из магнитного поля в виде отдельных продуктов, отличающихся не только по магнитным свойствам, но и по вещественному составу.

Процессы магнитного обогащения применяются при переработке руд черных и редких металлов, регенерации магнитных утяжелителей, удалении железа из различных материалов.

Аппараты, в которых происходит разделение зерен руды по магнитным свойствам, называются магнитными сепараторами.

Процесс магнитного обогащения основан на различии магнит­ных свойств разделяемых минералов.

В соответствии с классификацией минералов по величине удельной магнитной восприимчивости æ и по возможности их разделения на магнитных сепараторах все минералы условно делятся на три группы:

1. Сильномагнитные минералы, имеющие удельную магнитную восприимчивость вещества æ > 3, 8× 10^-5 м³/кг. К ним относятся магнетит, маггемит, франклинит, пирротин и др. Такие минералы являются ферромагнитными веществами и хорошо изв­лекаются в магнитную фракцию на магнитных сепараторах со слабым магнитным полем напряженностью до 120 кА/м.

2. Слабомагнитные минералы имеют удельную магнитную восприимчивость æ = 7, 5× 10^-6 ¸ 1, 26× 10^-7 м³/кг. Это окислы, гидроокислы и карбонаты железа и марганца, ильменит, вольфрамит, гранат, биотит и др. Извлекаются эти минералы в магнитную фракцию на сепараторах с силь­ным полем напряженностью 800 – 1600 кА/м и выше.

3. Немагнитные минералы не извлекаются в магнитную фракцию при магнитном обогащении. К ним относятся парамагнетики, удельная магнитная восприимчивость æ которых меньше 1, 26× 10^-7 м³/кг, и диамагнитные минералы, у которых æ < 0. Такими минералами являются кварц, кальцит, касситерит, апатит и др.

Непременным условием применения магнитного обогащения является достаточная контрастность магнитных свойств разделяемых минералов

(1)

где æ ¢ и æ ² – соответственно удельные магнитные восприим­чивости разделяемых минералов, м³/кг.

Для осуществления разделения в определенном пространстве магнитного сепаратора, называемом рабочей зоной, необходимо создать магнитное поле, напряженность которого была бы неодинаковой в различных его точках. Такое магнитное поле называется неоднородным. Для магнитного обогащения применяются только неоднородные поля, которые обуславливают появление магнитных сил, действующих на магнитные зерна.

Разделение в рабочем простран­стве сепаратора происходит путем притяжения минеральных час­тиц с более высокой удельной магнитной восприимчивостью в наи­более напряженные и неоднородные участки магнитного поля.

Магнитное поле также должно иметь достаточную для данного сырья напряженность Н. Условно напряженность поля представляют в виде числа силовых линий на единицу площади. Суммарное их количество является магнитным потоком Ф. Измеряется напряженность в системе СИ – ампер на метр (А/м), магнитный поток в – в веберах (Вб).

Характеристикой изменения напряженности магнитного по­ля в данном направлении (х) служит величина градиента напряжен­ности

. (2)

Силу, с которой магнитное поле действует на частицу с удельной магнитной восприимчивостью æ = 1, помещенную в дан­ную точку поля, называют силой магнита F и определяют по фор­муле

(3)

Размерность силы магнита в системе СИ – ампер в квадрате на кубический метр (А²/м³).

Сила, действующая на вещество в магнитном поле, называет­ся магнитной силой F_магн. и определяется по формуле

(4)

где m_о – магнитная постоянная.

Размерность магнитной силы в системе СИ – ньютон на ки­лограмм (Н/кг).

В магнитных сепараторах магнитное поле создается системами из постоянных магнитов или электромагнитными системами с обмоткой, питаемой постоянным или переменным током.

На эффективность магнитной сепарации влияют напряженность магнитного поля, параметры рабочей зоны, частота вращения барабанов или валков сепаратора, крупность и магнитные свойства обогащаемой руды, содержание твердого в питании сепаратора и другие факторы.