CS217510B1 - Způsob úpravy nerostných a jiných surovin, obsahujících minerály nebo látky s magnetickými vlastnostmi a zařízení k jeho provedení - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu úpravy nerostných surovin, obsahujících minerály nebo látky s magnetickými vlastnostmi a zařízení k jeho provedení.

Description

Vynález se týká způsobu úpravy nerostných surovin, obsahujících minerály nebo látky s magnetickými vlastnostmi a zařízení k jeho provedení.

Nerostné suroviny, obsahující magnetické minerály nebo látky, se za účelem získání užitkové složky mechanicky rozpojují a následné magneticky separují. Rozpojování se provádí v různých typech drtičů a mlýnů a následná separace na magnetických separátorech.

Nevýhody tohoto postupu jsou v tom, že při zdrobňování se vytvářejí nové povrchy bez ohledu na hraniční plochy mezi užitkovým a balastním nerostem a je proto nutné více přemi lat, aby se užitková složka dostatečně uvolnila. To má za následek vyšší náklady na zdro’o ňování a snížení účinnosti následných úpravnických procesů.

Stávající způsoby předmagnetování, používané pro zvýšení účinnosti rozdružovéní, pra r cují na principu stabilního homogenního magnetického pole, vytvářeného bu3 mezi pólovými nástavci uloženými paralelně, nebo v dutině solenoidu, což však vyžaduje značnou spotřebu ’ elektrické energie. (US patent č. 3 382 977, 3 595 386, 3 702 133, čs. autorské osvědčení i č. 184 532.)

Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje způsob úpravy nerostných surovin podle vy nálezu, jehož podstatou je, že nerostná surovina je podrobena působení pulsního magnetického pole v jednom nebo více směrech s počtem pulsů 1 až 3, přičemž potřebná intenzita pulsního magnetického pole se stanoví z hysterezní smyčky dané suroviny. Pro určení inten zity magnetického pole je sice nejvýhodnější použít intenzity, odpovídající stavu magnetického nasycení podle hysterezní smyčky, ale toto není omezujícím faktorem; z ekonomického hlediska lze v opodstatněných případech použít i intenzity nižší než odpovídá stavu nasycení.

Vložením suroviny, obsahující magnetické materiály nebo látky, do pulsního magnetického pole, dochází mezi těmito minerály nebo látkami k vzájemnému silovému působeni. Tyto silové interakce jsou závislé na velikosti remanentní magnetické polarizace, objemu magnetických složek a gradientu magnetického pole vytvořeného zmagnetovanými minerály nebo látkami, ale nezávislé na velikosti zrna vstupní suroviny.

Tyto síly vyvolávají pak v nerostné surovině napětí, které ve ferromagnetických zrnech obsažených v nerostné surovině převyěuje i hodnoty pevnosti této suroviny v prostém tlaku.

Přes svoji vysokou hodnotu nestačí toto napětí váak samo o sobě k rozpojení suroviny. Důvod je ten, že proti tomuto napětí působí prostorová sevřenost okolní jaloviny a elastice ká složka její pevnosti,’která je mnohdy několikanásobně větší, než pulsním magnetickým polem ovlivněné zrna.

V každém případě však vzájemné přitažlivé nebo odpudivé síly magnetických složek vnitř ně namáhají nerostnou surovinu. Tyto síly jsou v nerostné surovině během působení pulsního magnetického pole podstatně větší než v surovině, na kterou již pulsní magnetické pole, odpovídající minimálně stavu nasycení magnetické složky, přestalo působit. Zcela postačuje několik pulsů magnetického pole (s výhodou 1 až 3) v jednom nebo více směrech a použitím tohoto postupu lze docílit zvýšení účinnosti následné nebo současné magnetické separace i v případě, že surovina není před touto separací zdrobňována.

Další vliv pulsního magnetického pole se projeví magnetostrikčními efekty. V případě nerostných surovin, kde stupeň magnetické anizotropie je blízký jedné a magnetické minerály nebo látky mají pro různé krystalografické směry kladné i záporné hodnoty magnetostrikčních konstant, dochází ve směru působícího pulsního magnetického pole ke vzniku mikrotrhlin ve směru kolmém na směr pole. Tyto trhliny vznikají především na rozhraní magnetických a nemagnetických složek a jsou aktivními centry rozpojení namáhané nerostné suroviny.

Zvýšeni magnetická remanence a selektivita zdrobňovacího procesu daná vznikem mikrotrhlin na rozhraní užitkových a balastních podílů dává jednak možnost zlepšení následné separace odtříděním produktů mletí s výsledkem zvýšení kovnatosti podání, jednak přispívá k zvýšení účinnosti magnetické separace nebo i jiných způsobů úpravy jako je např. flotace, flokulace apod. jak po stránce výtěžnosti, tak po stránce kovnatosti a dévá i možnost snížení intenzity magnetického pole při magnetické separaci.

Jednou z alternativ tohoto způsobu úpravy je, že působení pulsního magnetického pole se děje již při rozpojování nebo mletí nerostné suroviny. V případě, že má po rozpojování suroviny následovat magnetická separace, může být nerostná surovina bu3 podrobena působení pulsního magnetického pole předem nebo až v průběhu magnetické separace.

K provedení způsobu podle vynálezu slouží zařízení, jehož podstatou je, že sestává z pulsního magnetu, mezi jehož póly je ohraničený prostor ve tvaru pouzdra pro vkládání nebo průchod nerostné suroviny. Pulsní magnetické pole se vytváří buS v solenoidu nebo mezi pólovými nástavci magnetického obvodu. Surovina prošlá a ovlivněné tímto polem je přiváděna do zdrobňovacího zařízení, ve kterém dochází k rozpojení na požadovanou velikost zrna, danou velikostí vzrostlé užitkové složky, nebo přímo na separaci.

U vzorků čediče a železné rudy byla např. stanovena zmšna objemové izotermické remanentní magnetické polarizace vyvolaná homogenním pulsním magnetickým polem o intenzitě 4.1()6 a _m 1. Remanence byla měřena na krychličkách o hraně 7 mm u železné rudy a 11 mm u če diče. Byl sledován také vliv počtu pulsů na zmagnetovéní daných surovin. Změna remanence byla dána poměrem hodnot objemové izotermické remanentní magnetické polarizace po a před magnetováním.

U čediče bylo zjištěno zvýšení remanence 110,99 ± 31,5krét, z toho v případě dvou pulsů činilo toto zvýšení 117,8 í 53,5krát a při sedmi pulsech 100,77 í 15,9krét. U železné rudy se zvýšila remanence 261,61 1 72,45krát, při použití dvou pulsů 278,38 i 97,4krát a u sedmi pulsů 223,85 1 102,9krát. Z uvedených výsledků vyplývá, že ke zmagnetování obou surovin postačují dva pulsy magnetického pole.

Uvedený vzrůst remanence je důkazem výrazného zmagnetování čediče a železné rudy jako představitelů nerostných surovin, obsahujících magnetické složky. Došlo k posunu doménových stěn přes potenciální bariéry, ke stáčení magnetických momentů do směru působícího pole a vlivem silové interakce minerálů a magnetostrikéních efektů i k mechanickému namáhání. Dále byl sledován vliv pulsního magnetického pole na silové interakce jednotlivých zrn titanomagnetitů v čediči.

Maximální síly vzniklé po zmagnetování čediče dosahuji hodnoty cca 2 N v případě dvou zrn, ležících za sebou ve směřu pulsního magnetického pole. Tyto síly mohou v zrnech titanomagnetitů vytvořit napětí až 1,3 . 10^ Nm^-^, které je o jeden řád vyšší (5 až 8krát), než pevnost v prostém tlaku čediče. Pokud se bude čedič nalézat přímo uvnitř pole, budou mít síly mezi dvěma zrny hodnotu až 50 N.

Byla rovněž zkoušena pevnost nerostné suroviny v příčném tahu.

Například u Čediče bylo dosaženo dvěma pulsy magnetického pole o intenzitě 2 . 10° A m~ snížení pevnosti v příčném tahu v průměru o 14 %.

Zkušební tělíska při těchto zkouškách byla zatěžována tak, že působící síla měla souhlasný směr se směrem pulsního magnetického pole.

Na výkresu je schematicky znázorněn příklad zařízení podle vynálezu. Na obr. 1 je znázorněno zařízení podle vynálezu před mletím nebo separací a na obr. 2 zařízení podle vynálezu při současném zdrobňování (mletí) suroviny.

Zařízení (obr. 1) sestává z pulsního magnetuj s pólovými nástavci, do jehož pulsního magnetického pole je vloženo pouzdro 2 pro vkládání nebo průchod nerostné suroviny, které mé tvar trubice z nemagnetického materiálu, jejíž konec ústí do vynášecího zařízení 2Surovina prošlá drtičem je ze zásobníku J. vedena dopravníkovým pásem 2 do horní rozšířené části pouzdra 2 a její průchod je regulován vynášecím zařízením 2 na dolním konci pouzdra J.

Surovina prošlá pulsním magnetem 4 Ó^e poté dopravována buá do zdrobňovacího zařízení 2 nebo do magnetického separútoru 6.

Zařízení podle obr. 2 sestává z tryskového mlýna 8, jehož dolní konusovitá část je zasunuta do solenoidu 2 pulsního magnetu·.

Jemně drcená nerostná surovina vstupuje dolní tryskou do tryskového mlýna 8 a prochází pulsním magnetickým polem, které se vytváří v dolní konické části mlýna 8 pomocí solenoidu 2· Po rozemletí odchází surovina horním výstupem z tryskového mlýna 8.

Výhody způsobu úpravy podle vynálezu jsou zřejmé z následujícího příkladu.

Příklad

Železná ruda o zrnitosti 5 až 7 mm byla ovlivněna třemi pulsy homogenního magnetického pole o intenzitě cca 2 . 10® A m^-1. Potřebná intenzita pulsů byla stanovena podle stavu nasycení z hysterezní smyčky dané suroviny. Do 48 hodin byla ruda rozemleta ve vibračním mlýnu a odtříděná frakce pod 0,1 mm tvořící podání ř, byla magneticky separována na vysokogradientním mokrém magnetickém separátorů. Silně magnetický produkt K byl oddělován při indukci magnetického pole 0,05 T. Další separace byla provedena při indukci 0,68 T a byl získán slabě magnetický produkt K,, meziprodukt MP a odpad 0. Pro srovnání byl separován i vzorek železné rudy zpracovaný stejným způsobem, ale bez předchozího ovlivnění pulsním magnetickým polem. Výsledky jsou uvedeny v následující tabulce.

Tabulka 1 Výsledky magnetické separace

Produkt	Bez předmagnetování	Po pulsním předmagnetování
Váhový výnos %	Kovnatost % Fe	Výtěžnost %	Váhový výnos %	Kovnatost % Fe	Výtěžnost %
K	33,61	52,4	50,12	37,79	52,n	53,23
K1	25,47	45,37	32,88	25,69	48,17	32,42
MP	5,01	13,16	1 ,88	. 5,31	14,28	1,99
0	35,91	14,80	15,12	31,21	15,12	12,36
P	100,00	35,14	100,00	100,00	38,17	100,00

U rudy podrobené působení pulsního magnetického pole se výrazně zvýšil obsah železa v podání P na magnetickou separaci. Tento rozdíl v podání P byl způsoben lepším uvolněním zrn ve zmagnetované rudě v procesu mletí vlivem silových interakcí a magnetostrikce magnetických složek v rudě. Také celková výtěžnost železa do silně i slabě magnetického produktu se magnetováním zvýšila a ztráty železa v odpadu se snížily. Zatímco bez předmagnetování činila výtěžnost magnetického podílu 83 % (součet Κ + Kp, zvýšila se výtěžnost působením pulsního magnetického pole na 85,65 % a snížily se i ztráty železa v odpadu ze 17 % na 14,35 % (součet MP + O).

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob úpravy nerostných a jiných surovin obsahujících minerály nebo látky s magnetickými vlastnostmi, vyznačený tím, že nerostná surovina je podrobena působeni pulsního magnetického pole alespoň v jednom směru s počtem pulsů 1 až 3, přičemž potřebná intenzita pulsního magnetického pole se stanoví z hysterezní smyčky dané suroviny.
2. 2. Způsob úpravy podle bodu 1, vyznačený tím, že zdrobňováni nebo mletí suroviny probíhá za současného působení pulsního magnetického pole.
3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že nerostná surovina je podrobena buň předem nebo v průběhu magnetické separace působení pulsního magnetického pole.
4. 4. Zařízení k provedení způsobu úpravy nerostné suroviny podle bodu 1 až 3, vyznačený tím, že sestává z pulsního magnetu (4), mezi jehož póly je ohraničený prostor ve tvaru pouzdra (3) pro vkládání nebo průchod nerostné suroviny.