Реферат на тему магнитная сепарация

Обновлено: 05.07.2024

Введение…………………………………………………………………………3
1.Устройство, принцип действия и назначение магнитных сепараторов…………………………………………………………………….5
1.1.Классификация сепараторов…………………………………………….6
1.2 Процесс сухой магнитной сепарации…………………………………..8
1.3 Процесс мокрой магнитной сепарации…………………..…………. 12
2.Факторы, влияющие на магнитное обогащение……………………….15
3.Режимы магнитнойсепарации……………………………………………16
4.Динамика и режимы процесса магнитной сепарации………….……..21
Заключение………………………………………. ……………………….…27
Список литературы….……………………………………………………….28

Введение
Магнитная сепарация — технология разделения материалов на основе различия их магнитных свойств (магнитной восприимчивости) и различного поведения материалов в зоне действия магнитного поля, изменяющего гравитационную траекторию материалов.Магнитный сепаратор содержит немагнитный вращающийся барабан и магнитную систему, расположенную внутри барабана, создающую переменные магнитные поля, питатель и приемники продуктов разделения. Магнитная система выполнена из постоянных магнитов в виде прямоугольных призм, объединенных чередующимися участками по два ряда по ходу движения барабана. На одних участках магниты установлены на основание сразнонаправленными магнитными моментами. На других участках магниты установлены на ребро с магнитными моментами, направленными навстречу друг другу с возможностью изменения встречного угла наклона магнитов, которые обеспечивают выталкивание магнитных силовых линий за счет явления бокового распора и, как следствие, встряхивание и разрыхление материала при его движении. Техническим результатомизобретения является повышение качества процесса разделения мелкой неклассифицированной руды .С помощью магнитных методов решатся многие технологические задачи в различных отраслях народного хозяйства. В обогащении полезных ископаемых магнитные методы являются основной для получения концентратов черных и редких металлов, широко применяются они при переработке руд цветных и благородных металлов, угля, алмазов и многихдругих ископаемых. Как известно, при этом решаются задачи не только извлечения ценных минералов, но и очистка их от магнитных примесей, регенерации магнитных суспензий при гравитационном обогащении, удаления металлолома и т. д. Первые сведения об использовании магнитной сепарации для обогащения железных руд появились в 18 в. В промышленности магнитная сепарация впервые применена в Швеции в 1892. ВРоссии первый магнитный сепаратор изготовлен в 1911 и использован на Урале для обогащения магнетитовой руды. Магнитная сепарация для крупновкрапленных слабомагнитных руд начали применяться в 40-х гг., а тонковкрапленных — в 70-х гг. 20 в.
1.УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И НАЗНАЧЕНИЕ МАГНИТНЫХ СЕПАРАТОРОВ
Магнитный сепаратор представляет собой горизонтально расположенный ленточный транспортер,который состоит из натяжного барабана и магнитного приводного ротора и системы равномерного распределения продукта, для создания минимального и однородного слоя продукта. Приводной барабан и магнитный ротор имеют автономные регулируемые приводы вращения. Продукт сепарации направляется в рабочее пространство вихретокового барабана.
Принцип работы основан на наведении внутри цветных металлов токов Фуко припомощи переменного магнитного поля, созданного вращающимся барабаном с постоянными магнитами чередующейся полярности. Возникающие при этом векторные силы, направленные под углом примерно 45° отбрасывают предмет из цветного металла по траектории, отличной от траектории основного продукта.
Так же необходимо учесть, что принцип работы основан на наведении переменного магнитного поля, а это вызывает нагревметаллов. Поэтому в избегании поломок сепаратора, необходимо производить предварительную магнитную сепарацию материала, от крупных ферромагнитных включений.
Таким образом, магнитные сепараторы данной серии позволяют эффективно отделять токопроводящие цветные металлы из потока обрабатываемого продукта. Таким образом, магнитные сепараторы данной.

С помощью магнитных методов решатся многие технологические задачи в различных отраслях народного хозяйства. В обогащении полезных ископаемых магнитные методы являются основной для получения концентратов черных и редких металлов, широко применяются они при переработке руд цветных и благородных металлов, угля, алмазов и многих других ископаемых. Как известно, при этом решаются задачи не только извлечения ценных минералов, но и очистка их от магнитных примесей, регенерации магнитных суспензий при гравитационном обогащении, удаления металлолома и т. д.

