ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МАГНИТНЫХ МЕТОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ

Впервые явление магнетизма было обнаружено китайцами, которые еще до нашей эры использовали полярность магнита и соз­дали компас. Известны первые попытки (XVII, XVIII вв.) примене­ния ручных постоянных магнитов для удаления магнетита из оло­вянных и других редкометалльных концентратов. Однако начало промышленного применения магнитного метода относится к концу XIX в., когда в США – Боллом и Нортоном – и в Швеции – Венстремом – были разработаны первые барабанные сепараторы с электро­магнитной системой для сухого обогащения магнетитовых руд.

В начале XX в. магнитное обогащение магнетитовых руд по­лучило относительно большое развитие в Швеции, что было связано с разработкой Грендалем (в 1906 г.) первого барабанного сепаратора для мокрой сепарации. Создание этого сепаратора, являющегося прототипом современных барабанных сепараторов, позволило ус­пешно и экономично обогащать мелкие классы крупности магнети­товых руд.

В конце XIX в. для магнитного обогащения слабомагнитных руд Ветериллем (США) был разработан ленточный сепаратор с замкнутой электромагнитной системой и заостренными полюсами, в котором была достигнута повышенная магнитная сила. В дальней­шем для обогащения слабомагнитных руд в России и за рубежом были разработаны дисковые, валковые и роликовые сепараторы, а также высокоградиентные сепараторы.

В России первый барабанный магнитный сепаратор был раз­работан в 1911 г. инженером В.А. Петровым на Урале и применен для сухой сепарации магиетитовой руды. Однако конструирование и серийное изготовление отечественных магнитных сепараторов было начато только в 1932-1934 гг. В настоящее время в России выпус­каются практически все типы магнитных сепараторов (для сухого и мокрого обогащения, с сильным и слабым полем), железоотделителей и другого специального оборудования, применяемого при маг­нитном обогащении.

Магнитные методы обогащения применяются:

- для обогащения руд черных и других металлов (железные, марганцевые руды и минералы россыпных месторождений);

- удаления железистых примесей из стекольного, керамического, абразивного и др. сырья (обезжелезивание неметаллических полезных ископаемых);

- регенерации тяжелосредных суспензий (извлечение магнетита и ферросилиция);

- удаления случайных железных предметов из различных продуктов обогатительных фабрик (исходный продукт дробилок, готовые концентраты сухих технологий и др.);

- переработки техногенного сырья (шламы и хвосты обогатительных фабрик; шлаки металлургического производства; кабельный, радиоэлектронный и другой лом цветных и черных металлов; твердые бытовые отходы).

2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАГНИТНОГО
МЕТОДА ОБОГАЩЕНИЯ

2.1. Сущность и классификация магнитных методов
обогащения

Магнитный метод обогащения основан на различии в маг­нитных свойствах подлежащих разделению компонентов исходного сырья. Магнитное обогащение осуществляется в магнитных сепара­торах или железоотделителях, особенностью которых является на­личие в их рабочей зоне разделения магнитного поля. При движе­нии разделяемого продукта через магнитное поле сепаратора под воздействием магнитной силы частицы с различными магнитными свойствами движутся по отличным друг от друга траекториям, что позволяет магнитные и немагнитные частицы выделять в свои про­дукты.

Кроме магнитной силы на частицы материала, перемещаемые через рабочую зону сепаратора, оказывают воздействие механиче­ские силы, которые совместно с магнитной определяют режим раз­деления. Среди механических сил выделим следующие.

1. Сила тяжести F_g = mg.

2. Центробежная сила F_ц = mv²/R (когда R >> d) или
F_ц = mv²(R+0,5d)²/R³ (когда d/R > 0,05), возникающая при движении материала по криволинейной траектории (транспортирующая поверхность, барабан).

3. Сила адгезии или молекулярного сцепления (прилипания немагнитной частицы к магнитной или к барабану сепаратора) F_сц = 4Аπσr₁r₂ /(r₁+r₂) или F_сц = Аπdσ (при одинаковом размере соприкасающихся частиц).