Способ измельчения материалов с магнитными компонентами и мельница для его осуществления

 

Изобретение относится к измельчению материлов, а именно клпособу измельчения материалов с магнитными компонентами и мельнице для его осуществления, и обеспечивает повышение избирательности и полноты раскрытия магнитных компонентов. Мельница содержит барабан 1 с ферромагнитными шарами 2, вдоль которого снаружи по всей его длине размещены закрепленные на мэгнитопроводе 5 магнитные полюса 3 и 4 ограниченные сектором с углом а arccos (n VD/30 v)2, где п - частота вращения барабана 1, об/мин, D - диаметр барабана 1, м. Торцы 6 верхнего полюса 4 удалены от fc VJ О со VI со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1701373 А1 (л)ю В 02 С 19/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4619942/33 (22) 14.12.88 (46) 30.12.91. -Бюл. М 48 (71) Научно-исследовательский и проектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых "Уралмеханобр" (72) Э.А. Хопунов и С.Л. Ворончихин (53) 621.926.9 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 564006, кл. В 02 С 19/18, 1975.

Авторское свидетельство СССР

hL 1294376, кл. В 02 С 17/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

М 1140828, кл. В 02 С 19/18. 1983, Авторское свидетельство СССР

Гч 908391, кл. В 02 С 19/18, 1980. (54) СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ С МАГНИТНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ И

МЕЛЬНИЦА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измельчению материлов, а именно кспособу измельчения материалов с магнитными компонентами и мельнице для его осуществления, и обеспечивает повышение избирательности и полноты раскрытия магнитных компонентов.

Мельница содержит барабан 1 с ферромагнитными шарами 2, вдоль которого снаружи по всей его длине размещены закрепленные на магнитопроводе 5 магнитные полюса 3 и

4 ограниченные сектором с углом а= arccos ((и vG/30 V2) ), где и — частота вращения барабана 1, об/мин; D — диаметр барабана

1, м, Торцы 6 верхнего полюса 4 удалены от

1701373 торцов 7 нижнего сектора на угол 4а, Магнитный поток е магнитного поля совмещают с направлением столкновения мелющих шаров 2, а разрушение частиц измельчаемого магнитосодержащего материала осуществляют в неоднородном магнитном поле, образуемом между мелющими телами, при этом напряженность H ма-Hèòèoãî поля выбирают иэ соотношения

4 (244(Ь/хср +1) /1/х<Н <244 (Rp/rp+1) /vx, (где х,>,cp — удельная магнитная восприимчивость магнитной компоненты и измельчаемого материала, м /кг; 2Rp, 2го — размер

3 мелют, его тела и крупность частиц иэмельчаемо о материала, м; H — напряженность магни. ного поля в точках контактов мелю( щих тел, А!м. 1 ил., 1 табл.

Изрбретение относится к измельчению материалов, а именно к способу измельчения материалов с магнитными компонентами и мельнице для его осуществления и может быть использовано для измельчения магнитосодержащих руд и других материалов, Цель изобретения — повышение избирательности и полноты раскрытия магнитных компонентов, На чертеже изображена мельница для измельчения материалов, содержащих магнитные компоненты, предназначенная для реализации предложенного способа измельчения материалов.

Мельница содерхкит барабан 1, который заполнен мелющими телами-шарами 2 из ферромагнитного материала. Снаружи корпуса барабана 1 вдоль era оси по всей его длине размещены магнитные полюса 3 и 4, закрепленные на неподвижном магнитопроводе 5.

Полюса 3 размещены в нижней части барабана 1, а полюса 4 — в верхней его части, tlpM Этом tlofllocB 3,4 — выполнены противоположной полярности и ограничены секторами с углом а.Торцы б верхнего сектора гюлюса 4 расположены от торцов 7 нижнего сектора полюса 3 на угол 4rx.

Угол а выбран из сос тношения:

2 и/б а- агссов 1 - -

/ где n — частота вращения барабана, об/мин;

0 — диаметр барабана, м;

Мельница работает следующим образом.

