CS217510B1

CS217510B1 - A method for treating mineral and other raw materials containing minerals or substances with magnetic properties and apparatus for making them

Info

Publication number: CS217510B1
Application number: CS94881A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Spacek; Milan Dockal; Zdenek Volsicky; Vladimir Hencl
Original assignee: Frantisek Spacek; Milan Dockal; Zdenek Volsicky; Vladimir Hencl
Priority date: 1981-02-09
Filing date: 1981-02-09
Publication date: 1983-01-28

Abstract

Vynález se týká způsobu úpravy nerostných surovin, obsahujících minerály nebo látky s magnetickými vlastnostmi a zařízení k jeho provedení.The invention relates to a method of treating mineral raw materials containing minerals or substances with magnetic properties and a device for carrying it out.

Description

Vynález se týká způsobu úpravy nerostných surovin, obsahujících minerály nebo látky s magnetickými vlastnostmi a zařízení k jeho provedení.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for treating mineral raw materials containing minerals or substances with magnetic properties and to a device for carrying out the same.

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.Mineral raw materials containing magnetic minerals or substances are mechanically disintegrated in order to obtain the useful component and subsequently magnetically separated. Disconnection is carried out in various types of crushers and mills and subsequent separation on magnetic separators.

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.The disadvantages of this process are that new surfaces are created during crumbling irrespective of the boundary between the utility and ballast minerals, and it is therefore necessary to do more to ensure that the utility component is sufficiently released. This results in higher cost of resources and a reduction in the efficiency of subsequent treatment processes.

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.)The existing pre-magnetization methods used to increase the separation efficiency operate on the principle of a stable homogeneous magnetic field produced either between the pole pieces placed in parallel or in the cavity of the solenoid, but this requires a considerable consumption of electric energy. (U.S. Patent Nos. 3,382,977, 3,595,386, 3,702,133, U.S. Pat. No. 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.These disadvantages are largely eliminated by the method of treatment of mineral resources according to the invention, which is based on the fact that the mineral material is subjected to a pulse magnetic field in one or more directions with a pulse number of 1 to 3, the required pulse magnetic field intensity being determined from given raw materials. Although it is best to use the intensities corresponding to the hysteresis loop magnetic saturation state for determining the magnetic field intensity, this is not a limiting factor; economically, intensities below the saturation state may be used where appropriate.

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.By interposing a raw material containing magnetic materials or substances in a pulsed magnetic field, a force interaction occurs between these minerals or substances. These force interactions depend on the magnitude of the remanent magnetic polarization, the volume of the magnetic components, and the gradient of the magnetic field produced by the magnetized minerals or substances, but independent of the grain size of the feedstock.

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.These forces then induce stress in the mineral raw material, which in ferromagnetic grains contained in the mineral raw material exceeds the values of the strength of the raw material in simple compression.

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.Despite its high value, this vacuum is not enough to disintegrate the raw material. The reason is that this tension is counteracted by the spatial grip of the surrounding heifer and the elastic component of its strength, which is often several times larger than the grains affected by the pulse magnetic field.

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.In any case, however, the attractive or repulsive forces of the magnetic components inward each other impose mineral resources. These forces are substantially greater in the mineral raw material during the action of the pulsed magnetic field than in the raw material to which the pulsed magnetic field, at least corresponding to the saturation state of the magnetic component, has ceased to act. Several magnetic field pulses (preferably 1 to 3) in one or more directions are entirely sufficient, and by using this method, the efficiency of subsequent or simultaneous magnetic separation can be increased even if the feedstock is not crumbled prior to this separation.

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.Another influence of the pulsed magnetic field is manifested by magnetostrictive effects. In the case of mineral raw materials, where the degree of magnetic anisotropy is close to one and the magnetic minerals or substances have positive and negative values of magnetostriction constants for different crystallographic directions, micro-cracks occur in the direction of the applied pulsed magnetic field in a direction perpendicular to the field direction. These cracks originate mainly at the interface of magnetic and non-magnetic components and are active centers of disconnection of stressed mineral resources.

