КРИВОРІЗЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Ртищев Андрій Борисович

УДК 622.778.4, 622.765.8

ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ МАГНЕТИТОВИХ КОНЦЕНТРАТІВ ЗА РАХУНОК ЗМІНИ ВЗАЄМНОЇ ОРІЄНТАЦІЇ МАГНІТНОГО І ГІДРОДИНАМІЧНОГО ПОТОКІВ

05.15.08 - Збагачення корисних копалин

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Кривий Ріг – 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі збагачення корисних копалин Криворізького технічного університету Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник - кандидат технічних наук, доцент Олійник Тетяна Анатоліївна, Криворізький технічний університет, завідувач кафедри збагачення корисних копалин

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Туркеніч Олександр Михайлович,

Національний гірничий університет, професор кафедри збагачення корисних копалин;

кандидат технічних наук,

старший науковий співробітник,

Малий Борис Мусійович,

Відокремлений підрозділ Європейського університету у м. Кривий Ріг,

доцент кафедри менеджменту

Провідна установа - Український науково-дослідний і проектно-конструкторський інститут по збагаченню та брикетуванню вугілля Міністерства палива та енергетики України, м. Луганськ.

Захист відбудеться "29" січня 2004 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 09.052.03 при Криворізькому технічному університеті (50000, м. Кривий Ріг, вул. Пушкіна, 37, ауд. 300).

Із дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Криворізького технічного університету (50000, м. Кривий Ріг, вул. Пушкіна, 37).

Автореферат розіслано "24" грудня 2003 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, к.т.н. М.П.Тиханський

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. За останні десять років частка українського експорту залізорудної сировини на міжнародному ринку постійно зменшується, внаслідок суттєвого збільшення високоякісної залізорудної продукції виробництва іноземних гірничодобувних компаній, яка характеризується масовою часткою заліза в концентратах 66 % та вище.

Таким чином, підвищення якості магнетитових концентратів гірничо-збагачувальних комбінатів України є актуальним завданням з метою підвищення їх конкурентоспроможності.

Підвищення масової частки заліза в магнетитових концентратах можливе внаслідок підвищення селективності процесу сепарації в окремих циклах та операціях магнітної технології збагачення, зниження втрат магнітного заліза у відвальних продуктах, удосконалення технологічних схем збагачення, впровадження високоефективних ресурсозберігаючих наукових розробок і нового обладнання для магнітного збагачення магнетитових руд і кварцитів.

В дисертаційній роботі пропонується удосконалення конструкцій магнітних систем магнітних сепараторів і дешламаторів з метою змінювання якісно-кількісних характеристик магнітних полів і їх взаємної орієнтації до гідродинамічних потоків суспензій, що забезпечує підвищення якості магнетитових концентратів та поліпшення ефективності процесів сепарації.

Зв’язок із державними програмами, планами науково-дослідних робіт. Дисертаційна робота виконана в рамках пріоритетного напрямку розвитку науки і техніки в галузі підвищення конкурентноздатності продукції гірничо-металургійного комплексу України відповідно до планів науково-дослідних робіт Криворізького технічного університету і Державною програмою "Розвиток і реформування гірничо-металургійного комплексу України до 2010 року".

Мета і задачі дослідження. Основною метою дисертаційного дослідження є розробка теоретичних основ і створення конструкцій магнітних систем з глибоким проникненням магнітного поля та флокуляторів з магнітними полями, близькими до однорідних, для змінювання взаємної орієнтації магнітного і гідродинамічних потоків, забезпечуючих селективне структурування сильномагнітних суспензій, внаслідок чого підвищуються якість магнетитових концентратів та ефективність процесів магнітної сепарації та магнітної дешламації.

Цільова спрямованість дисертації обумовила необхідність постановки та рішення наступних задач:

- розроблення теоретичних основ цілеспрямованого створення магнітних полів з різноманітними якісно-кількісними характеристиками;

- встановлення впливу конструктивних особливостей магнітних систем з використанням постійних керамічних магнітів на якісно-кількісні характеристики магнітних полів;

- розробка та лабораторні випробування інтегральної монополярної магнітної поверхні елементу системи;

- встановлення особливості впливу площі інтегральної монополярної магнітної поверхні на якісно-кількісні характеристики магнітного поля;

- експериментальні випробування магнітних систем сепараторів з глибоким проникненням магнітного поля;

- розробка фізичної моделі магнітного поля, близького до однорідного, з використанням різноманітних конструкцій взаємного розташування магнітного елемента та магнітопроводу, з метою перевірки можливостей змінювання характеристик замкненої магнітної системи флокулятора;

- експериментальні випробування магнітних систем флокуляторів з неоднорідними та „однорідними” магнітними полями з метою вивчення впливу якісно-кількісних характеристик магнітних полів на створення умов селективного структурування магнетитових суспензій;

- дослідження закономірностей впливу відносної орієнтації силових магнітних ліній до напрямків гідродинамічних потоків в удосконалених магнітних сепараторах та магнітних дешламаторах на підвищення якості магнітних продуктів та ефективності процесів магнітного збагачення;

- випробування в промислових умовах серійного та удосконаленого устаткування для магнітного збагачення магнетитових кварцитів.

