Магнитное обогащение полезных ископаемых

Магни́тное обогаще́ние поле́зных ископа́емых (англ. magnetic separation, magnetic concentration of minerals; нем. magnetische Aufbereitung f der Bodenschätze) — обогащение полезных ископаемых, основывающееся на действии неоднородного магнитного поля на минеральные частички с разной магнитной восприимчивостью и коэрцитивной силой.

Магнитным способом, используя магнитные сепараторы, обогащают железные, титановые, вольфрамовые и другие руды.

ИсторияПравить

Первый патент на способ магнитного обогащения полезных ископаемых (железной руды) был получен в Англии в 1792 году на имя Вильяма Фулартона. Промышленная реализация магнитного способа обогащения, главным образом для железняка, началась в конце XIX столетия. В Швеции Венстрем и Таге Мортзелл предложили сухой барабанный сепаратор с изменяемой полярностью. Аналогичный магнитный сепаратор был создан в Италии Пальмером в 1854 году. Широкое применение магнитной сепарации железняка началось в Швеции в начале XX столетия и было связано с разработкой Грендалем технологии барабанной сепарации для мокрого магнитного обогащения в 1906 году.

Классификация процессов магнитного обогащенияПравить

Схема разделения изотопов урана с помощью мощного магнитного поля. На движущиеся в магнитном поле ядра атомов действует сила Лоренца: 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 и размагничивание,
магнитная агрегация.

Вспомогательные процессы:

сгущение и обезвоживание,
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, извлечения металлолома, магнитного пылеулавливания, 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 обогащенияПравить

Крупность обогащаемой руды — до 150 мм. Для увеличения контрастности магнитных свойств разделяемой смеси используют термообработку.

При магнитном обогащении на минеральное зерно в неоднородном магнитном поле действует магнитная сила $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $F_{\text{магн}}$ , которая определяется формулой:

$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ${\bar {F}}_{\text{магн}}=\chi {\bar {H}}grad\left({\bar {H}}\right)$

где

\text{[math]}

\chi

— удельная магнитная восприимчивость,

\text{[math]}

{\text{м}}^{3}/{\text{кг}}

;

\text{[math]}

{\bar {H}}grad\left({\bar {H}}\right)

— магнитная сила поля,

\text{[math]}

{\text{А}}^{2}/{\text{m}}^{3}

.

На результаты магнитной сепарации существенно влияет разница между удельными магнитными восприимчивостями $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\chi _{1}$ и $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\chi _{2}$ разделяемых зёрен, неоднородность поля сепаратора по величине магнитной силы и крупность частиц обогащаемого материала.

Отношение магнитных восприимчивостей разделяемых при обогащении рудных и нерудных зёрен $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ${\frac {\chi _{1}}{\chi _{2}}}$ 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 осуществлятья 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 XX столетия. В сравнении с другими методами себестоимость магнитной сепарации для кусковых сильномагнитных материалов самая низкая, для мелкодисперсных — вторая после самого дешёвого метода винтовой сепарации. 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 улучшаются, а себестоимость обогащения снижается.

См. такжеПравить

ЛитератураПравить

[www.mining-enc.ru/m/magnitnaya-separaciya/ Магнитная сепарация] (статья) // Горная энциклопедия. Тома 1—5, М.: Советская энциклопедия, 1984—1991
Малая горная энциклопедия. В 3 т. = Мала гірнича енциклопедія / (На укр. яз.). Под ред. В. С. Белецкого. — Донецк: Донбасс, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.