Способ автоматического управления процессом магнитной сепарации Советский патент 1982 года по МПК B03B13/04 

Изобретение относится к автоматическому оптимальному управлению процессом обогащени ферромагнитных материалов и может быть использовано при переработке руд с изменяющимися физико-механическими и химико-минералогическими свойствами.

Известен способ обогащения ферромагнитных материалов,, включаквдий предварительную флокуляцию перерабатываемого сырья 1 .

Недостатком известного способа является то, что при неконтролируемых параметрах процесса флокулообразования происходит .загрязнение образовавшихся флокул частицами пустой породы и, как следствие/ имеют место большие потери железомагнетита в хвостах обогатительного аппарата.

Известен способ автоматического управления процессом магнитной сепарации, основанный на измерении магнитной восприимчивости исходного материала и концентрата и изменении напряженности магнитного поля и расхода воды в процессе 2 .

При измене«ии типа обогащаемого материала, отличающегося разностью магнитной восприимчивости входящих в него минералов,-происходит умень- ,.

шение извлечения железамагнетита в концентрат.

Цель изобретения - повышение извлечения железомагнетита. в концентрат.

Поставленная цель достигается тем, что на исход-ный материал- воздействуют ультразвуковыми -колебаниями дополнительно измеряют магнитную восприимчивость, коэффициент, зату-хания