Ідея роботи. Використання ефекту зміни взаємної орієнтації силових ліній магнітного поля і гідродинамічних потоків внаслідок зміни якісно-кількісних характеристик магнітних систем сепараторів і флокуляторів для інтенсифікації процесів збагачення магнетитових руд і кварцитів.

Об'єкт досліджень. Продукти магнітного збагачення, а також магнетитові концентрати, що одержуються на ВАТ "Центральний ГЗК" і ВАТ "Південний ГЗК".

Предмет дослідження. Зміна взаємної орієнтації магнітного і гідродинамічного потоків пульпи внаслідок удосконалення конструкцій магнітних систем сепараторів і флокуляторів, утворюючи умови селективного структурування сильномагнітних суспензій.

Методи досліджень. Методологічною основою досліджень є теоретичні основи цілеспрямованого створення магнітних полів з різноманітними якісно-кількісними характеристиками.

У дисертаційній роботі використані методи: фізичне моделювання елементів магнітних систем – при визначенні засобів збільшення глибини проникнення магнітного поля та утворення „однорідних” магнітних полів; вимірювання напруженості магнітного поля з використанням теслометра; імітаційне моделювання структуроутворення флокул-агрегатів – при лабораторних дослідженнях процесів магнітної сепарації та дешламації; седиментаційний аналіз – для визначення швидкості осаду флокул-агрегатів після намагнічування суспензій; хімічний і магнітний аналізи продуктів збагачення і магнетитових концентратів – при проведенні експериментальних досліджень та промислових випробувань; математичне оброблювання результатів експериментальних досліджень та промислових випробувань, виконаних на ЕОМ, використовуючи можливості комп'ютерного середовища Mіcrosoft Excel – для вирішення моделі множинної регресії.

Наукові положення, що виносяться на захист:

1. Вперше запропонований, теоретично обґрунтований та експериментально підтверджений метод регулювання глибини проникнення магнітного поля в зону вилучення магнітної фракції сепаратора внаслідок змінювання площі інтегральної монополярної магнітної поверхні, який обумовлює селективне структурування сильномагнітних суспензій, що забезпечує підвищення якості магнетитових концентратів.

2. Підвищення масової частки заліза в пісках магнітної дешламації забезпечується взаємно поперечною орієнтацією магнітного та гідродинамічного потоків, яка вперше отримана внаслідок зміни характеристики зовнішнього магнітного поля, що дозволило управлять магнітною сприйнятливістю та ступенем свободи часток структур магнітної суспензії.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Розроблені теоретичні основи створення інтегральної монополярної поверхні елементів магнітної системи та вперше досліджений взаємозв’язок площі цієї поверхні, глибини проникнення в зону вилучення магнітної фракції сепаратора та силових характеристик магнітного поля.

2. Уперше науково обґрунтована можливість створення „однорідного” магнітного поля при застосуванні магнітних концентраторів разом з інтегральною монополярною поверхнею різнойменних магнітних полюсів флокулятора.

3. Доведена залежність напруженості та коефіцієнту неоднорідності магнітного поля в робочому зазорі замкненої магнітної системи флокулятора від відстані між різнойменними магнітними полюсами для опису якої використано рівняння другого ступеню яка відрізняється тим, що враховується товщини магнітних концентраторів.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджуються коректністю поставлених завдань, використанням достатнього за обсягом статистичного матеріалу, вірогідністю математичних моделей та задовільною збіжністю експериментальної перевірки результатів досліджень з коефіцієнтом множинної кореляції не менше 0,9.

Наукове значення роботи полягає у подальшому розвитку теоретичних основ і механізму цілеспрямованої зміни взаємної орієнтації магнітного і гідродинамічного потоків внаслідок створення магнітних систем з різноманітними якісно-кількісними характеристиками магнітного поля.

Практичне значення отриманих результатів:

1. На підставі теоретичних та експериментальних досліджень, підтверджених результатами випробувань в промислових умовах збагачувальної фабрики ВАТ "Центральний ГЗК", створені удосконалені магнітні системи сепараторів і дешламаторів для збагачення сильномагнітних залізних руд з використанням інтегрованої монополярної поверхні елементів системи.

