Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Совершенствование метода магнитного обогащения железных руд на базе использования сепараторов с перераспределением рабочего пространства

ВАК РФ 25.00.13, Обогащение полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование метода магнитного обогащения железных руд на базе использования сепараторов с перераспределением рабочего пространства"

На правах рукописи

ПАЛИН ИВАН ВЛАДИМИРОВИЧ

УДК 622.777

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА МАГНИТНОГО ОБОГАЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД, НА БАЗЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЕПАРАТОРОВ С ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ РАБОЧЕГО ПРОСТРАНСТВА

Специальность 25.00.13 - "Обогащение полезных ископаемых"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2010

004600135

Работа выполнена в ГОУ ВПО Московский государственный горный университет (МП У)

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор

Кармазин Виктор Витальевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Старчик Леопольд Петрович

доктор технических наук,

профессор

Бардовский Анатолий Данилович

Ведущее предприятие: Национальный исследовательский технологический университет Московский институт стали и сплавов

Защита диссертации состоится « 27 » апреля 2010 г. в 13 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.128.08 в Московском государственном горном университете по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат разослан ЛЬ » марта 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук Шек Валерий Михайлович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Устойчивость развития минерально-сырьевой индустрии страны определяется запасами минерального сырья и потребностью в нем общества, объемом добычи полезных ископаемых, количеством перерабатываемого сырья и извлекаемых ценных компонентов, их ассортиментом, экономической эффективностью технологии извлечения минералов, экологической безопасностью процесса.

Традиционные пути повышения качества магнетитовых концентратов -это применение более развитых схем магнитной сепарации в каждой стадии для лучшего выведения пустой породы из магнитного продукта, что неизбежно приводит к увеличению количества стадий измельчения и увеличению числа аппаратов, задействованных в процессе обогащения. Все это в конечном итоге приводит к увеличению затрат на переработку руды и повышению себестоимости 1т концентрата.

Однако конструкция сепараторов типа ПБМ не позволяет стадиально выделять магнетитовый продукт в концентрат железорудных ГОКов, перерабатывающих магнетитовые кварциты, вследствие низкой контрастности магнитных свойств на границе разделения между магнитной рудной смесью и сростковой частью, а селективность сепараторов недостаточна, кроме того, жесткая магнитная флокуляция частиц магнетита в поле рабочей зоны сепаратора вызывает захват бедных сростков и частиц пустой породы в концентрат, а высокая физико-механическая активация материала и пьезоэффект после измельчения, вызывая появление зарядов у частиц кварца, приводит к закреплению их на поверхностях магнетита. Вследствие этого возникает потребность в совершенствовании конструкций используемых магнитных сепараторов для селективного выделения магнитного продукта в концентрат, при том что применение высокоселективной магнитной сепарации с технологической точки зрения является более прогрессивным методом, позволяющим решить проблему производства высококачественных железных концентратов, одновременно снижая их себестоимость.

Цель работы - усовершенствование метода магнитного обогащения железных руд для получения высококачественного магаетитового концентрата при использовании сепараторов с перераспределением силовых режимов в рабочем пространстве.

Идея работы заключается в использовании различных силовых режимов в каждой рабочей зоне магнитного сепаратора для повышения степени разрушения флокул с целью получения высококачественного концентрата железорудных ГОКов.

Задачи исследований. Для достижения поставленной в работе цели были поставлены следующие задачи:

- исследовать направления развития современных магнитных сепараторов для получения высококачественных концентратов при обогащении магнетитовых руд, их конструктивно-технологические возможности, а также перспективы развития на основе теоретических прогнозов;

- теоретически и экспериментально исследовать динамику и кинетику разрушения магнитных флокул в бегущих магнитных полях в условиях высокой вязкости промышленных пульп;

- выполнить теоретические и экспериментальные исследования для разработки усовершенствованной конструкции сепаратора с амплитудно-частотной модуляцией напряженности магнитного поля на постоянных магнитах из Щ-Ре-В с дифференцированной рабочей зоной.

Методы исследований. В ходе работы над диссертацией использовались следующие методы исследований:

- магнитные, химические, гравитационные методы анализа исходных материалов и продуктов разделения;

моделирование процесса сепарации в лабораторных и промышленных условиях;

- исследование математических моделей процессов магнитной сепарации в бегущих полях;

- опытно-промышленная проверка разработанных конструкторских и технических решений;

- анализ результатов, полученных в ходе промышленных испытаний высокоселективного сепаратора ВСПБМ-90/100 на обогатительной фабрике Лебединского ГОКа с использованием компьютерной обработки в современных программах типа Solid Works, Elkut и др.

В экспериментах использовались специальные и стандартные измерительные устройства и приборы.

Научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:

- научно обоснован процесс сепарации в бегущем магнитном поле с перераспределением рабочего пространства, включающего: элемент плавной подачи питания, лопастные дефлекторы, индукционную решетку, съемный элемент типа «беличье колесо», для создания различных силовых режимов в различных зонах сепаратора, обеспечивающих повышение эффективности процесса селективного выделения магнитного продукта в концентрат;

- установлен механизм движения флокул в рабочем пространстве сепаратора под воздействием бегущего магнитного поля с учетом отставания вектора вращения флокулы от вектора вращения магнитного поля из-за сопротивления среды (пульпы), обеспечивающий разрушение флокул и высвобождение из них минералов пустой породы;.

- определены оптимальные конструктивные параметры высокоселективного магнитного сепаратора в различных частях рабочего пространства - угол подачи питания, радиус закругления дефлекторов, шаг ребер индукционной решетки и съемного элемента, позволяющие за счет увеличения разности в конкурирующих силах, действующих на частицы в пульпе, получать железорудный концентрат высокого качества.

Обоснованность и достоверность научных положении и выводов

подтверждаются удовлетворительной сходимостью результатов аналитических

расчетов с данными, полученными опытным путем, применением научно-обоснованных методов исследования; положительной апробацией полученных результатов в условиях Лебединского ГОКа.

Научное значение работы заключается в установлении механизма движения и разрушения флокул в биущем магнитном поле с учетом сил сопротивления среды, физико- и гидромеханических воздействий в различных участках сепаратора с бегущим магнитным полем для усовершенствования их конструкций.

Практическое значение работы заключается в создании усовершенствованной конструкции опытного образца высокоселективного сепаратора, позволяющего выделять высококачественный магнитный продукт в концентрат в определенных стадиях технологической схемы железорудных ГОКов.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Основные результаты работы использованы при подготовке технического задания для проектирования магнитного сепаратора типа ВСПБМ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях «Неделя горняка» (Москва, Mi l У, 2008-2010 гг.), семинарах кафедры «Обогащение полезных ископаемых» МГГУ (2008 - 2010 гт).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и 2-х приложений, содержит 48 рисунков, 10 таблиц, список использованной литературы из 115 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и идея работы, представлены объект, предмет, задачи и методы исследований, научные положения, раскрыта научная и практическая значимость работы, представлены результаты ее реализации.

Первая глава посвящена обзору современного состояния обогащения магнетитовых руд в России и за рубежом, где в зависимости от типа перерабатываемого сырья применяют весьма сложные и разнообразные технологические схемы и аппараты.

В технологическом плане характерной чертой магнитных методов обогащения является хорошее извлечение минералов, минимальное время сепарации. Сам принцип процесса настолько прост и надежен, что работоспособными оказываются любые вновь предложенные конструкции сепараторов, но для выбора лучших конструкций наиболее реальными остаются технико-экономические критерии: производительность, стоимость сепаратора, качество получаемых продуктов и т. д.

Основными аппаратами, применяемыми на данный момент на отечественных и зарубежных обогатительных фабриках, являются сепараторы типа ПБМ. Они могут быть с прямоточным, полупротивоточным и противоточным режимом сепарации. Для получения высококачественных концентратов наиболее подходит прямоточный режим, при котором почти вся длина рабочей зоны служит для перечистки концентрата. Причем мокрая магнитная сепарация измельченных магнетитовых кварцитов на серийных промышленных сепараторах типа ПБМ-120/300 выделяет, как известно, в конечный продукт (отвальные хвосты) только немагнитные зерна пустой породы и бедные сростки. Вся рудная смесь (магнетит, богатые и средние сростки) переходит в магнитный продукт, захватывая немагнитные зерна кварца и пустой породы за счет магнитной флокуляции сильномагнитных зерен и физико-механической адгезии, и передается на доизмельчение из стадии в стадию. Однако если после первой стадии измельчения ММС способна удалять по выходу от исходного 35 - 40% хвостов, то после второй - до 15%, а после третьей - менее 10%. Из этого следует, что постадийная скорость роста содержания магнетита в магнитных концентратах невелика и растет только за счет раскрытия сростков магнетита при измельчении, а магнетит переизмельчается и механически транспортируется из стадии в стадию.