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.Increased magnetic remanence and selectivity of the grinding process due to the formation of micro-cracks at the boundary between the utility and ballast fractions gives the possibility to improve the subsequent separation by sorting grinding products resulting in increased metallurgical quality. etc. in terms of yield and metality, and the possibility of reducing the magnetic field strength during magnetic separation.

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.One alternative to this treatment method is that the action of the pulsed magnetic field occurs already when the raw material is uncoupled or ground. If the separation of the raw material is to be followed by magnetic separation, the mineral raw material can either be subjected to a pulsed magnetic field before or only during the magnetic separation.

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.In order to carry out the method according to the invention, the device consists in that it consists of a pulse magnet, between whose poles there is a enclosed space in the form of a housing for insertion or passage of a mineral resource. A pulsed magnetic field is generated either in the solenoid or between the pole pieces of the magnetic circuit. The raw material passed through and affected by this field is fed to a grinding machine in which it is disintegrated to the desired grain size, a given size of the grown utility, or directly to separation.

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.For example, basalt and iron ore specimens were determined to decrease the volume isothermal remanent magnetic polarization induced by a homogeneous pulse magnetic field with an intensity of 4.1 () 6 and _m 1. Remanence was measured on cubes of 7 mm for iron ore and 11 mm for basalt. The influence of the number of pulses on the magnetics of the given raw materials was also monitored. The change in remanence was given by the ratio of volumetric isothermal remanent magnetic polarization values after and before magnetization.

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.The basalt was found to have an increase in remanence of 110.99 ± 31.5 crete, of which in the case of two pulses the increase was 117.8 53 53.5 times and in seven pulses 100.77 15 15.9 crete. In iron ore, the remanence increased 261.61 1 72.45 times, using two pulses 278.38 and 97.4 times and in seven pulses 223.85 1 102.9 times. The results show that two pulses of magnetic field are sufficient to magnetize both raw materials.

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.This increase in remanence is evidence of the significant magnetization of basalt and iron ore as representatives of mineral resources containing magnetic components. Domain walls have shifted across potential barriers, magnetic moments have been rolled into the field, and due to the force interaction of minerals and magnetostrictive effects, mechanical stress has also occurred. The influence of pulse magnetic field on the force interactions of individual grains of titanomagnetites in basalt was studied.

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.The maximum forces generated after the basalt magnetization reaches a value of approximately 2 N in the case of two grains lying in the direction of the pulse magnetic field. These forces can create stresses of up to 1.3 in the titanium magnetite grains. 10 N Nm ^- ^, which is one order higher (5 to 8 times) than the basalt-free compressive strength. If the basalt is located directly inside the field, the forces between two grains will be up to 50 N.

Byla rovněž zkoušena pevnost nerostné suroviny v příčném tahu.The transverse tensile strength of the mineral was also tested.

Například u Čediče bylo dosaženo dvěma pulsy magnetického pole o intenzitě 2 . 10° A m~ snížení pevnosti v příčném tahu v průměru o 14 %.For example, in Basalt, two pulses of magnetic field strength of 2 were achieved. 10 ° A m - transverse tensile strength reduction of 14% on average.

Zkušební tělíska při těchto zkouškách byla zatěžována tak, že působící síla měla souhlasný směr se směrem pulsního magnetického pole.The test specimens in these tests were loaded in such a way that the applied force had a consistent direction with the direction of the pulsed magnetic field.

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.An example of a device according to the invention is shown schematically in the drawing. Fig. 1 shows the device according to the invention before milling or separation; and Fig. 2 shows the device according to the invention while crushing (grinding) the raw material.

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.The device (Fig. 1) consists of a pulse magnet with pole pieces, into whose pulse magnetic field is inserted a housing 2 for insertion or passage of mineral resources, my tube shape of non-magnetic material, the end of which flows into the discharge device 2 J. is guided by a conveyor belt 2 to the upper widened part of the housing 2 and its passage is regulated by a discharge device 2 at the lower end of the housing J.

Surovina prošlá pulsním magnetem 4 Ó^e poté dopravována buá do zdrobňovacího zařízení 2 nebo do magnetického separútoru 6.Condition Raw pulsed magnet 4 on either ^e then conveyed into zdrobňovacího apparatus 2 or the magnetic separútoru 6th

Zařízení podle obr. 2 sestává z tryskového mlýna 8, jehož dolní konusovitá část je zasunuta do solenoidu 2 pulsního magnetu·.The device according to FIG. 2 consists of a jet mill 8 whose lower conical part is inserted into the solenoid 2 of the pulse magnet.

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.The finely crushed mineral raw material enters the jet mill 8 through the lower nozzle and passes through a pulsed magnetic field, which is formed in the lower conical part of the mill 8 by means of the solenoid 2.

Výhody způsobu úpravy podle vynálezu jsou zřejmé z následujícího příkladu.The advantages of the treatment method according to the invention are apparent from the following example.

PříkladExample

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.Iron ore with a grain size of 5 to 7 mm was affected by three pulses of a homogeneous magnetic field with an intensity of about 2. 10 ® A m ^-1 . The required pulse intensity was determined by the saturation state from the hysteresis loop of the raw material. Within 48 hours, the ore was ground in a vibratory mill, and the sieved fraction below 0.1 mm forming the δ feed was magnetically separated on high-grade wet magnetic separators. The strongly magnetic product K was separated at a magnetic field induction of 0.05 T. Further separation was performed at an induction of 0.68 T and a weak magnetic product K, an intermediate MP and a waste 0 were obtained. in a way, but without prior pulse magnetic field. The results are shown in the following table.

Tabulka 1 Výsledky magnetické separaceTable 1 Magnetic separation results

Produkt Product Bez předmagnetování Without pre-magnetizing Po pulsním předmagnetování After pulse pre-magnetization Váhový výnos % Váhový yield % Kovnatost % Fe % Fe Výtěžnost % Yield % Váhový výnos % Váhový yield % Kovnatost % Fe % Fe Výtěžnost % Yield % K TO 33,61 33.61 52,4 52.4 50,12 50.12 37,79 37.79 52,n 52, n 53,23 53.23 ^K1 ^K 1 25,47 25.47 45,37 45.37 32,88 32.88 25,69 25.69 48,17 48.17 32,42 32.42 MP CTR 5,01 5.01 13,16 13.16 1 ,88 1, 88 . 5,31 . 5.31 14,28 14.28 1,99 1.99 0 0 35,91 35.91 14,80 14.80 15,12 15.12 31,21 31.21 15,12 15.12 12,36 12.36 P P 100,00 100.00 35,14 35.14 100,00 100.00 100,00 100.00 38,17 38.17 100,00 100.00

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).In ores subjected to pulsed magnetic field, the iron content of P applied to magnetic separation increased significantly. This difference in P administration was due to better grain release in magnetized ore in the grinding process due to force interactions and magnetostriction of the magnetic components in the ore. Also, the total yield of iron into the strongly and weakly magnetic product was increased by magnetization and the iron loss in the waste was reduced. While without pre-magnetization, the yield of the magnetic fraction was 83% (sum Κ + Kp), the yield due to pulsed magnetic field increased to 85.65% and the iron loss in waste also decreased from 17% to 14.35% (sum of MP + O).

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for treating mineral and other raw materials containing minerals or substances with magnetic properties, characterized in that the mineral raw material is subjected to a pulsed magnetic field in at least one direction with a number of pulses 1 to 3, wherein the required pulse magnetic field intensity is determined from a hysteresis loop given raw materials.

2. Method according to claim 1, characterized in that the crushing or grinding of the raw material takes place under the influence of a pulsed magnetic field.

3. The method of claim 1, wherein the mineral is subjected to a pulse magnetic field prior to or during magnetic separation.

Device for carrying out the method of treatment of mineral resources according to Claims 1 to 3, characterized in that it consists of a pulse magnet (4), between whose poles there is a limited space in the form of a housing (3) for inserting or passing mineral resources.