2. На рівні винаходів розроблені: магнітний сепаратор із глибоким проникненням магнітного поля в зону вилучення магнітної фракції; магнітний флокулятор з магнітним полем, близьким до однорідного.

3. Використання магнітних сепараторів і дешламаторів з удосконаленими магнітними системами забезпечує підвищення ефективності сепараційних процесів до 10% та якості магнетитових концентратів збагачувальної фабрики ВАТ „Центральний ГЗК ” з 66,2 % до 67,2 % заліза.

В умовах збагачувальної фабрики ВАТ "Центральний ГЗК" впроваджені й експлуатуються шість модернізованих магнітних сепараторів із удосконаленими магнітними системами і десять магнітних дешламаторів МД-9 з використанням флокуляторів з „однорідним” магнітним полем.

Особистий внесок здобувача в отримані наукових результатів, які виносяться на захист, полягає: у формулюванні мети, ідеї, наукових положень і завдань досліджень; розробці теоретичних основ цілеспрямованого створення магнітних систем з різноманітними якісно-кількісними характеристиками магнітного поля з метою зміни взаємної орієнтації магнітного і гідродинамічного потоків; моделюванні процесів селективного поділу суспензій у магнітних полях з різною якісно-кількісною характеристикою; формулюванні умов магнітних силових впливів і практичної аргументації установленої закономірності структурування магнетитових суспензій.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи обговорювалися на технічних радах кафедри збагачення Криворізького технічного університету, на Міжнародній науково-технічній конференції "Шляхи зниження витрат при впровадженні заходів щодо підвищення якості готового концентрату" (ДАК "Укррудпром", м.Кривий Ріг, 2002), на "Форумі Гірників -2002" (м.Дніпропетровськ, 2002), на Міжнародній науково-технічній конференції, присвяченої 80-річчю Криворізького технічного університету (м.Кривий Ріг, 2001).

Публікації. Матеріали дисертаційного дослідження опубліковано в 7 друкованих роботах, у тому числі 4 статті у фахових виданнях, 2 патенти України та 1 тезисна доповідь.

Структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, висновків та п'яти додатків. Вона містить 117 сторінок основного тексту, 20 таблиць, 55 рисунків, списку використаних джерел із 114 найменувань і в цілому складає 135 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У Вступі обґрунтовано вибір теми дисертації, актуальність проблеми, сформульовано мету, завдання та методи досліджень, визначено ідею, об’єкт, предмет дисертаційної роботи, наукову новизну, теоретичне та практичне значення дисертації.

У першому розділі „Стан питання та завдання досліджень” наводиться аналіз сучасного стану, напрямків розвитку та тенденції удосконалення технологій і устаткування для магнітного збагачення залізних руд, зокрема удосконалення магнітних систем на постійних керамічних магнітах. Розглянуто механізми структурування феромагнітних суспензій під впливом зовнішнього магнітного поля.

Характерною рисою технологічних схем магнітного збагачення на закордонних фабриках є застосування сепараторів з різною напруженістю магнітного поля та конструкціями з різною кількістю полюсів магнітної системи, а на вітчизняних фабриках на всіх стадіях застосовуються сепаратори з однаковою напруженістю магнітного поля. При збагаченні сильномагнітних залізних руд використовуються магнітні сепаратори і дешламатори з неоднорідними по напруженості магнітними полями, які утворюються за допомогою зміни форми та розташування полюсів магнітної системи.

У зв'язку з тим, що магнітна сила, діюча на зерна рудних мінералів в магнітному полі, значно більше сили тяжіння магнітних частинок, процес утворення флокул-агрегатів та їх рух убік максимальної напруженості магнітного поля відбувається практично миттєво, має місце неселективна магнітна флокуляція, яка суттєво знижує ефективність сепараційних процесів.

В літературі зазначено, що напрямками підвищення якості магнетитових концентратів є: зниження напруженості магнітного поля в зоні вилучення магнітної фракції, а також попереднє оброблення живлення сепараторів і дешламаторів у магнітних полях флокуляторів.

Недоліком сепараторів зі зниженою напруженістю поля є неможливість одночасного виділення відвальних хвостів і відсутність селективного поділу частинок феромагнітної суспензії, внаслідок низьких значень магнітних сил притягання рудних зерен в зоні вилучення магнітної фракції. Основними недоліками при використанні магнітних флокуляторів з неоднорідними магнітними полями є їх низька технологічна ефективність, експлуатаційна ненадійність, зменшення продуктивності флокулятора внаслідок "замулювання" робочої зони.

За результатами аналізу літературних джерел зроблені висновки, що актуальним завданням є підвищення якості магнетитових концентратів внаслідок удосконалення магнітних систем магнітних сепараторів і дешламаторів.

Підвищення якості магнетитових концентратів, селективності та ефективності сепараційних процесів пропонуємо вирішувати за допомогою створення магнітних систем сепараторів і дешламаторів із зміненою якісно-кількісною характеристикою магнітного поля, що обумовлює селективне структурування сильномагнітних суспензій внаслідок зміни взаємної орієнтації силових магнітних ліній до напрямку гідродинамічних потоків.

Другий розділ „Розробка конструкції та моделювання магнітної системи з глибоким проникненням магнітного поля” присвячений теоретичним дослідженням і моделюванню інтегральної монополярної магнітної поверхні елементу магнітної системи.

Розроблена методика досліджень і методологія оцінки вірогідності результатів. Наведені результати дослідження впливу конструктивних параметрів удосконаленої магнітної системи на якісно-кількісну характеристику магнітного поля.

Досліджені:

- просторове розподілення напруженості магнітного поля на поверхні магнітного елемента;

- характеристика розподілення напруженості магнітного поля та магнітної сили в залежності від відстані зони вилучення магнітної фракції сепаратора до магнітного елемента системи;

- вплив площі інтегрального монополярного елемента магнітної системи на якісно-кількісні характеристики магнітного поля;

- залежність значень напруженості від відстані зони вилучення магнітної фракції сепаратора;

- залежність значення магнітної сили, діючої на зерна рудних мінералів в зоні вилучення магнітної фракції сепаратора, від відстані до робочої поверхні барабана магнітного сепаратора.

Проведені аналітичне моделювання та фізичне вимірювання значень напруженості поля при дослідженні просторового розподілення напруженості магнітного поля на поверхні магнітного елемента. Встановлено, що на поверхні одиничного магнітного елемента утворюється неоднорідне магнітне поле, внаслідок неоднорідності вектора намагніченості в обсязі магнітного елемента довільної форми (рис.1).

Встановлено, що зі збільшенням відстані від робочої поверхні магнітного полюса до зони вилучення магнітної фракції сепаратора, різниця між значеннями нормальної та тангенціальної складових напруженості магнітного поля зменшується, що приводить до створення еквіпотенційної зони магнітного поля (рис.2). Якісно-кількісна характеристика еквіпотенційної зони магнітного поля залежить від конструктивних параметрів магнітного елемента системи.

Виконано аналітичне моделювання, розробка та лабораторні дослідження інтегральної монополярної магнітної поверхні елемента системи. При вивченні впливу значення розмірів поверхні інтегрального монополярного елемента магнітної системи (ширина елементу Sn, де n - ширина одного, трьох або п’яти однаково-полярних магнітних полюсів) на якісно-кількісні характеристики магнітного поля встановлені залежності значень напруженості магнітного поля в зоні вилучення магнітної фракції сепаратора від відстані до робочої поверхні барабана магнітного сепаратора (див. рівняння 1, 2, 3). Коефіцієнт множинної кореляції R=0,96.

, при S1, (1)

, при S3, (2)

, при S5, (3)

де - відстань між центром інтегрального монополярного елемента магнітної системи сепаратора і точкою вимірювання напруженості, мм.

Дослідження топології магнітного поля в залежності від значень нормальної та тангенціальної складових напруженості та якісно-кількісних характеристик магнітного поля інтегрального монополярного елемента системи виявили можливість оптимізації значень магнітної сили в зоні вилучення магнітної фракції сепаратора, що дозволило обґрунтувати вибір оптимальних конструктивних параметрів інтегрального монополярного елемента магнітної системи.

Уперше встановлено, що інтегральний монополярний елемент системи, що складається з набору однаковополярних магнітних блоків, дозволяє в 2?2,5 рази збільшити глибину проникнення магнітних силових ліній у зону вилучення магнітної фракції сепаратора у порівнянні зі стандартними магнітними системами.

На підставі вимірювань напруженості магнітного поля та аналітичних розрахунків градієнта напруженості та магнітної сили встановлено, що збільшення глибини проникнення магнітного поля з одночасною зміною взаємної орієнтації магнітного і гідродинамічного потоків в зоні вилучення магнітної фракції сепаратора приводить до збільшення часу обробки феромагнітної суспензії в магнітному полі, внаслідок чого створюються умови селективної магнітної флокуляції частинок сильномагнітних мінералів.

У третьому розділі „Дослідження та оптимізація якісно-кількісних характеристик магнітного поля флокулятора” викладені результати імітаційного моделювання магнітного поля з використанням різновидів сполучень взаємного розташування магнітного елемента та магнітопроводів, які показали наявність засобів зміни якісно-кількісних характеристик магнітного поля та створення цілеспрямованих магнітних потоків (рис.3).