10 ультразвуковых колебаний и скорость его изменения в исходном материале, определяют разность величины магнитной восприимчивости-до и после воздействия на исходный материал ульт15развуковыми колебаниями, отношение величины магнитной- восприимчивости концентрата .к исходного .материала, отношение разности .текущего и заданного значений .коэффициента затуха20ния ультразвуковых колебаний .к значению скорости изменения-коэффициента затухания и повеличине разности магнитной восприимчивости до и после воздействия на исходный материал ультразвуковыми .колебаниями изменяют интенсивность колебаний, по величине отношения магнитной воЪ приимчивости концентрата - и исходного. Материала изменяют.напряженность маг30нитного поля, а по величине -от«ошё -1ия разности текущего и заданного значений коэффициента затухания и с орости его изменения корректируют расход воды в процессе магнитной се парации, Иа чертеже представлена блок-схе системы, автоматического управления процессом магнитной сепарации, реализующей способ. Объектом управления.являются работающие параллельно обогатительные аппараты 1. Система автоматического управления процессом магнитной сепа рации содержит магнитострикционный преобразователь 2, который подключе к выходу управляемого генератора 3 мощных ультразвуковых колебаний, вход которого через регулятор 4 интенсивности ультразвуковых колебани связан с выходом первой измерительной схемы 5,КО входу которой подключен первый датчик б магнитной во приимчивости, и одним из входов схе мы 7 соотношения, другой вход которой 4epv33 вторую измерительную схе му 8 соединен со BTOPBLM датчиком 9 магнитной восприимчивости, а выход схемы / соотношения через последова тельно соединенные экстремальный ре гулятор 10 напряженности магнитного поля и преобразовате; ь 11 мощности связан с электромагнитной системой 12, задающий генератор 13, к которому подклйчен излучающий пьезоэле.5ент 14, приемный- пьезоэлемент 15, связанный через приемник 16 со входом вычислительного блока 17, выхо которого через последовательно соединеиные регулятор 18 расхода воды и исполнительный механизм 19 связан с клапаном 20 расхода воды в обогатительный аппарат 1, Система автоматического управления процессом магнитной сепарации работает следующим образом. Исходный материал, поступающий н обогащение в обогатительные аппараты 1, подвергается воздействию ультразвуковых колебаний, вырабатываемых управляемым генератором 3 мощных ультразвуковых колебаний и излучаемых в поток пульпы посредСТВО.М магнитострикционного преобразователя 2. Ферромагнитное тело состоит из множества областей - доменов, кажда из- которых намагничена в некотором направлении до насыщения. В ненамаг ниченном материале векторы намагниченности доменов ориентированы беспорядочно по всем направлениям или каким-либо другим образом, но так, что намагниченности образца в целом не возникает. Внешнее .поле из меняет лишь напра,вление намагниченности, в данном объеме, не влияя на ее величин., .Магнитный момент каждо го из доменов определяется величиной и направлением намагниченности домена и его .объемом. Намагниченность ферромагнитного образца,частью которого является домен, может изменяться за счет изменения направления намагниченности, домена - вращения или изменения объема домена смещения границ и определяется выражением ;V;) 35Sn,-Vm5 п9c/ 9voйsвo T) -- ..,(,) где JtY и V| - соответственно намагниченность и объем m-го домена, - угол между jfy, и направлением поля; V - объем тела. Члены, содержащие относятся к намагниченности, вызванной вращением домена, а включающие сЛУ смещением границ. Положение доменной границы при данной величине магнитного поля Н зависит от величины граничной энергии f определяемой уравнением т-4тЧ Ч где А - интеграл обмена; d - постоянная решетки; k - постоянная анизотропии; 6 - упругое напряжение; Xg - постоянная магнитострикции; В - величина, зависящая от характера доменных соседств. Смещению доменной границы при изменении магнитного поля препятствуют потенциальные барьеры, обусловленные градиентом граничной энергии вдоль направления х движения границы, т.е. dT Понимая под б сумвеличинойму внутренних 6 и внешних (jg пряжений.и дифференцируя (2) по х можно получить / ..o,JE Отсюда видно, что при увеличении нешних напряжений градиент граничd т ой энергии --- уменьшается, облегd X ая тем самым движение-грайицы в наравлении, обусловленном магнитным олем. Магнитное обогащение, основано на азличном поведении минеральных зеен в магнитном поле в зависимости т их магнитных свойств. При этом эфективность разделения полезного омпонента и пустой породы зависит от разности их магнитных восприимчиВостей. И поскольку магнитная восприимчивость железосодержащих минералов колеблется в широком диапазоне,, а напряженность магнитного поля сепаратора является величиной постоянной, и потому оптимальной только для определенного-минерала, имеют место большие потери полезного компонента в хвостах обогатительного аппарата. Отсюда следует, что целесообраз но подавать на обогащение исходный материал, однородный с точки зрения разности магнитных свойств, составляющих его минералов. В то же время величина изменения магнитной восприимчивости исходного материала под воздействием механиче ких напряжений в поле ультразвуковых колебаний зависит от характера доменных соседств Э т.е. характера, вкрапленности полезного компонента. Таким образом, под воздействием ультразвуковых колебаний магнитострикционнрго преобразователя происходит разделение минералов (в слу чае неполного завершения этого процесса на предыдущих .стадиях техноло гического, процесса) и изменение маг нитной .восприимчивости железосодержащего минерала в исходном материале. Первый датчик б магнитной восприимчивости, включенный в первую измерительную схему 5, измеряет маг нитную восприимчивость исходного материала X п после воздействия на него ультразвуковых колебаний. Разность измеренного текущего и базового значений магнитных восприимчивостей исходного материала с пе вой измерительной схемы 5 поступает на регулятор 4 интенсивности ульт развуковых колебаний, который посре ством управляемого генератора 3 мощ ных ультразвуковых колебаний поддер живает X постоянной. Эффективность разделения минералов в магнитном поле обогатительных аппаратов 1 значительно возрастает в случае предварительной флокуляци.и частиц полезного.компонента. Процес флокуляции определяется напряженнос внешнего магнитного поля содержанием и магнитной восприимчивостью полезного компонента., а также плотностью исходного материала, случайные флуктуации этих параметров приводят к попаданию частиц пустой породы во флокулы и, как следствие, к уменьшению извлечения полезного кс мпонента в концентрат.Управляемым параметрами процесса магнитной флокуляции являются скорость флокулообразования-и качество, т.е. чистот флокул. При этом максимальное увеличение железомагнетика в концентрате достигается при неизменной скорости флокулообразования и определенном размере флокул, что достигается соответственно управлением плотностью пульпы и напряженностью магнитного поля воздействующего на исходный материал. С этой целью задающий генератор. 13 вырабатывает видеоимпульсы синусоидальных электромагнитных колебаний , которые излучающим пьезоэлементом 14 преобразуются в упругие колебания среды ультразвуковой частоты. Длина волны ультразвуковых колебаний выбирается соизмеримой с размером гранул исходного материала. Приемный пьезоэлемент 15 принимает прошедшие через поток пульпы ультразвуковые колебания, а.приемник 16 усиливает принятый сигнал и определяет коэффициент затухания kg ультразвуковых колебаний как отношен.ие амплитуды излучаемого h ипринятого сигналов А ji . Вычислительный блок 17 осуществляет вычисление величины 9 . X - kjt. текущее значение коэффициента, затухания ультразвуковых колебаний; базовое значение коэффициента затухания ультразвуковых колебаний;реальная производная величина 6 т.е. скорость изменения kj. Вычисленное значение б-д, характеризующее динамику изменения размеров флокул, поступает -на регулятор 18 расхода воды, который управляя посредством исполнительного механизма 19 положением клапана 20 расхода воды в обогатительный аппарат 1,стабилизирует скорость процесса флокулообразования. Одновременно схема 7 соотношения определяет отношение , магнитной восприимчивости концентрата Х( измененной вторым датчиком 9 магнитной восприимчивости включением во вторую измерительную схему 8 и магнитной восприимчивости ,«сходного материала Х, после воздействия на него ультразвуковых колебаний . ef -i в зависимости от величины о экстремальный регулятор 10 напряженности магнитного поля посредством преобразователя мощности 11 и электромагнитной системы 12 управляет напряженностью магнитного поля,воздействующего на исходный материал таким образом, чтобы обеспечить оптимальное с точки, зрения соотношения чистоты и размеров образующихся флокул его значение и, тем самым, обеспечить максимальный выход полезного компонента в концентрат.

