Двойной вертикальный кольцевой пульсационный высокоградиентный магнитный сепаратор высокой интенсивности

Когда слышишь это полное название — двойной вертикальный кольцевой пульсационный высокоградиентный магнитный сепаратор высокой интенсивности — первое, что приходит в голову неспециалисту: наверное, очередная ?панацея? с выставки, сложная, дорогая и капризная. Многие так и думают, пока не столкнутся с реальной задачей, например, с доизвлечением тонкодисперсного магнетита из старых хвостов или с обогащением сложных гематит-магнетитовых руд. Вот тут и начинается настоящая история.

Суть технологии и где кроется подвох

Если отбросить громкие слова, принцип основан на создании неоднородного магнитного поля сверхвысокого градиента в вертикальном кольцевом рабочем зазоре. Ключевое слово — ?пульсационный?. Именно пульсация питающей суспензии, а не просто ее подача, решает главную проблему таких сепараторов — забивание матрицы. Без пульсации частицы быстро ?забивают? рабочий объем, эффективность падает на глазах, и установка превращается в дорогой бункер.

В свое время мы пробовали адаптировать под эти задачи обычные высокоградиентные сепараторы. Результат был плачевный: тонкие классы просто не улавливались, а если и улавливались, то смыть их при размагничивании было почти невозможно. Матрица заиливалась за смену. Именно тогда стало понятно, что нужен не просто сильный магнит, а управляемая, динамическая система разделения. Конструкция с двойным вертикальным контуром, которую, в частности, развивает ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии, как раз и предлагает такое решение — один контур для сепарации, второй для промывки, и всё это в режиме пульсации.

На их сайте jinken.ru можно увидеть, как они делают акцент на полной автоматизации промывочно-магнитного сепарирования. Это неспроста. Для работы такого ?двойного вертикального кольцевого? аппарата ручное управление — путь к постоянным простоям. Автоматика отслеживает перепад давления, плотность пульпы и регулирует циклы пульсации и промывки. Без этого его преимущества просто не реализуются.

Опыт внедрения и ?грабли?, на которые наступали

Первый наш опыт был на одном из уральских комбинатов, работавших со старыми отвалами. Задача — поднять содержание железа в концентрате с 58% до хотя бы 63-64%. Поставили опытный образец, по сути, прототип двойного вертикального кольцевого пульсационного сепаратора. Первая же ошибка — недооценка подготовки питания. Подали пульпу с крупностью минус 0.1 мм, но без предварительного удаления шламов и сверхтонкой фракции. Аппарат встал колом за несколько часов. Магнитная матрица закоксовалась так, что пришлось разбирать и чистить вручную.

Пришлось на ходу встраивать дополнительный гидроциклонный узел для классификации. Это важный момент: такая техника требует качественно подготовленного питания. Она не волшебная палочка, а последнее, очень точное звено в цепи. После настройки питания и подбора режима пульсации (частоты и амплитуды) дело пошло. Выход концентрата был, конечно, не огромный, но экономика за счет ценности продукта и утилизации отходов сошлась.

Еще один подводный камень — вода для промывки. Если в системе оборотная вода с высоким содержанием взвесей, эффективность смыва немагнитных частиц резко падает. Пришлось закладывать отдельный контур очистки промывочной воды. Это увеличило капитальные затраты, но без этого вся тонкая настройка сепаратора теряла смысл. В описаниях оборудования на jinken.ru этот момент часто опускается, но на практике он критичен.

Почему именно ?двойной? и ?вертикальный??

Здесь стоит немного углубиться в конструкцию. ?Двойной? — это не маркетинг. В классическом высокоградиентном сепараторе процессы улавливания и смыва часто идут в одном пространстве, мешая друг другу. В двойной кольцевой системе эти процессы пространственно разделены. Пока в одном кольце идет сепарация, во втором — интенсивная промывка размагниченной матрицы. Это позволяет вести процесс почти непрерывно, без пауз на промывку, что сильно поднимает удельную производительность.

?Вертикальный? — это про компактность и эффективность смыва. В горизонтальных конструкциях под действием силы тяжести происходит расслоение пульпы, что может мешать равномерному заполнению матрицы. Вертикальная компоновка, особенно в сочетании с пульсацией, обеспечивает более равномерное распределение частиц по всему рабочему объему. Кроме того, при промывке в вертикальном зазоре смытые хвосты легче удаляются под действием гравитации и потока воды.

Компания ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии в своей линейке как раз комбинирует эти принципы с другими физическими методами — ультразвуком, механическим перемешиванием. Это логично. Чистый магнитный захват для сверхтонких и окисленных частиц иногда недостаточен. Нужно ?растормошить? сростки, разрушить агломераты. Поэтому их установки — это часто гибридные системы, где высокоградиентный магнитный сепаратор является ядром, но не единственным инструментом.

Экономика и ниша применения

Сразу скажу — это не оборудование для рядовой операции первичного обогащения магнетитовых кварцитов. Его место — задачи повышенной сложности: переработка лежалых хвостов, доизвлечение из текущих хвостов, обогащение комплексных или бедных руд, где нужно получить суперконцентрат. Цена вопроса высока, и окупаемость считается не тоннами, а приростом стоимости продукта и снижением экологических платежей за хвосты.

Например, на одном из проектов в Сибири установка такого типа была встроена в схему дообогащения чернового концентрата. За счет глубокого удаления силикатных примесей удалось поднять содержание Fe с 66% до 69.5%. Это дало серьезную надбавку к цене металлургам. Без пульсации и двойного контура добиться такой чистоты при приемлемом извлечении было бы невозможно — силикатная ?мелочь? просто выносилась бы в магнитный продукт.

Экспортный успех китайского оборудования, включая продукцию Цзинькэнь, в страны вроде Австралии или Перу говорит сам за себя. Там считают деньги очень жестко. Если их покупают, значит, технология доказала свою экономическую эффективность в реальных, а не лабораторных условиях. Их полностью автоматическая промывочная магнитная сепарация, по сути, является развитием идей, заложенных в наш обсуждаемый двойной вертикальный кольцевой пульсационный аппарат.

Взгляд в будущее и итоговые соображения

Куда это движется? Движение явно в сторону еще большей интеллектуализации. Датчики, системы машинного зрения для анализа зерен, петли обратной связи, подстраивающие параметры пульсации и магнитного поля в реальном времени под состав питания. Это уже не фантастика. Следующий шаг — интеграция таких сепараторов в единую цифровую модель обогатительной фабрики.

Будет ли это вытеснять более простые машины, вроде магнитных колонн или барабанных сепараторов? В своей нише — да, постепенно будет. Как отмечает в своей философии ООО Шицзячжуан Цзинькэнь Технологии, их разработки как раз и призваны заменить устаревающие столбовые сепараторы и дегидратационные баки. Но для простых задач, где не нужна сверхтонкая сепарация, классика еще долго проживет из-за своей простоты и надежности.

Так что, если резюмировать мой опыт: двойной вертикальный кольцевой пульсационный высокоградиентный магнитный сепаратор высокой интенсивности — это серьезный, взрослый инструмент для сложных задач. Он не прощает дилетантства в подготовке питания и требует грамотной эксплуатации. Но если все условия соблюдены, он дает тот результат, которого другими способами либо невозможно достичь, либо достижение будет экономически невыгодным. И это, пожалуй, главный критерий для любой технологии на производстве.