Магнитная сепарация.

При переработке твердых промышленных отходов (особенно минеральных, содержащих черные и цветные металлы; вышедшей из строя радиоэлектронной аппаратуры и других изделий на основе металлов и сплавов; некоторых топливных зол; смесей пластмасс; шлаков цветной и черной металлургии и др.) используют различные магнитные методы сепарации.

Магнитные методы тесно переплетаются с гравитационными, а также используются в некоторых видах флотации. Они позволяют создать мощные силы воздействия на материалы, которые превышают силу гравитации в 100 и более раз, что облегчает процессы разделения. Эти методы обладают высокой избирательной способностью, экологической чистотой, простотой обслуживания и низкой себестоимостью. Магнитные методы используют для отделения парамагнитных (слабомагнитных) и ферромагнитных (силыюмагнитных) компонентов смесей твердых материалов от их диамагнитных (немагнитных) составляющих. Магнитной сепарацией можно выделить вещества с удельной магнитной восприимчивостью выше 10 м/кг. Сильномагнитными свойствами обладают железо и его сплавы, слабомагнитные оксиды железа после их обжига и некоторые другие вещества. Ряд оксидов, гидроксидов и карбонатов железа, марганца, хрома и редких металлов относится к материалам со слабомагнитными свойствами. Различные породообразующие минералы (кварц, полевые шпаты, кальцит и т.п.) относятся к немагнитным материалам.

Слабомагнитные материалы обогащают в сильных магнитных полях (напряженностью Н = 800—1600 кА/м), сильномагнитные — в слабых полях (#= 70—160 кА/м). Магнитные поля промышленных сепараторов бывают в основном постоянными или переменными; комбинированные магнитные поля применяют редко.

В магнитных сепараторах неоднородность магнитного ноля создается полюсными наконечниками различной формы. Для получения магнитных полей с малой величиной grad Н применяют естественные или искусственные магниты из специальных сплавов с постоянным магнитным полем. Сильные магнитные поля с высоким градиентом напряженности создаются катушками, питаемыми постоянным током и снабженными стальными сердечниками. При этом чем больше величина намагничивающего тока и количество витков в катушке, тем выше напряженность магнитного ноля в рабочем зазоре сепаратора.

Магнитная сила Fnoiw действующая на частицу материала, определяется по формуле

где V — объем частицы; % — объемная магнитная восприимчивость; II — напряженность магнитного поля.

Удельное значение магнитной силы /поид определяется по формуле

где т — масса частицы.

Принцип работы магнитного сепаратора схематически показан на рис. 18.16.

Кроме магнитной силы, на частицу, находящуюся в рабочей зоне сепаратора, действуют силы тяжести Р, трения FT, центробежная Fn и сопротивления среды Fc.

Для успешного разделения магнитных и немагнитных частиц в магнитном поле сепаратора магнитная сила, действующая на магнитные частицы, должна превышать равнодействующую всех механических сил. Взаимодействие между всеми силами зависит от способа подачи сырья в рабочую зону сепаратора, конструктивных особенностей аппарата, режима его работы.

Подлежащие магнитной сепарации материалы, как правило, подвергают предварительной обработке (дроблению, измельчению, грохочению, обесшламливанию, магнетизиру-

I

в

Принцип работы магнитного сепаратора

Рис. 18.16. Принцип работы магнитного сепаратора:

а верхняя зона; б нижняя зона; в — вертикальная зона;

I — исходное сырье; II — магнитный продукт; III — немагнитный продукт ющему обжигу и др.). Магнитное обогащение материалов крупностью 3—50 мм проводят сухим способом, материалов мельче 3 мм — мокрым. Технология магнитной сепарации зависит, прежде всего, от состава подлежащего переработке материала и определяется типом используемых сепараторов. Последние обычно снабжены многополюсными открытыми или закрытыми магнитными системами, создающими различные типы магнитных полей. Сепараторы отличаются способами питания (верхняя или нижняя подача материала) и перемещения продуктов обогащения (барабанные, валковые, дисковые, ленточные, роликовые, шкивные сепараторы) и другими характеристиками.

Оценить производительность магнитных сепараторов весьма сложно вследствие влияния на нее многих факторов. Опыт эксплуатации этих аппаратов позволяет в ряде случаев рассчитывать их производительность с использованием выражения

где Q — производительность сепаратора по сухому исходному питанию, т/ч; q — удельная производительность, т/(м-ч); п — число головных барабанов, валков или роликов в сепараторе; Lp рабочая длина барабана, валка или ролика, м.

Эвакуируемые из магнитного поля зерна сильномагнитных материалов вследствие остаточной намагниченности могут агломерироваться в агрегаты разного вида. С целью устранения последствий этого явления, называемого магнитной флокуляцией, используют многократное перемагничивание таких материалов в переменном магнитном ноле размагничивающих аппаратов.

