بخشی از مقاله
طراحي و ساخت دستگاه جدايش الکترومغناطيسي به منظور جدا کردن ذرات ريز
چکيده :
يکي از خواص مواد معدني ، خاصيت مغناطيسي است که با توجه به تأثيرپذيري مغناطيسي اينگونه مـواد، از دستگاه هاي جداکننده (الکترومغناطيس و ثابت ) بر مبناي خاصيت مغناطيسي مي توان براي جـدايش اسـتفاده نمود. در تحقيق حاضر، به طراحي و ساخت يک نوع دستگاه جـدايش الکترومغناطيـسي بـه منظـور جـدايش مواد و کاني ها بر مبناي خاصيت مغناطيسي آنها که توسط ارائه دهندگان مقاله انجـام شـده ، پرداختـه شـده است . اجزاي اصلي اين دسـتگاه شـامل : ١- تغييردهنـده ولتـاژ ٢- يکـسوکننده جريـان متنـاوب بـه مـستقيم
٣- کلکتور ٤- پايه هـاي نگهدارنـده ٥- محـور چـرخش ٦- صـفحه هـاي جـدايش (صـفحه فلـزي و پليمـري )
٧- الکترومگنت ها است . با وارد شدن مواد اوليه به درون دستگاه در حال چرخش ، کاني هاي فرومغناطيس به صفحه پليمري روي الکترومگنت چسبيده و مواد غير فرومغناطيس جدا مي شوند و بلافاصله با قطـع جريـان
(به طور خودکار) مربوط به آن الکترومگنت ، ذرات فرومغناطيس جدا مي شوند و تقريباً هـيچ ذرّه اي بـر روي صفحه پليمري باقي نمي ماند. اين فرآيند براي سه صفحه همراه با سه الکترومگنت تکرار مي شود.
کليدواژه :
جدايش مغناطيسي ، خاصيت مغناطيسي ، الکترومگنت و کاني هاي فرومغناطيس .
١- مقدمه
سنگ معدن متشکل از کاني هاي فلزي ارزشـمند و گانـگ اسـت . بـه منظـور فـرآوري کـاني دو عمليـات اساسـي صورت مي گيرد. يکي آزادسازي کاني هاي ارزشمند از گانگ است و ديگري جداسازي اين کاني ها از گانگ اسـت که معروف به تغليظ است . آزادسازي کاني هاي ارزشمند از گانگ با آسيا کردن سنگ هـا تـا انـدازه اي کـه ذرات کاني و گانگ از هم قابل تميز باشند، ادامه مي يابد.
عمليات جدايش توسط روش هاي مختلفي که در ذيل به بخشي از آنها اشاره شده است ، انجام مي شود.
١- جدايش مغناطيسي ٢- جدايش الکتروستاتيکي ٣- جدايش ثقلي و جدايش الکتريکي
يکي از عوامل شناسايي کاني ها خاصيت مغناطيسي آنهاست کـه از ايـن خاصـيت بـراي فـرآوري کـاني هـا نيـز استفاده مي شود و با جدايش مغناطيسي ، کاني هايي که از لحاظ مغناطيـسي متفـاوت انـد، طبقـه بنـدي مـي شـوند.
همچنين به منظور عمليات جدايش مغناطيسي از جداکننده هاي مغناطيسي استفاده مي شود.
٢- مروري بر منابع
آغاز جدايش مغناطيسي به طور نزديک با فرآوري سنگ معدن بـه خـصوص سـنگ معـدن آهـن همـراه اسـت . اولـين اختراعي که راجع به جدايش مغناطيسي ثبت شد، متعلق به William Fullarton در سال ١٧٩٢ در انگلستان است و اولـين اختراع مشابه در آمريکاي شمالي توسط Ransom Cook در سال ١٨٩٤ صورت گرفت که به سنگ آهن مربوط مي شود.
بيشتر انتشارات و اختراعات با موضوع جدايش مغناطيسي تا آغاز قرن بيستم مربوط به تغليظ سنگ معدن آهن مي شود. در نيمه اول قرن بيستم ازدياد وسايل جدايش مغناطيسي تجاري را براي فرآوري سـنگ معـدن شـاهد بوديم و در ضمن بيشتر اين وسايل ، نظير جداکننده هاي غلطکي خشک و تر، جداکننده هاي نواري خشک و تـر و جداکننده هاي غلطکي القائي هنوز از لحاظ عملکرد تجاري موفق هستند و مورد استفاده قرار مي گيرند[١].
با توجه به تفاوت روش هاي جدايش در جداکننده هاي مغناطيسي ، طبقه بندي هايي توسـط Taggart،Devaney و Parker بر اساس پارامترهايي نظير گراديان ميدان (بالا و پايين )، محيط جدايش (خشک و تر)، شيوه ي دفـع مـواد (گرانـشي ، نواري ، پاششي و خراشنده ) و تغذيه مواد اوليه (فلکه -تسمه ، نوار و سيني لرزان ) و غيره صورت گرفته است .
جداکننده هاي مغناطيسي را براساس گراديان ميدان مي توان به جداکننده هاي «با شـدت کـم » و «بـا شـدت زيـاد» طبقه بندي کرد که هر يک از آنها نيز بر اساس محيط جدايش بـه انـواع خـشک و تـر تقـسيم مـي شـوند. معمـولاً جداکننده هائي که در آنها شدت ميدان کمتر از T٠٢ باشد، جداکننده هاي با شـدت کـم ناميـده مـي شـوند. از ايـن جداکننده ها براي جدا کردن مواد فرومنيتيت مثل آهن و منيتيت و از جداکننده هاي مغناطيسي با شدت زياد بـراي جدا کردن موادپارامنيتيت (با تأثيرپذيري مغناطيسي کم ) مثل هماتيت استفاده مي شود. لازم به توضيح است کـه ميدانهائي با شدت کمتر از T١ تا T١٥ را ميدان هاي با شدت متوسط و در بيشتر از اين مقادير را ميدان هـاي بـا شدت زياد مي نامند.
شدت ميدان مغناطيسي در جداکننده هاي مغناطيسي بايد قابل تنظيم باشد تا بتوان آنهـا را بـراي مـواد مختلـف مـورد استفاده قرار داد. شدت ميدان را مي توان در جداکننده هائي که در آنها از مغناطيس دائم استفاده شـده اسـت ، بـا تغييـر فاصله قطب ها از يکديگر و در جداکننده هاي الکترومغناطيسي با تغيير شدت جريان يا ولتاژ تنظيم کرد[٢،٣و٤].
جداکننده هاي مغناطيسي صنعتي به طور پيوسته کار مي کنند. لذا لازم است در آنها پـيش بينـي لازم بـراي ورود بار اوليه به داخل ميدان و خروج محصول هاي به دست آمده از آن انجام شده باشد. بار اوليه معمولاً توسط يک استوانه يا نوار نقاله وارد ميدان مي شود. دانه هاي غير مغناطيسي توسط همان وسـيله يـا تحـت نيـروي ثقـل يـا گريز از مرکز در حين عبور از ميـدان تخليـه مـي شـوند. بـراي تخليـه دانـه هـاي مغناطيـسي ، در جداکننـده هـاي مغناطيسي با شدت کم و متوسط معمولاً مانع متحرکي در برابر قطب کوچکتر نصب شده اسـت کـه امکـان دارد همان استوانه يا نوار نقاله باشد. به اين ترتيب اين نوع دانه ها در حين حرکت به سـمت قطـب مغناطيـسي ، بـه آن مانع برخورد مي کنند و توسط آن از ميدان خارج مي شوند. در جداکننده هاي مغناطيسي با شدت زياد که دانه هـا در سطح خود، در وضعيتي قرار مي گيرند که شدت ميدان در سطح آن صفر شود، در نتيجه دانه هاي جذب شده خودبخود آنرا رها مي کنند. اين عمل را مي توان در روش خشک با نصب برس يا تيغه هـاي لاسـتيکي در انتهـاي مسير و در روش تر با شستشو توسط آب تحت فشار کامل کرد[٥و٦].
در اثر وارد شدن دانه هائي با تأثيرپذيري مغناطيسي زياد به ميدان مغناطيسي ، خطوط نيرو در حـوالي هـر دانـه متمرکز شده و از داخل آن عبور مي کنند. در نتيجه ميداني با گراديان زياد در پيرامون هر دانه بوجود مـي آيـد و هر دانه خود مانند يک مغناطيس عمل مي کند که باعث جذب دانه ها به يکديگر مي شـود. چنانچـه مـاده دانـه ريـز باشد و از ميداني با شدت زياد عبور کند، ممکن است منجر به پديـده آگلومراسـيون شـود و در نتيجـه بـازدهي جداکننده را کاهش دهد، زيرا توده هاي مغناطيسي ايجاد شده مي توانند دانه هاي غيرمغناطيسي را نيز همراه خود حمل کنند. همچنين امکان دارد به صورت رشته هائي ، دو قطب مغناطيسي را به يکديگر متـصل کننـد. ايـن پديـده بخصوص در جداکننده هاي مغناطيسي که به روش