В барабан 1 мельницы загружают измельчаемый материал и мелющие шары 2 из ферромагнитного материала. Частицы материала находящиеся в зонах контакта.мелющих шаров 2 сдавливаются между поверхностями сталкивающихся мелкпцих шаров 2 и разрушаются. В момент сближения любой из пар мелющих шаров 2 между собой в зоне контакта между ними соэдает10 о

20 ся неоднородное поле в направлении их соударе ия, причем напряженность магнитного поля выбрана в зависимости от свойств ( исходного материала.

В,результате воздействия магнитного поля на материал, магнитные частицы, а также сростки втягиваются в зону контакта между, мелющими шарами 2, где и происходит их, разрушение. Немагнитные частицы, не взаимодействуя с магнитным полем, могут оказаться в зоне контакта между мелющими, шарами 2 лишь случайно, поэтому случайным и маловероятным будет измельчение немагнитных частиц, и процесс измельчения становится более избирательным, селект ивн ым, Сс эдание магнитного поля в зоне отрыва и падения мелющих тел обеспечивает возникновение вторичного индуцированного фе ромагнитной загрузкой магнитного поля в;зоне столкновения мелющих тел, При этом вследствие совмещения магнитного

l поток;1 с направлением столкновения мелющих трл, магнитное поле создается в тех

1 точках контакта этих тел, в которых происходит разрушение частиц вследствие столкновения движущихся мелющих тел.

Создание неоднородного магнитного поля а точках контакта мелющих тел приво(30 дит к тому, что под действием пондеромоторных сйл магнитные частицы, заполняющие пространство между мелющими телами, втягиваются в эти зоны, тем самым вероятность их разрушения повышается. Вследст35 вие того, что плотность магнитных частиц в ( зоне контакта возрастает эа счет снижения плотн< сти немагнитных частиц, то вероятность разрушения последних снижается.

Это п иводит к тому, что процесс измельче40 ния магнитныхчастицстановится болеедетерминиррванным, в то время как измельчение немап итных случайно и маловероятно. Таким образс м, процесс измельчения материала в целом становится более избирательным. Be45 личин; ) напряженности магнитного поля позволн т создать условия для реализации

1 механ изма перемещения магнитных частиц

1701373 г в зону контакта, когда магнитные силы взаимодействия неоднородного магнитного поля превышают(или становятся сравнимы) силы трения магнитных частиц в механической смеси, 5

Характер неоднородности магнитного поля в зоне контакта определяется в основном радиусом кривизны мелющего тела R<, при этом, если размер зоны контакта меньше размера мелющего тела (26<2 Ro), то 10 напряженность магнитного пОля в межшаровом пространстве на расстоянии у (p Ро) от зоны контакта может быть описана уравнением магнитного диполя. На частицу материала размером 2ro с удельной магнитной 15 восприимчивостью g,íàxoäÿùåéñÿ в межшаровом пространстве со стороны неоднородного магнитного поля, концентрирующегося в зоне контакта, действует сила F>. При этом частица перемещается из межшарового про- 20 странства в зону контакта (она же зона разрушения), если равнодействующая магнитной силы и силы сопротивления движению F< отлична от нуля (F >Fc), С учетом реальной плотности среды сила Fc может быть качест- 25 венно описана ньютоновским законом, Область мажшарового пространства, в котором выполняется условие перемещения частицы, может быть ограничено, с одной стороны, дальнодействием соседних 30 зон контакта (г < F4) с другой стороны, средним расстоянием между частицами в

СрЕде х(х хв— в (g/X,ð ) ro).

1 з

При попадании частицы в зону контакта эта частица разрушена, если размер зоны превышает Размер частицы (2 h, > 2 ro), С учетом приведенных ограничений процесс разрушения магнитных частиц в механической смеси избирателен, если напряженность магнитного поля в зонах контакта мелющих тел выбрана в диапазоне з г г

„,гатт.+ к, „„в "+

Я Т где g,gyp — удельная магнитная восприим- 45 чивость магнитной компоненты и измельчаемого материала, м /кг;

2Rp, 2 — размер мелющего тела и крупность измельчаемого материала, м;

Н вЂ” напряженность магнитного поля в 50 точках контакта мелющих тел, А/м, Численное значение коэффициента пропорциональности (К = 244) опредеРо

55 (лено экспериментально, путем оценки параметра С, физический смысл которого соответствует работе по перемещению в зону контакта материала единичной массы. При этом получено, что этот параметр является постоянной величиной, которая для магнетита воя пульпы составляет О 75 Дгк/кг. (уто— магнитная постоянная, 1,267 10 Г/м).