Электромагнитные сепараторы, предназначенные для извлечения железных и других ферромагнитных предметов из разрыхленных немагнитных материалов, нашли широкое применение при переработке твердых отходов.

Номенклатура электромагнитных сепараторов, используемых для разделения отходов, достаточно велика, и они могут быть классифицированы следующим образом: подвесные железоотделители, электромагнитные шайбы, электромагнитные шкивы, электромагнитные барабаны, электромагнитные сепараторы. Кроме того, выпускаются мобильные электромагнитные установки для отделения магнитных материалов в полевых условиях или в условиях, где нецелесообразно использование стационарной установки.

Промышленность выпускает магнитные сепараторы типов Э (электромагнитные) и П (с постоянным магнитом). Классификация магнитных сепараторов производится по напряженности магнитного поля. Существуют сепараторы для разделения сухих зернистых или кусковых материалов и сепараторы для разделения материалов в водной среде. Для удаления магнитных материалов из продуктов дробления применяют шкивные электромагнитные сепараторы (железоотделители) типа ШЭ (рис. 18.17), которые устанавливаются вместо приводного барабана ленточного конвейера.

Электромагнитный сепаратор состоит из электромагнитной системы, укрепленной на валу, подшипников и токосъемной коробки. Секции электромагнитной системы неподвижно закреплены на валу, который через редуктор вращается мотором. Эффективность работы электромагнитного шкива зависит от массы, геометрии и магнитной восприимчивости извлекаемых магнитных материалов, а также плотности транспортируемого материала и скорости движения ленты конвейера.

Принцип работы электромагнитных шкивов состоит в том, что ферромагнитные материалы, транспортируемые лентой конвейера, притягиваются к ней в зоне установки шкива, а немагнитные сбрасываются с ленты по ходу ее движения. Освобождение ленты от ферромагнитных материалов происходит в том месте конвейера, где отсутствует магнитное поле, т.е. там, где прекращается ее контакт со шкивом. Скорость движения ленты должна составлять 1,25—2,0 м/с. При более высокой скорости движения ленты снижается полнота разделения магнитной и немагнитной фракций.

Электромагнитный шкив ШЭ

Рис. 18.17. Электромагнитный шкив ШЭ

Другой разновидностью сепараторов являются железоот- делители подвесные саморазгружающиеся типа ПС, предназначенные для извлечения и удаления ферромагнитных предметов из сыпучих немагнитных материалов, в том числе из лома и отходов цветных металлов. Сепараторы типа ПС работают в непрерывном режиме и осуществляют механическую разгрузку конвейера от магнитных материалов. Принцип работы сепараторов типа ПС заключается в притягивании магнитных частиц к разгрузочной ленте, которая выносит их в сторону для разгрузки.

Подвесные железоотделители устанавливаются над ленточными конвейерами, которыми транспортируются смеси магнитных и немагнитных дробленых отходов. Предпочтительна установка сепаратора над барабаном в зоне разгрузки, так как материал там находится в разрыхленном состоянии.

Для подъема крупных кусков магнитных материалов и их дальнейшей транспортировки применяют грузоподъемные электромагнитные шайбы (рис. 18.18), которые работают в периодическом режиме.

Существуют и другие магнитные сепараторы. Так, для разделения слабомагнитных и немагнитных отходов цветных металлов размером частиц менее 20 мм (например, смешанной стружки сплавов на медной основе) используют сепараторы электромагнитные типа СЭ-3 и СЭ-4. Их характеристики можно найти в справочниках по обогащению.

Электромагнитная шайба

Рис. 18.18. Электромагнитная шайба

Электродинамическая сепарация — это комбинированный процесс магнитного обогащения, основанный на использовании различий в магнитной восприимчивости обогащаемых материалов (извлечение ферромагнитных компонентов) или в их электрической проводимости (извлечение диа- и парамагнитных компонентов). Извлечение обогащаемых материалов происходит в переменном магнитном поле. В постоянном магнитном поле магнитный момент диамагнетика направлен против поля, а у парамагнетика, наоборот, магнитный момент ориентируется по полю. Поэтому согласно выражению (18.32) при определенном направлении магнитного поля диамагнетик будет выталкиваться из зазора постоянного магнита, а парамагнетик, наоборот, втягиваться. Следовательно, для разделения как ферромагнитных материалов, так и слабомагнитных материалов необходимо применять переменное магнитное поле.

Основная область применения электродинамической сепарации — извлечение из потока твердых отходов цветных металлов, а также разделение цветных металлов по видам. Преимущественная крупность извлекаемых компонентов +40 (+50) мм.

Содержащиеся в ТБО цветные металлы являются одним из основных ценных компонентов. Цветной металлолом в ТБО в основном представлен различными видами отслужившей упаковки и посуды из алюминия (банки из-под напитков, баллончики, тюбики, тарелки, ложки, вилки, кастрюли), значительно реже — сантехническими изделиями из сплавов не медной основе (бронзы, латуни). Содержание цветных металла в ТБО — на уровне 0,7%.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >