WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

Килин Владимир Иванович

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

РАЗРАБОТКИ И СОЗДАНИЯ МАГНИТНЫХ СИСТЕМ СЕПАРАТОРОВ И АППАРАТОВ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ СКАРНОВЫХ МАГНЕТИТОВЫХ РУД

Специальность 25.00.13 – Обогащение полезных ископаемых

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание учёной степени

доктора технических наук

Чита 2012

Работа выполнена в УРАН «Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН»

и ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный университет»

Научный консультант

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор

Мязин Виктор Петрович

Официальные оппоненты:

Епутаев Геннадий Алексеевич, доктор технических наук, профессор,

ФГБОУ ВПО «Северо-Кавказский горно-металлургический институт

(государственный технологический университет)», профессор

Александрова Татьяна Николаевна, доктор технических наук, доцент,

Институт горного дела ДВО РАН, заведующая лабораторией

Баландин Олег Агафангелович, доктор технических наук, профессор,

ФГБОУ ВПО «Забайкальский государственный университет», профессор

Ведущая организация        

ФГБОУ ВПО  «Московский государственный горный университет»

Защита состоится 29 мая 2012 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при Забайкальском государственном университете по адресу: г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, зал заседаний ученого совета

Факс: (3022) 41-64-44, E-mail: mail@zabgu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Забайкальского государственного университета

Автореферат разослан  ___  апреля  2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета 

канд. геол.- минерал. наук, доцент                         Котова Н.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность проблемы. Современный металлургический комплекс России, являясь базовой отраслью, вносит существенный вклад в экономику страны. Ежегодное потребление продукции черной металлургии составляет многие сотни миллионов тонн. За многолетний период работы горно-обогатительных предприятий по причинам  несовершенства действующих технологий добычи, переработки и применяемой техники на стадиях  сухой (СМС) и мокрой (ММС) магнитной сепарации по регионам Сибири накоплены миллиарды тонн отходов. В них массовая доля потерянного  магнетитового железа находится в пределах 1,5 – 10 %. Важнейшие показатели промышленного развития страны требуют постоянного роста, который может осуществляться за счет вовлечения в эксплуатацию новых геолого-промышленных типов месторождений и улучшения качественно-количественных показателей железорудного сырья при его переработке (товарных руд, концентратов, агломерата, окатышей).

Распоряжением Правительства РФ от 05.07.2010 г. № 1120-р в связи с разработанной программой социально-экономического развития Сибири до 2020 г. предусмотрено улучшение технико-экономических показателей извлечения полезных компонентов руд за счет внедрения новых технологий разработки и рациональных схем переработки минерального сырья.

Решение этой важнейшей научно-технической проблемы возможно на основе современных достижений в области теоретических и экспериментальных исследований разделения сильномагнитных частиц, базирующихся на трудах известных российских и зарубежных ученых А.Я. Сочнева, И.С. Дацюка, В.Г. Деркача, В.И. Кармазина, А.П. Кваскова, В.В. Кармазина, И.К. Младецкого, Р.С. Улубабова, П.Е. Остапенко, С.Ф. Шинкоренко, В.П. Мязина, А.А. Бикбова, Ю.И. Азбеля, Л.А. Ломовцева, Г.А. Епутаева, Л.Ф. Рычкова, Н.Н. Конева, А.Г. Звегинцева, Э.К. Якубайлика,  а также зарубежных исследователей Д.Х. Джонса, E. Laurilla, U. Runollina и многих других.

Наиболее значимый инновационный подход к решению данной проблемы принадлежит научному направлению, связанному с разработкой и созданием магнитных систем сепараторов и аппаратов для обогащения скарновых магнетитовых руд методами СМС и ММС. Эти системы могут обеспечить эффективное разделение железных руд 82 месторождений Сибири и Дальнего Востока, значительно отличающихся по вещественному составу и технологическим свойствам.

В общей структуре производства железных руд перспективные скарновые магнетитовые руды Сибири составляют более 20 %. Однако для их эффективного освоения необходим индивидуальный подход к реализации схем и процессов СМС и ММС, обеспечивающих высокое извлечение полезного ископаемого с учетом особенностей структуры и текстуры руд, концентрации и размеров зерен магнетита. Причем наряду с повышением требований потребителей к качеству железорудных концентратов одновременно требуется решение проблем повышения извлечения ценного компонента из руд за счет усовершенствования магнитных систем сепараторов и аппаратов на основе использования новых достижений физики магнитных материалов и  сплавов с учетом достигнутого уровня развития сепараторостроения в XXI веке.

Цель работы. Научное обоснование и разработка сепараторов и аппаратов для  обогащения скарновых магнетитовых руд, обеспечивающих повышение технологических показателей извлечения железа и качества концентрата.

Идея работы заключается в направленном управлении силами магнитодинамического взаимодействия магнетитовых частиц скарновых магнетитовых руд с магнитными полями полюсов магнитных систем, изготовленных из перспективных магнитных материалов.

Объект исследования. Скарновые магнетитовые руды, отходы магнитной сепарации при обогащении скарновых магнетитовых руд.

Предмет исследования. Физико-технологические свойства скарновых магнетитовых руд, подвергаемых магнитной сепарации, и магнитные системы сепараторов и аппаратов из перспективных редкоземельных магнитов.

Основные задачи исследований:

- оценить основные причины и уровень потерь железа при магнитной сепарации магнетитовых руд при различном содержании в них легко- и труднообогатимых минеральных частиц, выделить классификационные признаки потерь ценного компонента при обогащении скарновых магнетитовых руд;

- выполнить теоретические исследования поведения рудных частиц с введением критерия форм-фактора;

- исследовать пространственные конфигурации магнитных полей для оценки магнитных сил в рабочем пространстве сепараторов;

- разработать эффективные методы магнитной обработки (рудоподготовки) и магнитной сепарации магнетитовых руд и устройства для их реализации на основе вращающихся магнитных полей;

- обосновать рациональность технологий с использованием новых конструкций сепараторов в обогащении скарновых магнетитовых руд, произвести технико-экономическую оценку эффективности применения разработанных систем сепараторов и технологических схем для обогащения скарновых магнетитовых руд.

Методы исследований

1. Методы для измерения магнитных сил: баллистический, пондеромоторный.

2. Методы для изучения вещественного состава, структуры и свойств минералов: петрографо-минералогический, спектральный, химический, гранулометрический, сростковый анализы.

3. Методы разделения руды: обогащение на магнитных анализаторах, в магнитных полях различной напряженности СМС, в магнитных полях различной напряженности ММС,  во вращающихся магнитных полях.

4. Разработка и промышленное опробование конфигураций новых магнитных систем в магнитных сепараторах для сухого и мокрого обогащения скарновых магнетитовых руд.

5. Лабораторные, полупромышленные, промышленные испытания технологических проб руды на обогатительных фабриках магнитными методами обогащения.

6. Физическое моделирование процессов разделения руд магнитными методами на моделях новых аппаратов.

7. Методы математической статистики для обработки результатов исследований.

8. Технико-экономический анализ.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Совершенствование научных основ магнитной сепарации скарновых магнетитовых руд базируется на различии генетических типов природных технологических свойств минерального сырья месторождений, классификация основных показателей которых (вещественный состав, степень раскрытия руды, потери магнетита, извлечение, эффективность) обеспечивает обоснованный выбор технологических и организационно - технических решений.

2. Эффективность обогащения скарновых магнетитовых руд определяется размером, форм-фактором рудных частиц и кусков, частотой колебаний выделяемых магнетитовых частиц, типом и параметрами магнитных систем.

3. Определена область распределения магнитного поля по высоте рабочего зазора сепаратора, что позволило проследить характер изменения составляющих магнитного поля, выявить величину удельной пондеромоторной силы, действующей на магнетитовые руды и на отходы магнитной сепарации при обогащении скарновых магнетитовых руд при различной компоновке (шаг полюсов, пространственное положение) пластин из FeBa и сплава Nd-Fe-B (типоразмер 41х41х10 мм, 80х80х20 мм, 60х80х20 мм, 40х80х20 мм).

4. Создано устройство для измерения пондеромоторных сил и напряженности магнитного поля во вращающихся магнитных системах, позволяющее установить особенности взаимодействия магнитного поля и сил от угла поворота магнитов и создать аппараты для магнитной обработки руды на основе подвижных магнитных систем.

5. Созданы патентозащищенные магнитные системы сепараторов с вращающимися и частотными полями, технические параметры которых повышают уровень извлечения, качество концентрата, снижают потери в отходах производства и повышают уровень технического развития сепараторостроения.

Выполненная работа является первой сводной работой, в которой на основе выявленных особенностей взаимодействия магнитных частиц и магнитных полей, впервые созданы конструкции магнитных систем магнитных сепараторов и аппаратов, повышающие общий уровень сепараторостроения.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1. Систематизированы железорудные месторождения Сибири и Дальнего Востока, классифицированы потери с учетом технологических, технических, организационно-технических факторов, разработана блок-схема технологических потерь железа с учетом процентного недоизвлечения ценного компонента при переработке различных типов магнетитовых руд, что раскрывает причины, источники и формы соединений железа в руде и отходах при обогащении магнетитовых руд скарнового типа.

2. Уточнена зависимость изменения пондеромоторных сил от напряженности магнитного поля для скарновых типов руд, позволяющая установить особенности взаимодействия магнетита в объёме рудного куска и вектора напряжённости внешнего магнитного поля. Установлено, что изменение численного параметра пондеромоторных сил может достигать в большую или меньшую сторону  20-30 %, что требует принудительного изменения пространственного положения куска.

3. Впервые установлена взаимосвязь между собственной частотой магнитной частицы, её размером и форм-фактором для скарновых магнетитовых руд, позволяющая найти частотные режимы внешнего поля и собственной частоты магнитной частицы, при которой рудный кусок приобретает наибольшую подвижность.

4. Разработана методика и предложено устройство для экспериментальной оценки значений удельных пондеромоторных сил взаимодействия рудных частиц с магнитными полями постоянных магнитов на основе сплава Nd-Fe-B. Экспериментально на типоразмерах магнитов (80х80х20 мм, 60х80х20 мм, 40х80х20 мм) установлено, что оптимальное расстояние между магнитами в магнитной системе сепараторов с чередующейся магнитной полярностью составляет половину ширины магнита, при этом обеспечивается беспрепятственный магнитный транспорт рудных частиц по поверхности барабана сепаратора. Найденные рациональные параметры рекомендовано использовать при создании промышленных образцов магнитных систем сепараторов.

5. Для типоразмерного ряда из магнитов Nd-Fe-B (60х80х20 мм) установлено, что численные значения удельной пондеромоторной силы в 40-50 раз превышают силу тяжести на расстоянии 20 мм от магнитов. При этом частицы транспортируемого наружного слоя прижимают  основную массу разделяемых минералов к поверхности барабана, что нарушает процесс обогащения сильномагнитной фракции и следует учитывать при создании магнитных сепараторов.

6. Экспериментально обнаружен эффект «подскока» магнитных частиц на высоту 50 мм для однополярных магнитных систем с векторами магнитного поля магнитов направленными в одну сторону. Эффект «подскока» частиц разрыхляет постель материала на поверхности барабана магнитного сепаратора, высвобождает и удаляет частицы пустой породы, тем самым повышая качество технологического процесса.

7. Разработаны комбинации патентозащищенных устройств (патент 2220776,  патент 2233707) с использованием процессов разрушения магнитных флокул, размагничивания, перемещения магнитных частиц при рациональных параметрах знакопеременных вращающихся магнитных полей с частотой 15-50 Гц, позволяющие повысить технологические показатели обогащения.

8. Разработаны сепараторы ленточного и дискового типа, содержащие по две вращающиеся магнитные системы, выполненные в виде полос из прямоугольных призм  Nd-Fe-B, вращающихся вокруг оси, проходящей через боковые грани в противоположные стороны и одновременно вращающихся в горизонтальной плоскости. Предлагаемые устройства (патент 2246358, 2344880) с частотными характеристиками – 15-50 Гц позволяют вести процесс в непрерывном режиме, обогащать материал крупностью 0-3 мм с высоким коэффициентом эффективности обогащения.

9. Разработан барабанный магнитный сепаратор, отличающийся устройством магнитной системы с использованием пластин постоянных магнитов из Nd-Fe-B, расположенных в первой четверти барабана в виде колец с чередующейся магнитной полярностью по ширине барабана, во второй четверти – расположенных в виде магнитных рядов с чередующейся магнитной полярностью и переменным полюсным шагом 120 - 60 мм, создающим частоту изменения магнитного поля 15-25 Гц, что позволяет обогащать материал крупностью до 250 мм в первой четверти без магнитной агитации с доводкой извлеченного продукта во второй четверти сепаратора. Использование устройства (патент 2344879) в технологических схемах расширяет область применения сухой магнитной сепарации.

10. Выявлен эффект встряхивания материала, прижатого к поверхности барабана в зоне действия магнитной системы со встречными магнитными моментами. Чередование магнитной агитации и магнитного встряхивания в устройстве (патент 2380164) обеспечивает получение качественных продуктов, способствует повышению эффективности сепарации неклассифицированного материала.

11. Разработан сепаратор для ММС с магнитной системой, состоящей из двух участков – стандартного и двух вращающихся магнитных рядов с регулируемой частотой оборотов, расположенных параллельно оси вращения барабана и установленных в зонах загрузки и разгрузки материалов. Использование устройства (патент 2434684) с вращающимися магнитными рядами с частотой вращения 15-50 Гц в зонах загрузки и разгрузки сепаратора приводит к вращению магнитных частиц, их очистке, более качественному разделению сепарируемого материала.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций определяются:

- экспериментальными исследованиями, выполненными для скарновых магнетитовых руд, дублированием лабораторных экспериментов, большим объемом исследований в условиях действующих фабрик с положительными результатами,  сходимостью результатов теоретических, лабораторных и промышленных исследований;

- выполнением работ по утвержденным проектам, техническим заданиям, регламентам, что повышает надежность методики и полноту исследований; высокое их качество подтверждено актами по результатам испытаний, актами внедрения разработок;

- фактическими данными, полученными автором в процессе многолетних производственных, лабораторных экспериментов и исследований, которые привели к пониманию протекающих процессов;

- практическими результатами эффективного ведения процессов обогащения скарновых магнетитовых руд на обогатительных фабриках ОАО «Евразруда»;

- защищенными патентами на магнитные сепараторы для обогащения железосодержащих руд, аппараты для магнитной обработки руды, сепараторы-анализаторы для исследования продуктов магнитного обогащения.