1 Режимы магнитной сепарации

Сепарация в магнитном поле основана, главным образом, на различии в магнитных свойствах разделяемых минералов. Однако минералы при перемещении в магнитном поле сепаратора подвергаются воздействию не только магнитных, но и механических сил.

Кроме магнитных сил, на частицы действуют сила тяжести и силы выталкивания и сопротивления среды, в которую помещаются зерна (ее плотность, вязкость, смачиваемость, степень турбулизации потока и др.). Результат взаимодействия указанных сил предопределяет различный характер движения частиц, что позволяет произвести их разделение.

Возникающие силы подразделяются на активные, пассивные и диссипативные. Для сильномагнитных зерен активной является магнитная сила, а пассивной - сила тяжести и силы выталкивания и сопротивления среды; для немагнитных зерен активной силой является сила тяжести, другие силы являются пассивными. Диссипативные силы, связанные с потерями энергии, уменьшают активные и пассивные силы. Минеральные зерна, у которых магнитная сила Fм больше суммы механических отрывных сил Fмех, при прохождении через магнитное поле будут притягиваться к полюсам магнитной системы и попадут в магнитный продукт. Немагнитные зерна или зерна с низкой магнитной восприимчивостью без взаимодействия с магнитным полем пройдут через него и попадут в немагнитный продукт.

Для того чтобы разделить смесь минералов, различающихся по магнитным свойствам, должны одновременно соблюдаться следующие условия:

а) магнитная сила, действующая на сильно магнитные минералы, должна быть равна или больше равнодействующей всех механических сил, действующих на эти минералы в направлении, противоположном магнитной силе;

б) магнитная сила, действующая на слабо магнитные минералы, должна быть меньше равнодействующей всех механических сил, действующих на эти минералы. Эти условия запишем следующим образом:

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. Цель: рассмотрение сущности магнитной сепарации и область применения магнитного метода обогащения.

Вложенные файлы: 1 файл

обогащение.docx

Актуальность: 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.

Цель: рассмотрение сущности магнитной сепарации и область применения магнитного метода обогащения.

Основное практическое применение магнитной сепарации — извлечение нежелательных (негативно сказывающихся на качестве конечных продуктов или вызывающих поломки технологического оборудования) включений из сырьевых компонентов различных производств. Оборудование для магнитной сепарации (магнитные сепараторы) широко используется в таких отраслях промышленности как стекольная, горно-рудная, металлургическая, вторичная переработка, пищевая, химическая и многих других.

Магнитное обогащение получило применение и в углеобогатительной промышленности в качестве метода регенерации магнетитовых суспензий при тяжелосреднем обогащении.

1.Сущность магнитной сепарации

МАГНИТНАЯ СЕПАРАЦИЯ, магнитное обогащение (а. magnetic separation; н. Magnetscheidung;), — способ обогащения полезных ископаемых, основанный на использовании различия в магнитных свойствах (величинах магнитной восприимчивости, остаточной индукции, коэрцитивной силы и др.) компонентов разделяемой механической смеси (минералов, их сростков и др.) крупностью до 150 мм в неоднородном постоянном или переменном магнитном поле.
Первые сведения об использовании магнитной сепарации для обогащения железных руд появились в 18 в. В промышленности магнитная сепарация впервые применена в Швеции в 1892. В России первый магнитный сепараторизготовлен в 1911 и использован на Урале для обогащения магнетитовой руды. Магнитная сепарация для крупновкрапленных слабомагнитных руд начали применяться в 40-х гг., а тонковкрапленных — в 70-х гг. 20 в. Физический механизм разделения магнитной сепарации как сильномагнитных, так и слабомагнитных руд состоит в том, что минеральные зёрна, обладающие более высокой магнитной восприимчивостью, притягиваются к полюсам магнитной системы магнитных сепараторов и с помощью транспортирующих устройств перемещаются в приёмные устройства магнитных продуктов, а немагнитные или слабомагнитные зёрна потоком выносятся в приёмные устройства немагнитных продуктов.

В практике обогащения магнитная сепарация производится преимущественно в неоднородных постоянных магнитных полях и является основным методом обогащения железных (около 70% в мире и 90% в РФ) и марганцевых руд (более 90% в PФ). При обогащении руд чёрных металлов магнитная сепарация позволяет производить высокосортныеконцентраты с содержанием Fe до 68%, Mn до 43%. Извлечение магнитных минералов в концентрат превышает 90%. Магнитная сепарация применяется также для руд цветных и редких металлов, горно-химического и нерудного сырья, в качестве доводочных операций после гравитационных способов обогащения, а также для удаления металлических и железосодержащих примесей из материалов (каолиновые глины, формовочные пески и др.).
В зависимости от величины магнитной восприимчивости материала магнитная сепарация подразделяется на слабомагнитную и сильномагнитную, от среды, в которой производится разделение, — на мокрую и сухую магнитную сепарацию. Для увеличения контрастности магнитных свойств разделяемой смеси применяют термообработку (магнетизирующий обжиг) в окислительной(сидеритовые, карбонатные и другие руды) или восстановительной (оксидные руды) атмосферах.

2.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 страны.

К железным рудам относятся магнетитовые, гематитовые, сидеритовые и бурожелезняковые руды.

Магнетит (Fe₃O₄) – сильномагнитный минерал черного цвета, содержит 72,4% железа, плотность 4,9 – 5,2г/см 3 .основное месторождение магнетитовых руд в Украине – Криворожский бассейн, где сосредоточены магнетитовые кварциты. Сопутствующие минералы – гематит, кремнезем, глинозем, пирит, ильменит (титаносодержащий минерал). Магнетитовые кварциты – основное сырье черной металлургии Украины.

При значительном содержании ильменита в магнетитовой руде последние называют титаномагне титовые руды.

Гематит (Fe₂О₃) – слабомагнитный минерал красно-бурого цвета, содержит около 70% железа. Попутно извлекается с магнетитовыми кварцитами в Кривбассе.

Сидерит (FeСО₃) – слабомагнитный минерал, содержит 48% железа. Сидеритовые руды весьма ценны для металлургической промышленности, в Украине отсутствуют.

Бурый железняк (nFe₂O₃m) – слабомагнитный минерал, руды невысокого качества, промышленное использование незначительно.

Марганцевые руды относятся к слабомагнитным, состоят из смеси различных минералов: гаусманит (Mn₃O₄),пиролюзит (MnO₂), манганит (Mn₂O₃H₂O), браунит (Mn₂O₃) и др.

Марганцевые руды сосредоточены в Никопольском месторождении.

Хромовые руды состоят из хромистых железняков, содержащих Cr, Fe, O, а также Mg, Al. По физическим свойствам руды сходны с железными, но обладают меньшими магнитными свойствами.

3.Классификация процессов магнитного обогащения

По областям применения различают подготовительные, основные (собственно магнитное разделение) и вспомогательные процессы магнитного обогащения.

улавливание металлолома,
намагничивание и размагничиван ие,
магнитная агрегация.

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.

магнитогидростатическая (МГС),
магнитогидродинамическая (МГД) сепарация,
сгущение материалов, которые предварительно прошли магнитную флокуляцию, сепарацию полезных компонентов, локализованных на магнитных носителях.

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 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. Производительность сепараторов для кусковых руд достигает 500 т/час, для тонкоизмельчённых сильномагнитных — 200 т/час, слабомагнитных — 40 т/час.

4.Факторы, влияющие на магнитное обогащение

Напряженность магнитного поля. Повышение напряженности поля приводит к увеличению магнитной силы и, как следствие, позволяет извлекать в магнитную фракцию минералы с более низкой магнитной восприимчивостью. Это оказывает влияние на выход и качество продуктов разделения. Однако чрезмерное увеличение напряженности магнитного поля может привести к повышенному засорению магнитной фракции. Недостаточная напряженность поля - причина потерь магнитных минералов с хвостами.

Если технологическая схема обогащения включает несколько последовательных операций магнитной сепарации, при перечистке немагнитной фракции напряженность магнитного поля в каждой последующей операции должна быть увеличена. Доводка же магнитных концентратов осуществляется при постепенном уменьшении напряженности поля.

Параметры рабочей зоны (длина и высота), а также ширина питания определяют пропускную способность, т. е. производительность сепаратора. С увеличением диаметра барабана (валка) длина рабочей зоны возрастает, а это позволяет повысить извлечение магнитных минералов и производительность сепаратора. Повышение производительности достигается также при увеличении ширины приемного отверстия питания (длины барабана, валка).

Высота рабочей зоны определяется в процессе создания конструкции сепаратора и в определенных пределах может изменяться при технологической наладке сепаратора для обогащения минерального сырья данного вида. Уменьшение высоты рабочей зоны приводит к увеличению напряженности магнитного поля, и наоборот.

