Роль магнитных методов обогащения в промышленности страны.
Магнитные методы обогащения органически связаны с горно-металлургической и рядом других отраслей промышленности. Магнитные процессы обогащения призваны подготавливать руды, обладающими магнитными свойствами, к дальнейшей переработке. Кроме того, данные методы широко используются при доводки (получение требуемого качества) концентратов руд редких металлов, при очистке от магнитных включений горно-химического сырья.
Магнитное обогащение получило применение и в углеобогатительной промышленности в качестве метода регенерации магнетитовых суспензий при тяжелосреднем обогащении.
Материалы и методика
1.1 Характеристика объектов магнитного обогащения
Основным объектом магнитного обогащения является руда . Под рудой понимают природное минеральное сырье, содержащее какой-либо металл или несколько металлов в концентрациях и видах, пригодных для промышленного использования.
Магнитному обогащению подвергаются руды, содержащие минералы, обладающие магнитными свойствами, достаточными для разделения сырья по данному признаку. Это руды, содержащие железо, марганец, хром и ряд других металлов.
Наибольший объем руд, обогащающихся магнитными методами, относится к железным рудам, составляющих основу металлургической промышленности
железным рудам
Магнетит (Fe 3 O4 )
титаномагнетитовые
Гематит (Fe 2 О3 ) –, Сидерит (FeСО3 ) –, Бурый железняк (nFe2 O3 m) –, Марганцевые, Марганцевые руды сосредоточены в Никопольском месторождении., Хромовые руды
1.2 Сущность магнитного обогащения
Магнитное обогащение основано на использовании различия магнитных свойств разделяемых материалов. Сущность метода заключается в воздействии на частицы руды магнитной и механических сил, в результате которого частицы с отличающимися магнитными свойствами приобретают различные траектории движения. Это позволяет магнитные частицы исходной руды концентрировать в отдельный магнитный продукт (чаще всего «концентрат»), а немагнитные – в немагнитную фракцию (отходы).
Магнитное обогащение осуществляется в магнитных сепараторах, в рабочей зоне которых создается неоднородное магнитное поле
Магнитная сепарация. Область применения магнитного метода обогащения
... магнитные сепараторы) широко используется в таких отраслях промышленности как стекольная, горно-рудная, металлургическая, вторичная переработка, пищевая, химическая и многих других. Магнитное обогащение ... и другие руды) или восстановительной (оксидные руды) атмосферах. 2.Характеристика объектов магнитного обогащения Основным объектом магнитного обогащения является руда. Под рудой понимают природное ...
На схеме исходная руда питателем подается на наклонный лоток (например, вибрационный).
Материал перемещается в рабочую зону сепаратора, где начинает действовать магнитное поле, образованное полюсами N и S. магнитные частицы (черные) под действием магнитной силы притягиваются к рабочему органу сепаратора (валку) и выносятся им из зоны действия магнитного поля. Под действием механических сил (центробежная, сила тяжести) эти частицы сбрасываются с поверхности валка и собираются в приемнике концентрата (маг. фракция).
Немагнитные частицы не притягиваются к валку и транспортируются лотком в приемник немагнитной фракции.
Очевидно, что условием магнитного разделения является превосходство магнитной силы, действующей на магнитные частицы, над механическими, с другой стороны, на немагнитные частицы, действующие механические силы должны превосходить магнитную силу.
2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАГНИТНОГО ОБОГАЩЕНИЯ
2.1 Магнитное поле и его параметры
Магнитное поле – особая форма материи, существующая вокруг движущихся зарядов (проводников с током или полюсов постоянных магнитов).
В последнем случае магнитное поле обусловлено элементарными электрическими токами, существующими в веществе магнита.
Теория магнитного поля находится в постоянном развитии, но важно знать некоторые характеристики магнитного поля.
магнитным потоком – Ф
магнитная индукция – В
Индукция связана с магнитным потоком соотношением: В=Ф/S (2.1)
напряженность – Н
В = µ 0 Н
µ 0 = 4
В = µµ 0 Н
где µ — магнитная проницаемость среды ( безразмерная величина).
µ показывает во сколько раз индукция магнитного поля в среде отличается от индукции магнитного поля в вакууме.
однородным и неоднородным.
Неоднородность поля характеризуется градиентом напряженности поля – grad Н = dН/dх , где х – линейное перемещение.
В однородном магнитном поле (grad Н=0 ) магнитные частицы подвергаются воздействию вращающего момента, который ориентирует их параллельно силовым линиям поля.
В неоднородном магнитном поле магнитные частицы испытывают силу притяжения в направлении более интенсивного участка поля.
2.2 Краткая характеристика магнитных свойств веществ
магнитный момент (Р м ).
намагниченностью – І
І = Р м /V,
где V – объем вещества.
Намагниченность в системе СИ измеряется, как и напряженность, в А/м , величина векторная.
объемной магнитной восприимчивостью – х 0
Электрический ток и магнитное поле
... электрический ток. Магнитное поле. Объяснение этого явления возможно с позиции возникновения вокруг проводников особого вида материи - магнитного поля. Силы, с которыми взаимодействуют проводники с током, называются магнитными. Магнитное поле - это особый вид материи, специфической особенностью которой является действие на движущийся электрический заряд, проводники с током, ...
В 0
В этом случае вектор индукции (В) в среде будет слагаться из векторов:
В = В 0 +
Где В – индукция собственного магнитного поля намагнитившегося вещества.
Индукция собственного поля определяется магнитными свойствами вещества, которые характеризуются объемной магнитной восприимчивостью – х0 , справедливо выражение:
В’ = х 0 В0
Разделим на µ 0 выражение (2.6):
В’/µ 0 =
Н’ = х 0 Н0
но Н’ определяет намагниченность вещества I , т.е. Н = I , тогда из (2.7):
I = х 0 Н0 (2.8)
Н 0
В = В0 + В’ = µ 0 Н0 + µ0 Н’ = µ0 ( Н 0 + I) (2.9)
Последнее выражение строго справедливо, когда сердечник (вещество) находится полностью во внешнем однородном магнитном поле (замкнутый тор, бесконечно длинный соленоид и т.д.).
2.3 Магнитные свойства минералов
2.3.1 Классификация минералов по магнитным свойствам
Все вещества по магнитным свойствам классифицируют на три группы:
х 0 = 1 — 104 )
х 0 >0)
х 0 <0)
однако технологическая классификация минералов по магнитным свойствам отличается, так как магнитному обогащению подвергаются в основном ферромагнитные и частично парамагнитные минералы.
удельной магнитной восприимчивости – х.
Х = — х 0 /
где б – плотность вещества.
м 3 /
По величине удельной магнитной восприимчивости все минералы классифицируют также на три группы:
х > 3.8 10 -5
7.5 10 -6 > x <3/8 10-5
x < 1.26 10 -7
К первой группе относятся: магнетит, пирротин, маггемит., Ко второй – гематит, марганцевые руды, ильменит, вольфрамит, гранат и др.
2.3.2. Магнитные свойства сильномагнитных минералов
явление гистерезиса.
При снижении напряженности поля до 0 размагничивание тела осуществляется по кривой 2-В
остаточной намагниченностью.
коэрцитивной силой.
Зависимость магнитных свойств сильномагнитных
минералов от формы частиц
На краях ферромагнитного поля, помещенного во внешнее магнитное поле, возникают магнитные полюса (см.схему).они создают собственное поле с напряженностью Нр, направленное против внешнего поля Н. Его поле наз. размагничивающим.
Магнитные материалы
... размеров и частоты перемагничивания. 2.3. Магнитная проницаемость. Магнитная проницаемость, физическая величина, характеризующая связь между магнитной индукцией В и магнитным полем Н в веществе. Обозначается ... Механизмы магнетизма : зонный магнетизм, молекулярный магнетизм. Зонный магнетизм - магнетизм металлов и сплавов, интерпретируемый в рамках моделей, основанных на зонной теории. Типичные ...
Его напряженность пропорциональна коэффициенту размагничивания N : Нр=NI, По этой причине напряженность поля, действительно намагничивающее тело, меньше внешнего:
Нв=Н-Нр=Н-NI (2.12)
Коэффициент размагничивания N зависит не от размеров тела, а от их соотношения, т.е. от формы тела.
Для бесконечно длинного стержня, ось которого совпадает с направлением напряженности поля, N=0, для тонкого диска, расположенного перпендикулярно Н поля, N=1.для шара N=0,33, для частиц магнетита, N=0,16.
На основании выражения (2.8) можно записать :
I = ХоНв (2.13)
Здесь Хо-объемная магнитная восприимчивость вещества., С учетом (2.11 и 2.12) получим :, Подставив это выражение в (2.13), получим :, Зависимость магнитной восприимчивости магнита от крупности.
Исследования показали, что с уменьшением крупности частиц магнетита коэрцитивная сила их возрастает, а удельная магнитная восприимчивость- падает.
Снижение Х с уменьшением диаметра магнетита может служить причиной потерь тонких классов с хвостами магнитной сепарации. Однако, этому явлению препятствует магнитная флокуляция частиц и образование магнитных “прядей” из тонких частиц. При этом удельная магнитная восприимчивость
пряди, как длинного тела, возрастает. Увеличение коэрцитивной силы тонких частиц благоприятствует образованию прядей.
2.4 Магнитные свойства сростков
Магнитная восприимчивость сростка магнетита с иным минералом зависит только от содержания в нем магнетита, так как его удельная магнитная восприимчивость в 80 – 100 раз больше, чем у других минералов.
Магнитные свойства сростков характеризуются относительной объемной магнитной восприимчивостью – λ
λ = х о.ср /
исследования показали, что зависимость λ от концентрации магнетита (С) определяется еще формой и расположением осей магнитных включений.
Магнитные свойства сростков можно оценивать по выражению:
λ = 10 -4
где С – содержание магнетита в %.
2.5 Магнитные свойства слабомагнитных минералов
Магнитные свойства слабомагнитных минералов не зависят от формы частиц., Магнитная восприимчивость слабомагнитных сростков определяется:
Х ср. = ∑
х і –
γ і
2.6 Влияние магнитных свойств минералов на процесс магнитного обогащения
Магнитная восприимчивость подлежащих извлечению в магнитную фракцию минералов определяет в основном тип применяемого сепаратора (с сильным либо слабым полем).
Магнитные измерения. Принципы построения приборов, способы измерения
... в парамагнитное состояние. Ферромагнитные вещества легко намагничиваются в слабых магнитных полях. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость ферромагнетиков велики (до 10 6 ) и сильно зависят ... внешней среды. Магнитная индукция и напряженность магнитного поля Магнитная индукция B - векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в ...
Мелкие частицы сильномагнитного магнетита в магнитном поле сепаратора ориентируются вдоль силовых линий и благодаря остаточной намагниченности образуют магнитные пряди. Удельная магнитная восприимчивость пряди, как длинного тела, выше, чем восприимчивость отдельных мелких частиц магнетита. Это способствует более глубокому извлечению тонких магнетитовых частиц. Однако в момент образования пряди происходит захват и немагнитных частиц, т.е. происходит засорение магнитного продукта. Нужно принимать меры!
При магнитном обогащении магнетита важную роль играет коэрцитивная сила и остаточная намагниченность. Наличие этих свойств приводит к тому, что сильномагнитные частицы, прошедшие через магнитное поле сепаратора, сохраняют намагниченность и при выходе из этого поля. Это приводит к образованию магнитных флоккул. Данный процесс оказывает положительное влияние при операциях сгущения, обесшламливания и обезвоживания. Отрицательное влияние – при мокрой классификации по крупности. В этом случае мелкие и крупные частицы магнетита образуют агрегаты, классификация по крупности нарушается.
Следовательно, необходимо предусматривать операции намагничивания и размагничивания.
2.7 Магнитная сила, действующая на частицы в магнитном поле
Пусть в неоднородном магнитном поле расположена частица длиной l и магнитной массой – m
магнитная сила, действующая на частицу, будет равна:
f маг = µ0 m(H1 – H2 ),
Поле неоднородно, поэтому можно записать:
H 2 = H1 – l dH/dx
Имеем fмаг = µ0 m(H1 – H1 + l dH/dx = µ0 ml dH/dx ,
Но ml = Pm – это магнитный момент, который можно представить: ml = Pm = IV ,
Где I – намагниченность частицы,
f маг = µ0 IV dH/dx = µ0 x0 H V dH/dx
Fм = fмаг /Q
где Q = Vб – масса частицы.
Получим
x 0 /
Fм = µ0 x0 H V dH/dx
УСТРОЙСТВО И РАБОТА СЕПАРАТОРА
Сепаратор представляет собой конструкцию из системы магнитной 1, ролика 2, привода 3, лоткового питателя 4, бункера 5, разгрузочного устройства 6, катушки 7.
Основным рабочим органом является ролик, вращающийся в зазоре замкнутой магнитной системы 1 и снабженный кольцевыми выступами. Бункер 5 из немагнитного материала, расположенный над лотком и снабженный в нижней части подвижным шибером. Разгрузочное устройство 6 из немагнитного материала обеспечивает раздельную выгрузку магнитной и немагнитной фракций и снабжен разделителем. Основание представляет собой отливку из немагнитного сплава, на которой укреплены основные сборочные единицы сепаратора.
Работа сепаратора осуществляется следующим образом: исходный материал через щель в бункере поступает на питатель, которым доставляется в рабочий зазор под вращающийся ролик.
Магнитно-Порошковая Дефектоскопия
... при использовании магнитных порошков, частицы к-рых покрыты слоем люминофора (см. Магнитно-люминесцентная дефектоскопия). Магнитно-порошковый метод М. ... Цыр кулярное намагничивание является основным при магнитной дефектоскопии, продольное же намагничивание применяется только в ... остаточной намагниченности, наз. контролем в приложенном магнитном поле. Выявляемость дефектов зависит также и от их ...
Магнитная фракция, притянутая к цилиндрическим кольцевым выступам ролика выносится из рабочей зоны за разделитель и разгружается в приемник. Немагнитная фракция свободно осыпается в приемник с края вибрирующего лотка.
Так в процессе сухого магнитного обогащения получают две фракции: магнитные – концентрат и немагнитные – отходы.
