Magnetyczny separator grawitacyjny

Kiedy słyszysz „separator magnetyczno-grawitacyjny”, pierwszą rzeczą, która przychodzi na myśl wielu, jest po prostu układ magnetyczny i jakiś rodzaj stołu grawitacyjnego. Jednak w praktyce, szczególnie w przypadku przeróbki rud, często okazuje się to ślepym zaułkiem. Samo określenie bywa czasem mylące, sprawiając wrażenie, że wystarczy połączyć dwie dobrze znane zasady i urządzenie będzie działać. Rzeczywistość jest dużo bardziej kapryśna. Długo wierzyłem, że równowaga jest kluczem, dopóki nie natknąłem się na specyficzne odpady poflotacyjne w jednej z hut rudy żelaza, gdzie klasyczny bębnowy separator magnetyczny pozostawiał zbyt dużo magnetytu w miałie, a dodanie osadzarki tylko pogorszyło straty. Następnie musieliśmy głębiej zagłębić się w samą ideę prawdziwie wspólnego, a nie równoległego działania sił.

Od pomysłu do sprzętu: gdzie leży główna trudność

Głównym wyzwaniem w tworzeniu działającego urządzenia nie jest oddzielne generowanie pola magnetycznego ani wytwarzanie wibracji w celu separacji grawitacyjnej. Problemem jest ich synchronizacja w jednym obszarze roboczym. Siła magnetyczna ma tendencję do przyciągania cząstki wzdłuż trajektorii wyznaczonej przez gradient pola, a siła grawitacji (często w połączeniu z wibracjami lub przepływem wody) ma tendencję do osiadania lub wypychania cząstki w zależności od gęstości. Jeśli procesy te zostaną oddzielone w czasie lub przestrzeni wewnątrz aparatu, po prostu otrzymasz dwa etapy w jednym ciele, ze wszystkimi ich tradycyjnymi wadami. Konieczne jest, aby cząstka doznała jednoczesnego uderzenia, a jej trajektorię wyznacza suma wektorów tych sił. Wymaga to zupełnie innej geometrii i systemu sterowania.

Pamiętam jeden prototyp, który testowaliśmy około siedem lat temu na drobnych odpadach poflotacyjnych. Projektanci wykonali pochyloną tacę wibracyjną, pod którą umieścili układ elektromagnesów o zmiennym nachyleniu. Pomysł polegał na tym, aby mieć cząstki magnetytu. „Ciężkie?” siła magnetyczna, inaczej reagowały na wibracje i przepływ wody niż niemagnetyczne minerały ciężkie, takie jak hematyt czy leukoksen. Na papierze jest pięknie. W praktyce wibracje niszczyły agregaty, ale także destabilizowały zamknięcie magnetyczne, tworząc chaotyczny „szum?” w separacji. Musiałem przyznać, że samo nałożenie pól nie wystarczy.

Warto w tym miejscu zaznaczyć, że niektórzy producenci, szczególnie ci, którzy od dawna zajmują się tematyką sprzętu do wzbogacania, podchodzą do tematu systematycznie. Oto na przykład korporacja LONJI (https://www.ljmagnet.ru). Jeśli przestudiujesz ich portfolio, zobaczysz, że nie tylko składają urządzenia z gotowych podzespołów. Ich podejście, sądząc po uwagach technicznych i niektórych przypadkach, opiera się na dogłębnym badaniu fizyki procesu dla konkretnych surowców. Shenyang Longji Scientific Electromagnetic Co., Ltd., założona w 1993 roku i rozrosła się do dużego przedsiębiorstwa zajmującego się rozwojem sprzętu górniczego, ma dokładnie to doświadczenie, gdy inżynierowie myślą nie o pojedynczych blokach, ale o złożonym zachowaniu cząstki w polu. Baza produkcyjna w Fushun i kadra z dużym udziałem specjalistów z wyższym wykształceniem zapewne pozwalają na tego typu niestandardowe rozwiązania, gdzie roczna produkcja mierzona jest w tysiącach sztuk sprzętu, ale możliwa jest również personalizacja.