Личный вклад автора заключается в формировании основной научной идеи, постановке задач, разработке методов исследования магнитных свойств магнетита различных месторождений, разработке методики экспериментальных исследований магнитных полей и пондеромоторных сил вблизи магнитных систем различного типа, разработке новых методов магнитной обработки и сепарации минеральных смесей на основе использования знакопеременных полей высокой интенсивности, разработке конструкций устройств для магнитной обработки и сепарации разделяемых продуктов, разработке новых элементов технологических схем на обогатительных фабриках ОАО «Евразруда».

Практическое значение

1. Разработаны и внедрены в производство:

- комбинированные магнитные системы с использованием магнитных материалов из сплава Nd-Fe-B и феррита бария к магнитным сепараторам ПБС 90/100, ПБС 90/150, 2ПБС 90/250, ЭБС 80/170 на шести обогатительных фабриках ОАО «Евразруда»;

- двухстадиальные технологические схемы на Таштагольской, Тёйской, Горно-Шорской обогатительных фабриках СМС ОАО «Евразруда»;

- технологии по получению высококачественного концентрата с массовой долей железа 48,0 % для агломерационного производства на Ирбинской и Абаканской ДОФ ОАО «Евразруда»;

- технологии контрольной сепарации отвальных хвостов для дополнительного извлечения железа на Горно-Шорской, Таштагольской, Тёйской, Ирбинской обогатительных фабриках СМС ОАО «Евразруда».

Применение комбинированных магнитных систем на обогатительных фабриках ОАО «Евразруда» позволило повысить извлечение железа в концентрат на 0,90 %, в т. ч.:

- на Ирбинской ДОФ извлечение повышено на 1,91 %;

- на Тёйской ДОФ извлечение повышено на 1,61 %;

- на Казской ДОФ извлечение повышено на 1,05 %

Качество концентрата повысилось на 0,60 %, потери с отходами снижены на 0,60 % (акт о внедрении от 21.07.2010 г.).

2. Для ДОФ Абаканского филиала предложены устройства для магнитной обработки сепарируемых продуктов, защищенные двумя патентами:

– аппарат для магнитной обработки минеральных смесей (патент №2220776);

– аппарат для магнитной обработки минеральных смесей (патент №2233707).

Технологический эффект от магнитной обработки выражается в повышении извлечения железа на 0,2 - 0,3 %.

3. Разработан и внедрён в лаборатории магнетизма горных пород Института Физики СО РАН (г. Красноярск) новый тип лабораторного магнитного сепаратора-анализатора (патент 2231394), магнитный сепаратор для селективного разделения минеральных смесей (патент 2246358), аппарат для магнитной обработки минеральных смесей (патент 2220776), аппарат для магнитной обработки минеральных смесей (патент 2233707). Каждый из аппаратов позволяет проводить высокоселективное разделение железосодержащих минералов различной крупности (от 0,01 до 10 мм) с разницей удельной магнитной восприимчивости на два порядка (акт об использовании от 17.08.2010 г.).

4. Разработаны новые типы машин и аппаратов для повышения эффективного применения магнитной сепарации:

- барабанный магнитный сепаратор (патент 2344879; 2380164);

- магнитный сепаратор (патент 2344880);

- сепаратор-анализатор (патент 2375117);

- ленточный магнитный сепаратор (патент 2400307),

которые позволяют проводить сепарацию  крупнокускового  материала (от 0 до 0,25 м) и мелкой неклассифицированной руды (от 0 до 0,008 м).

5. Разработаны и внедрены комбинированные магнитные системы к сепараторам типа ПБМ 90/250 для мокрой магнитной сепарации на Абагурской и Мундыбашской обогатительных фабриках, повышающие извлечение железа в концентрат на 0,71%.

6. Разработан новый магнитный сепаратор (патент 2434684) для мокрой магнитной сепарации с магнитной системой, состоящей из двух участков: стандартного и двух вращающихся магнитных рядов с регулируемым числом оборотов, обеспечивающих изменение частоты магнитного поля 15-50 Гц, в зоне загрузки и разгрузки сепаратора, расположенных параллельно оси барабана, что приводит к более эффективному разделению сепарируемого материала.

7. Суммарный годовой экономический эффект от комплекса внедренных в производство на обогатительных фабриках ОАО «Евразруда» комбинированных магнитных систем составил 163000 тыс. руб. на период 2007 года.

8. Результаты научных исследований используются в учебном процессе  Сибирского государственного индустриального университета (г. Новокузнецк) по специальности «Обогащение полезных ископаемых» (акт о внедрении от 21.10.2010 г.).

9. Результаты научных исследований использованы в научно - исследова-тельских работах института «ВостНИГРИ» (г. Новокузнецк) в процессах исследования обогатимости различных типов руд (акт об использовании от 08.09.2010 г.).

10. Результаты научных исследований внедрены в учебный процесс кафедры ОПИ и ВС Забайкальского государственного университета (г. Чита) при чтении лекций, проведении лабораторных работ, дипломном проектировании при подготовке горных инженеров по специальности 130400 «Горное дело» (акт об использовании от 05.12.2011 г.).

Апробация работы. Основные результаты диссертации представлены и обсуждены на Третьем конгрессе обогатителей стран СНГ, Москва, 2001г.; четвёртом конгрессе обогатителей стран СНГ, Москва, 2003г.; Международном научном семинаре «Инновационные технологии – 2001», Красноярск, 2001г.; Всероссийской научно-практической конференции «Достижения науки и техники – развитию сибирских регионов», Красноярск, 2003 г.; Международной конференции «ESTMAG-2004», Красноярск, 2004 г.; Международном совещании «Современные методы оценки технологических свойств труднообогатимого и нетрадиционного минерального сырья благородных металлов и алмазов и прогрессивные технологии их переработки» (Плаксинские чтения), Иркутск, 2004 г.; пятом конгрессе обогатителей стран СНГ, Москва, 2005 г.; шестом конгрессе обогатителей стран СНГ, Москва, 2007 г.; Международной конференции «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды», Новосибирск, 2007 г.; Международной научно-технической конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья», Екатеринбург, 2008 г.; Международном совещании «Плаксинские чтения - 2008», Владивосток, 2008 г.; седьмом конгрессе обогатителей стран СНГ, Москва, 2009 г.; Международном совещании «Плаксинские чтения - 2009», Новосибирск, 2009 г.; Международном совещании «Инновационные процессы в технологиях комплексной, экологически безопасной переработки минерального и нетрадиционного сырья», Новосибирск, 2009 г.; 7 Международной научно-практической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование для обогащения рудных и нерудных материалов», Новосибирск, 2010 г.; Международном конгрессе «Цветные металлы - 2010», Красноярск, 2010 г.; Международном совещании «Плаксинские чтения - 2010», Казань, 2010 г.; Научном симпозиуме «Неделя Горняка - 2011», Москва, 2011 г.; восьмом конгрессе обогатителей стран СНГ, Москва, 2011 г.

Работа заслушивалась и обсуждалась на расширенном заседании кафедры обогащения полезных ископаемых института цветных металлов и материаловедения СФУ (г. Красноярск) с участием специалистов УРАН института физики СО РАН, УРАН института химии и химической технологии СО РАН, института горного дела и геотехнологии СФУ (г. Красноярск); на научном семинаре горного факультета государственного образовательного учреждения Высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет» (г. Новокузнецк); на расширенном заседании кафедры обогащения полезных ископаемых Кузбасского государственного технического университета (г. Кемерово); на расширенном семинаре лаборатории обогащения полезных ископаемых и технологической экологии института горного дела СО РАН (г. Новосибирск); на семинаре УРАН ИПКОН РАН (г. Москва); на расширенном научно-техническом совете ЗабГУ и ИГД СО РАН (г. Чита); на семинаре отдела УРАН ИФ им. Л.В. Киренского СО РАН; на расширенном заседании кафедры обогащения полезных ископаемых Московского государственного горного университета. Работа рассмотрена на расширенном заседании кафедры «Обогащение полезных ископаемых» Магнитогорского государственного технического университета имени Г.И. Носова (г. Магнитогорск); в отделе сепарации ОАО НПК «Механобр-Техника» (г. Санкт-Петербург).

Публикации. Основные положения по теме диссертации опубликованы в 53 печатных работах, в том числе монографии, пятнадцати  статьях в ведущих научных рецензируемых журналах и изданиях,  десяти патентах РФ на изобретение.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 162 наименований и содержит 319 страниц, 171 рисунок, 40 таблиц, 8 приложений.

Во введении обоснована актуальность исследований, цель и идея работы, объект, предмет исследований, положения, выносимые на защиту. Показана практическая значимость работы.

В первой главе проанализирована технология обогащения магнетитовых руд скарнового типа в России и за рубежом, выполнена оценка технического уровня развития магнитных систем сепараторов, вспомогательных аппаратов и производства материалов для изготовления постоянных магнитов. Сформулированы цели, задачи исследований.

Во второй главе проведены исследования скарновой формации железных руд по регионам Сибири и Дальнего Востока. Представлена методология минерало-технологических исследований железосодержащих руд, текстурно-структурные особенности и их взаимосвязь с технологическими параметрами магнитного обогащения, классификация технологических потерь при СМС и ММС.

В третьей главе представлены теоретические исследования влияния неоднородности распределения магнитных минеральных зерен в рудных кусках на характер изменения величины пондеромоторной силы в рабочем пространстве сепаратора, проведена оценка собственной частоты системы «рудный кусок – магнитное поле» с учетом пространственного распределения магнитного момента.

В четвертой главе представлены методики, выполнены экспериментальные исследования основных факторов, определяющих величину магнитной силы в зависимости от конструктивных особенностей расположения и ориентации полюсов постоянных магнитов. Получены закономерности изменения напряженности магнитного поля и магнитных сил на различном расстоянии от сферической поверхности полюсов постоянных магнитов, выполнены расчеты магнитных систем сепараторов в программе ELKUT.

В пятой главе изложены новые подходы к созданию магнитных систем аппаратов и сепараторов, основные положения методики, выполнены исследования вращающихся и двигающихся магнитных полей. Проведены исследования процесса изменения магнитных свойств магнитных материалов под воздействием магнитной обработки. Представлены результаты опытно-промышленных испытаний конструктивных разновидностей новых аппаратов.

В шестой главе представлены результаты опытно – промышленных испытаний и внедрения новых магнитных систем сепараторов из сплава неодимжелезобор на объектах ОАО «Евразруда» и эффективности использования инновационных разработок в практику для обогащения сильномагнитных руд.

Автор глубоко признателен Заслуженному деятелю науки РФ, д-ру техн. наук В.П. Мязину и д-ру геол.- минерал. наук  Ю.В. Павленко за консультации при выполнении диссертационной работы.

Автор выражает благодарность за поддержку и методическую помощь канд. физ-мат. наук Э.К. Якубайлику,  д-ру физ-мат. наук А.Г. Звегинцеву, канд. техн. наук Н.Н. Коневу, заведующему лабораторией ОАО «ВостНИГРИ» В.Я. Онофрийчуку, а также другим участникам совместных исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Новейшие проекты крупных железорудных обогатительных фабрик Австралии, Канады, Перу, Бразилии, Чили, Мавритании, отражающие уровень современной технологии и техники и  находящиеся на различных стадиях реализации, базируются на технологии пресс-валкового дробления и шарового измельчения, что на современном этапе является наиболее целесообразным для магнетитовых руд и позволяет снизить крупность питания обогатительного передела до 1-3 мм. Технология позволяет сократить число стадий измельчения с двух-трёх  до одной и сбросить до 40 % отвальных хвостов мокрой магнитной сепарацией перед шаровым измельчением. Для классификации в процессе используются грохота тонкого грохочения «Derrick».

Из приведенного обзора технологических схем СМС в России и за рубежом следует, что значительное количество фабрик работает по одностадиальным схемам. Следовательно, дальнейшее совершенствование технологии магнитной сепарации связано с необходимостью совершенствования технологических схем и разработки условий сепарации для повышения эффективности обогащения всех классов неклассифицированной руды на сепараторах и аппаратах с новыми магнитными системами. Повышению эффективности процессов обогащения способствует применение операций с использованием тонкого вибрационного грохочения.

1.  Совершенствование научных основ магнитной сепарации скарновых магнетитовых руд базируется на различии генетических типов природных технологических свойств минерального сырья месторождений, классификация основных показателей которых (вещественный состав, степень раскрытия руды, потери магнетита, извлечение, эффективность) обеспечивает обоснованный выбор технологических и организационно-технических решений  (Глава 2).

При написании первой главы использованы методические рекомендации по применению классификации запасов месторождений (утверждены распоряжением  МПР России от 05.06.2007 г. № 37-р).

Генетические особенности месторождений определяют технологические типы руд, их текстурно-структурные характеристики, физико-механические свойства, поскольку они отражают зарождение и рост минералов, физико-механический механизм их формирования, свободную кристаллизацию, замещения, превращения, перекристаллизацию в твёрдом состоянии  с участием жидких фаз, происходящих  в глубинных сферах земной коры и на поверхности (месторождения выветриваются, осадочные, россыпные).

Доля добычи скарново-магнетитовых руд превышает 20 % добычи железных руд в нашей стране, уступая лишь объёму добычи железистых  кварцитов.

В работе использованы следующие методы исследований:

- оптический инверсионный микроскоп AxioObserver.A1m (AxioObserver) в режиме просвет-отражение и стереомикроскоп Stemi 2000C (Stemi) в режиме отражение. Фотографии сделаны при помощи фотокамеры AxioCam MRc5, снимки обработаны в программе AxioVision Rel. 4.6. Микроскопы, камера и программа для обработки изготовлены фирмой Carl Zeiss. Разрешающая способность оптических микроскопов – 2 микрона. Важное  значение для процесса обогащения приобретает неоднородность в пределах рассматриваемой рудной залежи.





Дроблёный материал каждого скарново-магнетитового месторождения имеет свои конкретные геометрические формы.  В среднем  геометрическая форма кусков по длине, ширине соответственно находится в пределах соотношений 2,5-3,5; 1,8-2,5. Иными словами, имеет место форм-фактор (отношение длины частицы к диаметру) геометрии кусков и текстурной изменчивости концентрации магнетита, от которого существенным образом зависит степень технологичности рудных массивов по параметрам выхода концентрата, массовой доли железа в нём и величинам потерь магнетитовой составляющей железа в отходах. Известно 93 вида текстур, объединённых в 6 групп.

Рассмотрим данные по изучению вещественного состава скарновых магнетитовых руд  Абаканского месторождения. Свойства контактов срастания оказывают наиболее существенное влияние на раскрытие руд. Разрушение руды по этим контактам является предпочтительным, поскольку одновременно вскрываются рудные и нерудные минералы.

Степень раскрытия магнетита определялась в исходной руде крупностью 3-0 мм (табл. 1). В результате установлено:

-  раскрытие магнетита начинается с класса -0,2+0,1 мм и скачкообразно возрастает в классе -0,1+0,071 мм, максимальная степень раскрытия составляет 96,8 % в классе -0,044 мм.

При оценке обогатимости важно знать форм-фактор, размеры зёрен ценного компонента в общем объёме, поскольку в процессе обогащения руд важны как свойства зёрен, так и характер их взаимного прорастания.

Таблица 1

Раскрытие магнетита в исходной руде крупностью 3 0 мм

Класс, мм.

Выход, %

Магнетит, %

Степень раскрытия

Свободный

В сростках

от класса

от исх.

от класса

от исх.

+3,0

10,3

-

-

27,1

2,8

-

-3,0+2,0

16,8

-

-

34,0

5,7

-

-2,0+1,0

16,9

-

-

35,4

6,0

-

-1,0+0,5

17,8

-

-

26,2

4,7

-

-0,5+0,2

14,2

-

-

32,7

4,6

-

-0,2+0,1

7,3

3,1

0,2

22,2

1,6

12,3

-0,1+0,074

7,4

27,7

2,0

16,1

1,2

63,2

-0,074+0,044

1,5

38,4

0,6

5,5

0,1

17,5

-0,044+0

7,8

54,3

4,2

1,8

0,1

96,8

Исходная руда

100,0

7,0

26,8

Установлена взаимосвязь текстурно-структурных параметров концентрации магнетита с технологическими схемами извлечения при обогащении.

Очевидно, что формирование уровней железа магнетитового и общего в первичных концентратах и в отходах переработки руд на ДОФ обусловлены тремя главными составляющими: технологическими, техническими и организационно-техническими.

На основании многочисленных лабораторных исследований, анализа проектов и работы обогатительных фабрик и с учётом требований нормативно-технической документации разработана классификация потерь железа магнетитового и общего при переработке скарновых магнетитовых руд (рис.1).

Рис. 1.  Классификация потерь железа при  переработке на дробильно-обогатительных фабриках

сухой магнитной сепарации

Классификация раскрывает причинно-следственные связи и источники

формирования соответствующих потерь железа магнетитового и других форм

соединений в отходах при переработке железных руд магнетитового типа.

Разработана структура формирования массовой доли железа при различных операциях переработки руд, составляющих основную «базовую» часть потерь, обусловленную генезисом рудо - породных массивов.

Установлено, что с магнетитом связано от 13,0 до 36,8 % железа в отходах, из них в извлекаемой форме находится 1,7 – 10,5 %.

Результаты исследования раскрытия магнетита в хвостах обогащения Таштагольской руды на сепараторах ПБС-90/150 по данным сухого магнитного анализа в естественной влажности приведены в табл. 2. Установлено, что количество свободного магнетита в потерях составляет 1,0 - 5,4 %, остальные потери связаны со сростками. 

Оценка вещественного состава хвостов ММС выполнена из анализа данных по магнитной восприимчивости, характера взаимосвязи минералов. При этом выявлено, что около 50% относительного железа – это технологически обоснованные потери – железо, связанное с породообразующими минералами, 17% относительно  связано с пиритом; 18,5% относительно  связано с магнетитом; 15,7%  с гематитом.

Таблица 2

Раскрытие магнетита в хвостах обогащения СМС Таштагольской руды

Класс, мм

Хвосты

Выход, %

Магнетит, %

свободный

в сростках

от класса

от исх.

от класса

от исх.

-20+10

49,4

-

-0,5

100,0

49,4

-10+3

32,4

1,5

2,0

99,2

30,9

-3+0

18,2

11,0

2,5

89,0

17,2

Итого:

100,0

97,5

Установлено, что из всего присутствующего в хвостах ММС железа только 34,29 % относится к извлекаемой форме в виде магнетита и гематита.

Минералогические исследования отвальных хвостов ММС показали, что в классах крупности + 0,20 мм магнетит представлен сростками с кварцем и сложными сростками. В классах крупности -0,20+0,071 мм магнетит раскрыт на 75,0 %, срастается с гранатом, карбонатами, кварцем, силикатами. В простых сростках размер зерен магнетита 0,03 – 0,05 мм, в сложных – 0,001-0,01 мм. Даже в классах крупности -0,045+0 мм присутствуют сростки магнетита. Количество свободного магнетита в отходах ММС составляет 3,0-5,0 %.

Сростковый анализ показал, что при магнитной сепарации сростки могут извлекаться как в магнитную, так и в немагнитную фракции, что определяется составом включений (магнетит и самородное железо, пироксен, кварц).

Основные потери железа в хвостах приходятся на тонкие, размером в десятки микрон, зёрна магнетита.

2. Эффективность обогащения скарновых магнетитовых руд определяется размером, форм-фактором рудных частиц и кусков, частотой колебаний выделяемых магнетитовых частиц, типом и параметрами магнитных систем (Глава 3).

Отличие скарновых магнетитовых руд от железистых кварцитов

К особенностям скарновых магнетитовых руд относится тесная ассоциация магнетита с сульфидами: пиритом, пирротином, халькопиритом, а также прорастание магнетита с пиритом, что не позволяет селективно выделить эти фазы при дроблении и СМС, а также  при измельчении и ММС.

Основными факторами, влияющими на обогатимость скарново-магнетитовых руд, являются:

- текстуры руд, определяющие целесообразность проведения сухой магнитной сепарации и обусловливающие крупность дробления;

- структуры руд – характер взаимопрорастаний минералов, количество тонкой вкрапленности, равномерность вкрапленности и т.д.,  определяющие нижний предел измельчения и целесообразность стадиального обогащения;

- форма зерен, имеющая место в текстурированных минеральных средах, подвергающихся горному давлению и имеющая важное технологическое значение.

Визуальный, микроскопический и линейный мониторинг различных продуктов обогащения по классам крупности позволил выявить особенности формирования форм, размеров зёрен и кусков, распределения в них магнетита.

Изучение визуальным методом формы зерен руд Абаканского, Горно - Шорского месторождений, поступающих на магнитную сепарацию, проводилось на кусковом материале крупностью 0-10 мм, 0-20 мм, отобранном от среднемесячных проб руды. При отборе и подготовке проб для определения  формы зерен использовался ГОСТ 8269.0-97. В каждом опыте перед началом измерений отсевался класс 0-3 мм. Размер зерен определяли при помощи штангенциркуля.

По результатам исследований установлено, что отношение длины зерен к ширине (диаметру) для скарновых магнетитовых руд (форм-фактор) составляет 1,2-1,4.

Железистые кварциты слагают крупнейшие в мире пластовые месторождения железных руд.  Зерна кварца имеют слабо линзовидную и ленточную форму и вытянуты по сланцеватости. Зерна магнетита состоят из:

а) крупнозернистого магнетита удлиненной формы, агрегаты которого образуют параллельные цепочки и ленты;

б) мелкозернистого магнетита с формой кристаллов, расположение которых также подчинено слоистости.

Текстура руд в основном слоистая – от тонко- до грубослоистой с относительно слабой связью между слоями. Структура тонко- и мелкозернистая. Размеры выделений магнетита находятся в прямой зависимости от степени метаморфизма.

Содержание вновь образованных зёрен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы (толщина зерен менее длины в три раза и более) в процессе рудоподготовки железистых кварцитов достигает 30 %.

Одно из отличий скарновых магнетитовых руд и железистых кварцитов заключается в форме рудных частиц, образуемых в процессе рудоподготовки, что вносит свои особенности при магнитной сепарации. Так, скарновые руды при дроблении разрушаются на частицы с форм-фактором, близким к 1,2 - 1,4; а железистые кварциты после дробления имеют форму вытянутых частиц с форм-фактором, близким к 2.

На основании вышеизложенного можно предположить, что скарновые магнетитовые руды менее подвижны при своем вращении под действием внешнего магнитного поля, что обусловлено значением форм-фактора, близкого к единице. При магнитной сепарации рудные куски хаотически попадают в зону действия магнитного поля магнитной системы, при этом частицы, имеющие большой форм-фактор, могут быстрее развернуться в сторону градиента внешнего магнитного поля по оси легкого намагничивания, а частицы с малым форм-фактором и неблагоприятно расположенные с точки зрения области наибольшей концентрации магнетита в объеме куска, будут медленнее разворачиваться и слабее притягиваться. В ферромагнитных кристаллах с объемно-центрированной кубической решеткой имеется шесть направлений легкого намагничивания (для каждой оси два направления), направления трудного и среднего намагничивания. По С. Тикадзуми, в модели с гранецентрированной кубической решеткой соседние ферромагнитные кластеры взаимодействуют между собой антиферромагнитным образом, что принципиально затрудняет упорядочение спинов в пространстве куба.

Влияние неоднородности распределения магнитных минералов в рудном куске на силу его взаимодействия с неоднородным магнитным полем

Из-за текстурных особенностей строения железных руд, как  скарнов, так и железистых кварцитов, можно утверждать о существовании ярко выраженной неоднородности магнетита по объему рудного материала. Совокупность геометрического фактора кусков и зёрен, их неоднородность насыщения магнетитом вызывает  неодинаковое поведение ферромагнетиков при попадании в магнитное поле магнитных систем. 

В разделе главы рассмотрена задача силового воздействия внешнего магнитного поля на рудный кусок, имеющий неоднородность распределения магнетита по объему. В качестве модели рудного куска рассматривалось тело прямоугольного сечения единичной толщины.

Проведена силовая оценка взаимодействия для двух крайних случаев: область наибольшей концентрации магнитных минералов наиболее приближена к источнику внешнего поля и область наибольшей концентрации – наиболее удалена от источника внешнего поля.

Величина силы, действующей на элементарный объем толщиной dz

,  (1)

где  J – намагниченность данного объема, при данной величине внешнего поля H.

На рис. 2 представлена кривая намагничивания ферромагнетика.

Принимаем допущение, что кривая намагничивания аппроксимируется по следующей зависимости:

,  (2) 

где А – эмпирический коэффициент;

JS0 – намагниченность технического насыщения.

Выражение (1) с учетом (2) примет вид:

dF = .  (3)

Наибольший практический интерес представляет влияние неоднородности распределения магнетита на относительное изменение пондеромоторной силы, при значении внешнего поля соответствующему техническому магнитному насыщению.

Автором получен упрощенный вариант величины относительного прироста (уменьшения) значения силы, определяемый выражением:

,  (4)

где  H1, H2 - значение напряженности внешнего поля в точках рудного куска максимально и минимально удаленных от источника внешнего поля соответственно.

Анализ (4) показывает, что неоднородность CV/CVср приводит к нарушению контрастности свойств по содержанию железа магнетитового.

Установленная зависимость (рис. 3) пондеромоторных сил  с учетом степени неоднородности содержания магнетита по объему и расположению куска относительно вектора магнитного поля показывает, что степень неоднородности распределения магнетита может на 20-30 % либо увеличивать, либо уменьшать величину пондеромоторной силы в зависимости от расположения рудного куска в пространстве, что приводит к «размыванию» селективности свойств железной руды при магнитной сепарации и требует принудительного изменения его пространственного положения.

Колебательные движения куска во внешнем магнитном поле с учетом  форм-фактора

Рассмотрена задача поворота эллипсовидного рудного куска многодоменной структуры во внешнем магнитном поле.

Намагничивание многодоменного ферромагнитного материала внешним полем происходит по кривой намагничивания, форма и параметры которой определяются химическим составом, условиями получения образца, его магнитной историей и другими факторами. Если испытуемый материал первоначально находился в размагниченном состоянии, то имеет место основная кривая намагничивания. Наклон кривой намагничивания определяется в любой её точке величиной магнитной восприимчивости вещества образца магнетика. Из существующего множества восприимчивостей наиболее употребительными являются: начальная и максимальная . Степень намагничивания ферромагнитного тела зависит в большей степени от его геометрической формы.

При намагничивании внесенного во внешнее магнитное поле ферромагнитного тела, имеющего конечные размеры, на обеих его торцовых поверхностях возникают магнитные заряды, что вызывает появление поля противоположного направления. Это поле называют размагничивающим.

Напряженность размагничивающего поля пропорциональна плотности наведенных зарядов магнитного диполя, которая в свою очередь определяется намагниченностью тела:

,               (5)

где N – безразмерный коэффициент пропорциональности, называемый размагничивающим фактором.

Величина размагничивающего фактора зависит только от формы магнетика, если его материал изотропен. В случае анизотропной среды коэффициент N является тензором.

Так, при намагничивании очень длинного тонкого стержня вдоль его оси размагничивающий фактор почти равен нулю и, наоборот, в случае коротких и толстых образцов его значение велико.

Если считать, что частицы ферромагнитных порошков имеют форму эллипсоида вращения с круговым поперечным сечением, что, по-видимому, правомерно из рассмотрения его строения, и намагничивание внешним магнитным полем происходит вдоль длинной оси эллипсоида (оси ОХ), имеем:

, (6)

где n – величина отношения длины эллипсоида к его диаметру, то есть форм-фактор эллипсоида.