Анализ показывает, что избирательность разрушения проявляется для материалов, удельная магнитная восприимчивость которых превышает 1,26 10 м /кг(предельный уровень слабомагнитности). Размещение дополнительного магнитного полюса в верхней части барабана и расположение полюсов в определенных секторах, угол которых зависит от числа оборотов и диаметра барабана, выбрано таким образом, чтобы магнитная система находилась в зоне отрыва (верхний сектор) и в зоне падения мелющих тел (нижний сектор).

Разноименная полярность полюсов соответственно в верхнем и нижнем секторах обеспечивает то, что магнитный поток про-, низывает практически всю зону наиболее интенсивного измельчения, при этом его направление совпадает с направлением столкновения мелющих тел, что повышает избирательность измельчения и полноту раскрытия сростков.

Угол сектора, ограничивающий магнитные полюса, харак-:еризует протяженность зоны столкновения, а расстояние между торцами секторов опоеделяет направление замыкания магнитного потока между полюсами. Оптимальное значение этих параметров Определялссь экспериментально по максимуму зн-:÷åíèÿ напряженности магнитного поля в зоне контактов мелющих тел в направлении их столкновения, При этом определено, что угол сектора равен углу а, а расстояние между торцами секторов — 4а, где а — значение угла отрыва одиночного шара при его вращении в барабане мельницы, которое определяется по известному выражению (1), Способ и реализующее его устройство были проверены в лабораторных условиях.

Измельчение проводилось в лабораторной барабанной мельнице диаметром 200 мм и длиной 200 мм, изготовленной из немагнитной стали. Скорость вращения барабана составила

0,82 и р, В качестве ферромагнитных мелющих тел использовались стальные шары диаметром 22 мм, Степень заполнения объема барабана шарами составила 45%, а иэмельчаемым материалом 12%. Измельчались продукты, выделенные из руды. при этом были выделены два продукта узкого грансостава

-0,4+0,2 мм с массовой долей железа общего

53,4 и 6,8%, Причем удельная магнитная восприимчивость первого составила 3,06х

x104 м /кг, поэтому его можно отнести к

1701373 сильномагнитному продукту, а второй оти"сится к слабомагнитным продуктам, псскольку его X = 7,3 10 м /кг, Для укаэанной мельницы угол G находится иэ приведенного соотношения подстановкой в него указанных величин и составил порядка

47О.

В качестве полюсов магнитного поля были применены постоянные магниты иэ феррита бария, в верхнем секторе (в зоне отрыва) устанавливалась полярность N в нижнем секторе (в зоне падения мелющих тел) полярность S.

Измельчаемый материал представлен в основном сростками магнетита в нерудных минералах; в cNflbHQMBIHI продукте— это богатые сростки, в слабомагнитном— бедные.

В соответствии с приведенной формулой для расчета напряженности магнитного поля для анализируемых материалов диаг азон изменения напряженности H составил

43,6<Н<1500 (кА/м) для сильномагнитного материала и 510<Н<1500 (кА/м) для слабсмагнитного.

При этом правое условие одинаково для обоих материалов, а фактически взятые в эксперименте значения напряженности магнитного поля составляют 51,7 и 560 кА/м достаточно близки к граничным точкам.

Превышение правого предела Н>1500 кА/м, как показали эксперименты, приводит к тому, что при Н = 1600 кА/м г|роисходит слипание шаровой загрузки и измельчение практически прекращается; эффективно(Tb воздействия близка к нулю.

Эксперименты при Н<43, 6 (меньше левого предела) для сильномагнитного л атериала показали, что при I-! =-30 кА/м и ниже прирост избирательности измеЛьчения Y полноты раскрытия по отношению K известному не превышает 0,5-1%; аналогично и для слабомагнитного продукта при Н =- 4 0 кА/м, т.е. ниже предельного ".íà÷åíè дг,я данного материала (Х<510 кА/м). Требуемые значения напряженности магнитного поля в точках контакта мелющих тел подбирались путем изменения м.д.с, источников (регулировкой зазора между магнитной системой и барабаном Måëüíèö-I или изменением толщины полюсов, расположенных в зонах отрыва и падения мелющих тел).

