Моделирование процесса производства железорудного концентрата для агломерационной фабрики

1.2.6 Магнитные и электромагнитные сепараторы

Для магнитного обогащения полезных ископаемых применяются магнитные сепараторы как с постоянными естественными магнитами, так и и с электромагнитными системами. Постоянные магниты создают магнитные поля небольшой напряженности и поэтому могут применяться только при обогащении руд, содержащих сильномагнитные минералы. В качестве литых или порошковых магнитов применяются магнитные материалы на основе сплавов Fe - Co, Fe -Co - Ni, Fe -Al, Fe - Al - Ni - Co, ферритов, используются также соединения редкоземельных элементов с кобальтом и т.п. Для создания поля высокой напряженности применяются электромагниты. Устройство электромагнитов основано на том, что при пропускании электрического поля через проводник, намотанный спиралью на железный стержень, последний приобретает магнитные свойства и будет служить электромагнитом.

Напряженность магнитного поля такого искусственного магнита или соленоида, длина которого значительно больше диаметра витков будет

Н = 4р n I,

Где n - число витков на 1 см длины соленоида;

I - сила тока

Напряженность поля в таком соленоиде имеет одинаковую величину во всех точках и параллельна оси соленоида. Магнитный силовой поток через какой-либо контур равен произведению магнитной индукции В на площадь этого контура S и на косинус угла б между направлением поля и нормалью к поверхности контура Ф = В S cos б. Единицей магнитного потока в системе СИ является вебер (Вб), в системе СГСМ - максвелл, причем 1 ВБ равен 10⁸ мкс. Как уже указывалось выше, в сепараторах для обогащения сильномагнитных руд применяются системы из постоянных магнитов, создающих поле небольшой напряженности. Необходимая сила магнитного поля сепаратора определяется магнитной восприимчивостью извлекаемых магнитных минералов. Например, в сепараторах для слабомагнитных руд напряженность магнитного поля в 10… 20 раз больше напряженности сепараторов для сильномагнитных руд. Поэтому для обогащения сильномагнитных, например, магнетитовых руд, применяются сепараторы с открытыми

Рис. 9. Схемы рабочих зон сепараторов с открытой магнитной системой (а) и замкнутой системой (б) многополюсными системами (рис. 9 а), в которых магнитные силовые линии выходят из полюса N и по дугообразной линии возвращаются в полюс S.

При обогащении слабомагнитных руд применяются сепараторы с замкнутыми магнитными системами, при которых создается поле большой напряженности (9 б). Магнитные сепараторы характеризуются длиной рабочей зоны, т.е. участка магнитной системы, где магнитные частицы притягиваются к магнитным полюсам и удерживаются на них. В сепараторах с высокой напряженностью рабочая зона имеет обычно небольшую длину и высоту, Поэтому в них можно обогащать руду крупностью не более 20…30 мм. В сепараторах с низкой напряженностью рабочая зона имеет длину и высоту, которые позволяют обогащать руду крупностью до 150 мм. Применяемые в настоящее время магнитные и электромагнитные сепараторы классифицируются в зависимости от напряженности создаваемого магнитного поля, способа обогащения - сухой или мокрый, способа подачи исходного питания, направления движения руды и продуктов обогащения, конструктивных особенностей.

В зависимости от создаваемой напряженности магнитного поля сепараторы подразделяются на две большие группы: - сепараторы со слабым полем напряженностью 80… 120 кА/м для обогащения сильномагнитных руд; - сепараторы с сильным полем напряженностью 800…1600 кА/м для обогащения слабомагнитных руд.

Сепараторы с сильным магнитным полем применяются как для сухого, так и для мокрого обогащения тонкоизмельченных руд, а сепараторы со слабым полем используются обычно для сухого обогащения крупной руды и для мокрого обогащения мелкой руды. По типу рабочего органа сепараторы классифицируются на барабанные, валковые, роторные и дисковые. По способу подачи исходной руды в рабочую зону сепараторы делятся на: - сепараторы с верхней подачей; - сепараторы с нижней подачей. В сепараторах с верхней подачей исходный материал подается транспортирующим устройством в верхнюю часть вращающегося магнитного ролика, при выходе из рабочей зоны магнитные частицы под действием силы тяжести разгружаются в отсек магнитного продукта (концентрата), а немагнитные частицы под действием центробежной или силы движения воды направляются в отсек немагнитного продукта (хвосты). Сепараторы с верхней подачей имеют большую скорость вращения ролика или барабана и применяются в основном для обогащения крупного и зернистого материала. В сепараторах с нижней подачей исходная руда подается транспортирующим устройством под вращающийся магнитный ролик, который как бы вытягивает магнитные частицы из потока и при выходе из рабочей зоны его частицы попадают в отсек для концентрата, а немагнитные частицы транспортирующим устройством подаются в отсек для хвостов. Сепараторы с нижней подачей используются при обогащении мелкого материала.