Многочисленные попытки исследователей создать высокоселективные конструкции мокрых магнитных сепараторов хотя и были иногда положительными технологически, экономически оставались невыгодными, что мешало их внедрению в промышленных условиях. Для борьбы с отрицательным влиянием флокуляции обычно применяют бегущие магнитные поля вместо стационарных. Известны конструкции сепараторов с бегущим магнитным полем роторного (с вращающейся магнитной системой, например института Уралмеханобр) и статарного (с неподвижным электромагнитным статором трехфазного тока, например, Кузбасского политехнического института) типов. Однако применяемые до сих пор сепараторы позволяли получать концентраты высокого качества, но при малой производительности и высокой энергоемкости.

Следующим этапом в разработке новых конструкций аппарата стало создание в НТЦ «МГГУ» высокоселективного барабанного магнитного сепаратора типа ВСПБМ - 32,5/20, в котором применение бегущего магнитного поля с частотной и амплитудной модуляцией в сочетании с большими центробежными силами позволило сочетать высокую селективность разделения с приемлемой удельной производительностью.

В магнитном поле сепаратора рудные частицы флокулируют с образованием множества отдельных прядей-флокул, при этом в них захватывается часть сростков и зерен пустой породы. При относительном движении рабочей поверхности барабана и магнитной системы с чередующейся полярностью вектор напряженности магнитного поля вблизи поверхности совершает вращение, что вызывает вращение и качение флокул по поверхности барабана и приводит к их разрушению и перегруппировке, вызывая освобождение из них сростков и частиц пустой породы.

Однако конструкция опытного сепаратора ВСПБМ - 32,5/20 не была рассчитана на применение в промышленных условиях ввиду небольшой производительности, поэтому необходима была разработка нового,

промышленного аппарата с учетом недостатков, выявленных во время эксплуатации сепаратора ВСПБМ - 32,5/20.

На основе анализа известных научно-технических решений и специальных исследований нами были выбраны следующие возможные подходы:

1. Управление ростом флокул в условиях перемешивания, когда в их ядро попадают только чистые магнетитовые зерна и такие флокулы переходят затем в концентрат;

2. Постоянное разрушение флокул в процессах сепарации;

3. Блокировка адгезии кварца на магнетите внешним электрическим или электромагнитным полем;

4. Ослабление флокулообразования за счет снижения напряженности внешнего намагничивающего поля в сепараторе в зоне доводки концентрата;

5. Очистка магнетитовых флокул от зерен пустой породы электромагнитными (индукционная решетка) и механическими воздействиями (гидродинамические дефлекторы) на их структуру.

Выбору конструкции, определению ее конструктивно-технологических параметров и их теоретическим расчетам для реализации описанных выше подходов посвящена вторая глава, а подтверждению теоретических выводов в лабораторных условиях - третья.

При создании нового сепаратора ставилась задача максимально использовать рабочую зону аппарата, создать ламинарный заход пульпы на рабочую поверхность барабана для обеспечения равномерного распределения магнитных частиц по его поверхности и минимизации лавинообразного образования флокул, приводящему к захвату частиц кварца и сростков в их объем, что в дальнейшем приводит к снижению качества получаемого железорудного концентрата (рис.1).

Рис. 1. Схематический разрез сепаратора ВСПБМ 90/100 и силовые режимы, действующие в различных участках рабочей зоны: 1 - питатель; 2 - подающий лоток; 3 - магнитная система; 4 - лопастные дефлекторы; 5 - ванна; 6 - приемный лоток для хвостов; 7 - барабан; 8 -индукционная решетка; 9 - нижнее перечистное брызгало; 10 - съемный элемент типа «беличье колесо»; 11 - приемный лоток для концентрата; 12 -приемный бункер для концентрата; 13 - верхнее смывное брызгало; 14 -система подачи воды; 15 - шибер для регулировки количества воды в ванне; 16 - бункер для приема хвостов

Всю рабочую зону можно разделить на участки со своими технологическими особенностями и задачами, показанными в табл. 1, а силовые режимы для различных четвертей рабочей зоны можно представить формулами, приведенными в табл. 2. При этом следует учесть, что в 1-й четверти основное влияние на частицу оказывают магнитные силы; во 2-й четверти - гидромеханические (на рассматриваемую удаленную от барабана магнитную частицу); в 3-й - магнитные, разнонаправленные силы; в 4-й же происходит изменение основного влияния сил с магнитного - в 1-м случае на гидромеханическое и центробежное - во 2-м - для эффективного съема магнитного продукта с поверхности барабана.

Таблица 1

Конструктивно-технологические особенности и задачи рабочей зоны _ сепаратора ВСПБМ-90/100_

Участок рабочей зоны (УРЗ) Технологические задачи участка

I четверть Ламинарный заход пульпы на рабочую поверхность барабана в поле с плавно нарастающей магнитной силой для обеспечения условий селективной флокуляции материала

II четверть Гидромеханические пульсации потока пульпы, создаваемые вибрирующими лопастными дефлекторами, для удаления немагнитных частиц

III четверть Индукционная решетка для разрушения флокул и напорное брызгало для их промывки и удаления сростков

IV четверть Узел разгрузки концентрата: индукционное беличье колесо и верхнее смывное брызгало для эффективного съема магнитного продукта

Таблица 2

Силовой режим сепаратора ВСПБМ-90/100 в различных четвертях

УРЗ Силовые режимы

I четверть

П четверть =«-ffoJ-c-e"2™-cosö+F,,,-cos(0+5)+A-(^-ф/2-S^-cos/ i -i ' -m-a> ■R6 -cosfi~m w -R, -cosк -m-af Rh ■ sinfi-m-ü? ■ Д, -sinv+m-g

Ш четверть F^m H, ■ gradHx -cos(90-Х)-т-Нг ■gradH2 cos(90-i); Fm=m-Hl ■gradHt -sinÄ-m-g-m-H2 ■ gradHг ■ sin Л

IV четверть , F >F +F 1 * магм — * f.u. н Fpcx = m -H]- gradH, • cos(90 - у)-т-Нг■ gradH2 ■ cos(90 - y); Fpav ~m'Hl gradH, -sin y-m-g-m-H2- gradH2 -smy 2. + d2-(S-A)g 1 , „ F„, = m-----——-• cos 0 + — d3 - л -S -a2 R -cos ¡} "" 18 fi 6 - m ■ H з • gradH 3 • cos( 90 - y); d2 -(S-Ä)-g . I 2 --18^--smv+-d3 x-S со RK- sini?-»i-g-m-H3 ■ gradH}-sma

Следует отметить, что во вращающемся магнитном поле в любой точке над поверхностью барабана вектор напряженности совершает вращательное движение навстречу движения магнитной системы с угловой частотой (1)

а магнитное поле стремится повернуть флокулу продольной осью а по направлению вектора напряженности поля. Это означает, что на флокулу в магнитном поле действует пара сил, пропорциональная синусу угла а и

удлиненности (формфактору) флокулы Л=—. При небольших значениях а,

Ь

когда sin а —»а, эту пару можно записать как (2):

где Я,,, Я - шаг полюсов и радиус магнитной системы; шотн - относительная угловая частота вращения магнитной системы и барабана; V — объем флокулы; Ха и Хь - магнитные восприимчивости по продольной и поперечной осям флокул.

В соответствии с формулами Лауриллы и Кармазина длина флокулы обратно пропорциональна частоте вращения вектора напряженности магнитного поля в рабочей зоне. Многочисленные исследования показали, что полное разрушение флокулы центробежными силами наступает при частотах выше 200 с"1, т. е. флокула должна вращаться со скоростью больше 200 об/мин и тогда она распадется на отдельные, составляющие ее частицы. Высокоселекгавный опытно-промышленный образец этого сепаратора -ВСПБМ-90/100 рассчитан на достижение именно такой частоты.

В этом случае захваченные флокулами частицы кварца освобождаются и удаляются в хвосты, а эффективность сепарации г/ стремится к единице или 100%. В конечном счете, формула для расчета эффективности сепарации на ВСПБМ-90/100, являющаяся математической моделью данного процесса, имеет

где Ц0 - эффективности сепарации при неподвижной магнитной системе; Ц! — коэффициент, учитывающий свойства флокулы; а> — угловая частота вращения

(3)

магнитного поля; Л*,Л, и Кир — коэффициенты, учитывающие влияние лопастных дефлекторов и индукционной решетки; v¿ — линейная скорость поверхности барабана при вращении.

Обычно значения этих коэффициентов достигают уровня: г]0—0,3-0,4, ц>—0,4-0,6; К, „ и Кир на уровне 0,05 до 0,1, что говорит нам об уровне их влияния на процесс.

Полученные нами выводы справедливы для сепарации в вакууме и в определенных условиях при сухой центробежной магнитной сепарации, когда флокула вращается синхронно с вектором напряженности магнитного поля.

Вязкость пульпы на порядок выше вязкости воздуха, что означает появление пары сил сопротивления среды, препятствующих вращению флокул магнитным полем. Это вызывает отставание флокулы от исходной точки на поверхности барабана и вектора намагниченности флокулы М от вектора напряженности поля Н, на угол ф0, который увеличивается с увеличением скорости вращения (рис. 2).

Рис. 2. Отставание продольной оси флокулы от вектора напряженности магнитного поля

Когда угол ip0 достигнет 180°, т.е. флокула встречается с одноименным набегающим полюсом магнитной системы, она будет выталкиваться магнитным полем, а центробежной силой и потоком пульпы будет унесена в хвосты. Данное явление повторяется периодически через 180°, что доказано в процессе промышленных испытаний.

Математическая модель процесса в этом случае будет иметь вид:

}j = r¡0 + ipico •sin <р0 +Кгм v<¡/sd + Ки,р_ •Vg/Sp. (4)

Следует учесть, что при вращении длина флокулы будет меньше в воде, чем в воздухе (определяется коэффициентом у/) за счет сил сопротивления среды, а также вследствие того, что увеличиваются силы, сжимающие флокулу по направлению к ее центру, поэтому ее формфактор будет уменьшаться, стремясь к единице. Таким образом, флокула будет стремиться к шарообразной форме, что также соответствует и энергетическим соображениям, так как прочность флокулы падает с увеличением ее длины, а сопротивление среды обратно пропорционально ей.

При нахождении оптимального угла подачи исходного питания на поверхность барабана использовались формулы, полученные в результате определения силового режима, действующего в данной четверти. При этом, учитывая сложность расчетов, связанную с различной крупностью частиц, их положением, неоднородностью поля и др. параметрами, влияющими на частицу, угол наклона питающего лотка составил от 27 до 30°. Для проверки полученных результатов была создана лабораторная (уменьшенная) модель подающего лотка, на которую подавалось исходное питание, состоящее из концентрата ОФ Лебединского ГОКа с содержанием общего железа 69,5% и кварца; при этом получаемая пульпа содержала около 60% железа общего и имела плотность 1600 г/л. Пульпа подавалась самотеком с высоты около 100 мм, после опытов измерялось содержание железа общего в флокулах, образовавшихся на питающем лотке. Следует учесть, что частицы кварца превосходят размеры частиц магнетита, что приводит к более раннему попаданию данных частиц на питающий лоток и ухудшению качества образовавшихся флокул. При этом была получена зависимость (рис. 3), которая определяет оптимальный угол подачи пульпы. При данных условиях он составляет 28 - 29°, что соответствует проведенным расчетам. При проектировании полупромышленного сепаратора ВСПБМ - 90/100 с учетом

более высокой скорости движения пульпы был принят угол наклона лотка равный 30°.

Рис. 3. Зависимость содержания общего железа в образовавшихся флокулах от угла наклона питающего лотка

Во 2-й четверга рабочей зоны на основе исследований гидродинамического режима движения пульпы в ванне сепаратора были установлены вибрирующие лопастные дефлекторы для отклонения потока материала с целью приближения его к рабочей поверхности барабана, чтобы тем самым максимально провести через высокоинтенсивную часть магнитного поля весь поступающий на сепарацию магнитный материал.

Примем следующие допущения:

1. Краевыми точками и элементами соприкосновения ванны сепаратора и боковых крышек ванны, можно пренебречь, при этом

появится возможность рассматривать движение только в 1 сечении, проходящим через центр цилиндра, перпендикулярно его поверхности;

2. Основная часть пульпы, поступающей в начальную часть сечения поступает по касательной к барабану;

3. Поток подчиняется закону отражения, т.е. угол падения равен углу отражения;

4. Расстояние от поверхности барабана до оканчания дефлектора остается постоянным.

Учитывая геометрию потока, а также используя специальные компьютерные программы, можно определить оптимальный радиус

закругления дефлектора, в данном случае равный 235 мм. Для проверки теоретических расчетов использовалась специально изготовленная конструкция, геометрически соответствующая размерам части исследуемой зоны, поэтому скорость можно было принять также равной. Подача же пульпы осуществлялось по касательной к барабану, что соответствует принятым допущениям, а слив осуществлялся в приемный бункер. При этом измерялось количество продукта, оставшегося на поверхности «барабана». Оптимальный радиус закругления дефлектора составил 235 мм (рис. 4), однако, учитывая более высокую скорость движения пульпы во время промышленных испытаний (а, следовательно, более высокую центробежную силу, действующую на частицу), а также конструктивные возможности при создании аппарата, при проектировании сепаратора ВСПБМ - 90/100 было принято решение об установке дефлекторов с радиусом закругления 250 мм, количество же дефлекторов при этом составит 7 шт.

J0 1В

210

220

230

240

250

Рис. 4. Зависимость количества продукта, %, оставшегося на «барабане» от радиуса закругления дефлектора и лабораторная модель части 2-ой четверти, где 1 - «барабан», 2 - магнитная система; 3 - дефлектор; 4 - стенка «ванны»; 5 - болт для регулировки положения дефлектора

Для улучшения качества получаемого концентрата на сепараторах типа ВСПБМ - 90/100 в 3-й условно принятой четверти используется неподвижная индукционная решетка, при этом в момент прохождения полюсов магнитной системы над ребрами рабочих элементов индукционной решетки к ним притягиваются магнитные частицы. При изменении положения постоянных

магнитов на флокулы воздействуют разнонаправленные магнитные силы, вызывающие их дальнейшее разрушение, так как градиент у ребер индукционной решетки значительно выше, чем градиент, создаваемый барабаном, можно сказать, что сила магнитного воздействия на край флокулы, находящийся дальше от барабана, значительно выше силы, удерживающей край флокулы, находящийся на барабане. Вследствие этого происходит разрыв и очистка флокулы от сростков, попавших в продукт, а значит, и увеличивается качество получаемого концентрата.

За исходные данные при проектировании индукционной решетки, в частности для определения шага железных ребер, было принято:

• основополагающими силами, вызывающими разрыв и разрушение флокул в данной четверти, будут разнонаправленные магнитные силы - сила воздействия от постоянных магнитов, направленная к центру барабана, а также наведенная магнитная сила от прутьев решетки, направленная вдоль линий напряженности магнитного поля (рис. 5);

• силы тяжести, силы сопротивления среды и т.п. оказывают значительное влияние только на немагнитные частицы и сростки, вследствие того что флокула в этой зоне является довольно «чистой» и силы, сжимающие флоккулу, значительно выше из-за более плотной упаковки, зависящей от концентрации ферромагнитной фазы

где г - расстояние между центрами частиц; (1 - диаметр одной частицы;

С^ - объемная концентрация ферромагнитной фазы, доли,ед.

С увеличением расстояний 1?1 или К2 при движении флокулы по барабану будет происходить увеличение длины флокулы, максимальный же эффект может быть достигнут при минимизации первой.

