Способ разделения материалов

Изобретение относится к области магнитного обогащения и может быть использовано для разделения исходных руд и продуктов гравитационного обогащения в магнитных жидкостях по плотности. Способ разделения материалов включает сепарацию материалов с выделением немагнитной и магнитной фракций, подачу немагнитной фракции и магнитной жидкости в зону разделения магнитожидкостного сепаратора, разделение материала в псевдоутяжеленной магнитной жидкости с выделением продуктов разделения, содержащих магнитную жидкость. Выделение магнитной жидкости из продуктов разделения, обработку выделенной жидкости в неоднородном магнитном поле и возвращение ее в магнитожидкостной сепаратор. Выделение магнитной жидкости из продуктов разделения осуществляют в центробежном поле, при этом выделенную жидкость подвергают вибрационному воздействию в неоднородном магнитном поле, величина произведения напряженности на градиент напряженности которого равна и более величины произведения напряженности на градиент напряженности магнитного поля магнитожидкостного сепаратора. Изобретение позволяет повысить эффективность разделения и однородность магнитной жидкости. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области магнитного обогащения и может быть использовано для разделения исходных руд и продуктов гравитационного обогащения в магнитных жидкостях по плотности.

Известен способ магнитожидкостной сепарации, включающий подачу в зону сепарации магнитной жидкости, обработанной в неоднородном магнитном поле, величина напряженности и градиент напряженности которого устанавливают больше чем значения этих величин при сепарации, которой подвергают сепарируемую смесь, подавая ее на поверхность магнитной жидкости, отделение сагрегатированных частиц магнитной жидкости и выгрузку продуктов разделения (SU, авторское свидетельство №1546156, кл. В03С 1/00, 1988).

Недостатком данного способа является низкая эффективность сепарации, т.к. используемое стационарное магнитное воздействие на магнитную жидкость не позволяет полностью преодолеть взаимное притяжение между магнитными частицами магнитной жидкости и их агрегатами и тем самым не обеспечивает полноту выделения сагрегатированных частиц магнитной жидкости, образующихся в процессе ее эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ разделения материалов, включающий сепарацию материалов с выделением немагнитной и магнитной фракций, подачу немагнитной фракции и магнитной жидкости в зону разделения магнитожидкостного сепаратора, разделение материала в псевдоутяжеленной магнитной жидкости с выделением продуктов разделения, содержащих магнитную жидкость, выделение магнитной жидкости из продуктов разделения, обработку выделенной жидкости в неоднородном магнитном поле и возвращение ее в магнитожидкостной сепаратор (Паньшин A.M., Евдокимов С.И. Применение метода магнитожидкостной сепарации при обогащении золотосодержащих россыпей // Горный журнал. 2010. №1, с.75-77).

Недостатком данного способа является низкая эффективность разделения, т.к. используемая в процессе разделения магнитная жидкость является неоднородной из-за формирования в ней агрегатов магнитных частиц, локальное скопление которых препятствует выделению материала тяжелой фракции.

Техническим результатом является повышение эффективности разделения за счет увеличения скорости и селективности процесса осаждения агрегатов магнитных частиц магнитной жидкости и стабилизации свойств магнитной жидкости путем повышения ее однородности.

Технический результат достигается в способе разделения материалов, включающем сепарацию материалов с выделением немагнитной и магнитной фракций, подачу немагнитной фракции и магнитной жидкости в зону разделения магнитожидкостного сепаратора, разделение материала в псевдоутяжеленной магнитной жидкости с выделением продуктов разделения, содержащих магнитную жидкость, выделение магнитной жидкости из продуктов разделения в центробежном поле, при этом выделенную жидкость подвергают вибрационному воздействию в неоднородном магнитном поле, величина произведения напряженности на градиент напряженности которого равна и более величины произведения напряженности на градиент напряженности магнитного поля магнитожидкостного сепаратора, и возвращают ее в магнитожидкостной сепаратор. Подачу немагнитной фракции и магнитной жидкости производят в разные части зоны разделения магнитожидкостного сепаратора. Вибрационное воздействие осуществляют под углом от 5° до 85° к градиенту напряженности неоднородного магнитного поля.

Отличительными признаками предлагаемого способа разделения материалов являются выделение магнитной жидкости из продуктов разделения в центробежном поле, вибрационное воздействие на выделенную жидкость в неоднородном магнитном поле, величина произведения напряженности на градиент напряженности которого равна и более величины произведения напряженности на градиент напряженности магнитного поля магнитожидкостного сепаратора, подача немагнитной фракции и магнитной жидкости в разные части зоны разделения магнитожидкостного сепаратора, осуществление вибрационного воздействия под углом от 5° до 85° к градиенту напряженности неоднородного магнитного поля.