При обогащении сильномагнитных тонкоизмельченных руд магнитный продукт загрязняется немагнитными частицами, которые попадают в образующиеся флоккулы магнитного концентрата и снижают его качество. Для предотвращения этого в сепараторах применяются магнитные системы с чередующейся полярностью. При прохождении в таком переменном магнитном поле поток магнитных частиц как бы перемешивается, магнитные флокулы разрушаются, освобождая немагнитные частицы. Такие сепараторы называются сепараторы с магнитным перемешиванием. В настоящее время в промышленности применяются следующие типы сепараторов:

ПБМ и ПБС - магнитные (с постоянными магнитами) барабанные сепараторы для мокрого и сухого обогащения сильномагнитных руд и извлечения сильномагнитных минералов из нерудных материалов, а также для регенерации ферромагнитных суспензий;

ЭБМ и ЭБС - электромагнитные сепараторы для мокрого и сухого обогащения сильномагнитных руд;

ЭВМ и ЭВС - электромагнитные валковые сепараторы для мокрого и сухого обогащения слабомагнитных руд;

ЭРМ - электромагнитные роторные для мокрого обогащения слабомагнитных руд.

Кроме того, сепараторы с противоточной ванной имеют индекс П, с противоточной - ПП, с противоточной цикуляционной ванной - ПЦ, с полупротивоточной циркуляционной ванной ППЦ, для центробежного (быстроходного) режима - Ц. В обозначение сепараторов включается также число рабочих элементов (барабанов, валков, роликов), их диаметр и длина. Так обозначение магнитного сепаратора 2ПБС-90/250 расшифровывается как двухбарабанный сепаратор с постоянными магнитами для сухого обогащения, с диаметром барабана 63 см и длиной барабана 200 см. Магнитные сепараторы для сухого обогащения сильномагнитных руд с верхней подачей представляют собой шкивной или барабанный сепаратор, внутри которых находится магнитная система с постоянной или чередующейся полярностью. Эти сепараторы применяются для сухого обогащения руды крупностью от 10…20 до 100…120 мм.

Электромагниты расположены по всей окружности барабана и вращаются вместе с ним. Дробленая руда загружается на поверхность барабана равномерным слоем ленточным питателем. Магнитные куски руды притягиваются к шкиву, при движении ленты огибают его и под ним разгружаются в приемник. Немагнитные куски руды под действием центробежной силы отделяются от поверхности ленты сразу же при огибании шкива и делительным шибером направляются в приемник немагнитного продукта. Напряженность магнитного поля на поверхности шкива составляет 80…120 кА/м.

При вращении барабана магнитные частицы притягиваются к его поверхности и перемещаются к концам магнитной системы, где смываются брызгалами в лоток для концентрата. Немагнитные частицы разгружаются через выпускное отверстие ванны. В ванне поддерживается постоянный уровень. Пятиполюсная магнитная система сепараторов состоит из прессованных феррито-бариевых магнитов, которая обеспечивает напряженность магнитного поля барабана 110 кА/м.

1.2.7 Мокрая магнитная сепарация

Сепарация на фабрике производится на барабанных магнитных сепараторах (рис.7) с постоянными магнитами типового размера 90/250 и 150/200, соответственно диаметр/длина. Применяются ванны:

- противоточная ПБМ-П-90/250;

- полупротивоточная ПБМ-ПП-90/250;

- противоточная ПБМ-П-150/200.

Число полюсов 6,8,14. Напряженность магнитного поля колеблется от 800 до 2000 Э. частота вращения от 17 до 26 об./мин., материал магнитов - Fe-Ba; Nd-Fe-B.