Пусть К1 постоянно, тогда при 112 —> 0 будет происходить увеличение значения напряженности между прутьями решетки, вследствие чего флокула в соответствии с принципом наименьшей энергии будет стремиться перейти на соседний прут, причем пара сил, создающих вращение флокулы, будет способствовать этому. В соответствии с этими соображениями шаг прутьев решетки должен быть либо равен шагу полюсов (кратчайшее расстояние между полюсом и прутком), либо быть несколько больше. Более точные значения можно найти, учитывая плотность среды, характеристику транспортируемого материала, количество сростковой части на единицу объема и т.п. Однако, так как существует запаздывание флокул, а также влияние конкурирующих сил в соответствии с принятым предположением невелико, можно принять Г<2=Кь

Шаг ребер индукционной решетки также проверялся в лабораторных условиях на созданной модели (рис. 6). Из полученных данных видно, что шаг действительно соответствует шагу магнитов.

64.5 4------,----------,-------,--,------------------------,

о о.5 1 1,5 2 2,5 з з,5 шаг, ед

Рис. 6. Зависимость содержания общего железа в концентрате от шага ребер индукционной решетки на опытной модели

Съем же концентрата осуществляется в четвертой, условно выбранной

четверти с помощью специального устройства типа «беличье колесо», на

16

ребрах которого также происходит перемагничивание и образование новых флокул, но уже на ребрах съемного элемента. Благодаря такому методу снятия концентрата можно полностью очистить барабан от концентрата и обеспечить максимальную производительность сепаратора при максимальном качестве конечного продукта.

Учитывая специфику данной четверти, можно сказать, что в отличие от предыдущего силового режима здесь требуется не перечистка и разрушение флокул, а максимальное снятие концентрата с поверхности барабана. Также стоит отметить значительно меньшую длину флокулы, которая попадает под действие наведенных магнитных сил от «съемного элемента», и более высокую их прочность, связанную с высокой степенью упаковки частиц.

Для упрощения рассмотрения силового режима выделим 2 стадии (рис. 7): в 1-й - переориентирование и захват флокул элементами решетки «беличьего колеса»;

во 2-й - снятие частиц со съемного элемента под действием центробежных и гидромеханических сил.

Рис. 7. - Силовой режим в рабочих зонах 4-ой четверти:

а) 1-ая стадия;

б) 2-ая стадия.

В 1-ом случае шаг между осями съемного элемента К2—»-О, он необходим для сохранения возможности воздействия гидромеханической силы во 2-ом случае, для сохранения высокого значения градиента напряженности, а также исходя из конструкторских соображений. Также максимально уменьшено

а)

б)

расстояние что позволяет за счет увеличения Рмаг2 максимально увеличить количество концентрата, перешедшего на «беличье колесо». Во 2-ом случае, происходит падение значения РмаГ2 и увеличение конкурирующих сил. Кроме того, добавляется гидромеханическая сила, из-за чего обеспечивается максимальный съем продукта с поверхности барабана.

Однако проведение точного расчета без использования специальных программ невозможно вследствие постоянного изменения углов воздействия сил, поэтому расчет велся с использованием ЭВМ, при этом была получена величина шага решетки «беличьего колеса», равная четверти шага магнитов (с учетом меньшего диаметра прутьев), для создания увеличенного значения градиента напряженности магнитного поля.

Проверка теоретической модели осуществлялась в лабораторных условиях. При этом испыгывались съемные элементы с шагом равным 1; 0,5 шага магнитов; также изучалась возможность использования элемента типа щетки при различной скорости вращения съемного элемента. Все опыты проводились на сепараторе ВСПБМ - 32,5/20, так как зона разгрузки является одинаковой в усовершенствованном и испытываемом аппарате. В результате были получены результаты, представленные на рис. 8, подтверждающие тенденцию к уменьшению шага элементов «беличьего колеса» и правильному

Рис. 8. Зависимость выхода продукта в концентрат от скорости вращения съемного элемента, где 1 - при шаге 0,5 шага магнитов; 2 - при шаге, равном шагу магнитов; 3 - при использовании съемного элемента типа щетки

Промышленные испытания высокоэффективного опытно-промышленного сепаратора ВСПБМ-90/100 (рис. 9) проходили на ОФ Лебединского ГОКа. При этом на него подавалось питание из напорной трубы, на стадию классификации в гидроциклонах 1-й стадии. В питании содержался магнитный продукт, состоящий из концентрата магнитной сепарации 1-й стадии 2-го приема, фильтрата, а также концентрата магнитной сепарации 2-й стадии с суммарным содержанием общего железа в среднем 58,34%.

Рис. 9. Внешний вид сепаратора ВСПБМ - 90/100, установленного на обогатительной фабрике ОАО «Лебединский ГОК»

В ходе испытаний, проводимых по программе и методике, утвержденными руководством ЛГОКа, были получены магнитные продукты со средним содержанием общего железа 65,36%, при этом прирост составил 7,02%, что ориентировочно соответствует как по приросту, так и по содержанию начальных и конечных продуктов, полученных в результате магнитообогатительных операций, начиная с песков МГК и заканчивая питанием 3-й стадии сепарации 1-ого приема. Однако следует учесть, что данные вычисления проведены на основании всех проведенных опытов; а на основании наилучших режимов были получены следующие результаты: при среднем содержании в питании общего железа 58,05% прирост составил 8,63%, а среднее содержание общего железа в концентрате составляет 66,69%. При этом максимальный прирост составлял 9,07%, а содержание - 67,23%, что

приблизительно соответствует аналогичным значениям в питании магнитной сепарации 4-й стадии.

Зависимости, обнаруженные во время промышленных испытаний сепаратора ВСПБМ-32,5/20, также прослеживаются и здесь (рис. 10), - то есть динамика движения флокул остается прежней, а значит, и получение более высококачественного концентрата, аналогичного полученному на ВСПБМ-32,5/20, на экспериментальном опытно-промышленном образце сепаратора ВСПБМ-90/100 вполне реально. Кроме того, пределы регулировки основных конструктивно-технологических параметров у него гораздо шире.

Рис. 10. Зависимость содержания железа общего в концентрате от частоты вращения барабана и магнитной системы при работе сепаратора ВСПБМ-90/100

При этом четко прослеживаются режимы, при которых происходит переориентация флокул, а также их разрушение:

Р(Х,У)=(ехр(А1*Х+А2)со5(АЗ*Х+А4)5т(А5*У+А6)+А7*со5(А5*У+Аб))* *(А8*У+А9),где (6)

А1, А2, АЗ, А4, А5, А6, А7, А8, А9 - эмпирические коэффициенты, находящиеся опытным путем; X - частота вращения барабана; У - частота вращения магнитной системы

Зависимость (6) предложена нами после математического анализа полученных кривых и исходя из существующих формул и достаточно корректно описывает зависимость содержания общего железа в концентрате от частоты вращения барабана и магнитной системы, при условии что частота

вращения барабана находится в пределах от 20 до 35, а магнитной системы - от 70 до 130.

Отсюда следует, что при использовании данного аппарата после сепаратора ВСПБМ-90/100 можно получить продукт с содержанием железа общего от 67,8 до 68,72%.

Статистическим путем показано (рис. 11), что при испытаниях сепаратора ВСПБМ - 90/100 прирост общего железа в концентрат довольно значителен и составляет в среднем 7,5%, что заметно превышает прирост в содержании в концентрате общего железа при аналогичном месте и условиях работы сепаратора ПБМ - 90/250 и ПБМ - 120/300. Причем данный прирост является средним при всех режимах работы аппарата, при наилучших же режимах средний прирост содержания железа общего в концентрате составил 8,63%.

Рис.11. Статистическое распределение содержания железа общего в исходном продукте, концентрате сепаратора ВСПБМ - 90/100 и концентрате сепаратора MGS -1700

Кроме того, следует также учесть, что при испытаниях существовали определенные проблемы с аппаратом, то есть не осуществлялся полный съем концентрата с барабана сепаратора, а это означает, что флокулы, наиболее богатые железом и уже находящиеся на барабане, уходили дальше в рабочую зону сепаратора. Также это препятствовало захвату магнитной фракции из вновь поступающей в объем аппарата пульпы, что негативно сказывалось как на качестве получаемого продукта, так и на производительности.