Studium przypadku: drobny osad i poszukiwanie wydajności

Bardziej udane doświadczenia wiążą się z przetwarzaniem cienkiego osadu (minus 100 mikronów) po mokrej separacji magnetycznej. Celem było zwiększenie odzysku żelaza i jednoczesne zmniejszenie zawartości krzemionki w koncentracie. Metody standardowe – flotacja lub wielokrotna separacja magnetyczna z dużą indukcją – były albo drogie, albo nieskuteczne ze względu na silne zatykanie złączy. Postanowiliśmy wypróbować schemat, w którymseparator magnetyczno-grawitacyjnydziałał nie jako główny, ale jako urządzenie wykańczające.

Zastosowaliśmy układ, w którym miazga była podawana cienką warstwą na nachyloną płaszczyznę umieszczoną w poprzecznym polu magnetycznym o płynnie malejącym nachyleniu. Jednocześnie na płaszczyznę przykładano drgania kontrolowane o określonej częstotliwości i amplitudzie. Chodzi o to, że cząstki magnetyczne zdawały się „przyklejać”? do płaszczyzny, lecz wibracje wymuszały na nich wykonywanie mikroruchów, natomiast cięższe i większe przerosty ze skałą płonną, pod wpływem tych samych wibracji i słabego przepływu wody, przesuwały się szybciej w dół. Umożliwiło to odcięcie części grubych przerostów, które w separatorze czysto magnetycznym trafiałyby do koncentratu.

Wyniki nie były rewolucyjne, ale miały znaczenie ekonomiczne: uzysk wzrósł o 2-3 punkty procentowe, a zawartość żelaza w końcowym koncentracie poprawiła się o około 1,5%. Głównym wnioskiem było zrozumienie, że dla takich zadań parametry – częstotliwość drgań, kąt nachylenia, gęstość przepływu pulpy i konfiguracja pola magnetycznego – dobierane są niemal empirycznie dla każdego rodzaju surowca. Nie ma uniwersalnych ustawień. Czasami dla osiągnięcia czystości konieczne było poświęcenie części produktu magnetycznego. To zawsze kompromis.

Sprzęt i jego ?charakter?

Mówiąc o sprzęcie, nie sposób nie wspomnieć, że rynek oferuje różne konstrukcje. Istnieją urządzenia z pulsującym polem magnetycznym i inne z kombinacją magnesu stałego i siły odśrodkowej. Jednak z moich obserwacji wynika, że ​​najstabilniej w warunkach przemysłowych pracują te, w których układ magnetyczny i moduł grawitacyjny (stół wibracyjny, stół stężający, separator spiralny) nie tylko są ze sobą zmontowane, ale mają wspólny układ sterowania, koordynujący ich pracę. Na przykład zmianę natężenia prądu w elektromagnesach można powiązać z fazą wibracji.

W kontekście złożonych rozwiązań ponownie interesujące są doświadczenia głównych graczy. Na stronie internetowej korporacji LONGI można zobaczyć, że ich rozwój w zakresie separacji magnetycznej często idzie w połączeniu z innymi procesami. Dla przedsiębiorstwa o takiej historii (działającego od 1993 r.) i skali (powierzchnia 140 000 m2, ponad 1200 pracowników) logiczne jest posiadanie własnego zaplecza badawczego umożliwiającego rozwój tego typu technologii hybrydowych. Ich pozycja jako jednego z największych producentów sprzętu górniczego implikuje konieczność rozwiązywania niestandardowych problemów klientów, z którymi standardowy sprzęt nie jest w stanie sobie poradzić. Wprowadzenieseparator magnetyczno-grawitacyjny— właśnie z obszaru takich niestandardowych rozwiązań, które wymagają głębokiego zrozumienia materiału.