Выделение магнитной жидкости из продуктов разделения в центробежном поле позволяет десорбировать молекулы стабилизатора, содержащегося в магнитной жидкости, с поверхности сепарируемых частиц, что позволяет частично восстановить состояние равновесия между стабилизатором, свободно присутствующим в магнитной жидкости, и стабилизатором, адсорбированным частицами магнетита.

Выбор величины произведения напряженности на градиент напряженности неоднородного магнитного поля, используемого при обработке магнитной жидкости, равным и более величины произведения напряженности на градиент напряженности магнитного поля магнитожидкостного сепаратора позволяет осадить агрегаты магнитных частиц магнитной жидкости, формирующиеся в процессе магнитожидкостной сепарации, и тем самым повысить однородность магнитной жидкости и ее гомогенность.

Вибрационное воздействие, накладываемое на обрабатываемую магнитную жидкость, способствует повышению скорости и селективности процесса осаждения агрегатов магнитных частиц магнитной жидкости.

Осуществление вибрационного воздействия под углом от 5° до 85° к градиенту напряженности неоднородного магнитного поля способствует деструктуризации системы взаимодействия магнитных частиц магнитной жидкости и их агрегатов и ускоряет седиментацию последних под действием магнитодвижущей силы и вертикально направленной составляющей силы вибрационного воздействия.

Вибрационное воздействие под углом менее 5° является неэффективным, т.к. вибрационные колебания осуществляются вдоль направления магнитодвижущей силы, что приводит к минимизации силового воздействия, направленного вдоль магнитного поля на структурированные образования магнитных частиц магнитной жидкости и их агрегатов, которое способствует деструктуризации системы взаимодействия магнитных частиц магнитной жидкости.

Вибрационное воздействие под. углом более 85° является неэффективным, т.к. вибрационные колебания осуществляются вдоль магнитного поля, что способствует только деструктуризации системы взаимодействия магнитных частиц магнитной жидкости, но не оказывает влияния на седиментацию агрегатов магнитных частиц магнитной жидкости из-за отсутствия вертикально направленной составляющей силы вибрационного воздействия.

Подача магнитной жидкости и немагнитной фракции в разные части зоны разделения магнитожидкостного сепаратора позволяет избежать воздействия магнитной жидкости на установившиеся потоки движения сепарируемого материала в зоне разделения и тем самым не ускорять движение сепарируемых частиц в сторону разгрузки. В случае подачи магнитной жидкости и сепарируемого материала в одну часть зоны разделения магнитная жидкость своим потоком будет захватывать частицы сепарируемого материала, выносить их из зоны разделения и тем самым исключать саму возможность разделения этих частиц, что снижает эффективность процесса сепарации.

Способ разделения материалов осуществляется следующим образом. Проводят сепарацию материалов, выделяют немагнитную и магнитную фракции. После чего немагнитную фракцию и магнитную жидкость подают в зону разделения магнитожидкостного сепаратора. Магнитная жидкость содержит стабилизатор, магнитные частицы и жидкость носитель. Подачу немагнитной фракции и магнитной жидкости производят в разные части зоны разделения магнитожидкостного сепаратора. Проводят разделение материала в псевдоутяжеленной магнитной жидкости с выделением продуктов разделения, содержащих магнитную жидкость. При разделении в магнитной жидкости происходят структурные изменения, связанные с сорбцией поверхностью сепарируемых частиц молекул стабилизатора, содержащегося в свободном состоянии в магнитной жидкости. В результате этого нарушается существующее равновесие между свободными частицами стабилизатора и частицами, адсорбированными поверхностью магнитных частиц магнитной жидкости. Возникающий недостаток свободных частиц стабилизатора компенсируется переходом в магнитную жидкость частиц стабилизатора, адсорбированных поверхностью магнитных частиц магнитной жидкости. Удаление стабилизатора с поверхности магнитных частиц магнитной жидкости приводит к формированию их агрегатов, что снижает однородность магнитной жидкости, тем самым снижает эффективность магнитожидкостной сепарации. Затем выделяют магнитную жидкость из продуктов разделения в центробежном поле. Магнитную жидкость можно выделять как из одного продукта разделения, так и из нескольких в зависимости от целесообразности, обусловленной количеством находящейся в них жидкости. Выделенную жидкость подвергают вибрационному воздействию в неоднородном магнитном поле, величина произведения напряженности на градиент напряженности которого равна и более величины произведения напряженности на градиент напряженности магнитного поля магнитожидкостного сепаратора. При этом вибрационное воздействие осуществляют под углом от 5° до 85° к градиенту напряженности неоднородного магнитного поля. После чего ее возвращают в магнитожидкостной сепаратор.

Конкретный пример осуществления способа разделения материалов.

Разделению подвергали материал следующего состава: кварц 20-25%, ильменит 15-20%, магнетит 10-15%, мартит 1-5%, пирит 30-35%, арсенопирит 1-5%, прочее 1-5%. Исходный материал в количестве 3,1 кг разделяли на магнитном сепараторе СМБД-50 с получением магнитной и немагнитной фракции. В результате разделения были получены магнитная фракция в количестве 0,62 кг, представленная в основном магнетитмартитовым продуктом и немагнитная фракция, представленная кварц-ильменит-пирит-арсенопиритовым продуктом. Немагнитную фракцию в количестве 2,48 кг разделяли в магнитожидкостном сепараторе МГС-ПЗ, имеющем следующие характеристики неоднородного магнитного поля в зоне разделения: максимальная напряженность 202·10³ А/м (Н_c), градиент напряженности магнитного поля 4·10⁶ А/м² (grad Н_с). Для процесса разделения использовали магнитную жидкость, содержащую стабилизатор, в качестве которого применяли олеиновую кислоту, частицы магнетита и керосин. Подачу материала в сепаратор осуществляли с помощью питателя ВП в зону загрузки магнитожидкостного сепаратора. Магнитную жидкость подавали в центральную зону магнитожидкостного сепаратора. Для сепарации использовали 0,45 л магнитной жидкости плотностью 0,95 г/см³. В результате магнитожидкостной сепарации были получены следующие продукты разделения, содержащие магнитную жидкость: арсенопиритовый концентрат (37 г) и кварц-ильменит-пиритовый хвост (2,443 кг). Ввиду того, что арсенопиритовый концентрат был получен в малом количестве, то выделение магнитной жидкости из него нецелесообразно. Из хвостов магнитную жидкость извлекали в центробежных поле устройства периодического действия ЦУР-0,4 и обрабатывали в неоднородном магнитном поле устройства ЛМ-1, имеющего следующие характеристики неоднородного магнитного поля в рабочей зоне: максимальная напряженность 230·10³ А/м (Н_o), градиент напряженности магнитного поля 4,8·10⁶ А/м² (grad Н_o). Величина произведения напряженности магнитного поля на градиент напряженности устройства ЛМ-1 более величины произведения напряженности магнитного поля на градиент напряженности магнитожидкостного сепаратора МГС-П3, т.е. H_o·grad H_o>H_c·grad Н_с. При обработке в устройстве ЛМ-1 на магнитную жидкость накладывали вибрационное воздействие посредством электромагнитного вибратора. Вибрационное воздействие осуществляли под углом 45° к градиенту напряженности неоднородного магнитного поля. После чего магнитную жидкость возвращали в магнитожидкостной сепаратор МГС-ПЗ.

Предлагаемый способ разделения материалов повышает эффективность их разделения, позволяет обогащать более мелкое сырье и бедные продукты, прост в эксплуатации и является низкозатратным.

1. Способ разделения материалов, включающий сепарацию материалов с выделением немагнитной и магнитной фракций, подачу немагнитной фракции и магнитной жидкости в зону разделения магнитожидкостного сепаратора, разделение материала в псевдоутяжеленной магнитной жидкости с выделением продуктов разделения, содержащих магнитную жидкость, выделение магнитной жидкости из продуктов разделения, обработку выделенной жидкости в неоднородном магнитном поле и возвращение ее в магнитожидкостной сепаратор, отличающийся тем, что выделение магнитной жидкости из продуктов разделения осуществляют в центробежном поле, при этом выделенную жидкость подвергают вибрационному воздействию в неоднородном магнитном поле, величина произведения напряженности на градиент напряженности которого равна и более величины произведения напряженности на градиент напряженности магнитного поля магнитожидкостного сепаратора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу немагнитной фракции и магнитной жидкости производят в разные части зоны разделения магнитожидкостного сепаратора.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что вибрационное воздействие осуществляют под углом от 5° до 85° к градиенту напряженности неоднородного магнитного поля.