Приведенное выражение впервые получено В.К. Аркадьевым. В частности, при n>> 1:

Nx=/n2. (7)

Размагничивающие факторы вдоль двух главных осей эллипсоида (OY и OZ) можем определить из простого соотношения:

Nx+Ny+Nz  = 1,  (8)

или, выражая Ny  и Nz :

Ny  = Nz = (1- Nx)/2. (9)

На рудный кусок (в нашем случае – ферримагнитный эллипсоид), помещенный в магнитное поле , воздействует крутящий момент, стремящийся совместить вектор его намагниченности с направлением поля; величина крутящего момента определяется векторным произведением:

    (10)

где: V – объем куска, м3; - магнитная проницаемость вакуума, Гн/м; 0=410-7

Модуль крутящего момента запишем в виде:

М= 0V(JуНх-ЈхНу)= .  (11)

Предел частной производной крутящего момента по углу при назовем «жесткостью» системы «кусок – поле» и его величина определяется выражением:

  Сk = . (12)

Функцию задают по-разному, в зависимости от того, в какой области кривой намагничивания исследуется или используется ферромагнетик.  Область низких намагничивающих полей (область Рэлея), где намагниченность магнетика находится в прямой пропорции к величине внешнего поля = = соnst для нас не представляет особого интереса, магнитная сепарация осуществляется в области технического магнитного насыщения. Зададим функцию в виде:

= Js(A+H),  (13)

а величину А, имеющую размерность напряженности поля (А/м), определим как поле, при котором намагниченность магнетика достигает значения 0,5 Js.

Используем аналогию понятия поля анизотропии формы однодоменной частицы:

НА = Js(Ny - Nx). (14)

Максимальное значение жесткости системы «кусок – поле» определяется выражением:

СVK .  (15)

К этому значению стремится величина жесткости при бесконечном увеличении внешнего поля (Н ).

Величина жесткости и инерционные свойства частицы при её вращении определяют значение собственной частоты системы 0.

,  (16)

где - момент инерции

.  (17)

Данная формула справедлива для определения частоты колебания куска в магнитном поле, превышающем поля технического насыщения, без учета влияния степени неоднородности концентрации магнетита по объему куска.

В случае учета влияния степени неоднородности куска на частоту его колебаний, необходимо ввести поправочный коэффициент - Кс, определяющий возникновение дополнительного крутящего момента, обусловленного парой сил. Интервал изменений данного коэффициента Кс лежит в пределах 1 2,5 для наиболее вероятного характера распределения концентрации магнетита по объему. Его наибольшие значения характерны для высокой степени неоднородности концентрации магнетита по объему куска, которая, в первую очередь, проявляется у кусков имеющих немагнитные и слабомагнитные включения на периферии одной из сторон. В этом случае возникает наибольший крутящий момент, обусловленный возникновением дополнительной силы, точка приложения которой наиболее удалена от центра масс куска.

На основании вышеизложенного, определение частоты колебаний куска в магнитных полях, превышающих предел технического насыщения, следует определять по формуле:

, (18)

где Кс  может быть определен согласно выражению:

.

Определяем значения частоты колебаний при следующих исходных данных:

- однородность распределения магнетита по куску (Кс = 1);

- намагниченность насыщения магнетита = 4 · 105 А/м;

- объемная концентрация магнетита СV = 0,1 (10%).

Расчетные значения  частоты колебаний для скарновых руд (форм-фактор n = 1,2 – 1,4) при общей концентрации магнетита 1%, 10 %, 20 % приведены в табл. 3, на рис. 4.

Таблица 3

Величина частоты системы

Размер куска l (м)

5·10-3

10·10-3

15·10-3

20·10-3

25·10-3

0 (Гц)

19

9,5

6,32

4,74

3,79

СV=0,01

0 (Гц)

60

30

20

15

12

СV=0,1

0 (Гц)

84,8

42,4

28,3

21,2

17

СV=0,2

По результатам выполненных расчетов установлено, что при магнитной сепарации рудных кусков скарновых магнетитовых руд, оптимальная частота внешнего поля должна быть близкой к собственной частоте частицы и находиться в пределах 20-40 Гц, так как при совпадении частоты внешнего магнитного поля с собственной частотой рудного куска он приобретает наибольшую подвижность при вращении.

Применительно к магнитной сепарации скарновых магнетитовых руд для повышения частоты магнитного поля магнитных сепараторов необходимо выполнить реконструкцию магнитных систем магнитных сепараторов с использованием высокоэнергетичных редкоземельных магнитов, а также использовать магнитные системы на основе вращающихся и двигающихся магнитных полей для магнитной обработки и сепарации в операциях рудоподготовки и магнитной сепарации.

3. Определена область распределения магнитного поля по высоте рабочего зазора сепаратора, что позволило проследить характер изменения составляющих магнитного поля, выявить величину удельной пондеромоторной силы, действующей на магнетитовые руды и на отходы магнитной сепарации при обогащении скарновых магнетитовых руд при различной компоновке (шаг полюсов, пространственное положение) пластин из FeBa и сплава Nd-Fe-B (типоразмер 41х41х10 мм, 80х80х20 мм, 60х80х20 мм, 40х80х20 мм) (Глава 4)

Оценка достоверности исследований проведена в соответствии с классификацией лабораторных методов по их назначению и достигаемой точности (Приложение 2 «Методических рекомендаций по изучению вещественного состава и обогатимости железных руд»).

В процессе магнитной сепарации магнитная сила приобретает максимальное значение, когда частица входит в контакт с поверхностью полюса и зазор между ними стремится к 0. Эту силу по В.В. Кармазину можно определить с помощью энергии поля в объеме зазора V.

,  (19)

где S – площадь поверхности контакта.

Величина этой силы стремится к величине тягового усилия Максвелла между двумя ферромагнитными средами. Использование этой силы открывает перспективы в совершенствовании процессов и аппаратов магнитного обогащения.

На практике величина пондеромоторной силы превышает расчётную. Это объясняется взаимодействием магнитных частиц и усилением частицами магнетита и сростков магнитного поля сепараторов, вследствие чего реальная характеристика магнитного поля в зазоре полюс-частица несколько отличается от теоретического распределения поля.

Для наглядности проявлений магнитного поля при различном взаимном расположении магнитов и сепарируемого материала используется метод порошковых фигур, в качестве порошка используется мелкий железорудный концентрат различных месторождения крупностью 0 – 0,003 м с различным содержанием железа.

Выполнен расчет оптимального полюсного шага по формулам Сочнева А.Я., Деркача В.Г. Установлено, что шаг полюсов возрастает с увеличением крупности обогащаемой руды, а его величина для класса от 0-5 мм до 0-50 мм составляет 0,06-0,26 м.

Однако формулы не учитывают геометрические размеры магнитов и расстояние между ними при объединении  магнитных систем.

Для уточнения полученных расчетных значений параметров магнитных систем были разработаны специальные устройства и методики для измерения пондеромоторной силы притяжения материала железорудных месторождений к магнитам из сплава Nd-Fe-В размером 80х80х20мм, 60х80х20мм, 40х80х20мм с различным полюсным шагом, позволяющие закреплять, перемещать магниты и частицы материала относительно друг друга.

Для измерения индукции постоянных магнитных полей применялись тесламетры «Маяк – 3М», ЭМ 4305.

Установлено, что при использовании магнитов из сплава Nd-Fe-B на частицы магнетита  действует магнитная сила, прижимающая их к поверхности барабана, в 20-50 раз превышающая силу тяжести. Частицы наружного слоя вызывают эффект “прессования”, препятствующий разделению магнитных, слабомагнитных и немагнитных частиц. 

Из вариантов расположения магнитов внутри вращающегося барабана заслуживает рассмотрения вариант устройства магнитной системы с постоянными  магнитами  Nd-Fe-B, расположенными вдоль радиус-векторов барабана. На рис. 5 и 6 представлено расположение магнитов с магнитными моментами, направленными навстречу и под углом друг к другу.

При таком расположении магнитов магнитное поле Н2  в точках б представляет сумму магнитных полей от одного и второго магнитов, имеет вертикальную ориентацию при высоких значениях градиента поля.

Поле над магнитом в точке а (Н1) имеет горизонтальную ориентацию (Х – расстояние между магнитами, У – расстояние от верхней поверхности магнитов до точки измерения поля и удельной пондеромоторной силы).

Результаты измерений обрабатывались в приложении - аппроксиматоре для ПК «Corellay». Полученные зависимости указаны на рисунках, доверительные границы построены с вероятностью по Стьюденту Р=0,95; с коэффициентами корреляции (далее по тексту r) равными r1=0,960; r2=0,985; r3=0,990; с погрешностями аппроксимации (далее по тексту ±G)  ±G1=0,88; ±G2=0,64; ±G3=0,32. Полученные результаты (три варианта) показывают высокие значения пондеромоторных сил на расстоянии между магнитами 0,01-0,03 м, причем пик приходится на среднюю часть зазора между магнитами h=0,02 м. При увеличении расстояния между магнитами магнитные линии вытягиваются (рис. 7).

При создании новых магнитных систем для барабанных сепараторов с чередующейся магнитной полярностью по ходу движения материала из магнитов из сплава Nd-Fe-B возможны различные виды конструкций:

- с радиальным расположением магнитов и корректирующими клиньями;

- с использованием в качестве магнитов противоположной магнитной полярности металлических клиньев;

- с комбинацией магнитов из разного материала.

Из восьми моделей, приведенных в диссертации, рассмотрим два:

На рис. 8 представлен общий вид устройства взаимного расположения шести магнитов с чередующимися (1, 2, 5, 6) и  направленными навстречу (3, 4) магнитными моментами с различным расстоянием между ними, на рис. 9 показано изменение составляющих магнитного поля и пондеромоторной силы.

Начало координат графика по оси абсцисс соответствует середине первого магнита. Измерения проводились с помощью измерительных шаблонов с  расстоянием между измеряемыми точками равном 10 мм по оси магнитов, из пяти показаний по каждому измерению определялась среднеарифметическая величина.

Из анализа хода кривой (рис. 9) видно, что по линии пондеромоторной силы имеется значительный провал между 2 и 3 магнитами – магнитная сила уменьшается в 8 раз. Оптимален ход кривой над 1 и 2 магнитами, расстояние между которыми 0,03 м. Над торцом 4 магнита виден значительный всплеск с 38 до 50 дин/г, что создаст тормозящий момент при транспортировании материала над магнитной системой.

На рис. 10 представлен общий вид устройства для схода магнитного материала с барабана, на рис. 11 показано изменение напряженности магнитного поля.

Расстояние между магнитами составляет 0,03 м. Резкое изменение составляющих магнитного поля в точке 14 - в 3,0 раза характеризует переход от магнита из Nd-Fe-B к магнитам из феррита бария, дальнейший ход кривых приводит к 0. Уменьшение характеристик магнитного поля до 0 обеспечит беспрепятственный транспорт извлеченных магнитных частиц материала и их сход с барабана сепаратора.

Значения удельной пондеромоторной силы притяжения образцов железорудного материала с различным содержанием железа к постоянному магниту из сплава Nd-Fe-B размером 60х80х20мм, измеренные пондеромоторным методом, приведены на рис. 12.

Рис. 12. Изменение удельной пондеромоторной силы: 1 содержание железа 10%;  2 20%;  3 30%; 4 35,3%; 5 44%; 6 50%

Удельная магнитная сила (дин/г) измерялась на различном расстоянии от магнита в трех точках (точка 1 – край широкой стороны магнита, 2 – середина магнита, 3 – край узкой стороны). В контейнер для измерения упаковывали порошок различных продуктов обогащения Абаканского железорудного месторождения крупностью -0,071мм с различным содержанием железа.

По результатам измерений установлено, что:

- на расстоянии 0,005 м удельная пондеромоторная сила порошка с 10 % содержанием железа в 7,9 раза ниже силы порошка с 50 % содержанием железа;

- на расстоянии 0,035 м от поверхности магнита удельная сила уменьшилась в 4,2 раза.

Резкое уменьшение силы притяжения на расстоянии до 0,035 м ограничивает зону сепарации тонкого порошкообразного материала в данном случае расстоянием 5-20 мм.

В системе из постоянных магнитов с одинаковой магнитной полярностью обнаружены области с отрицательными значениями магнитных сил. Возможно использование эффекта для периодического уменьшения прижимающей силы к поверхности барабана со стороны наружного слоя частиц магнетита на внутренние слои.

Для выбора оптимальной компоновки комбинированной магнитной системы, состоящей из ферритобариевых блоков (115x85x135 мм) и магнитов из сплава Nd-Fe-B (41x41х10 мм), проведены модельные опыты.

На рис.13 показано изменение величины поля с расстоянием от поверхности магнита, на рис.14 – прирост магнитного поля, создаваемого магнитами из сплава Nd-Fe-B, от числа пластин-магнитов – от одного до десяти. Заметный рост поля происходит до набора 4-5 магнитов, следующие 5 магнитов дают прирост поля всего в 300 Э.

Различные комбинации отдельных пластин магнитов из сплава  Nd-Fe-B опробованы на простейшей двухполюсной системе с регулируемым шагом полюсов (10 вариантов). Фактически способы компоновки сводятся к трем вариантам: монополярным системам (тип 3, 6, 10), системам с чередующейся полярностью (тип 1, 2, 4, 5…) и смешанным. При этом может изменяться шаг полюсов (d = 2, 4 см в нашем случае). Смена полярности отдельных магнитов (чередование) может происходить как по длине барабана сепаратора, так и по ходу движения материала.

Общий вид установки для производства измерений удельной магнитной силы сепараторов ПБС пондеромоторным методом представлен на рис. 15.

Все части установки изготовлены из немагнитного материала.

На рис. 16 представлены зависимости изменения удельной пондеромоторной силы магнитной системы при изменении расстоянии от сферической поверхности размещенных полюсов постоянных магнитов различных магнитных систем. Начало координат графика по оси абсцисс соответствует поверхности барабана сепаратора.

Измерения проводились с использованием измерительных шаблонов при  удалении от поверхности барабана сепаратора, из пяти показаний по каждому измерению определялась среднеарифметическая величина.

