Магнитное оборудование в горной промышленности применяют не только для руд с высоким содержанием железа. Оно нужно в самых разных ситуациях — например, чтобы извлекать минералы, которые реагируют на магнитное поле: от сильно магнитных (таких как магнетит и пирротин) до слабомагнитных — гематита, граната или ильменита.
В угольной отрасли задача другая: восстановить утяжелитель — специальную магнетитовую суспензию, которую добавляют в процесс, чтобы плавали только нужные фракции угля. Магнитное оборудование помогает эту суспензию собирать и использовать повторно, сокращая потери.
На нерудных фабриках сепараторы работают как барьер: отлавливают случайные металлические включения, которые могут повредить дорогое оборудование. А за пределами ГМК магниты давно применяются в переработке отходов, на пищевых производствах и в других отраслях — везде, где нужно очистить материал от металлов.
Теперь давайте разберёмся, какие бывают сепараторы, где и как они применяются, и почему их эффективность зависит не от цены, а от того, насколько точно они подогнаны под конкретную фабрику.
Классификация
Магнитные установки отличаются не только формой и мощностью. Есть как минимум четыре признака, по которым их классифицируют. Каждый из них влияет на то, как и где можно использовать конкретную модель:
1. Среда работы:
Сухое оборудование — работает в воздушной среде — без воды и пульпы. Это удобно при обработке крупных, сухих и сыпучих материалов, которые не слипаются. Например, сухая сепарация часто применяется для предварительного извлечения магнетита из кусковой руды.
Мокрое оборудование — наоборот, обрабатывает материал в жидкости. Подходит для мелких фракций и более точного разделения. В обогатительных фабриках мокрая сепарация — основа большинства операций с тонкодисперсными рудами.
2. Интенсивность поля:
Низкоинтенсивные установки (до ~2000 гаусс) применяются для сильномагнитных минералов — таких, которые легко прилипают к магниту. Самый яркий пример — магнетит. Его можно извлечь даже при относительно слабом поле.
Высокоинтенсивные установки (от ~8000 гаусс и выше) нужны для слабомагнитных минералов — гематита, лимонита, ильменита. Такие вещества притягиваются слабо, и чтобы отделить их от пустой породы, нужно мощное поле и более сложная конфигурация оборудования.
3. Источник магнитного поля
Постоянные магниты — работают непрерывно и не требуют питания. Основа большинства установок в промышленности. Могут быть на основе ферритов или редкоземельных металлов (например, неодимовых сплавов), которые дают особенно сильное поле при компактных размерах.
Электромагниты — генерируют поле при подаче тока. Их плюс в управляемости: поле можно включать, выключать или регулировать по мощности. Такие установки удобны там, где нужно оперативно менять режимы работы.
Сверхпроводящие магниты — редкий, но высокоточный класс. Работают при низких температурах, почти без потерь энергии. Используются в научных установках, медицине, а также в разделении редких или сложных минералов, где важна предельная чувствительность.
4. Тип конструкции
Барабанные сепараторы — самые распространённые. Вращающийся цилиндр с магнитной системой внутри. Материал подаётся сверху или снизу, и магнитные частицы прилипают к поверхности барабана. Удобны при работе с пульпой и крупными фракциями.
Шкивные сепараторы — по сути, это ленточные транспортеры с магнитным валом на конце. Магнитные частицы уносятся в одну сторону, немагнитные — падают вниз. Подходят для сухих материалов.
Валковые (роликовые) — работают по похожему принципу, но с несколькими магнитными роликами. Применяются при работе с мелкодисперсной сухой рудой и для задач, где требуется высокая точность.
Дисковые — вращающийся магнитный диск, над которым подаётся материал. Частицы отклоняются в зависимости от степени намагничивания. Используются для разделения сложных или смешанных руд.
От чего зависит выбор оборудования
Правильная техника работает только тогда, когда она точно подобрана под конкретный материал, схему и условия обогащения. По сути это как подобрать ложку к еде: вряд ли вы будете есть суп десертной ложкой.
Размер частиц. Грубую кусковую руду чаще всего обрабатывают на сухих барабанных сепараторах — без воды, в воздушной среде. Это просто и энергоэффективно. А вот тонкий материал, например, слив из гидроциклона (где частицы разделяют по плотности), требует мокрого оборудования, с полупротивоточной ванной, чтобы обеспечить равномерный захват даже мелких фракций.
Магнитная восприимчивость. Сильно магнитные минералы, такие как магнетит, извлекаются даже в слабом поле. Для слабомагнитных руд (гематит, лимонит) этого недостаточно, здесь нужны высокоэнергетичные установки.
Скорость подачи и плотность пульпы. Если поток материала слишком быстрый или плотный, магнитное поле просто не успевает вытянуть нужные частицы. Поэтому плотность суспензии и режим движения регулируют вместе с подбором сепаратора. Особенно это критично для мокрой сепарации, где эффективность зависит от точности контакта между полем и материалом.
Место в технологической цепочке. Магнитные установки могут использоваться на разных этапах: в начале (для грубого отделения), или в конце (для перечистки). Каждая стадия требует своей конструкции и конфигурации — от стандартных барабанов до валковых и отклоняющих систем.
Схема процесса. Магнитные установки встраиваются в разные точки технологической цепочки, соответственно задачи у них разные. В начале процесса оборудование работает как предварительный фильтр: оно быстро отсеивает большую часть магнитных фракций, чтобы снизить нагрузку на следующую стадию. А в конце применяется так называемая перечистка, когда из оставшегося потока нужно вытащить последние проценты полезного компонента. Например, на обогатительной фабрике может стоять несколько барабанных сепараторов подряд: сначала — на грубую сепарацию, потом — на доочистку магнитного и даже немагнитного продукта.
Почему одного оборудования мало
Каждое месторождение — своя история. Даже один и тот же минерал может требовать разной технологии, в зависимости от условий: гранулометрии, влажности, примесей. Сепаратор сам по себе лишь часть цепочки. Его эффективность зависит от настройки, от того, как он вписывается в существующей технологический процесс, как ведёт себя материал на входе, какой режим подачи выбран, а также множество других параметров, которые упоминались выше.
Куда более важную роль играют инженеры — только они понимают, чтобы всё работало, нужна не просто закупка, а точная настройка и понимание всех переменных.