Сепарация в обоих корпусах состоит из основных операций и перечистных (сгущения). Основные операции обогащают продукт, непосредственно выходящий после классификации стадии измельчения, для выделения основной массы породы в отвальные хвосты на каждой стадии обогащения. Перечистная сепарация служит для удаления тонких илов, что в свою очередь увеличивает содержание железа в промпродукте. Сепарация сгущения служит для сгущения концентрата последней стадии обогащения перед фильтрацией и повышения его качества за счет удаления тонких илов в процессе фильтрации и дополнительной перечистки.

В соответствии с указанным, на основных операциях должны устанавливаться барабаны с высокой напряженностью магнитного поля (не менее 1000 Э), а на перечистных (сгущения) - не менее 800 Э.

Магнитная система сепараторов имеет поворотное винтовое устройство и должна быть выставлена так, чтобы верхний край магнитов был расположен на 10-15 мм выше смывного порога сепаратора. Зазор между поверхностью барабана и дном ванны не должен превышать 38 мм для ПБМ-П. вода, подаваемая на смывной порог, должна быть равномерно распределена по всей длине.

Необходимым условием высокого качества разделения является устройство на каждом сепараторе равномерного распределения нагрузки по всей длине барабана.

На противоточных ваннах сепараторов, применяемых на основных операциях, с целью снижения потерь в хвосты заглушены песковые насадки, и хвосты разгружаются только через переливной порог.

На основной сепарации первой стадии обогащения в корпусе № 1 и 2 работает 6 сепараторов, в корпусе №3 - 7 сепараторов.

На основной сепарации второй стадии обогащения в корпусе №1 и 2 - 6 сепараторов, в корпусе №3 - 14 сепараторов.

На сепарации перечистки по пять сепараторов в каждом корпусе.

На сепарации сгущения в корпусе №3 - 9 сепараторов.

При обслуживании сепараторов необходимо помнить, что сепараторы допускают, исходную предельную нагрузку по массе твердого до 90 т/час, по объему пульпы до 150 м³/час для ПБМ-П-90/250 и 250т/час для ПБМ_П-150/200. Необходимо для удовлетворительной работы давать на каждый сепаратор нагрузку на 20-25% меньше предельной, а также добиваться равномерного распределения питания по длине барабана. О последнем можно судить по загрузке концентрата на смывном пороге. Обнаружение неравномерности выдачи концентрата свидетельствует о забивке патрубков в приемной коробке или самой приемной коробки или неисправности подводящего пульповода.

Для получения удовлетворительных результатов разделения на основной сепарации, при отделении отвальных хвостов, необходимо добиваться, чтобы в питании содержалось не менее 30% твердого. На сепарации сгущения допускается в исходном питании содержание твердого не менее 25%.

1.2.8 Фильтрование. Технологическая инструкция

Фильтрация корпусов № 1 и 2 несколько отличается от корпуса № 3, т.к. у них различные машинные залы и разные системы гидрозатворов: в корпусе №3 - смешанная: барометрическая и с принудительным отсосом фильтрата; в корпусах № 1 и 2 - с принудительным отсосом фильтрата.

Воздуходувки одни и те же для обоих корпусов.

Фильтрация корпусов № 1 и 2.

Процесс фильтрации служит для обезвоживания концентрата и доведения его влажности до параметров установленных внутренними техническими условиями. Фильтрация в корпусе обогащения № 2 осуществляется на дисковых вакуум-фильтрах. Всего установлено 4 вакуум-фильтра ДУ-68х2,5.

Создание вакуума в системе обеспечивается с помощь. Водокольцевых вакуум-насосов ВВН-50 (10 шт.), ВВН-300 (1 шт.) и NASH. Для отдувки кека применяются турбовоздуходувки ТВ-80-1,6 (3 шт.).

Для устойчивой работы всей системы и достижения максимального обезвоживания концентрата необходимо:

- добиваться оптимальной загрузки вакуум-фильтров. Оптимальной считается такая нагрузка, когда толщина слоя осадка равна 10-25 мм и из ванн фильтров идет постоянный перелив;

- периодически контролировать влажность кека, выдаваемого каждым фильтром;

- постоянно следить за распределением нагрузки в коллекторе и в случае заиливания коллектора размывать его, т.к. неравномерное распределение питания по дискам вакуум-фильтров приведет к увеличению толщины осадка на одних дисках и образованию вредных прососов на других дисках, осадок на которых отсутствует, что приведет к падению вакуума в системе;