Производительность сепаратора при испытаниях составляла от 8 до 24 т/ч при условии метровой ширины барабана, причем наиболее благоприятные результаты наблюдались на средней и высокой производительности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной задачи совершенствования метода магнитного обогащения на базе сепараторов с бегущим магнитным полем путем перераспределения различных силовых режимов в каждой зоне сепарации для повышения степени разрушения флокул и эффективного вывода немагнитных зерен в хвосты с целью получения высококачественного магнетитового концентрата.

Основные научные и практические выводы и рекомендации, полученные лично автором:

1. Выполнен анализ современных конструкций и технологий магнитного обогащения железных руд с целью определения возможности выделения высококачественного магнитного продукта в концентрат в определенных стадиях технологической схемы железорудных ГОКов;

2. Установлен механизм движения и разрушения магнитных флокул в бегущем магнитном поле в рабочем пространстве сепаратора, учитывающий влияние параметров пульпы, заключающийся в изменении длины флокулы в зависимости от частоты вращения магнитной системы и барабана, а также плотности и вязкости пульпы;

3. Применено дифференцирование рабочего пространства на 4 зоны с применением элемента плавной подачи питания, лопастных дефлекторов, индукционной решеткой, съемного элемента типа «беличье колесо», с различными силовыми режимами в каждой зоне, позволившими использовать все 360° магнитной системы;

4. Определены оптимальные параметры сепаратора, такие как угол подачи питания для минимизации захвата частиц кварца в объем флокулы в начальный момент, радиус закругления лопастных дефлекторов для увеличения выхода магнитного продукта в концентрат, шаг элементов индукционной

решетки для повышения качества, а также шаг частей съемного элемента типа «беличье колесо» для снятия продукта с поверхности барабана;

5. Проведены лабораторные исследования предложенных конструктивных усовершенствований высокоселективного опытно-промышленного сепаратора ВСПБМ, подтвердившие теоретические расчеты;

6. На основе теоретических и экспериментальных исследований предложена усовершенствованная конструкция обогатительного аппарата с бегущим магнитным полем на постоянных магнитах, защищенная патентом РФ №236421 и обладающая большей эффективностью и производительностью, чем существующие конструкции;

7. Проведены промышленные испытания разработанного сепаратора на ОАО «Лебединский ГОК», которые показали высокую селективность и производительность сепаратора, а также ряд преимуществ его конструкции, позволяющих ему выводить в концентрат магнитный продукт уже после 1-й стадии магнитной сепарации (на технологию получен патент РФ №2366511).

Основные положепия диссертации отражены в следующих работах:

1. Палин И.В. Новые технологии как успех применения сепаратора ВСПБМ - 90/100 // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - №6. - С. 124-127.

2. Палин И.В., Кармазин В.В., Синельникова Н.Г. Анализ результатов промышленных испытаний экспериментального промышленного сепаратора ВСПБМ - 32,5/20 и выдача рекомендаций на проектирование опьггно-промышленного сепаратора ВСПБМ - 90/100 // Горный информационно-аналитический бюллетень. - Отдельный выпуск. - 2009. - №14 «ОПИ 1». - С. 184-191.

3. Палин И.В., Путилов Ю.Г. Магнитные системы новой конструкции в сепараторах типа «Permos» и их преимущества // Горный информационно-аналитический бюллетень. - Отдельный выпуск. - 2009. - №14 «ОПИ 1». - С. 184-191.

4. Кретов С.И., Кармазин В.В., Палин И.В., Синельникова Н.Г., Пожарский Ю.М. Патент РФ № 2365421 Бюл. № 24 от 27.08.09. Магнитный сепаратор.

5. Кармазин В.В., Синельникова Н.Г., Палин И.В., Гзогян Т.Н. Патент РФ № 2366511 Бюл. № 25 от 10.09.09. Способ обогащения железосодержащих РУД.

Подписано в печать 24. 03 2010 г. Формат 60x90/16 Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №

ОИУП МГГУ, Москва, Ленинский проспект д.6

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Палин, Иван Владимирович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Обзор практики обогащения железных руд за рубежом.

1.2. Обзор практики обогащения железных руд в России и странах СНГ.

1.3. О комплексном использовании железных руд.

1.4 Теоретические закономерности процесса магнитного обогащения.

1.5. Обзор конструкций сепараторов с бегущим магнитным полем.

Выводы к 1 главе.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ, МАГНИТНЫХ И ДРУГИХ ВОЗДЕЙСТВИИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ В БЕГУЩИХ МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ ДЛЯ СОЗДАНИЯ

УЛУЧШЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ СЕПАРАТОРА ВСПБМ - 90/100.

2.1 Механизм разрушения флокул бегущим магнитным полем.

2.2. Теоретическое определение оптимальных параметров угла наклона питающего элемента в зоне подачи питания.

2.3. Теоретическое определение оптимальных параметров отклоняющих дефлекторов.

2.4. Теоретическое обоснование применения, а также оптимальных параметров индукционной решетки в ванне сепаратора.

2.5. Теоретическое обоснование оптимальных параметров съемного элемента специальной конструкции типа «беличье колесо».

1.7. Теоретическое обоснование и выбор конструкций магнитных систем сепаратора ВСПБМ - 90/100.

Выводы ко 2 главе.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ОТДЕЛЬНЫХ РАБОЧИХ ЗОН СЕПАРАТОРА ВСПБМ-90/100 ДЛЯ НАХОЖДЕНИЯ

ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВЫХ РЕЖИМОВ В КАЖДОЙ РАБОЧЕЙ

ЗОНЕ.

3.1. Экспериментальные исследования зависимости захвата немагнитных частиц в объем флокулы от угла подачи питания на поверхность барабана.

3.2 Экспериментальные исследования влияния радиуса закругления лопасти (дефлектора) на количество приближаемых к поверхности барабана магнитных частиц.

3.3 Экспериментальные исследования влияния шага ребер индукционной решетки на содержание железа общего в получаемом концентрате.

3.4 Экспериментальные исследования влияния скорости вращения съемного элемента на выход магнитного продукта в концентрат.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ВЫСОКОСЕЛЕКТИВНОГО МАГНИТНОГО СЕПАРАТОРА ВСПБМ - 90/100 НА ОФ-1 ЛЕБЕДИНСКОГО

ГОКА.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Совершенствование метода магнитного обогащения железных руд на базе использования сепараторов с перераспределением рабочего пространства"

Актуальность проблемы. Устойчивость развития минерально-сырьевой индустрии страны определяется запасами минерального сырья и потребностью в нем общества, объемом добычи полезных ископаемых, количеством перерабатываемого сырья и извлекаемых ценных компонентов, их ассортиментом, экономической эффективностью технологии извлечения минералов, экологической безопасностью процесса.

Традиционные пути повышения качества магнетитовых концентратов - это применение более развитых схем магнитной сепарации в каждой стадии для лучшего выведения пустой породы из магнитного продукта, что неизбежно приводит к увеличению количества стадий измельчения и увеличению числа аппаратов, задействованных в процессе обогащения. Все это в конечном итоге приводит к увеличению затрат на переработку руды и повышению себестоимости 1т концентрата.

Однако конструкция сепараторов типа ПБМ не позволяет стадиально выделять магнетитовый продукт в концентрат железорудных ГОКов, перерабатывающих магнетитовые кварциты, вследствие низкой контрастности магнитных свойств на границе разделения между магнитной рудной смесью и сростковой частью, а селективность сепараторов недостаточна, кроме того, жесткая магнитная флокуляция частиц магнетита в поле рабочей зоны сепаратора вызывает захват бедных сростков и частиц пустой породы в концентрат, а высокая физико-механическая активация материала и пьезоэффект после измельчения, вызывая появление зарядов у частиц кварца, приводит к закреплению их на поверхностях магнетита. Вследствие этого возникает потребность в совершенствовании конструкций используемых магнитных сепараторов для селективного выделения магнитного продукта в концентрат, при том что применение высокоселективной магнитной сепарации с технологической точки зрения является более прогрессивным методом, позволяющим решить проблему производства высококачественных железных концентратов, одновременно снижая их себестоимость.

Цель работы - усовершенствование метода магнитного обогащения железных руд для получения высококачественного магнетитового концентрата при использовании сепараторов с перераспределением силовых режимов в рабочем пространстве.

