Методические указания к лабораторно-практической работе «Измельчение и магнитная сепарация клинкера» по специальности 22. 02. 02 Металлургия цветных металлов

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования Свердловской области

«Верхнепышминский механико-технологический техникум «Юность»

Методические указания

к лабораторно-практической работе

«Измельчение и магнитная сепарация клинкера»

по специальности 22.02.02 Металлургия цветных металлов

Разработчики:

Сивилькаев В.М.

Мисюрина О.А.

2015

СОДЕРЖАНИЕ

1. Цель работы……………………………………………………………………….3

2. Инструменты и оборудование…………………………………………………....3

3. Краткие теоретические сведения………………………………………………...4

4. Техника безопасности при выполнении работы………………………………..8

5. Порядок выполнения работы…………………………………………………...10

5.1. Взвешивание…………………………………………………………….10

5.2. Дробление……………………………………………………………….10

5.3. Просеивание ……………………………………………………………11

5.4 Магнитная сепарация……………………………………………………13

6. Контрольные вопросы…………………………………………………………..16

1. Цель работы

1) Ознакомиться с устройством и принципом работы лабораторного оборудования для измельчения и магнитной сепарации

2) Измельчить клинкер с помощью мельницы шаровой и анализатора ситового

3) Провести магнитную сепарацию клинкера

4) Оценить влияние режимных параметров магнитной сепарации на выход магнитной фракции клинкера и состав получаемого продукта

2. Инструменты и оборудование

- Весы лабораторные типа GX-200

- Анализатор ситовой вибрационный лабораторный А20

- Мельница шаровая МШЛ-7

- Магнитный сепаратор

Рисунок 3 - Мельница шаровая

3. Краткие теоретические сведения

В настоящее время на предприятиях металлургической промышленности ежегодно накапливается большое количество отходов, которое связано с такими проблемами, как отчуждение площадей под их хранение, неблагоприятная экологическая обстановка, значительные экономические потери и т. п. Проблема утилизации и глубокой переработки отходов становится с годами все актуальней, поскольку количество отходов со временем только возрастает.

В промышленности цветной металлургии, а именно при производстве цинка образуется отход вельцевания цинковых кеков - клинкер (шлак).

Клинкер отличается сложным химическим и минералогическим составом и представляет собой зернистый материал класса -20 мм. По вещественному составу клинкеры состоят: из сульфидной части (сульфиды меди, железа, свинца и цинка), силикатной части, содержащей оксидные соединения кремния, кальция и алюминия, металлической части (неуглеродный железистый сплав) и углеродной части - коксовой мелочи. Железо в клинкере представлено металлами и ферритами.

Вовлечение клинкера в переработку обусловлено высоким содержанием в нем меди (0,5-5 %), цинка (0,5-1 %), золота (0,5-6,5 г/т) и серебра (100-450 г/т).

Совокупность методов измельчения и магнитной сепарации позволяет кондиционировать клинкер для обогащения по содержанию меди гидрометаллургическими способами (цементацией) и дальнейшей пирометаллургической переработкой.

Измельчение - процесс разрушения (дезинтеграции) кусков (частиц) твёрдого материала для доведения их размера до требуемой крупности (от 5 мм до десятков микрон), гранулометрического состава или заданной степени раскрытия минералов.

Измельчение известно с древнейших времён. Пест и ступка из камня применялись за 8 тысяч лет до н.э., ручные мельничные жернова - за 3 тысячи лет до н.э. С 16 века для измельчения руд использовали толчеи (падающие песты). С освоением энергии пара в конце 19 века измельчение проводили в шаровых мельницах. Измельчение применяют в горной, металлургической и других отраслях промышленности. В цветной и чёрной металлургии измельчению подвергается практически весь объём горной массы.