Частота вращения барабанов и валков сепаратора в значительной мере определяет его производительность и качество продуктов обогащения. Она выбирается в зависимости от метода обогащения (сухой или мокрый), способа подачи питания (верхний или нижний), удельной магнитной восприимчивости и крупности разделяемых минералов, необходимого качества продуктов обогащения (получение готовых концентратов или отвальных хвостов).

Крупность и магнитные свойства обогащаемой руды. При резком различии в крупности разделяемых минералов затрудняется правильный выбор напряженности магнитного поля, параметров рабочей зоны, скоростного режима и производительности сепаратора. Все это приводит к ухудшению технологических показателей обогащения. Лучшие показатели обогащения получаются с применением предварительной классификации материала, максимально сближающей верхний и нижний пределы крупности разделяемых минералов.

Непременным условием применения магнитного обогащения является достаточная контрастность магнитных свойств разделяемых минералов, т. е. если удельные магнитные восприимчивости будут соответственно χ 1 и χ 2, отношение χ 1/ χ 2 должно быть больше единицы (на практике не менее 3-5). Это отношение называется коэффициентом селективности магнитного обогащения.

Для извлечения сильномагнитных минералов на магнитных сепараторах применяются относительно слабые магнитные поля напряженностью до 120-150 кА/м. Для извлечения слабо магнитных минералов применяются сильные магнитные поля напряженностью 800-1500 кА/м и выше. Немагнитные минералы не извлекаются даже в полях высокой напряженности.

Магнитные методы нашли широкое применение для обогащения руд черных металлов, при доводке концентратов редких и цветных металлов, для регенерации сильно магнитных утяжелителей при тяжело среднем обогащении, для удаления железных примесей из фосфоритовых руд, кварцевых песков и других материалов.

Содержание твердого в питании сепараторов. С увеличением содержания твердого в пульпе при мокрой магнитной сепарации производительность сепаратора увеличивается, однако качество продуктов обогащения снижается. Увеличение разжиженности пульпы, как правило, обеспечивает повышение качества магнитной фракции, но одновременно возрастают также потери магнитных минералов с хвостами, так как увеличивается скорость прохождения пульпы через рабочую зону сепаратора. Оптимальное содержание твердого в питании сепараторов находится в пределах 30-40 %.

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

1.
Режимы магнитной сепарации……………………………..

2.
Факторы, влияющие на магнитное обогащение…………..

3.
Баланс сил при магнитной сепарации…………………….

Список использованной литературы…………………………..
Введение
С помощью магнитных методов решатся многие технологические задачи в различных отраслях народного хозяйства. В обогащении полезных ископаемых магнитные методы являются основной для получения концентратов черных и редких металлов, широко применяются они при переработке руд цветных и благородных металлов, угля, алмазов и многих других ископаемых. Как известно, при этом решаются задачи не только извлечения ценных минералов, но и очистка их от магнитных примесей, регенерации магнитных суспензий при гравитационном обогащении, удаления металлолома и т. д.
1 Режимы магнитной сепарации

F'мех F"магн
где F'магн - магнитная сила, возникающая в сильно магнитных минералах, извлекаемых в магнитную фракцию;

F"магн - то же, возникающая в менее магнитных минералах;

F'мех, F"мех - равнодействующая механических сил, действующих на минералы, выделяющиеся в магнитную и немагнитную фракции.
Разделение руды в магнитном поле под влиянием магнитных и механических сил осуществляется в режиме извлечения магнитных минералов (нижнее питание) или в режиме их удерживания (верхнее питание). Средой, в которой осуществляется разделение минералов, может быть воздух или вода. В соответствии с этим процесс называется мокрой или сухой магнитной сепарацией.

а - нижняя подача питания (режим извлечения);

б - верхняя подача питания (режим удерживания)

Рисунок 4.4 - Схема сил, действующих на частицы минерала в рабочей зоне сепаратора

Режим извлечения. В этом случае руда подается под ленту, барабан или валок и перемещается по рабочей зоне сепаратора по прямолинейной или криволинейной траектории. Рассмотрим динамику процесса сухой магнитной сепарации при криволинейном перемещении руды через рабочую зону сепараторов (рисунок 1, а). На магнитную частицу действуют следующие силы (отнесенные к зерну массой, равной единице): 1) магнитная сила, нормальная к поверхности барабана,

3) сила трения руды о плоскость fтр (магнитные частицы под воздействием Fмагн отрываются от наклонной плоскости, поэтому для них fтр=0); 4) сила инерции Fц, возникающая за счет кривизны питающего лотка. Влияние последней силы на процесс разделения незначительно и ею можно пренебречь. Обозначим: t1 - время, за которое частица пройдет длину зоны притяжения L; t2 - время, за которое частица поднимется на высоту зоны притяжения h. Если частица поступает в рабочую зону с начальной скоростью V0, путь L, который за время t1 пройдет частица, Одновременно магнитная частица должна переместиться в направлении к полюсу на расстояние.