Идея работы заключается в использовании различных силовых режимов в каждой рабочей зоне магнитного сепаратора для повышения степени разрушения флокул с целью получения высококачественного концентрата железорудных ГОКов.

Задачи исследований. Для достижения поставленной в работе цели были поставлены следующие задачи:

- исследовать направления развития современных магнитных сепараторов для получения высококачественных концентратов при обогащении магнетитовых руд, их конструктивно-технологические возможности, а также перспективы развития на основе теоретических прогнозов;

- теоретически и экспериментально исследовать динамику и кинетику разрушения магнитных флокул в бегущих магнитных полях в условиях высокой вязкости промышленных пульп;

- выполнить теоретические и экспериментальные исследования для разработки усовершенствованной конструкции сепаратора с амплитудно-частотной модуляцией напряженности магнитного поля на постоянных магнитах из №-Ре-В с дифференцированной рабочей зоной.

Методы исследований. В ходе работы над диссертацией использовались следующие методы исследований:

- магнитные, химические, гравитационные методы анализа исходных материалов и продуктов разделения;

- моделирование процесса сепарации в лабораторных и промышленных условиях;

- исследование математических моделей процессов магнитной сепарации в бегущих полях;

- опытно-промышленная проверка разработанных конструкторских и технических решений;

- анализ результатов, полученных в ходе промышленных испытаний высокоселективного сепаратора ВСПБМ-90/100 на обогатительной фабрике Лебединского ГОКа с использованием компьютерной обработки в современных программах типа Solid Works, Elkut и др.

В экспериментах использовались специальные и стандартные измерительные устройства и приборы.

Научные положения, выносимые на защиту, и их новизна:

- научно обоснован процесс сепарации в бегущем магнитном поле с перераспределением рабочего пространства, включающего: элемент плавной подачи питания, лопастные дефлекторы, индукционную решетку, съемный элемент типа «беличье колесо», для создания различных силовых режимов в различных зонах сепаратора, обеспечивающих повышение эффективности процесса селективного выделения магнитного продукта в концентрат;

- установлен механизм движения флокул в рабочем пространстве сепаратора под воздействием бегущего магнитного поля с учетом отставания вектора вращения флокулы от вектора вращения магнитного поля из-за сопротивления среды (пульпы), обеспечивающий разрушение флокул и высвобождение из них минералов пустой породы;

- определены оптимальные конструктивные параметры высокоселективного магнитного сепаратора в различных частях рабочего пространства - угол подачи питания, радиус закругления дефлекторов, шаг ребер индукционной решетки и съемного элемента, позволяющие за счет увеличения разности в конкурирующих силах, действующих на частицы в пульпе, получать железорудный концентрат высокого качества.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждаются удовлетворительной сходимостью результатов аналитических расчетов с данными, полученными опытным путем, применением научнообоснованных методов исследования; положительной апробацией полученных результатов в условиях Лебединского ГОКа.

Научное значение работы заключается в установлении механизма движения и разрушения флокул в бегущем магнитном поле с учетом сил сопротивления среды, физико- и гидромеханических воздействий в различных участках сепаратора с бегущим магнитным полем для усовершенствования их конструкций.

Практическое значение работы заключается в создании усовершенствованной конструкции опытного образца высокоселективного сепаратора, позволяющего выделять высококачественный магнитный продукт в концентрат в определенных стадиях технологической схемы железорудных ГОКов.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Основные результаты работы использованы при подготовке технического задания для проектирования магнитного сепаратора типа ВСПБМ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2008-2010 гг.), семинарах кафедры «Обогащение полезных ископаемых» МГГУ (2008 - 2010 гг).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и 2-х приложений, содержит 48 рисунков, 10 таблиц, список использованной литературы из 115 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Обогащение полезных ископаемых", Палин, Иван Владимирович

Выводы к главе 3

1. Лабораторные испытания подтвердили правильность теоретического выбора оптимального угла наклона питающего лотка, составляющего 28°,48'; при создании сепаратора ВСПБМ-90/100 принят угол 30°;

2. Экспериментальные исследования влияния радиуса закругления отражающего элемента, установленного во 2 четверти рабочей зоны сепаратора, на выход магнитного продукта в концентрат показали удовлетворительную сходимость с теоретическим расчетом;

3. В процессе лабораторных испытаний было показано, что оптимальный шаг ребер индукционной решетки соответствует шагу магнитов;

4. С помощью проведенных экспериментов было подтверждено, что наиболее эффективный съем концентрата с поверхности барабана осуществляется при использовании элемента типа «беличье колесо» с шагом 0,5 шага магнитов и высокой скорости вращения;

5. После проведенных лабораторных исследований необходимо создать аппарат с найденными техническими характеристиками и проверить его работу в промышленных условиях, чему посвящена 4 глава.

ГЛАВА 4. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ВЫСОКОСЕЛЕКТИВНОГО МАГНИТНОГО СЕПАРАТОРА ВСПБМ -90/100 НА ОФ-1 ЛЕБЕДИНСКОГО ГОКА

Испытания сепаратора проходили на обогатительной фабрике ОАО «Лебединский ГОК», поэтому для оценки работы сепаратора будет рассматриваться его работа в конкретных условиях при использовании результатов генерального опробования в ЦО-1 ОФ на 8-й технологической секции (табл. 4.1).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной задачи совершенствования магнитной сепарации железных руд с использованием дифференцирования рабочей зоны с использованием различных силовых режимов в каждой зоне сепарации, для повышения степени разрушения флокул и эффективного вывода немагнитных зерен в хвосты с целью получения высококачественного магнетитового концентрата.

Основные научные и практические выводы и рекомендации, полученные лично автором:

1. Выполнен анализ современных конструкций и технологий магнитного обогащения железных руд с целью определения возможности выделения высококачественного магнитного продукта в концентрат в определенных стадиях технологической схемы железорудных ГОКов;

2. Установлен механизм движения и разрушения магнитных флокул в бегущем магнитном поле в рабочем пространстве сепаратора, учитывающий влияние параметров пульпы, заключающийся в изменении длины флокулы в зависимости от частоты вращения магнитной системы и барабана, а также плотности и вязкости пульпы;

3. Применено дифференцирование рабочего пространства на 4 зоны с применением элемента плавной подачи питания, лопастных дефлекторов, индукционной решеткой, съемного элемента типа «беличье колесо», с различными силовыми режимами в каждой зоне, позволившими использовать все 360° магнитной системы;

4. Определены оптимальные параметры сепаратора, такие как, угол подачи питания для минимизации захвата частиц кварца в объем флокулы в начальный момент, радиус закругления лопастных дефлекторов для увеличения выхода магнитного продукта в концентрат, шаг элементов индукционной решетки для повышения качества, а также шаг частей съемного элемента типа «беличье колесо» для снятия продукта с поверхности барабана;

5. Проведены лабораторные исследования предложенных конструктивных усовершенствований высокоселективного опытно-промышленного сепаратора ВСПБМ, подтвердившие теоретические расчеты;

6. На основе теоретических и экспериментальных исследований предложена усовершенствованная конструкция обогатительного аппарата с бегущим магнитным полем на постоянных магнитах, защищенная патентом РФ №236421 и обладающая большей эффективностью и производительностью, чем существующие конструкции;

7. Проведены промышленные испытания разработанного сепаратора на ОАО «Лебединский ГОК», которые показали высокую селективность и производительность сепаратора, а также ряд преимуществ его конструкции, позволяющих ему выводить в концентрат магнитный продукт уже после 1 стадии магнитной сепарации (на технологию получен патент РФ №2366511).

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Палин, Иван Владимирович, Москва

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М., Наука, 1976г.

2. Вайнштейн Э.Г, Толмачев СТ. Теоретические основы расчета магнитных сепараторов. В кн.: Совершенствование техники и технологии горного производства. М., Недра, 1974.

3. Верховский И.М. Основы проектирования и оценки процессов обогащения полезных ископаемых. М., Углетехиздат, 1949г.

4. Владимиров Т. Е. Исследование процессов мокрой магнитной сепарации в бегущих полях электромагнитных систем. Докторская диссертация, КузПИ, 1978 г.