Рис. 16. Изменение удельной пондеромоторной силы различных магнитных систем при удалении от сферической поверхности: 1- магнитная система из ферритобариевых магнитов; 2 - магнитная система из неодимжелезобора, размер магнитов 80х80х20 мм; 3 - магнитная система из неодимжелезобора, размер магнитов 60х80х20 мм; 4 - магнитная система из неодимжелезобора, размер магнитов 40х80х20 мм

Удельная пондеромоторная сила магнитных систем (кривые 2, 3), состоящая из магнитов из сплава неодимжелезобор с полюсным шагом 120 и 90 мм, превышает удельную пондеромоторную силу магнитной системы из феррита бария в 2,7 раза на поверхности барабана сепаратора. Дальнейший ход кривых приводит к равенству сил на расстоянии 50 мм от магнитной системы. Получены следующие закономерности (табл. 4).

Таблица 4

№ п/п

Тип магнитной системы

Удельная пондеромоторная сила, дин/г

1

Fe-Ba

fм =21,95-0,81 l +0,02 l2-0,00019 l 3

2

Nd-Fe-B (80х80х20 мм)

fм =60,18-2,52 l +0,05 l2-0,00044 l 3

3

Nd-Fe-B (60х80х20 мм)

fм =58,56-2,45 l +0,04 l2-0,00021 l 3

4

Nd-Fe-B (40х80х20 мм)

fм =66,06-4,43 l +0,11 l2-0,00099 l 3

Полученные закономерности изменения удельной пондеромоторной силы магнитного поля позволяют рассчитать значения силы при удалении от поверхности барабана на расстоянии от 0 до 50 мм.

На рис. 17 приведены графики, характеризующие изменение напряженности магнитного поля (радиальной составляющей) над магнитной системой при изменении расстоянии от сферической поверхности размещенных полюсов постоянных магнитов различных магнитных систем. Начало координат графика по оси абсцисс соответствует поверхности барабана сепаратора.

Рис. 17. Изменение напряженности магнитного поля различных магнитных систем при удалении от сферической поверхности полюсов: 1 магнитная система из ферритобариевых магнитов; 2 магнитная система из неодимжелезобора, размер магнитов 80х80х20 мм; 3 - магнитная система из неодимжелезобора, размер магнитов 60х80х20 мм; 4 - магнитная система из неодимжелезобора, размер магнитов 40х80х20мм

Измерения напряженности магнитного поля проводились при удалении от поверхности барабана сепаратора через немагнитные прокладки над различными магнитными системами. Из пяти показаний по каждому измерению определялась среднеарифметическая величина. Получены следующие закономерности (табл. 5).

Таблица 5

№ п/п

Тип магнитной системы

Напряженность магнитного поля

(радиальная составляющая)

1

Fe-Ba

H =83,82-2,21l +0,03 l2-0,00021l3

2

Nd-Fe-B (80х80х20 мм)

H =163,57-4,87l +0,07 l2-0,00043l3

3

Nd-Fe-B (60х80х20 мм)

H =159,66-5,86l +0,08 l2-0,00047l3

4

Nd-Fe-B (40х80х20 мм)

H =159,35-8,28l +0,17 l2-0,00136l3

Полученные закономерности изменения напряженности магнитного поля позволяют рассчитать значения напряженности магнитного поля при удалении от поверхности барабана на расстоянии от 0 до 50 мм.

Математическую обработку результатов полученных экспериментальных данных измерения  физических величин проводили по методу Стьюдента.

Погрешность измеряемых величин обусловлена погрешностью измерительных приборов. Приведенная погрешность измерения тесламетра «Маяк – 3М» составляет 1,5 %; прибора «ЭМ 4305» - 2,5 %.

Приведенная погрешность измерения весов типа ВЛТ не превышает 40 мг в процессе эксплуатации, относительная погрешность измерений составляет 0,1 %.

Для проверки полученных расчётных и экспериментальных данных по оптимальному устройству магнитных систем были выполнены расчёты с использованием современных программных комплексов ЕLCUT. С помощью программы ELCUT описывается геометрия, источники поля, граничные и другие условия для дальнейшего анализа с помощью цветной графики (рис. 18).

С магнитами 80х80х20мм выполнен расчет трех вариантов магнитных систем с различной периодикой 80 – 30 – 80 мм; 80 – 40 – 80 мм; 80 – 50 – 80 мм. Отличие магнитных систем заключается в том, что увеличение расстояния между магнитами приводит к появлению провалов по линии индукции и её радиальной составляющей, а уменьшение расстояния между магнитами ведёт к некоторой выпуклости линий, что также нерационально и приводит к укорачиванию магнитной системы.

Рис. 18. Результаты расчета  магнитных систем из сплава Nd-Fe-B

В целом анализ цветового представления магнитного поля и графических материалов, полученных в результате решения задач математической физики, позволяет судить о работоспособности создаваемых магнитных систем.

Результаты расчётов трех вариантов комбинированных магнитных систем сепараторов ПБС 90/100 наглядно показывают преимущество магнитных систем с магнитами из сплава Nd-Fe-B.

Расчётные материалы подтверждают правильность выводов по оптимальному полюсному шагу.

У становлено, что оптимальное расстояние между магнитами (типоразмер 80х80х20 мм, 60х80х20 мм, 40х80х20 мм) из сплава Nd-Fe-B в магнитной системе с чередующейся магнитной полярностью соответствует 1/2 ширины магнита; при этом  обеспечивается  беспрепятственный магнитный транспорт извлеченных магнитных частиц по поверхности барабана сепаратора к месту разгрузки.

4. Создано устройство для измерения пондеромоторных сил и напряженности магнитного поля во вращающихся магнитных системах, позволяющее установить особенности взаимодействия магнитного поля и сил от угла поворота магнитов и создать аппараты для магнитной обработки руды на основе подвижных магнитных систем (Глава 5).

Известно, что при сепарации мелкого неклассифицированного материала полезно присутствие в нем крупных зерен магнетита, которые выполняют функцию вторичных магнитов, являясь собирателем мелких магнитных частиц.

Физическая основа процесса – способность ферримагнитного минерала магнетита увеличивать остаточную намагниченность в результате воздействия магнитного поля. В итоге намагниченность крупных частиц растёт, а мелкие частицы после действия поля образуют магнитные агрегаты, магнитная восприимчивость которых в 1,5 – 2,0 раза превышает восприимчивость отдельных частиц, такие агрегаты извлекаются в магнитный продукт.

На баллистической установке были измерены основные кривые намагничивания, то есть J = f(H) и зависимость остаточной намагниченности  от напряженности. Измерения проведены на частицах руды трёх классов крупности: 0 – 3мм; 0,5 – 1 мм и 0 – 0,07 мм; графики представлены на рис. 19. 

Рис. 19.  Кривые намагничивания  руды а) J=f(H), б) Jr= f(H): 1 0-3мм;  2 0,5-1мм; 3 0,07мм

(коэффициент корреляции 0,99-1,0; ошибка аппроксимации 0,04-0,09)

По кривым J = f(H) видно, что намагниченность абаканской руды почти линейно растёт в полях 16-64 кА/м, далее постепенно начинается процесс насыщения.

Основными факторами, определяющими поведение минералов в переменном магнитном поле, являются величина коэрцитивной силы и остаточной индукции образца. При этом, чем больше коэрцитивная сила и остаточная индукция, тем более резко выражен эффект отталкивания.

Работы по доработке абаканских продуктов пульсирующими знакопеременными градиентными магнитными полями, созданными электромагнитами, начаты в УРАН ИФ им Л.В. Киренского СО РАН несколько лет назад. Основной недостаток этого способа – отсутствие аппаратов требуемой производительности и сложность в их изготовлении. Альтернатива  – использование постоянных магнитов для создания знакопеременных полей и использование их для разделения минеральных смесей.

Если ферромагнитную частицу поместить в переменное магнитное поле, она в начальный момент намагнитится и приобретет определённое значение остаточной намагниченности Jr. В следующий момент поле изменит направление, однако высококоэрцитивные частицы в результате задержки перемагничивания некоторое время сохранят прежнее значение намагниченности. На такие частицы со стороны поля будет действовать пара сил с механическим моментом:

(20)

и пондеромоторная сила:

,  (21)

где α - угол между векторами напряжённости внешнего поля и остаточной намагниченности частицы; - градиент напряжённости внешнего поля вдоль координаты Х; V – объём частицы.

При дальнейшем процессе – изменении поля по направлению – угол α в предыдущих равенствах следует изменить на 180. В этом случае

, (22)

. (23)

Приведённые равенства показывают, что на помещённые в переменное поле частицы действуют знакопеременные силы, способствующие вибрации и вращению частиц.

Общий вид установки для производства измерений составляющих магнитного поля вращающихся магнитов представлен на рис. 20. Для создания вращающихся магнитных полей использовалась магнитная система, состоящая из призматических прямоугольных магнитов 60х80х20 мм из материала Nd-Fe-B.  Магниты соединялись друг с другом боковыми гранями в виде полосы и  помещались в прорезь немагнитного вала 2, магнитные моменты магнитов направлены в одну сторону. Электронные весы 1 имели возможность перемещаться относительно магнитов 3.

На рис. 21 представлен график, характеризующий изменение напряженности магнитного поля (радиальная и тангенциальная составляющие) магнитов из Nd-Fe-B на различном расстоянии от магнитной системы при её повороте вокруг оси на 180 градусов, на рис. 22  – график изменения удельной пондеромоторной силы магнитной системы (Nd-Fe-B, типоразмер 60х80х20 мм) от угла её поворота.

За начало отсчета, соответствующему нулевому положению,  была принята вертикальная ориентация магнитов (магнитные моменты направлены горизонтально). При повороте до 200 наблюдается резкое увеличение напряженности радиальной составляющей магнитного поля с последующим уменьшением.

При сравнении кривых изменения напряженности магнитного поля при повороте магнитных систем из феррита бария и сплава Nd-Fe-B обращает на себя внимание существенная разница в абсолютных значениях напряженности магнитного поля и характере хода кривых.

Пондеромоторная сила максимальна при вертикальном положении магнитов (в сорок раз превышает силу тяжести) и уменьшается в 4 раза при горизонтальном положении. Изменение составляющих магнитного поля по величине и направлению, происходящее в процессе работы аппаратов для магнитной обработки, и приводит к интенсификации протекающих процессов. Вышесказанное относится и к магнитной силе.

При магнитной обработке в плотной упаковке частицы материала расположены неподвижно по отношению к поверхности, под которой находится аппарат. В нижнем слое материала создаётся зона повышенной напряжённости, но давление верхних слоёв создаёт механическую силу, препятствующую ориентации частиц осями лёгкого намагничивания в направлении силовых линий магнитного поля.

Для устранения вышеизложенных проблем в результате многочисленных модельных опытов был разработан метод магнитной обработки минеральных смесей перед магнитной сепарацией, основанный на создании локальных вращающихся и двигающихся магнитных полей высокой интенсивности. Повышенная эффективность процесса обработки достигается тем, что магнитная система (рис. 23) изготовлена в виде полосы, состоящей из соединенных боковыми гранями постоянных магнитов в виде прямоугольных параллелепипедов с осью вращения, проходящей через центры боковых граней, с магнитными моментами, направленными в одну сторону и перпендикулярно оси вращения, с возможностью изменения числа оборотов и расстояния до обрабатываемого материала.

Использование подобного типа магнитной системы позволило получить вращающиеся магнитные поля с частотой поля 15-50 Гц, с пульсирующей напряженностью магнитного поля, приводящие к эффективному разрушению магнитных агрегатов, состоящих из магнитных, слабомагнитных и немагнитных минеральных образований, а также к образованию новых флокул из магнитных минералов с минимальным содержанием пустой породы.

Новым техническим результатом устройства является объединение процесса размагничивания и флокуляции в один цикл с возможностью использования в методах сухой магнитной сепарации.

Для обработки магнетитовых руд непосредственно на ленточном конвейере, подающем материал на операцию магнитной сепарации, создана следующая серия аппаратов (рис. 24а, 24б) с двигающимися магнитными полями, отличающихся расположением магнитов, их креплением к немагнитной основе. Магнитная система аппаратов содержит четыре группы, радиально расположенных под углом 90, постоянных магнитов в виде прямоугольных призм с магнитными моментами, параллельными оси вращения,  с чередующейся магнитной полярностью, установленных с зазорами и расположенных под лентой конвейера.

Новизна предлагаемого решения состоит в использовании вращающейся в горизонтальной плоскости под лентой конвейера магнитной системы для магнитной обработки магнетитовых руд с регулируемой частотой магнитного поля 15-50 Гц.

Работает аппарат следующим образом: при вращении магнитной системы в зоне нахождения минеральной смеси создаются движущиеся знакопеременные магнитные поля, приводящие к отрыву зёрен магнитных минералов от флокул, образованию из них механически прочных магнитных прядей и выходу их на поверхность обрабатываемого материала. 

Материал перераспределяется по направлениям магнитных силовых линий к центру работающего аппарата, частицы магнитного материала при этом непрерывно вращаются во всех направлениях при перемене полярности постоянных магнитов.

Аппарат для магнитной обработки с двигающимися магнитными полями внедрен на ДОФ Абаканского филиала (рис. 25). Аппарат состоит из основания – круга из магнитомягкого железа, на кото

ром установлены восемь магнитов из сплава неодимжелезобор  с чередующейся магнитной полярностью по дуге окружности. На аппарате предусмотрена возможность регулировки числа оборотов рабочего органа для получения частоты магнитного поля, равной 15-50 Гц.

Исследования в промышленных условиях показали, что с внедрением установки для контрольной сепарации отвальных хвостов крупностью 0 - 8мм, содержащих 14,8 % железа общего, дополнительно извлекается 1,9 т/час концентрата с массовой долей железа общего 43,2 %.

Применение магнитной подготовки с использованием аппаратов, создающих вращающиеся и двигающиеся магнитные поля с повышенной частотой магнитного поля, целесообразно для магнетитовых руд любой крупности и направлено:

- на повышение извлечения крупных частиц за счет увеличения магнитной восприимчивости;

- на дополнительное извлечение  мелких частиц за счет использования собственных магнитных полей крупных частиц.