Способ автоматического управления процессам магнитной сепарации позволяет повыситъ извлечение железомагнетика в концентрат на 0,6%.

Формула изобретения

Способ автоматического управления процессом магнитной сепарации, основанный на измерении магнитной восприимчивости исходного материала и концентрата и изменении напряженности магнитного поля и расхода воды в процессе, о т л и ч а ющ и и с я тем,-что, с целью повышения извлечения железомагнетита в концентрат, на исходный материал воздействуют ультразвуковыми колебаниями, дополнительно измеряют магнитную восприимнивость коэффициент затухания ультразвуковых колебаний и скорость- его изменения в исходном

материале, определяют разность величин магнитной восприимчивости до и после воздействия на исходный материал ультразвуковыми колебаниями, отношение величин магнитной восприимчивости концентрата.и исходного материала, отношение разности текущего и заданного значений коэффициента затухания ультразвуковых колебаний к значению скорости изменения

коэффициента затухания и по величине

разности магнитной восприимчивости до и после воздействия на исходный материал ультразвуковыми колебаниями изменяют интенсивност-ь колебаний,по величине отношения магнитной восприи Iчивocти концентрата и исходного материала изменяют напряженность магнитного поля, а по величине отношени разности текущего и заданного значений коэффициента затухания и

скорости его изменения корректируют расход воды в процессе магнитнс5й сепарации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. КармазинВ.В. Исследование магнитоадгезионной сепарации пород. Диссертация на соискание степени д-ра техн. наук. М., 1975, с. 21. 2. Марюта А.Н. Автоматическая

оптимизация процесса обогащения руд на магнитообогатительных фабриках. М, , Недра, 1975, с. 198 (прототип)