Рисунок 1- Схема измельченияИзмельчение осуществляют методами раздавливания, раскалывания, излома, срезывания и истирания. По виду необратимой деформации (разрушения) частиц выделяют измельчение, основанное на сжатии, растяжении, изгибе и сдвиге, по способу измельчения - на мокрое и сухое. Если материал подвергается действию не статических усилий, а динамических нагрузок, то измельчение называется ударным. По виду реализации методов измельчения различают механическое (в т.ч. с мелющими телами), пневмомеханическое и аэродинамическое - в струйных аппаратах без мелющих тел. По способу воздействия на материал процесс измельчения является преимущественно динамическим. Механическое измельчение реализуют в барабанной мельнице - шаровой, стержневой, галечной, рудно-галечной, рудногосамоизмельчения, барабанно-роликовой, а также в роликово-кольцевой, чашевой (бегуны), дисковой (истиратель - жернова). Пневмомеханическое и аэродинамическое измельчение осуществляют в струйных размольных аппаратах, в которых разрушение кусков происходит в результате разгона материала струёй газа (воздуха) и последующего удара о неподвижную броню или взаимных ударов.

Для процесса измельчения наиболее важными характеристиками материала являются прочность (крепость) и измельчаемость частиц. При очень тонком измельчении частицы размерами в несколько микрометров и мельче могут образовывать хлопья и сростки. Измельчение комбинируют с операциями классификации (рисунок 1). В практике применяют разнообразные схемы измельчения, отличающиеся числом стадий измельчения и видом схемы. По виду схемы различают измельчение в открытом цикле без предварительной классификации, с предварительной классификацией и с раздельной выдачей двух продуктов измельчения. Для повышения производительности мельниц и уменьшения переизмельчения материала измельчение часто осуществляют в замкнутом цикле с классифицирующим аппаратом, при этом из материала, разгружающегося из мельницы, выделяется готовый измельчённый продукт (слив), а крупный материал (пески) возвращается в мельницу. Мельницы эффективно работают только при определенной степени измельчения, поэтому для получения тонкого продукта измельчение часто ведут в два, реже в три приёма (стадии). Получают развитие новые принципы измельчения, основанные на использовании электрогидравлическего эффекта (электрический разряд в воде), соударения встречных потоков воздуха, несущих твёрдые частицы (т.н. струйные мельницы) и др.

Извлечение металлических частей представляет из себя такое явление, как технология, дающая возможность разделять частицы, которые имеют противоположные магнитные характеристики. Разные вещества по-особенному меняют характеристики и ведут себя в зоне магнитного воздействия, искривляющего их гравитационную линию движения. Вследствие этого указанная методика позволяет отводить те или иные примеси из изделий, соединений и жидкостей.

Определяющая цель магнитной процедуры отделения - извлечь вкрапления, которые отрицательно сказываются на свойствах выходной продукции. Ещё один способ применения магнитной сепарации - удаление цветных токопроводящих металлов из консистенций. Метод магнитной процедуры применяется в важнейших областях производства, таких, как литейная, горно-рудная, химическая и др. При этом крайне популярна магнитная сепарация в тяжёлой промышленности, а также металлургии.

Инструмент железоотделения сделан из корпуса. В его замкнутой проточной сердцевине присутствует подверженная магнитному воздействию фильтр-матрица. В скрытой намагничивающей части функционируют полюсные концевики, составляющие с фильтр-матрицей магнитный контур. Концы контура дополнительно представлены ещё одной системой магнитопроводящих незамкнутных кругов. Кольцевой набор состоит из круглых или эллипсовидных колец.

Магнитная фильтрация в отрасли металлопроизводства даёт возможность убирать элементы окисления металлов и устаревания оборудования, продукты закалки, а также различные металлические вкрапления.

В металлургии и машиностроении полно извлекать нужные составляющие лома, которые в дальнейшем будут нужны для дальнейшего производства дает возможность сепарация посредствам магнита. Материал в процессе магнитной сепарации делится на 4 компонента: отсев земли и песка, цветные металлы,чёрные металлы, остальные отходы. Подвесной железоотделитель с автоматической очисткой СМПА дает возможность отделить массивные металлические включения. Отделить товарный лом цветных металлов, и увеличить их процентное содержание в обогащённом материале осуществляет железоотделитель выделения цветных токопроводящих металлов (медь, алюминий) СМВТ.

Магнитные методы используют для отделения парамагнитных (слабомагнитных) и ферромагнитных (сильномагнитных) компонентов смесей твердых материалов от их диамагнитных (немагнитных) составляющих. Магнитной сепарацией можно выделить вещества с удельной магнитной восприимчивостью выше 10 м /кг. Сильномагнитными свойствами обладают железо и его сплавы, слабомагнитные оксиды железа после их обжига и некоторые другие вещества. Ряд оксидов, гидроксидов и карбонатов железа, марганца, хрома и редких металлов относится к материалам со слабомагнитными свойствами. Различные породообразующие минералы (кварц, полевые шпаты, кальцит и т.п.) относятся к немагнитным материалам.

Слабомагнитные материалы обогащают в сильных магнитных полях (напряженностью Н = 800-1600 кА/м), сильномагнитные - в слабых полях (Н = 70-160 кА/м).

4. Техника безопасности при выполнении работы

Перед выполнением лабораторной работы необходимо ознакомиться с инструкцией по эксплуатации оборудования.

Весы питаются от выносного адаптера напряжением 12 В.

Сетевые адаптеры весов питаются от сети 220 В. Это напряжение является опасным для жизни, поэтому запрещается:

- включать адаптер в сеть при снятой крышке корпуса;

- подключать адаптер к неисправной розетке;

- подключать адаптер при помощи самодельных удлинителей.

З

Рисунок 1 - Весы лабораторныеапрещается при использовании мельницы шаровой:

- включать мельницу без заземления рамы, корпуса электродвигателя;

- производить ремонт, наладку и осмотр включенного в сеть электрооборудования;

- включать мельницу при снятых кожухах

- во время работы мельницы касаться ее движущихся частей.

При работе с анализатором ситовым следует выполнять следующие правила техники безопасности:

- анализатор необходимо эксплуатировать в помещении при температуре от +1 до 35°С и относительной влажности 80% при +25°С;

- анализатор при работе необходимо расположить в специально отведенном месте на жестком и прочном горизонтальном основании, не рекомендуется размещение высокоточных приборов и легкобьющейся лабораторной посуды рядом с работающим анализатором;

- запрещается работа на анализаторе без заземления;

- ремонтные работы необходимо производить на полностью обесточенном оборудовании;

- запрещается перемещать анализатор за непредназначенные для этого части, допускается производить перемещение только за специальные отверстия "а" в обечайке.

Перед включением магнитного сепаратора необходимо произвести внешний осмотр и проверку готовности изделия к использованию:

-

Рисунок 5 - Магнитный сепараторубедиться в отсутствии посторонних предметов в зазоре магнитной системы сепаратора;

- проверить качество очистки узлов сепаратора от пыли и следов материала ранее обработанных проб. При необходимости произвести дополнительную очистку бункера, экрана магнитной системы и вибролотков;

- проверить натяжение ремня на приводе ролика;

- убедиться в надежности заземления и в отсутствии внешних повреждений изоляции токоведущих частей и соединительных кабелей.

5. Порядок выполнения работы

Выполняемая работа состоит из следующих этапов:

1) взвешивание;

2) дробление;

3) просеивание;

4) сепарация.

Для получения необходимой зернистости клинкера возможно повторение шагов 2 и 3.

5.1. Взвешивание

С помощью весов лабораторных отмерьте необходимое количество клинкера.

1. Подключите адаптер к сети.

2) Для получения точных результатов взвешивания необходимо прогреть весы не менее 30 минут после подключения к электросети.

3) Кратковременно нажмите клавишу «On/Off», при этом весы включатся и начнётся автоматическое тестирование, по окончании которого на дисплее появится сообщение «0.000 g» - весы готовы к работе.

4) Появление в процессе тестирования сообщения

«Error N»,

где N - любое число, означает неисправность весов, эксплуатация весов запрещается. Весы необходимо отключить от сети, сделать запись в журнал технического состояния весов и поставить в известность своего непосредственного руководителя.

5.2. Дробление

Засыпьте навеску клинкера в шаровую мельницу.

Поверните барабан на 90° по часовой стрелке загрузочной горловиной вверх и зафиксируйте его стопором. Произведите загрузку материала через загрузочную горловину. Закройте горловину крышкой. Переведите барабан в горизонтальное положение и зафиксируйте его.

Включите электродвигатель в требуемом режиме с помощью пульта управления мельницы. Длительность процесса измельчения зависит от прочности материала и устанавливается опытным путем. По окончании процесса измельчения остановите двигатель.

Установите на столик рамы приемную емкость.

Поверните барабан на 90° против часовой стрелки горловиной вверх и зафиксируйте его стопором.

Снимите заглушку разгрузочной горловины и выгрузите материал.

Промойте барабан.

Верните мельницу в исходное положение.

5.3. Просеивание

Процесс дальнейшего измельчения проводим с помощью анализатора ситового.

1) Перед запуском в эксплуатацию экспериментальным путем уточняем массу загружаемой пробы и время рассева таким образом, чтобы обеспечивалась требуемая эффективность рассева. Завышенная масса пробы уменьшает ресурс использования просеивающего элемента.

2) Подключаем анализатор к сети электропитания путем нажатия клавиши "СЕТЬ" на автоматическом выключателе. Загорится индикаторная лампа "Сеть".

3) Сформировать требуемый комплект сит (2) (рис.2), нижнее сито установить на поддон (4). Засыпать пробу на верхнее сито. Закрыть крышку (3). Отвернуть маховики (6) от платформы на расстояние, достаточное для установки под траверсой просеивающей части. Приподнять траверсу (5) до упора в шайбы маховиков. Установить на вибропривод просеивающую часть, при установке обратить внимание на расположение поддона (4) по центру платформы. Опустить траверсу и затянуть маховики.

4) Включить анализатор путем нажатия кнопки "ПУСК". На пульте управления загорится индикаторная лампа "Работа".

5) По окончании требуемого времени работы выключить анализатор путем нажатия кнопки "СТОП" на пульте управления. Отвернуть маховики на 10 мм. Приподнять траверсу (5) до упора в шайбы маховиков и снять просеивающую часть анализатора.

6) По окончании работы произвести очистку просеивающих элементов, крышки, поддона и вибропривода от остатков материала;

7) Отключить анализатор от сети электропитания нажатием клавиши "СЕТЬ" автоматического выключателя для выдачи питающего напряжения.

1 - вибропривод ВП50

2 - сито

3 - крышка

4 - поддон

5 - траверса

6 - маховичок

7 - шпилька

8 - контргайка

9 - прижим

«а» - отверстие для перемещения

Рисунок 2 - Анализатор А20

ВНИМАНИЕ! При измельчении клинкера и просеивании его через анализатор необходимо получить фракцию зернистостью -0,15мм. Клинкер, оставшийся на сите, вновь измельчаем в мельнице и просеиваем через это сито. И так повторяем, пока весь материал не пройдет через сито.

5.4 Магнитная сепарация

1) Подключить блок управления к электросети и подать питание кнопкой «СЕТЬ», предварительно проверив, что ручки потенциометров «ГРУБО», «ТОЧНО» находится в крайнем положении (вращать против часовой стрелки).

2) Включить вибраторы (см. рисунок 3) (7, 10) тумблерами «ПИТАТЕЛЬ», «ЛОТОК». Включить привод магнитной системы первой ступени очистки тумблером «Магнит» и она начинает вращаться.