Ważnym niuansem, o którym rzadko pisze się w broszurach, jest obsługa. Łączenie systemów zwiększa złożoność. Z biegiem czasu wibracje mogą osłabić mocowania systemów magnetycznych i wymagać częstszych przeglądów. Część hydrauliczna, jeśli istnieje możliwość wytworzenia przepływu w górę, zostaje zatkana drobnym szlamem. Dlatego na pierwszy plan wysuwa się niezawodność projektu i łatwość konserwacji. Piękna wydajność laboratoryjna wynosząca 95% zanika, jeśli urządzenie przez połowę czasu pozostaje bezczynne w związku z planową konserwacją.

Kiedy jest to uzasadnione, a kiedy nie?

Opierając się na praktyce, główna nisza dlaseparator magnetyczno-grawitacyjny— jest to wykańczanie złożonych, drobno rozproszonych lub silnie zatkanych produktów, w przypadku którego tradycyjne metody osiągają plateau wydajności lub stają się zbyt kosztowne. Na przykład dodatkowe wydobywanie cennych komponentów ze starych odpadów poflotacyjnych, przetwarzanie złomu elektronicznego, oddzielanie złożonych rud metali rzadkich.

Jednakże w przypadku głównych operacji przetwarzania na dużą skalę, powiedzmy w fabryce rudy żelaza z jasno określonymi surowcami, wprowadzenie takiego urządzenia jako jednostki głównej często jest nieekonomiczne. Koszty kapitałowe są zbyt wysokie, konfiguracja jest zbyt specyficzna, a wzrost wydajności może nie być warty złożoności. Tutaj jest to raczej narzędzie optymalizacji technologa niż panaceum.

Mieliśmy też szczerze nieudany projekt - próbę zastosowania podobnego separatora do ekstrakcji drobnego złota z koncentratów siarczkowych. Składnik magnetyczny miał usuwać pirotyn, a składnik grawitacyjny koncentrować złoto. Nie wyszło. Złoto, szczególnie cienkie, zachowywało się nieprzewidywalnie, często przedostając się do produktu magnetycznego z powodu zanieczyszczeń lub po prostu gubiąc się. Projekt zarzucono, gdy zdano sobie sprawę, że taki materiał wymaga innych, bardziej selektywnych metod złota. To była cenna lekcja: aparat to nie magiczna czarna skrzynka, ale narzędzie, którego skuteczność jest ściśle ograniczona właściwościami fizycznymi rozdzielanych materiałów.

Patrząc w przyszłość: potencjał i ograniczenia

Gdzie może pójść ta technologia? Myślę, że kluczem są inteligentne systemy sterowania. Jeśli czujniki w czasie rzeczywistym przeanalizują skład pulpy wlotowej i na bieżąco dostosują parametry pola magnetycznego i wibracji, będziemy mogli mówić o skoku jakościowym. W międzyczasie jest to w dużej mierze ręczna konfiguracja konkretnego „paszportu”. surowce.

Innym wektorem jest miniaturyzacja i modułowość dla małych przedsiębiorstw lub do testów pilotażowych w terenie. Zamiast wozić tony materiału do laboratorium, łatwiej jest przywieźć mobilny kompleks. Nawiasem mówiąc, tutaj mogą być potrzebni producenci posiadający elastyczne linie produkcyjne zdolne do wytwarzania małych partii złożonego sprzętu.

Ostatecznieseparator magnetyczno-grawitacyjnypozostaje rozwiązaniem specjalistycznym, niszowym. Jego siła polega na rozwiązywaniu konkretnych, złożonych problemów wzbogacania tam, gdzie inne metody zawodzą. Jego słabością jest brak wszechstronności i duża zależność od umiejętności tunera. To narzędzie dla technologa, który dobrze rozumie, co dzieje się w jego miazdze, a nie dla kogoś, kto szuka prostego rozwiązania na każdą okazję. I na tym chyba polega jego główna istota – nie zastępuje podstawowych procesów, ale uzupełnia je tam, gdzie jest to naprawdę konieczne, wymagając w zamian głębokiej znajomości materiału i gotowości do żmudnej personalizacji.