- добиваться распределения осадка по всей поверхности сектора. Если осадок набирается лишь по краю секторов, это говорит об излишнем количестве воды, подаваемой в процесс, т.е. о снижении плотности пульпы. В таком случае необходимо уменьшить количество воды, подаваемой в процесс, и увеличить нагрузку до достижения нормального уровня в ванне;

- следить за герметичность вакуумной системы. В случае нарушения неисправностей в фильтроткани или вакуумной магистрали необходимо принимать меры по их устранению;

- следить за работой насосов фильтрата, наполнением ресивера фильтратом, частое открывание хлопушек-ловушек указывает на плохую работу насоса фильтрата;

- следить за работой вакуум-насосов, регулируя их производительность количеством воды, подаваемой в вакуум-насос для создания водяного кольца. При недостатке воды она из водоотделителя идет горячая, вакуум в магистрали снижается, в случае избытка воды электродвигатель вакуум-насоса перегружается и производительность насосов падает;

- замену фильтроткани производить согласно графику;

- технологическую настройку процесса фильтрации производить согласно.

В случае необходимости изменять частоту вращения дисков частотными преобразователями. Чем больше частота, тем ниже влага.

Фильтрация корпуса №3.

Процесс фильтрации служит для обезвоживания концентрата до кондиции, установленной стандартом предприятия фильтрация осуществляется на семи дисковых вакуум-фильтрах ДТВО-100х2,64-1У.

Вакуумным оборудованием для обезвоживания концентрата являются 2 вакуум-насоса ВН-120, два водокольцевых ВВН-300 и NASH.

В работе должны находиться 1 вакуум-насос ВВН-300 или 1-2 вакуум-насоса В120, в зависимости от числа работающих секций.

Для устойчивой работы всей системы и достижения максимального обезвоживания необходимо:

- не допускать падения уровня пульпы в ваннах ниже переливного порога;

- не допускать перегруза фильтров, при перегрузке толщина осадка на дисках увеличивается более 50 мм;

- регулировку вакуума производить в пределах 0,4ч0,8 атм;

- Отдувку концентрата регулировать так, чтобы из ткани не выжималась вода;

- Следить за нормальной работой вспомогательного оборудования;

- следить за исправность фильтроткани;

Обеспечивать герметичность вакуумной системы.

2. Cистема оптимального комбинирования исходных концентратов в заданный продукт

Целью оптимального комбинирования исходных концентратов (рис.1) является поиск минимальной стоимости агломерата (С_а), а также рассчитать железо, марганец и основность.

где Fe_расч - расчет железа;

Mn_расч - расчет марганца;

B_расч - расчет основности;

m_i - масса состава шихты;

m_a - масса агломерата;

Fe_i - масса железа;

Mn_i - масса марганца;

CaO_i - содержание оксида кальция в i-том компоненте;

SiO_i - содержание оксида кремния в i-том компоненте;

m_кокс - масса топлива (кокса);

C_i - цена i-го компонента за тонну.

Для поиска решения минимальной стоимости агломерата, вводим ограничения, представленные на (рис. 2.1).

На (рис. 2.2) представлены: минимальная цена агломерата, расчет железа, расчет марганца, основности и массы агломерата.

Рисунок 2.2 - Ограничения

Рис. 2.3 - расчет минимальной цены агломерата.

Заключение

В данной курсовой работе мы построили модель процесса производства железорудного концентрата для агломерационной фабрики. Получили знания по технологии производства железорудной продукции, требованиям к ее качеству, методикам опробования и контроля ее свойств, ознакомились с нормативно-технической документацией, правилами ее заполнения, действующими техническими условиями, закрепили теоретические знания по профессиональным дисциплинам.

Список литературы

обогащение руда концентрат дробление

1. Арашкевич В.М. Основы обогащения руд. - 3-е изд.перераб. и доп. - М.: Недра, 1973. - 187 с.

2. Богданов О.С. Справочник по обогащению руд: подготовительные процессы /В.А. Олевский, И.К. Акиншин, Н.Т. Бащенко, В.В. Зверевич, И.М. Костин, В.А. Перов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Недра 1982.- 361 с.

3. Технологическая инструкция ТИ-14-АФ-006-2010: Производство концентрата железорудного на обогатительной фабрике Абагурского филиала: Новокузнецк:2010.-14с.

Размещено на Allbest.ru