Імітаційне моделювання магнітного поля з використанням різновидів сполучень взаємного розташування магнітного елемента та магнітопроводів здійснюється за допомогою фізичної моделі визначення напрямків та інтенсивності магнітних потоків з використанням магнітної стружки.

Аналіз поведінки магнітної стружки показав, що характеристика розподілення магнітних силових ліній (нормальний і тангенціальний компоненти вектора магнітної індукції) змінюється в залежності від місця розташування магнітопроводу. Щільність магнітних силових ліній, яка характеризує магнітне поле системи в навколишньому просторі, пропорційна індукції магнітного поля та залежить від взаємного розташування магнітного елемента та магнітопроводів.

Імітаційне моделювання магнітного поля флокулятора з використанням магнітопроводів з магнітном’якого матеріалу дозволило встановити закономірності змінювання щільності магнітних силових ліній і напрямків магнітних потоків.

Результати досліджень показали, що напруженість магнітного поля флокулятора залежить від площі перетину магнітних полюсів, створених інтегральними монополярними поверхнями, відстані між різнойменними полюсами та товщини магнітних концентраторів, що перекривають робочі поверхні різнойменних полюсів замкненої магнітної системи. Установлено, що напруженість магнітного поля в робочій зоні флокулятора залежить від відстані між різнойменними магнітними полюсами, перекритими магнітними концентраторами, підкоряється рівнянню першого ступеню (значення коефіцієнту множинної кореляції не менше R=0,9).

Вперше встановлено, що напруженість в робочій зоні флокулятора залежить від двох факторів: відстані між різнойменними магнітними полюсами та товщини магнітних концентраторів, що підкоряється рівнянню другого ступеня (значення коефіцієнту множинної кореляції R=0,94).

Вперше визначено, що зі збільшенням товщини магнітних концентраторів, що перекривають робочі поверхні різнойменних магнітних полюсів, і зменшенням відстані між ними градієнт напруженості магнітного поля системи прагне до нуля, внаслідок чого створюється магнітне поле, близьке до однорідного (рис.4).

Вплив відстані між різнойменними полюсами та товщини магнітного концентратора на величину напруженості магнітного поля флокулятора описується рівнянням:

, (4)

де - відстань між різнойменними полюсами, мм;

- товщина магнітного концентратора, мм.

У четвертому розділі „Експериментальні та технологічні дослідження сепараційних процесів при магнітному збагаченні сильномагнітних продуктів” наведені результати експериментальних досліджень сепараційних процесів при змінюванні взаємної орієнтації магнітного і гідродинамічного потоків, а також магнітної дешламації в неоднорідних та „однорідних” магнітних полях.

При вивченні різниці в ступені свободи феромагнітних частинок при одночасному впливі магнітних і гідродинамічних сил визначено, що істотно змінюються форми структурування та селективність сепараційних процесів (рис.5), внаслідок збільшення магнітної сприйнятливості при русі флокул-агрегатів вздовж силових ліній магнітного поля.

Технологічні дослідженнями в лабораторних умовах процесу магнітної сепарації, з використанням магнетитових кварцитів ВАТ "Центральний ГЗК" і ВАТ "Південний ГЗК" показали, що збільшення в два рази глибини проникнення магнітного поля в зону вилучення магнітної фракції сепаратора підвищує масову частку заліза загального в магнітних продуктах: на 3,8?5,4% у першій стадії збагачення і на 1,3?1,5% в останній (табл.1).

Результатами порівняльних випробувань встановлено, що взаємне розташування силових магнітних ліній до напрямку руху гідродинамічного потоку феромагнітних суспензій визначає селективність структурування і дозволяє підвищити ефективність сепараційних процесів на 12,1?17,9%.

Таблиця 1

Результати магнітної сепарації магнітних продуктів збагачення

в лабораторних умовах

Показники | Стандартна магнітна система | Удосконалена

магнітна система

I стадия | IV стадия | I стадия | IV стадия

ВАТ „Центральний ГЗК”

Живлення, м.ч.з., % | 31,2 | 63,8 | 31,2 | 63,8

Промпродукт, м.ч.з., % | 40,1 | 65,9 | 45,5 | 67,4

Хвости, м.ч.з., % | 11,4 | 11,8 | 10,8 | 11,5

Вихід, % | 68,99 | 96,12 | 58,79 | 93,56

Вилучення, % | 88,67 | 99,28 | 85,73 | 98,84

Ефективність, % | 34,6 | 26,71 | 47,36 | 44,63

ВАТ „Південний ГЗК”

Живлення, м.ч.з., % | 36,2 | 63,5 | 36,2 | 63,5

Промпродукт, м.ч.з., % | 43,3 | 65,6 | 47,1 | 66,9

Хвости, м.ч.з., % | 9,2 | 10,2 | 8,7 | 9,8

Вихід, % | 79,18 | 96,21 | 71,61 | 94,05

Вилучення, % | 94,71 | 99,39 | 93,18 | 99,08

Ефективність, % | 31,08 | 25,98 | 43,17 | 41,09

Вивчення впливу характеристики „однорідного” магнітного поля флокулятора при зміні взаємної орієнтації силових ліній магнітного поля і гідродинамічних потоків пульпи, показало можливість інтенсифікації процесу структурування феромагнітних систем при магнітній дешламації. В лабораторних умовах досліджені швидкості осаду пульпи, при намагнічуванні суспензій в „однорідних” і неоднорідних магнітних полях. Технологічні дослідження показали, що застосування флокулятора з магнітним полем, близьким до однорідного, в процесі магнітної дешламації, забезпечує підвищення масової частки заліза в пісках дешламатора на 2,7?3,4% в порівнянні з використанням флокулятора з неоднорідним магнітним полем.

У п'ятому розділі „Підвищення якості магнетитових концентратів внаслідок модернізації магнітних сепараторів та дешламаторів” наведені результати порівняльних промислових випробувань серійного і модернізованого обладнання для магнітного збагачення магнетитових кварцитів ЦГЗК і техніко-економічна оцінка ефективності впровадження модернізованих магнітних сепараторів на збагачувальній фабриці ВАТ „Центральний ГЗК”.

Модернізація магнітних сепараторів полягала в збільшені глибини проникнення магнітного поля в зону вилучення магнітної фракції внаслідок використання оптимальних параметрів інтегральної монополярної поверхні елемента магнітної системи.

Використання модернізованих магнітних сепараторів з удосконаленими магнітними системами, в порівнянні з серійними магнітними сепараторами, дозволяє підвищити якість магнітних продуктів та магнетитових концентратів на 3,7% заліза у першій стадії, на 1,6% заліза у третій стадії та на 1,0% заліза в останній стадії магнітної сепарації (табл.2) при одночасному суттєвому зменшені втрат заліза з відходами збагачення, підвищенні селективності та ефективності процесу сепарації.

Таблиця 2

Результати порівняльних випробувань магнітних сепараторів

в умовах збагачувальної фабрики

Продукти | ПБМ-120/300

(серійний сепаратор) | ПБМ-120/300

(модернізований сепаратор)

Вихід продукту, % | Масова частка заліза, % | Вилучення заліза в продукт,% | Вихід продукту, % | Масова

частка заліза, % | Вилучення заліза в продукт,%

Живлення | 100 | 62,1 | 100 | 100 | 62,1 | 100

Концентрат | 91,7 | 66,2 | 97,6 | 90,0 | 67,2 | 97,4

Хвости | 8,3 | 18,0 (1,7) | 2,4 | 10,0 | 16,2 (1,8) | 2,6

Ефективн.,% | 41,7 | 51,7

Модернізація магнітних дешламаторів здійснювалася шляхом заміни серійно випускаємих флокуляторів на флокулятори з „однорідним” магнітним полем. В результаті технологічних випробувань модернізованих та серійних дешламаторів МД-9 встановлено, що масова частка заліза в магнітній фракції модернізованих дешламаторів на 2,3?1,0% більша ніж в магнітної фракції серійних дешламаторів (рис.6).

Техніко-економічна оцінка ефективності впровадження в останній стадії магнітної сепарації на секціях збагачувальної фабрики ВАТ „Центральний ГЗК” модернізованих магнітних сепараторів із глибоким проникненням магнітного поля в зону вилучення магнітної фракції і підвищення якості магнетитового концентрату до 67 % заліза складатиме 2,664 млн.грн. на рік.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі вирішено актуальне науково-технічне завдання - підвищення якості магнетитових концентратів внаслідок модернізації магнітних сепараторів і дешламаторів шляхом зміни якісно-кількісних характеристик магнітних полів і взаємної орієнтації магнітного і гідродинамічного потоків.

Основні наукові та практичні результати роботи полягають у наступному:

1. На основі детального аналізу сучасного стану, напрямків розвитку та тенденції удосконалення технологій і устаткування для магнітного збагачення залізних руд визначено, що неоднорідні магнітні поля утворюються за допомогою зміни форми та розташування полюсів магнітних систем, без урахування взаємної орієнтації магнітного і гідродинамічного потоків.

2. Розроблені теоретичні основи та експериментально обґрунтоване створення конструкцій магнітних систем сепараторів з глибоким проникненням магнітного поля та флокуляторів з магнітними полями, близькими до однорідних.

3. У результаті аналітичних і експериментальних досліджень магнітної системи з глибоким проникненням магнітного поля, встановлено, що набір одиничних магнітних елементів однойменної полярності дозволяє створити елемент магнітної системи з інтегральною монополярною поверхнею, який забезпечує збільшення глибини проникнення магнітних силових ліній в зону вилучення магнітної фракції сепаратора в 2?2,5 рази.

4. Установлені експоненціальні залежності значень напруженості поля і магнітної сили в зоні вилучення магнітної фракції сепаратора, обґрунтовано вибір оптимальних конструктивних параметрів інтегральної монополярної поверхні елемента системи.

5. Розроблений механізм регулювання глибини проникнення поля, який забезпечує підвищення якості магнетитових концентратів і ефективності магнітної сепарації внаслідок зміни взаємної орієнтації магнітного і гідродинамічного потоків.

6. За результатами імітаційного моделювання розроблена магнітна система флокулятора з магнітним полем, близьким до однорідного.

7. Встановлена залежність напруженості „однорідного” магнітного поля флокулятора від відстані між різнойменними магнітними полюсами та товщини магнітних концентраторів, яка підкоряється рівнянню другого ступеня.

8. Доведено, що зміна взаємної орієнтації силових магнітних ліній та гідродинамічного потоку феромагнітних суспензій підвищує ефективність сепараційних процесів на 12,1?17,8%, що забезпечує підвищення якості магнітних продуктів збагачення.

9. В промислових умовах збагачувальної фабрики ВАТ „Центральний ГЗК” проведені випробування модернізованих магнітних сепараторів ПБМ-120/300, MR-12/30 та магнітних дешламаторів МД-9 з удосконаленими магнітними системами.

10. Впровадження модернізованих магнітних сепараторів і магнітних дешламаторів з удосконаленими магнітними системами, в яких використаний ефект зміни взаємної орієнтації магнітного і гідродинамічного потоків забезпечує підвищення якості магнетитових концентратів збагачувальної фабрики ВАТ „Центральний ГЗК” з 66% до 67% заліза.

11. Річний економічний ефект від впровадження модернізованих магнітних сепараторів на збагачувальної фабрики ВАТ „Центральний ГЗК” складатиме 2,664 млн.грн.

Основні положення дисертації викладено в публікаціях:

1. Ртищев А.Б. Оптимизация селективного разделения магнетитовых руд в магнитном поле // Сборник научных трудов НГУ № 15, Том 1. - Днепропетровск: РИК НГУ, - 2002. – С. 146-151.

2. Ртищев А.Б., Олейник Т.А. Влияние взаимной ориентации магнитных и гидродинамических потоков на качество магнетитовых концентратов // Збагачення корисних копалин: Наук.-техн. зб. – Дніпропетровськ, 2002. – Вип.16(57). - С. 54-60.

3. Ртищев А.Б., Пивень Е.Н. Влияние конфигурации магнитного поля сепаратора на эффективность разделения минералов // Разработка рудных месторождений.- Кривой Рог: КТУ. – 2003. - Вып.82, - С. 79-84.

4. Ртищев А.Б. Моделирование интегрального однополярного элемента магнитной системы барабанного сепаратора // Науковий вісник НГУ. – 2003. – №5. - С. 55-57.

5. Пат. 45236А Україна, МКИ В 03 С 1/10. Магнітний сепаратор: А.Б.Ртищев, Г.С.Чигрин, О.П.Куліш, І.А.Чірков (Україна); Дочірнє підприємство „КривбасТехМаш”. - №2001074600; Заявлено 03.07.01; Опубл. 15.03.02, Бюл. №3.

6. Пат. 38647А Україна, МКИ В 03 С 1/10. Магнітний флокулятор: А.Б.Ртищев, Г.С.Чигрин, О.П.Куліш, І.А.Чірков (Україна); Дочірнє підприємство „КривбасТехМаш”. - №2000084734; Заявлено 08.08.00; Опубл. 15.05.01, Бюл. №4.

7. Ртищев А.Б., Пивень Е.Н. Влияние конфигурации магнитного поля сепаратора на эффективность разделения минералов // Научно-техн.конф. “Проблемы развития криворожского железорудного бассейна” Тезисы докладов. - Кривой Рог: КТУ, 2002.

У роботах, написаних у співавторстві, дисертанту належить:

у [2,3] – розроблення методики проведення досліджень та практична аргументація встановленої закономірності, висновки; [5,6] - аналіз моделей, формулювання умов магнітних силових упроваджень.

АНОТАЦІЯ

Ртищев А.Б. Підвищення якості магнетитових концентратів за рахунок зміни взаємної орієнтації магнітного і гідродинамічного потоків. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.15.08 - збагачення корисних копалин - Криворізький технічний університет, Кривий Ріг, 2003.

Дисертація присвячена підвищенню якості магнетитових концентратів при використанні модернізованих магнітних сепараторів і дешламаторів з удосконаленими магнітними системами внаслідок зміни якісно-кількісних характеристик магнітного поля. В роботі досліджені магнітні поля відкритої і замкнутої магнітних систем при змінюванні взаємної орієнтації силових ліній магнітного поля до напрямку руху магнетитових суспензій. Удосконалені магнітні системи магнітних сепараторів і флокуляторів. Основні результати роботи знайшли практичне застосування при модернізації магнітних сепараторів і дешламаторів, що дозволило підвищити якість магнетитових концентратів збагачувальної фабрики ВАТ „Центральний ГЗК” на 1% заліза.

Ключові слова: напруженість, градієнт, сила магнітного поля, агрегати, структурування, монополярна поверхня, магнітний концентратор, ефективність, якість концентратів.

АННОТАЦИЯ

Ртищев А.Б. Повышение качества магнетитовых концентратов за счет изменения взаимной ориентации магнитного и гидродинамического потоков. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.08 – обогащение полезных ископаемых – Криворожский технический университет, Кривой Рог, 2003.

Диссертация посвящена вопросу повышения качества магнетитовых концентратов при использовании модернизированных магнитных сепараторов и дешламаторов с усовершенствованными магнитными системами вследствие изменения качественно-количественных характеристик магнитного поля. Анализ современного состояния технологий и оборудования для магнитного обогащения магнетитовых руд показал, что неоднородные магнитные поля создаются с помощью изменения формы и полюсов магнитных систем, без учета взаимной ориентации магнитного и гидродинамического потоков, что снижает эффективность процессов магнитной сепарации и дешламации. В работе установлены закономерности изменения качественно-количественной характеристики поля магнитного элемента системы от его площади, выполнено аналитическое моделирование глубины проникновения магнитных силовых линий в зону извлечения магнитной фракции сепаратора. Изложены основы физической модели магнитного поля, которая, используя различные сочетания взаимного расположения магнитного элемента и магнитопровода (магнитного концентратора), позволяют изменить характер распределения силовых линий магнитного поля и направления магнитных потоков. Впервые определено, что с увеличением толщины магнитных концентраторов, перекрывающих рабочие поверхности разноименных магнитных полюсов замкнутой магнитной системы и уменьшением расстояния между ними, градиент напряженности магнитного поля стремится к нулю, что обуславливает возможность создания практически однородного магнитного поля. В лабораторных и промышленных условиях подтверждена взаимосвязь показателей обогащения от ориентации магнитного и гидродинамического потоков. Изменение взаимной ориентации магнитного и гидродинамического потоков проявляются в изменениях значений магнитной восприимчивости агрегатов, формы их структурирования и селективности сепарационных процессов. Основные результаты работы нашли практическое применение при модернизации магнитных сепараторов и дешламаторов, что позволило повысить качество магнетитовых концентратов обогатительной фабрики ОАО “Центральный ГОК” на 1% железа.

Ключевые слова: напряженность, градиент, сила магнитного поля, агрегаты, структурирование, монополярная поверхность, магнитный концентратор, эффективность, качество концентратов.

ANNOTATION

Rtishchev A.B. The improvement of magnetite concentrates due to the change of mutual orientation of magnetic and hydrodynamical streams. – Manuscript.

The dissertation on competition of a scientific degree of Cand.Tech.Sci. on a speciality 05.15.08 – dressing of minerals - Krivoy Rog Technical University, Krivoy Rog, 2003.

The dissertation is devoted to a question of magnetite concentrates quality improvement due to separators and deslimers magnetic systems improvement by change of qualitative - quantitative characteristics of a magnetic field. The basic parameters of a magnetic field of the open and closed magnetic systems, determining orientation of force lines of a magnetic field to a direction of magnetite suspensions movement are investigated in the work. The magnetic system of a separator and flocculator is developed .The results of researches are confirmed with laboratory and industrial tests. The basic results of the work have found practical application at modernization of magnetic separators and deslimers, that has allowed to increase the quality of magnetite concentrates up to 1% Fe.

Key words: intensity, a gradient, magnetic force, units, structurization, a monopolar surface, the magnetic concentrator, efficiency, quality of concentrates.

Підписано до друку ______________р.

Формат 60х90/16. Папір офсетний. Друк офсетний.

Ум. друк. арк. – 1,3. Авт. арк. – 0,9.

Тираж 100 прим.

Зам. № .

Друкарня СПД Щербинок С.Г.

50027, м. Кривий Ріг, вул.. Рокосовского, 5/3

тел.: (0564) 92-20-77