Рисунок 3 - БПУ-СМС-20М передняя панель

(1 - Сетевой выключатель; 2 - Цифровой регулятор тока; 3 - Регулятор частоты колебаний вибролотка; 4 - Регулятор амплитуды колебаний вибролотка; 5 - Регулятор амплитуды колебаний лотка питателя; 6 - Регулятор частоты колебаний лотка питателя; 7 - Тумблер включения привода первой ступени; 8 - тумблер включения вибропитателя; 9 - Тумблер включения вибролотка; 10 - Регуляторы тока катушек; 11 - Кнопки включения-выключения привода ролика; 12 - Индикатор фазировки питания)

3) Подать напряжение на мотор-редуктор привода ролика кнопкой РОЛИК - ролик начнет вращаться.

4) Ручками потенциометров «ГРУБО», «ТОЧНО» установить требуемую величину тока, подаваемого на обмотки электромагнита.

5) Засыпать пробу обрабатываемого материала в бункер.

6) Ручками потенциометров «АМПЛИТУДА», «ЧАСТОТА» установить минимальную интенсивность вибрации лотков (6) и (13) (см.рисунок 7).

7) Приоткрыть шиберную заслонку бункера (5), путем вращения гайки (20) (см.рисунок4).

Рисунок 4 - Конструкция сепаратора магнитного СМС-20М (вид спереди)

8) Скорректировать амплитуду и частоту вибраторов установив рабочий режим вибрации лотков (6) и (13) (см.рисунок 4).

9) В процессе работы сепаратора необходимо следить за равномерностью распределения материала по всей ширине лотков и качеством разгрузки фракций в соответствующие сборники продуктов деления.

10) После опорожнения бункера и полного прекращения поступления материала с вибролотка второй ступени в сборник продуктов немагнитной фракции сепаратор необходимо выключить.

11) По окончании работ с сепаратором необходимо выполнить следующие действия:

- выключить оба вибратора сепаратора тумблерами «ПИТАТЕЛЬ», «ЛОТОК»;

- выключить электродвигатель привода магнитной системы первой ступени очистки тумблером «МАГНИТ»;

- выключить электродвигатель привода ролика кнопкой «РОЛИК»;

- выключить блок управления кнопкой «СЕТЬ», предварительно уменьшив величину тока до нулевого значения с помощью потенциометров «ГРУБО», «ТОЧНО», расположенных на лицевой панели блока управления;

- отсоединить от электросети блок управления;

- освободить сборники продуктов, тщательно их очистить и установить на прежнее место;

- тщательно очистить бункер, экран магнитной системы и лотки от следов материала обработанной пробы.

12) В целях повышения степени извлечения магнитных минералов рекомендуется снижать производительность сепаратора при работе с мелкими классами обрабатываемого материала.

13) Величину рабочего зазора между роликом и торцом магнитопровода магнитной системы второй ступени очистки рекомендуется изменять только в случае изменения крупности обрабатываемого материала.

14) Временные интервалы работы на сепараторе: 11 А - 1 час работы, 1 час перерыв; 12 А - 30 минут работы, 1 час перерыв; 13-16 А - 10 минут работы, 0,5 часа перерыв. При обработке серых шлихов рекомендуется устанавливать величину тока в обмотках электромагнита в пределах от 2,0 до 4,0 А.

По окончании работы взвешиваем полученные фракции и заносим их в таблицу 1.

Таблица 1 - Результаты работы

№ пробы

Параметры работы магнитного сепаратора

Вес магнитной фракции, г

Вес немагнитной фракции, г

1

11 А

2

13 А

3

16 А

Для более детального вывода по параметрам работы магнитного сепаратора необходимо получить анализ химического состава магнитной и немагнитной фракции трех представленных проб.

6. Контрольные вопросы

1. Что такое клинкер и для чего он используется?

2. Назначение весов и их характеристика.

3. Применение шаровой мельницы, ее устройство.

4. Порядок подготовки анализатора ситового к работе.

5. Какой принцип положен в основу магнитной сепарации?