Напряженность магнитного поля в зоне контакта в каправг ении столкновения измерялась миллитеслаамперметром О-4354.

После измельчения в течение 6 мин продукты подвергались ситовому анализу и магнитнол у обогащению и подс,итывались показатели избиратег1ьности измельчения (А) и полноты раскрытия (В) (табл.1) по следующим формулам; уа PI, / i< — а и Р— а гДе )Ъ, f Iy — выхоДа и м ассова Я ДолЯ Ре, щ концентрата в отдельном -м — классе крупности;

Q — массовая доля всеобщ в иэмельчаемом продукте, (исходный);

P; — теоретическое содержание металла в концентрате при полном раскрытии, равное 72,4 Ре>вщ, Коэффициент А характеризует долю

Ремщ в концентрате данного класса крупности по отношению к суммарному и пропорционален числу магнитных частиц в этом классе и позволяет оценить избирательность измельчения, Коэффициент В определяет отношение массовой доли железа в раскрытых зернах концентрата по сравнению с теоретическим и характеризует полноту раСкрытия компонентов, в данном случае сростков, Результаты испытаний показывают, что данное изобретение по сравнению с известным позволяет повысить степень избирательности измельчения на 2 — 507,, а полноту раскрытия компонентов на 1,1 — 6,3;4 при измельченйи материалов с различной массовой долей магнитной компоненты. Это позволяет повысить качество концентрата на 0,3-1,17, (массовая доля Гемщ в концентрате) и снизить потери Fe в хвостах на

0,1 — 2,0%, а также повысить выход концентрата на 18,1-92,5 /, (относительных).

Формула изобретения

1, Способ измельчения материалов с магнитными компонентами, включающий воздействие магнитным полем на вращающиеся в барабане мелющие тела и частицы иэмельчаемого материала и разрушение последних мелющими телами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения избира,тельности и полноты раскрытия магнитных компонентов, магнитное поле создают в зоне отрыва и падения мелющих тел, причем магнитный поток магнитного поля совмещают с направлением столкновения мелющих тел, а разрушение частиц измельчаемого магнитосодержащего материала осуществляют в неоднородном магнитном поле, образуемом между мелющими телами, при этом напряженность Н магнитного поля выбирают иэ соотношения

55 Ы, +112 жг, + Ц2 где Н вЂ” напряженность магнитного поля в точках контактов мелющих тел, А/м;

1701373

nvQ а = агссоз где а — угол сектора магнитного полюса, рад;

n — частота вращения барабана, об/мин;

D — диаметр барабана, м.

П ототип

П е лагаемый

Массовая доля Fe в продукте измельчения, Паказатели Диапазон полноты полей, кА/м раскрытия, В, О

Показатели избирательности измельчения, А, Паказатели полноты раскрытия, В, Показатели избирательности измельчения, А, Диапазон полей, кА/м

43 †15

510-1500

16,"

43,1

18,5 — 20,2

92,6-95,4

93,2-95,4

90,9-93,1. 88,4

24-40

24-40

53,4

6,8

Составитель В.Ревва

Редактор M. Недолуженко Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Заказ 4494 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1 — удельная магнитная восприимчивость магнитной компоненты, м /кг; з

К р удельная магнитная восприимчивость измельчаемого материала, м /кг;

R< — радиус мелющего тела, м; го — средний радиус частиц измельчаемого материала, м.

2. Мельница для измельчения материалов с магнитными компонентами, включающая вращающийся барабан с ферромагнйтными мелющими телами и расположенные снаружи вдоль оси барабана в его нижней части магнитные полюса, обращенные к поверхности барабана, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными магнитными полюсами, расположенными снаружи в верхней части барабана вдоль его оси и обращенными к его поверхности, при этом верхние и нижние магнитные полюса выполнены противоположной полярности и ограничены секторами с углом а,причем

5 торцы верхнего сектора магнитного пол оса удалены от торцов нижнего сектора магнитного полюса на угол, равный 4а, а угол а выбран из соотношения