Режим удерживания. В этом случае руда подается в верхнюю часть барабана и перемещение ее через рабочую зону сепаратора происходит по криволинейной траектории (рисунок 1б). На магнитное зерно при разделении в воздушной среде действуют следующие силы (отнесенные к зерну массой, равной единице):

1) магнитная сила, нормальная к поверхности барабана

2) сила тяжести f _m =g, имеющая две составляющие: нормальную к поверхности барабана f _н =g cosα и касательную к этой поверхности f _н =g sin α ,

3) центробежная сила, нормальная к поверхности барабана F _ц ,

Необходимая удельная магнитная сила для удерживания магнитных минералов, содержание которых в руде αм=0,3 ± 0,9,

Таким образом, основными механическими силами, определяющими удельную магнитную силу при сепарации в режиме удерживания, являются центробежная сила и сила тяжести зерна, причем при значениях угла α от 0 до 90° последняя уменьшает необходимую магнитную силу.
В зависимости от направления перемещения продуктов относительно друг друга различают следующие режимы сепарации (рисунок 2):
прямоточный - продукты сепарации движутся в том же направлении, что и исходная руда; противоточный - магнитная фракция движется в направлении, противоположном направлению движения исходной руды;
полупротивоточный - исходная руда, направляемая на магнит, разделяется на магнитную и немагнитную фракции, отклоняющиеся под прямыми углами в разные стороны.

а - прямоточный; б - противоточный; в - полупротивоточный

Рисунок 4.5 - Режимы магнитной сепарации

Условия разделения при прямоточном режиме не обеспечивают полного извлечения магнитных зерен, поскольку слабомагнитные зерна, притягиваемые магнитом с меньшей скоростью, должны притягиваться к уже образовавшемуся на нем слою сильно магнитных зерен и в связи с этим возрастает вероятность их отрыва и попадания в немагнитный продукт.

Противоточный режим обеспечивает более благоприятные условия для извлечения магнитных зерен, так как слабо магнитные зерна могут притягиваться к поверхности магнита, свободной от сильно магнитных зерен.

При полупротивоточном режиме направление движения исходного питания совпадает с направлением магнитных сил, действующих на магнитные частицы, вследствие этого облегчается их извлечение.
Классификация сепараторов

Серийно выпускаются сепараторы двух типов: электромагнитные и с постоянными магнитами. Несмотря на конструктивные отличия магнитных систем и других узлов, все сепараторы делятся на две группы:

1) сепараторы со слабым магнитным полем (напряженность магнитного поля от 70 до 120 кА/м и сила поля от 3·105 до 6·105 кА2/м3), предназначенные для выделения из руд сильномагнитных минералов;

2) сепараторы с сильным магнитным полем (напряженность магнитного поля от 800 до 1600 кА/м и сила поля от 3·107 до 1210·107 кА2/м3), предназначенные для выделения из руд слабомагнитных минералов. Сепарация может осуществляться в воздушной или водной среде и магнитные сепараторы, в свою очередь, подразделяются на сухие и мокрые.
В зависимости от направления движения продуктов относительно друг друга различают сепараторы с прямоточной, противоточной и полу-противоточной ваннами. По конструктивному исполнению основного рабочего органа и виду среды, в которой происходит разделение, сепараторы делятся на:
барабанные для мокрой сепарации, барабанные для сухой сепарации, валковые для мокрой сепарации, валковые для сухой сепарации, дисковые для сухой сепарации.
2. Эксперимент

2.1 Цель эксперимента: изучение факторов влияюших на процесс обогашения алмазных руд в магнитном сепараторе и методы их регулирования для достижения максимального извлечения.
1 .Напряженность магнитного поля. Повышение напряженности поля приводит к увеличению магнитной силы и, как следствие, позволяет извлекать в магнитную фракцию минералы с более низкой магнитной восприимчивостью. Это оказывает влияние на выход и качество продуктов разделения. Однако чрезмерное увеличение напряженности магнитного поля может привести к повышенному засорению магнитной фракции. Недостаточная напряженность поля - причина потерь магнитных минералов с хвостами.