5. Гахов Ф. Д. Краевые задачи. М.: Физматгиз, 1963

6. Гзогян Т.Н. и др. Интенсификация процессов рудоподготовки и обогащения железистых кварцитов на Михайловском ГОКе, ГИАБ МГТУ, №8, 2003 г.

7. Гзогян Т.Н., Макуха Л.П. Технологическая оценка рудного сырья на Михайловском ГОКе.Горный журнал.2002.-№7. -С.73-76.

8. Гидравлика и гидропривод / Под ред. И.Л. Пастоева. М.: МГУ, 1999. 519 с.

9. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1977. - 479 с.

10. Деркач В.Г. Магнитное обогащение слабомагнитных руд. М.: Металлургиздат, 1954г.

11. П.Дремин А.И., Курочкин А.Н. О комплексном освоении Михайловского месторождения.Горный журнал. 1983.-№3. -С.7-9.

12. Дунаев В.А. Минерально-сырьевые ресурсы бассейна КМА. Горный журнал. 2004.-№1. -С.9-12.

13. Епутаев Г. А. Основы аналитической теории взаимодействия минералов с полем сепараторов на постоянных магнитах. Владикавказ, Изд-во РИА, 1999.-320 с.

14. Железорудная база России / Под ред. Орлова, М., Геоинформарк.1998г.

15. Замыцкий В. С., Великий М. И. Эксплуатация и ремонт магнитных сепараторов. М., Недра, 1977. -120 с.

16. Зарубежные железорудные обогатительные и окомковательные фабрики: Технико-экономический обзор / Т.Т. Бердышева, Н.И. Мещерякова, Л.А. Рейтаровская и др. М.: Черметинформация, 1982. - 45 с.

17. Камке Э.Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям — М. :Наука, 1978.-576с.

18. Кармазин В.В. Современные тенденции в использовании минерального сырья. Сб. «Устойчивое развитие горнодобывающей промышленности», Кривой Рог, КГТУ, 2004 г.

19. Кармазин В. В., Кармазин В. И., Бинкевич В. А. Магнитная регенерация и сепарация при обогащении руд и углей. М., Недра. 1968. С. 172-193.

20. Кармазин В. В., Кармазин В. И., Усачев П. А. и др. Новые процессы сепарации в магнитных полях. Апатиты, Кольский филиал АН СССР, 1982. -С. 34-51.

21. Кармазин В. И. Обогащение руд черных металлов. М., Недра, 1982. -С. 172-178.

22. Кармазин В. И. Современные методы магнитного обогащения руд черных металлов. М., Госгортехиздат, 1962.-С. 151-174.

23. Кармазин В.И., Кармазин В.В. Магнитные методы обогащения (учебник) М.,Недра. 978. -473 с.

24. Кармазин В. И., Кармазин В. В. Магнитные методы обогащения. М., Недра, 1984. -490 с.

25. Кармазин В. И., Серго Е. Е., Жендринский А. П. и др.Процессы и машины для обогащения полезных ископаемых М., Недра, 1974. -С. 44-62.

26. Кармазин В.В. Совершенствование технологии обогащения магнетитовых кварцитов на основе сепараторов с бегущим магнитным полем. Горный журнал. 2006.-№6.-С. 108-112.

27. Кармазин В.В., Кармазин В.И. Магнитные, электрические и специальные методы обогащения полезных. Том I, Москва, Издательство МГГУ. 2005 г.

28. Кармазин В.И., Кармазин В.В., Усачев П.А. и др. Новые процессы сепарации в магнитных полях. — Апатиты, изд. Кольского филиала АН СССР, 1982.

29. Кармазин В.В., Синельникова Н.Г. Разработка технологии стадиального выделения магнетитовых концентратов на основе применения высокоселективных магнитных сепараторов. М.,МГГУ ГИАБ №5, 2006г.

30. Кармазин В.В., Синельникова Н.Г., Логинова Л.А., Епутаев Г.А., Данилова М.Г. Расчет картины поля магнитной системы сепаратора типа ПБМ с клиновыми магнитными вставками. М., МГГУ ГИАБ № 7, 2007г.

31. Кармазин В.В., Синельникова Н.Г., Логинова Л.А., Епутаев Г.А., Данилова М.Г. Исследование стадиального процесса сепарации в сепараторах с магнитной системой, имеющей магниты разной высоты. М., МГГУ ГИАБ №9, 2007г.

32. Кармазин В.В., Синельникова Н.Г., Палин И.В., Гзогян Т.Н. Патент РФ № 2366511 Бюл. № 25 от 10.09.09. Способ обогащения железосодержащих руд.

33. Кармазин В.В., Татауров С.Б., Синельникова Н.Г., Гзогян Т.Н.,Жилин С.Н., Логинова Л.А. Теоретические и экспериментальные исследования путей снижения серы и кремнезема в высококачественных концентратах ОФ

34. ЛГОКа сырья для бездоменного производства стали. М., МГГУ ГИАБ №6, 2007г.

35. Квасков А. П. и др. Магнитные поля кусков магнетитовой руды. VIII Международный конгресс по обогащению полезных ископаемых, т. 1. Л., Изд.-во «Механобр», 1969. -С. 62-65.

36. Кисилев П.Г. Гидравлика, основы механики жидкости. М.: Госэнергоиздат, 1963. -424 с.

37. Клюшин В.А., Остапенко A.B. Совершенствование технологии обогащения //Горный журнал. 1996. - № 3. - С.27-32.

38. Кожиев Х.Х., Ломоносов Г.Г. Рудничные системы управления качеством минерального сырья.-М.:МГГУ, 2005

39. Коллатц Л. Численные методы решения дифференциальных уравнений. -М.: ИЛ, 1953.

40. Кретов СИ., Губин С Л., Потапов С.Л. Совершенствование технологии переработки руд Михайловского месторождения. Горный журнал.2006.-№7.-С. 71-75.

41. Кретов С.И., Кармазин В.В., Палин И.В., Синельникова Н.Г., Пожарский Ю.М. Патент РФ № 2365421 Бюл. № 24 от 27.08.09. Магнитный сепаратор.

42. Крючков A.B. Совершенствование технологии обогащения железистых кварцитов // Горный журнал. 2001. - № 6. - С. 49 - 52.

43. Лаврентьев М. А., Шабат Б. В. Методы теории функций комплексного переменного: М.: Наука, 1987.

44. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М. Наука, 1957.

45. Ландау Я П., Лифшиц ЕМ. Теоретическая физика, т. 2 Теория поля. М.: Наука, 1986.

46. Лищинский B.C., Попов В.П., Остапенко A.B. Основные направления подготовки к производству концентрата для металлизованных брикетов/ЛГорный журнал.-1997-№5-6.-С.57-60.

47. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1973. - 847 с.

48. Ломовцев Л. А., Нестерова Н. А., Дробченко Л. А. Магнитное обогащение сильномагнитных руд. М., Недра, 1979. -С. 67-70.

49. Ломовцев Л.А., Ганжа Р.П. Перспективные направления совершенствования технологии обогащения бедных магнетитовых кварцитов. Горный журнал. 1998. №1.-С. 24-26.

50. Лященко П.А. Гравитационные методы обогащения. -М.-Л.:ГОНТИ, 1935г.

51. Максвелл Дж. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. М.: Гостехиздат, 1954.

52. Малютин И.Е., Чайкин СИ. Железорудная база КМА и перспективы её расширения. Горный журнал. 1982.-№10.-С.15~19

53. Нагата Такэзи. Магнетизм горных пород. М., Недра, 1965.-С. 101-108.

54. Нестеров Г.С.Технологическая оптимизация обогатительных фабрик.М.,Недра, 1976.-С. 104-109.

55. Обогащение железных руд и производство окатышей в Австралии / JI.A. Рейтаровская, Н.И. Мещерякова, О.Ф. Корякова, К.Т. Чешихина // Обзорная информация. Сер. Обогащение руд. М.:ЬЩИИТЭИЧМ, 1981. -Вып. 1. -37 с.

56. Обогащение руд черных металлов. Справочник. М., Недра, 1980. -650 с.

57. Овчинников И.К. Теория поля. М.: Недра, 1979. - 352 с.

58. Остапенко П. Е. Основы компьютерной оценки обогатимости минерального сырья. Горный журнал. 1997. - № 32 - 35.