Наиболее актуальное значение имеет второй тезис для тонкодроблёных руд крупностью 0 – 0,008 м (0 – 0,003 м). Технологический эффект за счет объемной сепарации выражается в повышении извлечения порошковых частиц образцами кусковой руды и имеет существенное значение для мелкодроблёных руд Абаканского железорудного месторождения (сепарируемый класс 0 – 0,008 м), для которых возможно повышение извлечения за счет магнитной обработки на 0,2 - 0,3 %, что и подтверждено результатами проведенных экспериментов. В дальнейшем эффект подтверждается при мокрой магнитной сепарации магнетитовых руд в условиях Абагурской обогатительной фабрики, при котором добавка в шихту сильномагнитных магнетитовых руд повышает извлечение менее магнитных материалов (полуокисленные руды месторождений Тёйской и Ирбинской группы), которые выполняют функцию вторичных магнитов, являясь собирателями мелких магнитных зерен, находящихся в непосредственном контакте в процессе образования штабелей концентрата на рудном дворе с целью усреднения. Крупный концентрат при сепарации мелочи является своеобразным ускорителем процесса и повышает извлечение тонких классов.

5. Созданы патентозащищенные магнитные системы сепараторов с вращающимися и частотными полями, технические параметры которых повышают уровень извлечения, качества концентрата, снижают потери в отходах производства и повышают уровень технического развития сепараторостроения (Глава 6).

Далее рассмотрены результаты разработки и результаты внедрения усовершенствованной техники и технологии для мокрой магнитной сепарации сильномагнитных руд. 

Схематический вид патентозащищенного магнитного сепаратора для мокрой магнитной сепарации с магнитной системой, состоящей из двух участков: стандартного 4 и двух вращающихся магнитных рядов 5 с регулируемым числом оборотов в зоне загрузки и разгрузки сепаратора, создающих вращающиеся магнитные поля с частотой магнитного поля 15-50 Гц, расположенных параллельно оси барабана, представлен на рис. 26. Использование магнитных рядов с высокой магнитной индукцией, различной частотой вращения в зонах загрузки и разгрузки сепаратора приводит к вращению магнитных частиц, их очистке, более эффективному разделению сепарируемого материала.

Повышение магнитной силы магнитного поля магнитной системы – суть увеличения числа магнитных силовых линий в рабочем пространстве сепаратора, что сопровождается повышением извлечения магнетита при одновременном повышении качества концентрата.

Для реализации вышепоставленных задач были реконструированы магнитные системы сепараторов типа ПБМ 90/250 (производства завода «Рудгормаш»), в которых заводские магниты из FeBa были заменены магнитами из сплава Nd-Fe-B. На рис. 27 представлен общий вид магнитной системы с магнитами из Nd-Fe-B размером 60х80х20 мм.

Представленная магнитная система состоит из десяти рядов магнитов из сплава  Nd-Fe-B, к которым будут добавлены два ряда из заводских ферритобариевых блоков.

На заводском неподвижном секторе 2 было установлено шесть типовых ферритобариевых блоков 80х135х120 мм, блоки были установлены широкой стороной – 0,140 м по ходу движения материала, т. е. магнитная система была шестиполюсной. На неподвижном секторе новой системы установлено двенадцать полюсов с чередующейся магнитной полярностью.

Более полное извлечение тонких частиц магнетита на сепараторах с магнитными системами из Nd-Fe-B объясняется следующими причинами:

- увеличением магнитной силы (Н gradH) магнитной системы, что способствует извлечению тонких частиц магнетита при уменьшении их удельной магнитной восприимчивости;

- увеличением скорости передвижения мелких частиц к поверхности барабана по направлению действия магнитной силы в условиях увеличенного сопротивления водной среды движению этих частиц.

Сравнительные испытания сепараторов с комбинированными магнитными системами и сепараторов с заводскими системами из феррита бария показали преимущество вновь созданных магнитных систем. Установлено, что при работе в условиях первой стадии мокрой магнитной сепарации на Абагурской обогатительной фабрике извлечение железа в концентрат повышено на 0,71 %.

Внедрено более восемнадцати новых магнитных систем на сепараторах для ММС на Абагурской и Мундыбашской обогатительных фабриках.

Технологические испытания новых технологических схем с использованием грохотов «Стек – Сайзер - 48» корпорации «Деррик»  проводились на трёх секциях Абагурской обогатительной фабрики. Испытаны пять вариантов технологических схем с установкой грохотов вначале технологической схемы и в конце – на концентрате второй стадии ММС (рис. 28).

Рис. 28. Основные варианты технологических схем фабрики

с использованием грохотов «Стек - Сайзер»

Ввиду дефицита грохотов на АОФ внедрена комбинированная технологическая схема.

Применение классификации по крупности на грохотах является более приоритетным направлением по сравнению с разделением в гидроциклонах и отличается более высокой эффективностью классификации.

На Мундыбашской обогатительной фабрике внедрена двухстадиальная технологическая схема обогащения с операцией тонкого грохочения перед второй стадией измельчения,  позволяющая получать вторичный концентрат с массовой долей железа 61,5 %.

Магнитная сепарация во вращающихся магнитных полях

Основными факторами, определяющими поведение минералов в переменном магнитном поле, являются величина коэрцитивной силы и остаточной индукции образца. При этом, чем больше коэрцитивная сила и остаточная индукция, тем более резко выражен эффект отталкивания.

Общий вид сепаратора – анализатора с сепарационной плоскостью представлен на рис. 29.

Сепаратор отличается тем, что магнитная система выполнена из полосы основных магнитных параллелепипедов, на которые с двух противоположных сторон уложены дополнительные постоянные магниты с меньшими размерами по ширине и магнитными моментами, направленными в одну сторону с основными магнитами, с осью вращения, проходящей через боковые грани основных магнитов.

Возможно использование аппарата для отделения тонкодисперсного золота от магнетита. Изготовленный аппарат отличается от ранее известных машин конструкцией магнитной системы и защищён патентом.

Следующий вид опытного образца сепаратора-анализатора нового типа позволяет в непрерывном режиме производить селективное разделение сепарируемых продуктов на магнитные фракции с заданным содержанием магнитных минералов и в большом диапазоне их магнитных восприимчивостей.

На рис. 30 представлен общий вид лабораторной установки с использованием дискового сепаратора-анализатора.

Сепаратор отличается тем, что магнитная система, состоящая из постоянных магнитов с чередующейся по дуге окружности магнитной полярностью, расположена над движущейся лентой конвейера с возможностью изменения расстояния до ленты и угла наклона оси вращения. В результате проведённых испытаний были получены продукты с содержанием железа 33-54 %. Сепаратор - анализатор отличается от ранее известных машин устройством магнитной системы и защищён патентом.

В ленточном магнитном сепараторе (рис. 31), включающем два немагнитных вращающихся барабана (головной и хвостовой), в каждом из которых расположены магнитные системы,  приёмники продуктов разделения, новым является то, что магнитные системы выполнены из постоянных магнитов в виде прямоугольников толщиной от 20 до 40 мм с магнитными моментами, направленными в одну сторону, и образованные из нескольких магнитов, с осью вращения, совпадающей с осью вращения барабанов и проходящей через их геометрические оси, с возможностью их вращения от индивидуальных приводов и с изменяемой частотой вблизи поверхности барабанов навстречу движению транспортерной ленты с перегородками, создающими направленный поток вращающихся магнитных частиц снизу вверх с возможностью повторной перечистки на втором барабане.

Новый технический результат достигается благодаря двум вращающимся магнитным системам, позволяющим получать знакопеременные магнитные поля.

Новый магнитный сепаратор (рис. 32) на основе использования сложной кинематики вращения и одновременного перемещения постоянных магнитов, создающих вращающиеся магнитные поля, защищенный патентом, позволяет повысить степень извлечения ценного компонента за счёт извлекающей способности двух вращающихся магнитных систем, которые одновременно двигаются по окружности в горизонтальной плоскости.

Результаты испытаний опытного образца магнитного сепаратора на магнетитовых рудах Абаканского месторождения показали, что за счёт применения двух вращающихся магнитных систем возможно обогащение материала крупностью 0 - 0,003 м.

Представленные методики магнитной сепарации с использованием новых магнитных сепараторов, магнитные системы которых создают в зоне нахождения сепарируемого продукта вращающиеся магнитные поля переменной магнитной полярности с частотой магнитного поля 15-50 Гц,  вызывают отделение зерен магнитных минералов от тонких частиц, объединение их в новые флокулы, уплотнение (прессование) их магнитным полем в механически прочные магнитные образования, что предсказано теоретически и подтверждено экспериментально на моделях магнитных сепараторов.

Сухое магнитное обогащение на барабанных магнитных сепараторах

Технология переработки руд и получения концентратов предполагает разработку и использование новых машин и аппаратов для сепарации неклассифицированного материала при разработке малых, удаленных месторождений (Изых-Гольское, Бурлукское), в карьерах и шахтах.

На рис. 33 (а, б) – схематическое изображение сепаратора с комбинированной магнитной системой и магнитной системы в отдельности.

Конструкция магнитопровода выполнена с возможностью установки по радиус - вектору нескольких магнитных пластин и образования из них блоков с целью достижения на поверхности барабана необходимой магнитной индукции - в пределах 0,3 Тл.

В первой четверти барабана магнитная система выполнена в виде сегментов колец с чередующейся магнитной полярностью по ширине сепаратора. Вторая четверть барабана состоит из магнитных рядов с чередующейся магнитной полярностью и изменяемым по величине полюсным шагом от 0,12 м до 0,06 м.

Возможны различные варианты компоновки неодимжелезоборсодержащих магнитных блоков с количеством магнитных пластин от 1 до 6.

Полученные результаты опытных испытаний показывают возможность выделения отвальных хвостов в количестве от 17 до 24 % из дроблёного продукта уже после первой стадии дробления в щековых дробилках крупностью до 0,25 м. Технологические преимущества направления - возможность создания технологических схем со стадиальным выделением отвальных хвостов после каждой стадии дробления.

Применение комбинированных магнитных систем расширяет область применения сухой магнитной сепарации как самостоятельной операции на шахтах, карьерах, фабриках без потерь ценного компонента.

Следующий тип барабанного магнитного сепаратора (рис. 34) предназначен для повышения качества процесса разделения мелкой неклассифицированной руды. Основное отличие сепаратора состоит в индивидуальности процессов, протекающих на поверхности барабана, а именно:

- магнитной агитации (вращения) материала за счет чередования полюсов;

- разрыхление слоя материала за счёт встречных магнитных моментов магнитных рядов.

Качество получаемых продуктов регулируется центробежной составляющей процесса разделения и шиберной заслонкой.

Наличие выталкивающей магнитной силы при чередовании с притягивающей и одновременным наличием вращательных магнитных моментов при чередовании полюсов позволяет вращать и встряхивать материал магнитными силами, освобождая таким образом частицы пустой породы, запутавшиеся во флокулах, тем самым способствуя их удалению в отвальные хвосты.

Теория сухой сепарации мелкоизмельченной магнетитовой руды на барабанных сепараторах получила развитие в работах В.В. Кармазина.

Если барабан сепаратора радиусом R вращается вокруг неподвижной магнитной системы с линейной скоростью или делает n об/мин, то частота f изменения направления вектора Н составит:

, периодов /сек или Гц  (24)

Как следует из равенства (24), при обычной  скорости вращения барабана (= 100-200 см/сек) и при шаге полюсов системы S= 15-20 см эта частота мала и составляет всего 4-8 Гц. При такой низкой частоте происходит только переориентация магнитных прядей (так называемая «магнитная агитация») и частичный разрыв лишь наиболее длинных из них. Между тем для отделения сростков от чистых рудных зёрен необходимо полное разрушение самих прядей, что можно осуществить при большой частоте поля, т.е. при быстроходном режиме сепарации.

На крупном материале быстроходная сепарация не применялась из-за низкой напряжённости блоков ферритобариевых магнитов (1300Э), не позволяющей увеличивать частоту вращения барабанов сепараторов серии 90/100, 90/150, 90/250 свыше 38 об/мин, а шаг полюсов уменьшать менее 140 мм.

При указанных условиях частота изменения магнитного поля составляла около 6-10 Гц, что не обеспечивало интенсивного перемешивания обогащаемого материала и, соответственно, высокого качества разделения в мелких классах.

Модернизацию магнитных систем сепараторов для сухой магнитной сепарации рассмотрим на примере магнитных систем сепараторов ПБС 90/100, ПБС 90/150, ПБС 90/250 для обогащения сильномагнитных руд, выпускаемых Воронежским заводом «Рудгормаш».

За время модернизации сепараторов изготовлено и испытано девять вариантов магнитных систем с магнитами трёх размеров, мм: 80х80х20, 60х80х20, 40х80х20.

Испытаны системы с количеством рядов новых магнитов от шести до двенадцати с чередующейся полярностью по ходу движения материала, а также с расположением магнитов в шахматном порядке для создания криволинейного движения материала. Индукция на поверхности барабана изменялась в пределах от 200 до 250 МТл.

Из девяти вариантов магнитных систем с магнитами трёх размеров (80х80х20 мм, 60х80х20 мм, 40х80х20 мм) промышленными испытаниями установлено, что наиболее приемлемым для крупности 0-8 мм скарновых магнетитовых руд являются магниты размером 60х80х20 мм.

В настоящее время магнитные системы из сплава  Nd-Fe-B установлены на 55 сепараторах шести дробильно-обогатительных фабрик ОАО «Евразруда».

Для определения влияния технических параметров магнитных систем на технологические показатели обогащения были проведены опыты в условиях действующей фабрики, результаты которых представлены на графиках (рис. 35). Кривая = f(S) показывает, что качество концентрата повышается при увеличении шага полюсов с 60 до 90 мм и несколько снижается при увеличении с 90 до 120 мм, что связано с более высоким градиентом поля в зоне сепарации у сепаратора с 6см полюсным шагом. Наиболее эффективным является сепаратор с полюсным шагом 90 мм.

Рис. 35. Зависимость содержания железа в концентрате (а) и эффективности обогащения (б) от технических параметров магнитной системы

Кривые (рис. 36) показывают, что увеличение центробежной силы, действующей на частицы руды, повышает качество магнитного концентрата. Следует отметить, что показатели работы сепараторов с 120 и 90 мм полюсным шагом очень близки.