2 .Параметры рабочей зоны (длина и высота), а также ширина питания определяют пропускную способность, т. е. производительность сепаратора. С увеличением диаметра барабана (валка) длина рабочей зоны возрастает, а это позволяет повысить извлечение магнитных минералов и производительность сепаратора. Повышение производительности достигается также при увеличении ширины приемного отверстия питания (длины барабана, валка).

3 .Крупность и магнитные свойства обогащаемой руды. При резком различии в крупности разделяемых минералов затрудняется правильный выбор напряженности магнитного поля, параметров рабочей зоны, скоростного режима и производительности сепаратора. Все это приводит к ухудшению технологических показателей обогащения. Лучшие показатели обогащения получаются с применением предварительной классификации материала, максимально сближающей верхний и нижний пределы крупности разделяемых минералов.

4. Непременным условием применения магнитного обогащения является достаточная контрастность магнитных свойств разделяемых минералов, т. е. если удельные магнитные восприимчивости будут соответственно χ 1 и χ 2, отношение χ 1/ χ 2 должно быть больше единицы (на практике не менее 3-5). Это отношение называется коэффициентом селективности магнитного обогащения.

5. Содержание твердого в питании сепараторов. С увеличением содержания твердого в пульпе при мокрой магнитной сепарации производительность сепаратора увеличивается, однако качество продуктов обогащения снижается. Увеличение разжиженности пульпы, как правило, обеспечивает повышение качества магнитной фракции, но одновременно возрастают также потери магнитных минералов с хвостами, так как увеличивается скорость прохождения пульпы через рабочую зону сепаратора. Оптимальное содержание твердого в питании сепараторов находится в пределах 30-40 %.
2.2. Проведение эксперимента:

Цель работы: исследовать факторы, влияющие на процесс обогащения в магнитном сепараторе.

Исследуемые факторы: Отношение извлечение от напряженности магнитного поля, и от класса крупности обогащаемой руды.

Фактор: Отношения извлечения от напряженности магнитного поля .

· Для опыта берем 150 грамм руды с содержанием ценного компонента α = 35%.

· Затем с бункера забираем концентрат высушиваем, взвешиваем находим выход продукта обогащения, содержание ценного компонента, и извлечение.

В данной работе обсуждается вопрос возможности использования магнитных жидкостей для сепарации, то есть разделения немагнитных фракций по плотности вещества. Такие приложения уже реализованы на практике и используются для отделения нужной фракции от пустой породы.

Актуальность данного исследования обусловлена тем, что 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. Ещё данные методы широко используются при доводки (получение требуемого качества) концентратов руд редких металлов, при очистке от магнитных включений горно-химического сырья, и возможность разработки собственного сепаратора является очень привлекательной.

Для того, чтобы начать разработку подобного устройства необходимо оценить перспективы использования магнитной жидкости, синтезированной конкретным способом. Для этого необходимо провести эксперименты, позволяющие оценить пригодность конкретных образцов магнитных жидкостей. Кроме того, возможно использование различных конфигураций установок для сепарации и этот вопрос так же является важным.

Таким образом, первым шагом к реализации подобной разработки является постановка эксперимента так, чтобы на выходе эксперимента были получены данные характеризующие качество сепарации для данного образца магнитной жидкости с в данных условиях.

Вложение	Размер
magnitnaya_separatsia._kapustina_vika.doc	741.5 КБ
magnitnaya_separatsiya._kapustina_vika_-_kopiya.ppt	1.28 МБ

Предварительный просмотр:

Физика и познание мира

МБОУ Ильичевская СОШ

Россия, Красноярский край, Шушенский район,

п. Ильичево, ул.Кирова дом 6, кВ. 3

Акунченко Андрей Анатольевич

МБОУ Ильичевская СОШ

Ученая степень, ученое звание

Муниципальное образовательное учреждение

Ильичевская средняя общеобразовательная школа

Шушенского района Красноярского края

Секция: физика и познание мира.