59. Прогрессивные технологии комплексной переработки минерального сырья / Под ред. В.А. Чантурия. М.,Руда и Металлы, 2008г.

60. Остапенко П. Е. Обогащение железных руд. М., Недра, 1985.

61. Палин И.В. Новые технологии как успех применения сепаратора ВСПБМ -90/100 // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. - №6. -С. 124-127.

62. Палин И.В., Путилов Ю.Г. Магнитные системы новой конструкции в сепараторах типа «Permos» и их преимущества // Горный информационно-аналитический бюллетень. Отдельный выпуск. - 2009. - №14 «ОПИ 1». - С. 184-191.

63. Пирогов Б.И. Геолого-минералогические факторы, определяющие обогатимость железистых кварцитов. М.: Недра, 1969.-240 с.

64. Плаксин И.Н., Кармазин В.И., Олофинский Н.Ф., Норкин В.В., Кармазин В.В. Новые направления глубокого обогащения тонковкрапленных железных руд.М.:Наука.1964. -С. 47-51.

65. Разумов К.А. Проектирование обогатительных фабрик. М., Недра, 1970г.

66. Ревзина Н.С., Мещерякова Н.И. Обогащение железных руд и окомкование железорудных концентратов в Канаде // Обзорная информация. Сер. Обогащение руд. М.:ЦНИИТЭИЧМ, 1982. - Вып. 1. - 56 с.

67. Сентемова В.А., Смирнова JI.B. Мухтаров А.Б. Совершенствование технологии обогащения на АзГОКе с применением сепараторов 2ГТБС-90/250.Обогащение руд.Ленинград.1986.№3.-С.11-13.

68. Синельникова Н.Г. Технология обогащения магнетитовых кварцитов ОАО «Лебединский ГОК» с применением высокоселективного мокрого магнитного сепаратора ВСПБМ-32,5/20. М., МГГУ ГИАБ № 6, 2008г.

69. Смайт У. Р. Электростатика и электродинамика. М.: ИЛ, 1954.

70. Смирнов В.И. Курс высшей математики. Г. Ш. М. Наука, 1974,

71. Сочнев А .Я. Новый метод теоретического исследования магнитного поля электромагнитов. -ДАН СССР 1941,т. 33 № 1,с. 25 28.

72. Справочник по обогащению руд. Основные процессы. / Под ред. О.С. Богданова, 2 изд., перераб. и доп. М., Недра, 1983, с. 141

73. Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы / Под ред. О.С. Богданова. М.: Недра, 1982. - 366 с.

74. Сухорученков А.И., Стаханов В.В, Зайцев Г.В. Тонкое грохочение высокоэффективный метод повышения технико-экономических показателей обогащения тонковкрапленных магнетитовых руд // Горный журнал.- 2001. -№ 4. - С.48-50.

75. Тихонов О.Н. Введение в динамику массопереноса процессов обогатительной технологии. — Л.: Недра, 1980г.

76. Усачев П. А., Опалев А. С. Магнитно-гравитационное обогащение руд. РАН, Кольский НЦ, Горный институт, Апатиты, 1993.

77. Флетчер К. Численные методы на основе метода Галеркина, Пер. с англ. -М.: Мир, 1988.

78. Хек К. Магнитные материалы и их техническое применение. М. Энергия, 1973.

79. Чурилов Н. Г., Беленко В. И. Прогнозирование показателей обогащения рудного сырья.2001 .-№6.-С.52-53.

80. Шамони К. Теоретическая электротехника: пер. с нем. М. Мир, 1964.

81. Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения. М.: Недра, 1980.-400 с.

82. Allard М., Roux J. Operations minieres et concentración du minerai du Lak Fire de Sidbec-Normines // Canadian Mining and Metallurgical Bulletion. 1979. -Vol.72, №3.-P. 361 -377.

83. Allen N.R. Low intensity rotating magnetic field separation. In: Proc. Int. Con. Min Proc. Extr. Metal. MINPREX 2000, Melbourne, Australia.-2000.- P. 303.

84. Allen N.R. Mineral particle rotation measurements for magnetic rotation separation. Magn. Electr. Sep. 11.- 2002. - P. 155.

85. Allen N.R. The rotating magnetic field separation of minerals. Ph. D. Thesis, Universiti of Tasmania, Hobart. 1999. -P. 319.

86. Augusto, P.A., and Martins, J.P., Innovation features of a new magnetic separator and classifier. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, Vol. 22, Nos. 1-3 (2001).-P. 155.

87. Clemmow P. C. An introduction to electromagnetic theory. Cambridge: University Press, 1973.

88. Cranndell S.H. Engineering analysis, New-York: McGraw-Hill, 1956.

89. Davies J. B. Radley D.E. Electromagnetic theory. Edinburg,Oliver & Boyd, 1969.

90. Erasmus D.E. Dry magnetic and electronic benefication of a Gavelotte mavy mineral spiral concentrate. In: Proc. Heavy Minerals Conference. Johannesburg, South Afrika. 1997. -P. 145.

91. Ferrari R.L. An introduction to electromagnetic fields. New-York: Van Nostrand Reinhold, 1975

92. Ferraro V. C A. Electromagnetic theory. London: Anhlone Press, 1954.

93. Foster K.,Anderson,R.Electromagnetics theory;problems and solution.New-York:St.MartinsPress, 1970

94. Hallen E. G. Electromagnetic theory. Translated from. Swedish by Runar Gusstrom. New-York, Wiley, 1962.

95. Heaviside O. Electromagnetic theory. New-York, Dover Publication, 1950.

96. Hopstock D.M. Fundamental aspects of design and performance of lowintensity dry magnetic separators. Trans. AIME/SME 258. - 1975, -222 p.

97. Karmazin V. V., Bikbov M.A., Bikbov A.A. The Energy Saving Technology of benefication of Iron Ore // MES. 2002. - V. - 11. -N.4.

98. Karmazin V.I., Karmazin V.V., Bardovskiy V.A., Zamytskiy O.V. Development of a continuous chamber high-gradient magnetic separator with a strong filds. MES, V.6, OPA, 2001. -P. 418-420.

99. Karmazin V.V, Theoretical Assessment of Technological Potential of Magnetic and Electrical Separation, MES,V.8, 1997, OPA. -P. 392-394.

100. Karmazin V.V. , S.I.Kretov Development of the magnetite-hematite quartzites benefication on the basis of new technologies, XXIII IMPC -2006 Istanbul vol. 1

101. Karmazin V.V. Bikbov M.A., Bikbov A.A., An approach to energy saving technology of beneficiation of iron ore. MES, V.3, OPA, 2002. -P. 257-260.

102. Karmazin V.V., Bikbov M. A., Bikbov A. A. The Energy Saving Technology of Beneficiation of Iron Ore. Magnetic and Electrical Separation, Vol.11 No.4, 2002. -P. 354-357.

103. Karmazin V.I., Karmazin V.V., Bardovskiy V.A., Zamytskiy O.V. Development of a continuous chamber high-gradient magnetic separator with a strong filds. MES, V.6, OPA, 2001. -P. 418-420.

104. Laurila E.A. Magnetic flocculation and demagnetization. In: SME Mineral Processing Handbook, SME, New York (USA), 1985. P. 6-43.

105. Silvester P.P. Modern electromagnetic fields. Englewood cliffs, N. J., Prentice-Hall, 1986.

106. Stratton J, A. Electromagnetic theory. New-York, London, Mc Craw -Hill book company, inc., 1941

107. Svoboda Jan. A theoretical approach to the magnetic floceulation of weakly magnetic minerals Jnt. J. Miner. Process. 8, 1981. 377 p.

108. Nusbaum A.Electromagnetic theory for engineer and scientist End lewood chiffs,N .J.Prentic-Hall, 1995.

109. Karmazin V.V, Theoretical Assessment of Technological Potential of Magnetic and Electrical Separation, MES,V.8, 1997, OPA. -P. 392-394.

110. Svoboda Jan. A theoretical approach to the magnetic flocculation of magnetic minerals Jnt. J/ Miner/ Process. 8, 1981.

111. Linch A.J. Mineral crushing and grinding circuits. Their Simulation. Optimization. Dezign and Control/Elsevier scientific publishing company/New York, 1977