На рис. 37 показано, что с увеличением ускорения  выход концентрата падает, что подтверждает вывод о смещении веера продуктов разделения на поверхности сепаратора вверх, чем вызывается отрыв всё большего количества сростков.

Эффективность обогащения руды, как это видно из кривых, возрастает с увеличением центробежной силы. Эффективность обогащения сепаратора с полюсным шагом 90 мм выше на всех режимах разделения.

Сравнительный анализ работы сепараторов с различными магнитными системами показывает, что удельная производительность сепараторов с реконструированными магнитными системами увеличивается на 40-50 %.

Сепараторы делят раскрытый продукт неидеально. Это значит, что во всех продуктах будут частицы из всего диапазона возможного содержания ценного минерала: 0 1. По В.В. Кармазину, характеризовать такое свойство сепаратора можно сепарационной характеристикой, которая отражает вероятность перехода частиц узкого класса в обогащенный продукт.

На рис. 38-39 представлены графики сравнения разделительных характеристик промышленных сепараторов серии ПБС-90 на предприятиях ОАО «Евразруда» для класса руды -3+0 мм, полученных сростковым анализом исходного питания, концентрата и хвостов до реконструкции магнитных систем и после реконструкции. 

Для получения зависимостей все продукты магнитной сепарации подвергались сростковому анализу. Каждый продукт разделялся на классы крупности, каждый класс крупности в свою очередь подвергался магнитному анализу при ступенчатом изменении напряжённости магнитного поля от 38 кА/м до 105 кА/м. Полученные при таком разделении группы сростков взвешивались, подвергались разделке и химическому анализу. Итоговое качество каждого продукта обогащения складывалось из данных 18-24 продуктов сросткового анализа.

Как видно из этого сравнения (рис. 38-39), количество потерь богатых сростков магнетита с хвостами и попадание бедных сростков в концентрат резко уменьшилось после реконструкции магнитных систем.

Установлено, что применение на промышленных сепараторах магнитов из сплава  Nd-Fe-B, создающих напряжённость поля на поверхности барабана 2200 Э и разрешающих технически уменьшить шаг полюсов до 90 мм и менее, позволило увеличить частоту изменения магнитного поля сепараторов серии ПБС 90 до 20-25 Гц (обороты барабана 80-100 об/мин) при полюсном шаге 90 мм, и 39,3 Гц (при полюсном шаге – 0,06 м).

Сравнительный анализ работы сепараторов с различными магнитными системами показывает, что удельная производительность сепараторов с реконструированными магнитными системами увеличивается на 40-50 %.

Для изучения в промышленных условиях обогатимости руд Таштагольского, Казского, Шерегешского, Ирбинского, Тёйского рудников (проектные схемы ДОФ одностадиальные)  были проведены промышленные опыты по переработке исходных руд по новой технологии двухстадиальной СМС со снижением крупности и с использованием сепараторов с новыми магнитными системами из сплава неодимжелезобор с различным полюсным шагом, установленных в ряд действующих.

Методика проведения опытов по новой технологии предусматривала отбор проб исходных руд на фабриках, моделирование оптимальной технологии обогащения на ДОФ Абаканского филиала для переработки руд в промышленных условиях.

Расширено внедрение новых магнитных систем и технологий на их основе на все фабрики ОАО «Евразруда»:

- модернизированы магнитные сепараторы на основе внедрения новых магнитных систем из сплава Nd-Fe-B на шести фабриках ОАО «Евразруда»;

- внедрены двухстадиальные технологические схемы вместо одностадиальных схем на Таштагольской, Тёйской, Горно-Шорской обогатительных фабриках сухой магнитной сепарации;

- внедрены операции по получению высококачественного концентрата для агломерационного производства на Ирбинской и Абаканской ДОФ;

- внедрены операции контрольной сепарации отвальных хвостов на Горно - Шорской, Таштагольской, Тёйской, Ирбинской обогатительных фабриках.

Мероприятия по разработке и внедрению новых магнитных систем сепараторов и схем обогащения на шести обогатительных фабриках позволили в целом по ОАО «Евразруда» повысить извлечение железа в первичный концентрат на 0,9 % при одновременном повышении качества первичных концентратов на 0,6 % и снижении потерь железа с отвальными хвостами на 0,6 %.

Заключение

В диссертации решена крупная научно-техническая проблема горной отрасли повышения извлечения железа из скарновых руд в концентрат путем научно-технического обоснования разработки и создания магнитных систем сепараторов и аппаратов, позволяющих увеличить выпуск товарной продукции, обеспечить научно-технический прогресс в области обогащения руд черных металлов.

Основные научные и практические результаты исследований, а также предложенные и реализованные рекомендации заключаются в следующем:

1. Разработана классификация потерь железа общего и магнетитового, достигнутых при сухой магнитной сепарации скарновых магнетитовых руд месторождений Сибири, характеризующая природные различия технологических свойств минерального сырья, особенности технических и организационно-технических решений, направленных на повышение достигнутой эффективности магнитной сепарации.

2. Уточнена зависимость изменения пондеромоторных сил от напряженности магнитного поля для скарновых типов руд, позволяющая установить особенности взаимодействия магнетита в объёме рудного куска и вектора напряжённости внешнего магнитного поля. Установлено, что изменение численного параметра пондеромоторных сил может достигать в большую или меньшую сторону 20-30 %, что требует принудительного изменения пространственного положения куска.

3. Впервые установлена взаимосвязь между собственной частотой магнитной частицы, её размером и форм-фактором для скарновых магнетитовых руд, позволяющая найти частотные режимы внешнего поля и собственной частоты магнитной частицы, при которой рудный кусок приобретает наибольшую подвижность.

4. Разработана методика и предложено устройство для экспериментальной оценки значений удельных пондеромоторных сил взаимодействия рудных частиц с магнитными полями постоянных магнитов на основе сплава Nd-Fe-B. Экспериментально на типоразмерах магнитов (80х80х20 мм, 60х80х20 мм, 40х80х20 мм) установлено, что оптимальное расстояние между магнитами в магнитной системе сепараторов с чередующейся магнитной полярностью составляет половину ширины магнита, при этом обеспечивается беспрепятственный магнитный транспорт рудных частиц по поверхности барабана сепаратора. Найденные рациональные параметры рекомендовано использовать при создании промышленных образцов магнитных систем сепараторов.

5. Для типоразмерного ряда из магнитов Nd-Fe-B (60х80х20 мм) установлено, что численные значения удельной пондеромоторной силы в 40-50 раз превышает силу тяжести на расстоянии 20 мм от магнитов. При этом частицы транспортируемого наружного слоя прижимают  основную массу разделяемых минералов к поверхности барабана, что нарушает процесс обогащения сильномагнитной фракции и следует учитывать при создании магнитных сепараторов.

6. Экспериментально обнаружен эффект «подскока» магнитных частиц на высоту 50 мм для однополярных магнитных систем с векторами магнитного поля магнитов направленными в одну сторону. Эффект «подскока» частиц разрыхляет постель материала на поверхности барабана магнитного сепаратора, высвобождает и удаляет частицы пустой породы, тем самым повышая качество технологического процесса.

7. Разработаны комбинации патентозащищенных устройств (патент 2220776,  патент 2233707) с использованием процессов разрушения магнитных флокул, размагничивания, перемещения магнитных частиц при рациональных параметрах знакопеременных вращающихся магнитных полей с частотой 15-50 Гц. Использование аппарата в комплексе для контрольной сепарации отвальных хвостов на ДОФ позволило повысить извлечение железа в концентрат на 0,94 %.

8. Разработан магнитный сепаратор для мокрой магнитной сепарации с магнитной системой, состоящей из двух участков: стандартного и двух вращающихся магнитных рядов с регулируемым числом оборотов, обеспечивающих изменение частоты магнитного поля 15-50 Гц, в зоне загрузки и разгрузки сепаратора, расположенных параллельно оси барабана, что приводит к более эффективному разделению сепарируемого материала (патент 2434684).

9. Разработаны и внедрены комбинированные магнитные системы к сепараторам типа ПБМ 90/250 для мокрой магнитной сепарации на Абагурской и Мундыбашской обогатительных фабриках, повышающие извлечение железа в концентрат на 0,71 %.

10. Разработаны методы высокоселективного разделения магнитных материалов по их магнитным свойствам во вращающихся магнитных полях с частотой 15-50 Гц, новизна защищена патентами 2231394, 2246358, 2344880. Изготовлены магнитные сепараторы – анализаторы, позволяющие прогнозировать возможности сухой магнитной сепарации в промышленных условиях. Так, при анализе в различных режимах материала отвальных хвостов (класс 0-5 мм) получена магнитная фракция с содержанием железа общего 46,87 %, выход её составил 1,06 %.

11. Предложен способ обогащения крупнокускового неклассифицированного материала (0-0,25 м) на сепараторе с комбинированной магнитной системой. В первой четверти барабана магнитная система выполнена в виде колец с чередующейся магнитной полярностью по ширине сепаратора, вторая четверть барабана состоит из магнитных рядов с чередующейся магнитной полярностью по ходу движения материала и изменяемым по величине полюсным шагом от 0,12 м до 0,06 м. Новизна защищена патентом 2344879. Применение комбинированных магнитных систем для магнитного обогащения значительно расширяет возможности применения магнитной сепарации как самостоятельной операции на шахтах, карьерах, фабриках.

12. Разработан способ обогащения мелкой неклассифицированной руды (от 0 до 0,08 м). Основное отличие процесса сепарации состоит в наличии выталкивающей магнитной силы при чередовании с притягивающей и одновременным наличием вращательных магнитных моментов, что позволяет вращать и встряхивать материал магнитными силами, освобождая таким образом частицы пустой породы, запутавшиеся во флокулах и способствуя их удалению в отвальные хвосты. Новизна защищена патентом 2380164.

13. Разработаны и внедрены в производство:

- комбинированные магнитные системы с использованием магнитных материалов из сплава Nd-Fe-B и феррита бария к магнитным сепараторам ПБС 90/100, ПБС 90/150, ПБС 90/250, ЭБС 80/170, позволяющие увеличивать частоту изменения магнитного поля до 20-39 Гц, на шести обогатительных фабриках ОАО «Евразруда»;

- двухстадиальные технологические схемы на Таштагольской, Тёйской, Горно-Шорской обогатительных фабриках сухой магнитной сепарации;

- технологии по получению высококачественного концентрата с массовой долей железа 48,0 % для агломерационного производства на Ирбинской и Абаканской ДОФ;

- технологии контрольной сепарации отвальных хвостов для дополнительного извлечения железа на Горно - Шорской, Таштагольской, Тёйской, Ирбинской обогатительных фабриках СМС ОАО «Евразруда».

Применение комбинированных магнитных систем на обогатительных фабриках Сибирского региона совместно с технологическими новшествами позволило повысить извлечение железа в концентрат на 0,90 %, повысить его качество на 0,60 %, снизить потери с отходами на 0,60 % (акт о внедрении от 21.07.2010 г.).

Суммарный годовой экономический эффект от внедрения в производство на обогатительных фабриках новых комбинированных магнитных систем составил 163000 тыс. руб. на период 2007 года.

14. Результаты научных исследований используются:

- в учебном процессе Сибирского государственного индустриального университета (г. Новокузнецк) по специальности «Обогащение полезных ископаемых» (акт о внедрении от 21.10.2010 г.);

- в научно - исследовательских работах института «ВостНИГРИ» в процессах исследования обогатимости различных типов руд (акт об использовании от 08.09.2010 г.).

- в учебном процессе кафедры ОПИ и ВС Забайкальского государственного университета (г. Чита) при чтении лекций, проведении лабораторных работ, дипломном проектировании при подготовке горных инженеров по специальности 130400 «Горное дело» (акт об использовании от 05.12.2011 г.).

15. Выдвинут следующий ряд рекомендаций:

- использовать созданные конструкции для производства аппаратов и внедрения их на производстве, в лабораториях, учебных заведениях;

- продолжить исследования закономерностей сложного взаимодействия неизвестных составляющих магнитных полей, что обещает выявление новых закономерностей, создание новых более совершенных конструкций устройств для магнитного обогащения магнетитовых руд.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Килин В.И. Повышение эффективности магнитной сепарации магнетитовых руд: монография. - Чита: ЧитГУ, 2011. – 327 с.

Публикации в ведущих научных рецензируемых журналах и изданиях

2. Килин В.И. Изучение магнитных свойств и процессов сепарации Абаканских магнетитов / Килин В.И., Якубайлик Э.К. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 2002. - № 5. -  С. 104.

3. Килин В. И. Модернизация магнитных систем сепараторов на основе высокоинтенсивных магнитов. / Килин В. И., Якубайлик Э. К. // Известия вузов. Горный журнал. - 2004. -  № 4 – С. 110-112.

4. Килин В. И. Выделение аглоруды из первичных магнетитовых концентратов сухой центробежной сепарацией. / Килин В. И., Ганженко И.М., Якубайлик Э. К. // Известия вузов. Чёрная металлургия. - 2007. -  № 6 – С. 9-10.

5. Килин В.И. Метод подготовки железных руд к сухой магнитной сепарации / Килин В.И., Килин С.В. // Обогащение руд. – 2008. - № 4 – С. 30-32.

6. Килин В.И. Новые методы магнитной обработки магнетитовых руд с целью повышения эффективности их обогащения / Килин В.И., Килин С.В.  // Обогащение руд. – 2008. – №5. – С. 31-33.

7. Килин В.И. К выбору полюсного шага магнитных систем сепараторов для сухого обогащения / Килин В.И., Килин С.В. // Обогащение руд. – 2008. - № 6 – С. 14-18.

8. Килин В.И. Лабораторные сепараторы – анализаторы для сухой магнитной сепарации / Килин В.И., Килин С.В. // Обогащение руд. – 2009. - № 1 – С. 39-42.

9. Килин В.И. Исследование магнитных характеристик системы неодим-железо-бор в сухих сепараторах / Килин В.И., Якубайлик Э.К., Верхотуров М.В., Килин С.В. // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 2009. - № 1 – С. 106-111.

10. Килин В.И. О возможности обогащения неклассифицированных руд с применением магнитных сепараторов новых конструкций / Килин В.И., Килин С.В. // Обогащение руд. – 2009. - № 6 – С. 28-31.

11. Мязин В.П. Совершенствование техники и технологии обогащения сильномагнитных железосодержащих руд с использованием инновационных разработок последних лет (на примере Сибирского региона) / Мязин В.П., Килин В.И.,  Якубайлик Э.К. // Вестник Читинского государственного университета. – 2010. – № 6. – С. 95-101.

12. Килин В.И. Исследование механических сил магнитного поля однополярных систем редкоземельных постоянных магнитов / Килин В.И., Килин С.В. // Обогащение руд. 2010. - № 4 – С. 21-23.

13. Килин В.И. Исследование магнитных систем редкоземельных постоянных магнитов со встречной ориентацией магнитных моментов. / Обогащение руд. – 2010. – № 5 – С. 28-31.

14. Килин В.И. Влияние магнитной обработки на магнитные свойства сильномагнитных железных руд. / Обогащение руд. – 2010. – № 6 -  С. 23-26.

15. Килин В.И. Универсальный аппарат  для магнитной обработки сильномагнитных руд. / Обогащение руд. – 2011. - № 1 -  С. 32-34.

16. Килин В.И. Особенности дезинтеграции многокомпонентной рудной шихты в условиях промышленной рудоподготовки / Килин В.И., Зарщикова Г.Г., Слизов А.В., Плотникова А.В. Ананьев П.П. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2012. – № 2. – С. 17-18.

Патенты на изобретения

17. Пат. 2220776. Россия, М.Кл. В 03 С 1/18 Аппарат для магнитной обработки минеральных смесей / Звегинцев А.Г., Килин В.И. / - № 2002116730; Заявлено 21.06.2002; Опубликовано 10.01.2004, Бюл. № 1. – 6 с.; ил. 2.

18. Пат. 2233707. Россия, М.Кл. В 03 С 1/18, 1/24 Аппарат для магнитной обработки минеральных смесей / Звегинцев А.Г., Килин В.И. / - №2002233180; Заявлено 09.12.2002; Опубликовано 10.08.2004, Бюл. № 22. – 5 с.; ил. 2.

19. Пат. 2231394. Россия, М.Кл. В 03 С 1/06, 1/24 Магнитный сепаратор - анализатор / Звегинцев А.Г., Килин В.И. / - № 2003103246; Заявлено 03.02.2003; Опубликовано 27.06.2004, Бюл. № 18. – 4 с.; ил. 2.

20. Пат. 2246358. Россия, М.Кл. В 03 С 1/24, 1/18 Магнитный сепаратор - анализатор / Звегинцев А.Г., Килин В.И. / - № 20031303002; Заявлено 13.10.2003; Опубликовано 20.02.2005, Бюл. № 5. – 4 с.; ил. 2.

21. Пат. 2344880. Россия, М.Кл. В 03 С 1/18  Магнитный сепаратор  /Килин В.И., Якубайлик Э.К., Килин С.В. / - № 2007131162; Заявлено 15.08.2007; Опубликовано 27.01.2009, Бюл. № 3. – 4 с.; ил. 2.

22. Пат. 2344879. Россия, М.Кл. В 03 С 1/12  Барабанный магнитный сепаратор  / Килин В.И., Конев Н.Н.,  Якубайлик Э.К., Килин С.В. / - № 2007131640; Заявлено 20.08.2007; Опубликовано 27.01.2009, Бюл. № 3. – 6 с.; ил. 2.

23. Пат. 2380164. Россия, М.Кл. В 03 С 1/10  Барабанный магнитный сепаратор  /Килин В.И., Якубайлик Э.К., Килин С.В. / - № 2008134750; Заявлено 25.08.2008; Опубликовано 27.01.2010, Бюл. № 3. – 4 с.; ил. 2.

24. Пат. 2375117. Россия, М.Кл. В 03 С 1/10  Сепаратор-анализатор  / Килин В.И., Якубайлик Э.К., Килин С.В. / - № 2008142936; Заявлено 29.10.2008; Опубликовано 10.12.2009, Бюл. № 34. – 5 с.; ил. 2.

25. Пат. 2400307. Россия, М.Кл. В 03 С1/24  Ленточный магнитный сепаратор /Килин В.И., Якубайлик Э.К., Килин С.В. / - № 2008122103; Заявлено 02.06.2008; Опубликовано 27.09.2010, Бюл. № 27. – 4 с.; ил. 2.

26. Патент 2434684. Россия, М.Кл. В 03 С1/24  Барабанный магнитный сепаратор /Килин С.В., Килин В.И. Якубайлик Э.К. / - № 2010116610; Заявлено 26.04.2010; Опубликовано 27.11.2011, Бюл. № 33. – 3 с.; ил. 2.

Прочие публикации

27. Якубайлик Э.К. Доизвлечение железа из техногенного сырья методами магнитной сепарации / Якубайлик Э.К., Гришаев Д.В., Килин В.И. // Материалы международного научного семинара «Инновационные технологии – 2001г.». – Красноярск, 2001. – Т. 2. – С. 158.

28. Якубайлик Э.К. Дообогащение хвостов Абаканского железорудного месторождения / Якубайлик Э.К., Килин В.И., Гришаев Д.В. // Тезисы докладов третьего Конгресса обогатителей стран СНГ. – Москва: МИСиС, 2001. - С. 53.

29. Якубайлик Э.К. Повышение качества магнетитовых концентратов в пульсирующих магнитных полях. / Якубайлик Э.К., Килин В.И., Ганженко И.М. // Наука – производству – 2003. - № 5. Институт физики им. Киренского Л.В. (г. Красноярск)  – С. 40-43.

30. Килин В.И. Повышение эффективности обогащения магнетитов на основе применения высокоинтенсивных магнитов./ Килин В.И., Якубайлик Э.К. // Всероссийская научно-практическая конференция «Достижения науки и техники – развитию сибирских регионов», (Красноярск, 2003): материалы. – Красноярск: КГУ, 2003. – Т.1. – С.236-238.

31. Килин В.И. Пути снижения потерь железа при обогащении Абаканских магнетитов / Килин В.И., Якубайлик Э.К., Байбородов Я.Н., Пономарёв А.В.  // Четвёртый конгресс обогатителей стран СНГ (Москва, 2003): материалы. – Москва: МИСиС, 2003. – Т.1.– С. 118-120.

32. Килин В.И. Высокоселективный лабораторный магнитный сепаратор-анализатор / Килин В.И., Байбородов Я.Н., Пономарёв А.В. // Четвёртый конгресс обогатителей стран СНГ (Москва, 2003): материалы. – Москва: МИСиС, 2003. – Т. 2.– С. 109.

33. Килин В.И. Магнитная обработка минеральных смесей перед сепарацией / Килин В.И., Байбородов Я.Н., Пономарёв А.В. // Четвёртый конгресс обогатителей стран СНГ (Москва, 2003): материалы. – Москва: МИСиС, 2003. – Т. 2.– С. 216.

34. Килин В.И. Использование вращающихся магнитных полей для отделения тонкодисперсного золота от магнетита / Килин В.И., Звегинцев А.Г. // Прогрессивные методы обогащения и технологии глубокой переработки руд цветных, редких и платиновых металлов (Плаксинские чтения 2004): материалы междунар. совещ.. – Иркутск: ИрГТУ, 2004. –С. 94-95.

35. Звегинцев А.Г. Использование магнитной сепарации для разделения тонкодисперсных материалов / Звегинцев А.Г., Елфимов С.А., Сентемова В.А, Килин В.И. // Евро-Азиатский симпозиум «Прогресс в магнетизме»: материалы международного совещания. – Красноярск: ИФ СО РАН, 2004. – С. 399.

36. Килин В.И. Изучение возможности повышения качества «первичного» Абаканского магнетитового концентрата / Килин В.И., Якубайлик Э.К., Артюхов Д.В., Пехова Л.П. // Пятый конгресс обогатителей стран СНГ (Москва, 2005): материалы. – Москва: МИСиС, 2005. – Т. 3. – С.21-22.

37. Килин В.И. Использование знакопеременных магнитных полей для сепарации Абаканских проб / Килин В.И., Конев Н.Н., Килин С.В., Пехова Л.П. // Шестой конгресс обогатителей стран СНГ (Москва, 2007): материалы. – Москва: МИСиС, 2007. -Т. 2.– С.12-14.

38. Килин В.И. Повышение эффективности магнитной сепарации на предприятиях ОАО «Евразруда» / Килин В.И., Конев Н.Н., Килин С.В. // Шестой конгресс обогатителей стран СНГ (Москва, 2007): материалы. – Москва: МИСиС, 2007. -Т. 2. – С.46-47.

39. Прокопьев С.А Стадиальное выведение железосодержащего концентрата методом винтовой сепарации при обогащении магнетитсодержащих руд / Прокопьев С.А., Пономарёва А.М., Чантурия В.А., Гельбинг Р.А. Килин В.И. // Шестой конгресс обогатителей стран СНГ (Москва, 2007): материалы. – Москва: МИСиС, 2007. -Т. 2. – С.65-66.

40. Килин В.И. Сухая центробежная сепарация – эффективный способ дообогащения магнетитовых продуктов / Килин В.И., Ганженко И.М., Якубайлик Э.К. // Шестой конгресс обогатителей стран СНГ (Москва, 2007): материалы. – Москва: МИСиС, 2007. -Т.2.– С. 68-69.

41. Цинкер Л.М. Рациональное использование техногенных месторождений из отходов горно-обогатительных предприятий черной металлургии / Цинкер Л.М., Квочин В.А., Онофрийчук В.Я., Мюнх А.Ф., Килин В.И. // Международная конференция «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды» (Новосибирск, 2007): материалы. – Новосибирск: ИГД СО РАН, 2007. -Т. 1.– С. 49-53.

42. Килин В.И. Совершенствование процессов сухой магнитной сепарации на предприятиях ОАО «Евразруда» / Килин В.И., Якубайлик Э.К., Килин С.В. // Международная научно-техническая конференция «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья» (Екатеринбург, 2008): материалы. – Екатеринбург: УГГУ, 2008 – С. 42-44.

43. Прокопьев С.А. Лежалые хвосты Мундыбашского филиала ОАО «Евразруда» как перспективный объект комплексного извлечения ценных компонентов. / Прокопьев С.А., Пономарева С.А., Шульгина М.Е., Килин В.И., Килин С.В. // Материалы международного совещания Плаксинские чтения – 2008. – Владивосток, 2008. – Ч. 2. – С.300-305.

44. Килин В.И. Влияние окружной скорости на процесс сухой магнитной сепарации / Килин В.И., Якубайлик Э.К., Килин С.В. // Седьмой конгресс обогатителей стран СНГ (Москва, 2009): материалы. – Москва: МИСиС, 2009. – С. 5.

45. Килин В.И. Исследование магнитных полей и магнитных сил различных магнитных систем со встречными магнитными полями / Килин В.И., Якубайлик Э.К, Килин С.В. // Седьмой конгресс обогатителей стран СНГ (Москва, 2009): материалы. – Москва: МИСиС, 2009. – С. 5.

46. Килин В.И. Обогащение гематит-магнетитовых руд Абагасского месторождения / Килин В.И., Якубайлик Э.К, Ганженко И.М., Костененко Л.П. // Седьмой конгресс обогатителей стран СНГ (Москва, 2009): материалы. – Москва: МИСиС, 2009. – С. 31.

47. Килин В.И. К источникам и причинам потерь железа при первичной переработке железных руд магнетитового типа на дробильно - обогатительных фабриках / Килин В.И., Онофрийчук В.Я. // Седьмой конгресс обогатителей стран СНГ (Москва, 2009): материалы. – Москва: МИСиС, 2009. – С. 30.

48. Килин В.И. Совершенствование техники и технологии обогащения железосодержащих руд Сибирского региона / Килин В.И., Якубайлик Э.К, Килин С.В. // Инновационные процессы в технологиях комплексной, экологически безопасной переработки минерального и нетрадиционного сырья (Плаксинские чтения 2009): материалы международного совещания. – Новосибирск: ИГД СО РАН, 2009. – С. 192-195.

49. Килин В.И. Классификация потерь железа магнетитового и общего при переработке руд магнетитового типа на дробильно-обогатительных фабриках / Килин В.И., Онофрийчук В.Я. // Техника и технология разработки месторождений полезных ископаемых. – Новокузнецк: СибГИУ, 2009. - № 10. – С. 70-80.

50. Онофрийчук В.Я. Структура формирования железа магнетитового и общего в отходах переработки железных руд на дробильно-обогатительных фабриках. / Онофрийчук В.Я. Килин В.И. // Техника и технология разработки месторождений полезных ископаемых. – Новокузнецк: СибГИУ, 2009. - №10. – С.62-69.

51. Килин В.И. Изменение магнитных свойств магнитных материалов под воздействием магнитной обработки / Килин В.И., Килин С.В. // Материалы 7 международной научно – практической конференции  «Прогрессивные технологии и оборудование для обогащения рудных и нерудных материалов» – Новосибирск: 2010. – С. 190-197.

52. Прокопьев С.А. Испытания новой модели винтового аппарата при обогащении железных руд  / Прокопьев С.А., Пономарева С.А. Килин В.И. // (Плаксинские чтения 2010): материалы международного совещания. – Казань – 2010. – С. 300-302.

53. Новиков Н.И. Использование отходов железорудного сырья на горнорудных предприятиях ОАО «Евразруда» для производства первичного концентрата, строительных материалов и товаров народного потребления / Новиков Н.И., Килин В.И., Матвеев Ю.Г. // Материалы второго международного конгресса «Цветные металлы – 2010». – Красноярск, 2010. – С. 762-765.

Лицензия  ЛР № 020525 от 02.06.97

Подписано в печать        Формат 60х84  1/16

Усл.печ.л. 2,0 Тираж 100 экз.        Заказ N

Забайкальский государственный университет

ул. Александро-Заводская, 30,  г. Чита, 672039

РИК ЗабГУ
 





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.