Выполнила: Капустина Вика,

учащаяся 11 класса

МБОУ Ильичевская СОШ

Руководитель : Акунченко А.А., учитель физики

МБОУ Ильичевской СОШ

1 Магнитные жидкости__________________________________________________4

3 Приготовление образцов_______________________________________________7

4 Постановка эксперимента______________________________________________8

5 Результаты и их обсуждения____________________________________________9

Цель данной работы разработать схему эксперимента и реализовать измерения, которые смогут охарактеризовать степень пригодности образцов магнитных жидкостей и метода сепарации для разделения немагнитных материалов на фракции по плотности.

1. Разработать схему эксперимента

2. Провести синтез образцов магнитных жидкостей

3. Провести эксперимент по магнитной сепарации

4. Определить перспективы развития работы

Объектом исследования является магнитная жидкость.

Предмет исследования – использование магнитных жидкостей для сепарации.

1. МАГНИТНЫЕ ЖИДКОСТИ.

Магнитная жидкость – (феррожидкость) - устойчивая коллоидная система высокодисперсных ферро- или ферримагнитных частиц в жидкости-носителе. МЖ – коллоидный раствор - раствор, в котором нерастворимые в воде вещества могут образовывать с водой внешне гомогенные системы (гомогенная система – система, состоящая из одной фазы), напоминающие обычные растворы [1]. В данном случае два состояния это твёрдый металл и жидкость, в которой он содержится. Эта способность изменять состояние под воздействием магнитного поля позволяет использовать МЖ в качестве уплотнений, магнитных смазок, в процессах магнитного обогащения немагнитных материалов, в биологии и медицине.

Частицы в магнитной жидкости это в основном частицы нанометровых размеров, находящиеся во взвешенном состоянии благодаря броуновскому движению и не оседающие в нормальных условиях. Благодаря малым размерам частиц, тепловое движение распределяет их равномерно по несущей жидкости, чтобы они давали вклад в реакцию жидкости в целом на магнитное поле. Аналогичным образом ионы в водных растворах парамагнитных солей (например, водный раствор сульфата меди(II) или хлорида марганца(II)) придают раствору парамагнитные свойства. [2, стр. 111]

Магнитные жидкости представляют собой взвесь однодоменных частиц магнетиков в жидкой среде. В качестве магнетика используется высокодисперсное железо, окислы Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , ферриты никеля, кобальта. Взвесь твердых частиц в жидкости будет устойчива к седиментации (осаждению) в том случае если сила тяжести, действующая на них, будет скомпенсирована. Эта сила может быть скомпенсирована за счет, того что частицы непрерывно испытывают соударение с молекулами воды. В том случае, если частица имеет большую массу, соударение не оказывает большого влияния на движение частицы и за счет сил гравитации частица опускается на дно. Если же размеры частиц небольшие тогда хаотичные соударения со стороны молекул приводят к броуновскому движению саму частицу. Таким образом, коллоидный раствор будет стабильным, только в том случае, если размеры частиц достаточно малы (около 10 нм).

Агрегативная устойчивость коллоидных систем с магнитными частицами обеспечивается адсорбционными слоями, препятствующими сближению частиц на такие расстояния, при которых энергия притяжения будет больше, чем разупорядочивающая энергия теплового движения. С этой целью, т.е. для устойчивости по отношению к укрупнению частиц вследствие их слипания, в коллоид вводится определенное количество стабилизатора - поверхностно-активного вещества (ПАВ). Как правило, в качестве ПАВ используют вещества, состоящие из полярных органических молекул, которые и создают на поверхности дисперсных частиц адсорбционные слои. Необходимым условием агрегативной стабильности МЖ является малость размера частиц, т.к. крупные частицы имеют больший магнитный момент, чем частицы меньших размеров, следовательно силы притяжения между крупными частицами за счет магнитного взаимодействия больше. Поэтому, в устойчивых коллоидах обычно размер частиц не превышает 10-15 нм.

Максимальная концентрация магнитного вещества в магнитной жидкости зависит от диаметра частиц и минимально возможного расстояния между ними. Кроме этого, на ее величину влияет и распределение частиц по размерам. Обычно максимальная объемная концентрация твердой фазы в МЖ не превышает 0,25. Наиболее распространенной магнитной жидкостью является МЖ типа магнетит в керосине с олеиновой кислотой в качестве стабилизатора. В последнее время такие жидкости получают методом конденсации при осаждении магнетита щелочью из водного раствора солей двух- и трехвалентного железа. В результате получают МЖ, вязкость которой при намагниченности насыщения 50-60 кА/м может быть сравнима с вязкостью воды .

