Wzbogacanie Magnetyczne

Transcript

WZBOGACANIE MAGNETYCZNE opracowanie prof. Jan Drzymała Wzbogacanie magnetyczne jest jedną z metod stosowanych w przeróbce kopalin do rozdziału składników użytecznych od skały płonej. We wzbogacaniu magnetycznym wykorzystuje się różnice w zachowaniu się substancji w polu magnetycznym. Zachowanie to określa tzw. podatność magnetyczna objętościowa (określana zwykle symbolem ), która jest bezwymiarowa. Ciała, które są wypychane z pola magnetycznego nazywane diamagnetykami i mają ujemne wartości . Substancje paramagnetyczne charakteryzują się dodatnimi wartościami , i są wciągane w pole magnetyczne w kierunku zagęszczających się linii sił pola magnetycznego. Silnie magnetyczne substancje, zwane ferromagnetykami, mają nie tylko wysokie wartości , ale wartości , zależą od stosowanego pola magnetycznego. Do silnie magnetycznych należy żelazo. Na cząstkę umieszczoną w polu magnetycznym działa siła magnetyczna Fmag, której wartość w kierunku osi X opisana jest równaniem: Fmag = gdzie:  om HdH/dx   - podatność magnetyczna objętościowa (bezwymiarowa) H - natężenie pola magnetycznego (A/m) dH/dx zmienność pola po odległości μo - przenikalność magnetyczna próżni, 410-7 Vs/Am m - masa ziarna Z równania tego wynika, że im wyższa jest podatność magnetyczna minerału tym silniejsze jest działanie pola magnetycznego na ziarno. Wielkość siły zależy również od zmienności (zakrzywienia) linii sił pola magnetycznego dH/dx. Należy zatem zauważyć, że w jednorodnym polu magnetycznym (dH/dx = 0) siła działająca na cząstkę jest równa zeru. Na ziarno mineralne umieszczone w polu magnetycznym obok siły magnetycznej, działa również siła grawitacji. Przy porównywalnych wielkościach sił magnetycznych i grawitacyjnych może nastąpić odchylenie toru przemieszczanego ziarna. Odchylenie to spowoduje rozdział ziarn według podatności magnetycznej. W tabeli 1 podano podatności magnetyczne wybranych minerałów. Tabela 1. Podatność magnetyczna wybranych minerałów χw= χ/ρ kwarc kalcyt sfaleryt piryt hematyt getyt syderyt fajalit  (cm3/g) Skład chemiczny Minerał SiO2 CaCO3 ZnS FeS2 Fe2O3 FeOOH FeCO3 Fe2SiO4 -6 -6,2*10 -4,8*10-6 -3,27*10-6 3,77*10-6 258,74*10-6 326,56*10-6 1230,88*10-6 1256*10-6 Podatności magnetyczne innych minerałów można znaleźć w „Podstawach mineralurgii” (1) lub w Poradniku fizykochemicznym W rudach zawierających ferromagnetyczny magnetyt i składniki niemagnetyczne można w łatwy sposób oddzielić go od pozostałych minerałów wchodzących w skład rudy. W rudach zawierających minerały paramagnetyczne i diamagnetyczne rozdział taki jest możliwy przy wysokich natężeniach pola magnetycznego. Rozdział minerałów paramagnetycznych jest również możliwy, ale ostrość wzbogacania zależy od różnic w podatności magnetycznej rozdzielanych substancji. Stwierdzono eksperymentalnie, że rozdział ten jest możliwy jeżeli stosunek ich podatności jest większy od 20. W tabeli 2 pokazano stosunek podatności magnetycznej wybranych minerałów paramagnetycznych. Układy dla których wyrażenie A/B jest większe od 20 zaznaczono szarym kolorem. Tabela 2. Stosunek podatności magnetycznej dla wybranych par minerałów. Jeżeli stosunek podatności jest większy od 20 rozdział jest możliwy do zrealizowania. Stosunek pirotyn hematyt ilmenit podatności 12 17 pirotyn 1.4 hematyt ilmenit sfaleryt bornit chalkopiryt arsenopiryt galena piryt sfaleryt 115 10 7 - bornit 170 14 10 1.5 - chalkopiryt 290 24 17 2.5 1.7 - arsenopiryt >1000 200 140 21 14 8 - galena piryt >1000 >1000 >1000 >500 >500 330 40 - >1000 >1000 >1000 >500 >500 330 40 40 - Separacja magnetyczna może odbywać się na sucho oraz na mokro. Na rys. 1 pokazano laboratoryjny separator magnetyczny do wzbogacania na mokro. Obecność kul stalowych między biegunami elektromagnesu powoduje zwiększenie zmienności natężenia pola magnetycznego w przestrzeni roboczej i stanowi kolektor dla ziarn magnetycznych. Drobno zmielona ruda jest doprowadzana jest z góry wraz wodą w formie zawiesiny. Ziarna o wysokiej podatności magnetycznej przyczepiają się do kul stalowych podczas przepływu zawiesiny przez urządzenie. Po pewnym czasie zamyka się dopływ nadawy, wyłącza prąd i wodą spłukuje się z kul koncentrat do odbieralnika. Doświadczenie 1. Weź zawiesinę piasku morskiego w wodzie i poddaj ją separacji magnetycznej na mokro w laboratoryjnym separatorze Jonesa. Wydziel z tej samej nadawy koncentraty przez przepuszczanie jej przez separator przy czterech różnych wzrastających natężeniach pola magnetycznego. Określ pod mikroskopem orientacyjny skład mineralny (ilościowy i jakościowy) uzyskanych koncentratów i nadawy. Sporządź bilans wzbogacania piasku morskiego w separatorze kulkowym typu Jones. Literatura 1. Drzymała J. Podstawy mineralurgii 2. Poradnik CRC, Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press