Благодаря стабилизации МЖ становятся устойчивы: их твердые частицы не слипаются и не выделяются в отдельную фазу даже в очень сильном магнитном поле. Тем не менее, ПАВ в составе жидкости имеют свойство распадаться со временем (примерно несколько лет), и в конце концов частицы слипнутся, выделятся из жидкости и перестанут влиять на реакцию жидкости на магнитное поле.

Для стабилизации магнитной жидкости используются, в частности, следующие ПАВ:

олеиновая кислота
гидроксид тетраметиламмония
полиакриловая кислота
полиакрилат натрия
лимонная кислота
cоевый лецитин

2. МАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР

Принцип работы магнитного сепаратора заключается в том, что при воздействии магнитным полем магнитные наночастицы МЖ вытеснят все немагнитные тела от магнита (рис. 1.).

Рис. 1. Вытеснение немагнитных тел магнитно жидкостью.

3. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ

Для приготовления МЖ на основе керосина был использован метод конденсации, в котором использовалось осаждение магнетита, происходящее в ходе химической реакции:

Первым этапом было приготовление МЖ на основе воды, которая была сделана по следующей методике:

Вторым этапом был перевод частиц магнетита из водной среды в керосин, для этого были совершены следующие операции:

В стабилизированный раствор магнетита был добавлен водный раствор соляной кислоты (HCl).
В результате химической реакции в молекуле олеата натрия произошло замещение атома натрия на атом водорода и олеат натрия превратился в олеиновую кислоту.
Это привело к агрегации частиц магнетита и выпадению их в осадок, несмотря на то, что олеиновая кислота легче воды, что свидетельствует о адсорбции олеиновой кислоты на поверхности магнетита. Эти агрегаты были собраны и высушены.
Высушенные агрегаты были растворены в керосине.

4. ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Для того, чтобы охарактеризовать способность образцов МЖ к вытеснению немагнитных тел было проведено два эксперимента, где в качестве вытесняемых объектов использовалась капля воды и латунная шайба.

4.1. ЭКСПЕРИМЕНТ 1

В нашем первом эксперименте была использована магнитная жидкость, полученная в лаборатории нанотехнологий, капелька воды и постоянный магнит.

Сначала мы поместили капельку воды в чашку Петри с магнитной жидкостью, так чтобы капелька оказалась на дне чашки Петри.(рис.1) Потом эту пробирку мы поставили на электромагнит и включили её, т.к. МЖ стремилась к магниту, получилось что капельку вытолкнули на поверхность.

Рис. 1. Постановка эксперимента.

1- магнитная жидкость; 2- капелька воды; 3- постоянный магнит.

4.2. ЭКСПЕРИМЕНТ 2

В нашем втором эксперименте были использованы магнитная жидкость, полученная в лаборатории нанотехнологий, латунная шайба, вода, электромагнит и постоянный магнит.

Сначала мы поместили латунную шайбу в пробирку с магнитной жидкостью.(рис.2) Следующим шагом мы поднесли постоянный магнит к пробирке, магнитная жидкость направилась к магниту, частицы МЖ как бы вытолкнули шайбу на её поверхность.

Рис.2. Постановка эксперимента.

1- постоянный магнит, 2 – латунная шайба, 3 – магнитная жидкость. 5. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Эксперимент 1 показал, что магнитного поля электромагнита достаточно, для того чтобы вытеснить воду на поверхность МЖ (на основе керосина), вода имеет плотность равную 1 г/см³, а плотность керосина равна 0,82 г/см³. При этом в обычных условиях вода находилась бы на дне сосуда. Следовательно, данная методика применима для сепарации веществ с плотностью вплоть до 1 г/см³.

Эксперимент 2 показал, что магнитного поля электромагнита не достаточно, для того чтобы вытеснить латунную шайбу на поверхность керосина, однако при использовании постоянного магнита (SmCo), шайба всплыла на поверхность МЖ (керосин), при этом латунь имеет плотность 8,3 г/см³, а плотность керосина равна 0,82 г/см³. Следовательно, данная методика применима для сепарации веществ с плотность вплоть до 8,3 г/см³.

В данной работе была разработана схема эксперимента и реализованы измерения, которые смогли охарактеризовать степень пригодности образцов магнитных жидкостей и метода сепарации для разделения немагнитных материалов на фракции по плотности.

Читайте также: