Les ressources en minerai de fer de notre pays sont abondantes et variées, mais on y trouve beaucoup de minerais pauvres, peu de minerais riches et une granulométrie fine et hétérogène. Peu de minerais sont directement exploitables. Une grande partie doit être traitée avant utilisation. Depuis longtemps, le traitement des minerais sélectionnés est devenu de plus en plus complexe, le taux de conversion a augmenté, les procédés et les équipements se sont complexifiés, et le coût du broyage a connu une hausse constante. Actuellement, les usines de traitement privilégient le concassage au broyage, et procèdent au tri et à l'élimination des déchets avant le broyage, ce qui a permis d'obtenir des résultats remarquables.
De manière générale, le lancer à sec bLe broyage préalable est plus avantageux dans les situations suivantesons:
(1) DanszonesDans les régions où les ressources en eau sont rares, l'approvisionnement en eau nécessaire à l'exploitation minière ne peut être garanti, ce qui limite la faisabilité du tri des minéraux par voie humide. Par conséquent, dans ces zones, les méthodes de présélection à sec seront privilégiées.
(2) Il est nécessaire de réduire le volume des boues de résidus et la pression du bassin de résidus. La priorité sera donnée au prétraitement à sec et à l'élimination des déchets.
(3) Le jet à sec du minerai à grosses particules est plus faisable que la séparation par l'eau.
(4) Le lancer à sec est généralement divisé en plusieurs étapes :
Projection à sec de produits grossièrement broyés avec une granulométrie maximale de 400～125 mm, Polissage à sec de produits moyennement broyés avec une granulométrie maximale de 100 à 50 mm, Broyage fin et polissage à sec avec une granulométrie maximale de 25～5 mm. Outre le polissage à sec des produits broyés par des broyeurs à rouleaux haute pression, actuellement largement utilisés, la structure de l'équipement sélectionné est différente.
Équipement de séparation à sec pour matériaux dont la taille maximale des particules est de 20 mm ou plus
Pour le polissage à sec de minerais dont la taille maximale des particules est de 20 mm ou plus, le séparateur magnétique à sec à aimant permanent de la série CTDG est actuellement le plus utilisé.
Les séparateurs magnétiques à aimants permanents pour matériaux en vrac sont largement utilisés dans les mines métallurgiques et d'autres industries pour répondre aux besoins des mines de toutes tailles. Ils servent à la présélection des matériaux dont la granulométrie maximale est inférieure à 500 mm après concassage en installation de séparation magnétique. Ils permettent de restaurer la teneur géologique des stériles, de réaliser des économies d'énergie, de réduire la consommation et d'accroître la capacité de traitement. Ils sont utilisés dans les chantiers d'exploitation pour récupérer le minerai de magnétite contenu dans les stériles et ainsi améliorer le taux d'utilisation des ressources minérales. Ils servent également à récupérer le fer métallique contenu dans les scories d'acier et, enfin, dans le traitement des déchets, à trier les métaux utiles.
Le séparateur magnétique à aimant permanent pour minerais en vrac utilise principalement la force magnétique pour la séparation. Le minerai est alimenté uniformément sur le tapis roulant et transporté à vitesse constante vers la zone de tri située dans la partie supérieure du tambour magnétique. Sous l'action de la force magnétique, les minéraux fortement magnétiques sont adsorbés à la surface du tapis roulant, descendent vers le bas du tambour, se détachent du champ magnétique et tombent par gravité dans la cuve de concentré. Les stériles et les minerais faiblement magnétiques, non attirés par la force magnétique, conservent leur inertie. Ils sont projetés à plat devant la cloison de séparation et tombent dans la trémie de récupération des résidus.
Du point de vue structurel, le séparateur magnétique à aimant permanent pour vrac sec comprend principalement un moteur d'entraînement, un accouplement à goupille élastique, un réducteur d'entraînement, un accouplement à glissière transversale, un ensemble de tambour magnétique et un réducteur de réglage magnétique.
Points techniques structurels
(1) Pour le concassage à sec de produits grossièrement broyés d'une granulométrie maximale de 400 à 125 mm. En raison de la grande taille du minerai, la bande transporte une quantité importante de matériau après le concassage grossier, et sa partie supérieure pénètre dans la zone de tri par tambour. Afin d'optimiser le traitement des déchets et de réduire la teneur en fer magnétique des résidus, le tambour magnétique doit, à ce stade, présenter une profondeur de pénétration magnétique plus importante, permettant ainsi la capture des grosses particules de minerai. Principaux points techniques concernant la structure du produit à ce stade : ① Plus le diamètre des rouleaux est grand, mieux c'est, généralement jusqu'à 1 400 ou 1 500 mm. ② La largeur de la bande est maximale. La largeur maximale de conception de la bande actuellement sélectionnée est de 3 000 mm ; la bande est aussi longue que possible dans la section droite près de l'entrée du tambour, afin d'amincir la couche de matériau entrant dans la zone de tri. ③ Profondeur de pénétration magnétique plus importante. Prenons l'exemple du tri de particules de minerai d'une taille maximale de 300 à 400 mm. Généralement, l'intensité du champ magnétique à une distance de 150 à 200 mm de la surface du tambour, entre la zone d'aspiration et la surface du tambour, est supérieure à 64 kA/m, comme illustré sur la figure 1. 1.④ L'écart entre la plaque de séparation et le tambour est supérieur à 400 mm et est réglable. ⑤ La vitesse de rotation du tambour est réglable, et le réglage de l'angle de déclinaison magnétique ainsi que celui du dispositif de distribution permettent d'optimiser le tri.
Figure 1 Carte nuageuse du champ magnétique
Tableau 1 Intensité du champ magnétique à une certaine distance de la table magnétique (kA/m)
Il ressort du tableau 1 que l'intensité du champ magnétique à une distance de 200 mm de la surface du système magnétique est de 81,2 kA/m et que l'intensité du champ magnétique à une distance de 400 mm de la surface du système magnétique est de 21,3 kA/m.
(2) Pour le polissage à sec de produits moyennement broyés avec une taille de particules maximale de 100 à 50 mm, en raison de la taille plus fine des particules et de la couche de matériau plus mince, les paramètres de conception et la sélection du broyage à sec grossier peuvent être ajustés en conséquence :①Le diamètre du tambour est généralement de 1 000, 1 200 ou 1 400 mm.②La largeur habituelle de la bande est de 1 400, 1 600, 1 800, 2 000 mm ; la bande est aussi longue que possible dans la section droite près de la tête du tambour, afin que la couche de matériau entrant dans la zone de tri soit amincie.③Une plus grande profondeur de pénétration magnétique, en prenant comme exemple le tri de particules de minerai avec une taille de particule maximale de 100 mm, généralement l'intensité du champ magnétique à la distance de 100-50 mm de la surface du tambour, de la zone d'aspiration du tambour à la surface du tambour, est supérieure à 64 kA/m, comme le montrent la figure 2 et le tableau 2.④L'écart entre la plaque de séparation et le tambour est supérieur à 100 mm et est réglable.⑤La vitesse de rotation du tambour est réglable, et le réglage de l'angle de déclinaison magnétique ainsi que celui du dispositif de distribution permettent d'optimiser l'indice de tri.
Figure 2 Carte nuageuse du champ magnétique
Tableau 2 Intensité du champ magnétique à une certaine distance de la table magnétique (kA/m)
On peut voir dans le tableau 2 que l'intensité du champ magnétique à une distance de 100 mm de la surface du système magnétique est de 105 kA/m et que l'intensité du champ magnétique à une distance de 200 mm de la surface du système magnétique est de 30,1 kA/m.
(3) Pour le polissage à sec de produits finement divisés avec une taille de particules maximale de 25-5 mm, un diamètre de tambour plus petit et une profondeur de pénétration magnétique plus petite peuvent être sélectionnés dans la conception et la sélection, ce qui ne sera pas abordé ici.
Équipement de séchage pour matériaux dont la taille maximale des particules est inférieure à 20 mm.
- séparateur magnétique sec pulsé série MCTF
Le séparateur magnétique sec pulsé de la série MCTF est un équipement de séparation magnétique de force de champ moyenne. Il convient aux minerais tendres tels que le grès, le sable, le sable de rivière, le sable marin, etc., ou aux minerais maigres concassés et pulvérulents d'une granulométrie de 20 µm.～0 mm. Concentration de minéraux magnétiques et présélection à sec de produits de magnétite finement broyés.
1.2 Principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement du séparateur magnétique sec pulsé de la série MCTF est illustré à la figure 3.
Figure 3 Schéma de principe du séparateur magnétique sec pulsé de type MCTF
En exploitant le principe d'attraction des matériaux magnétiques par des aimants permanents, un système magnétique semi-circulaire générant un champ magnétique intense est placé à l'intérieur du tambour où circulent les matériaux. Lors de leur passage dans ce champ magnétique, les particules minérales magnétiques sont capturées par la forte force magnétique et adsorbées à la surface du système semi-circulaire. Acheminées vers la zone inférieure non magnétique par la rotation du tambour, ces particules tombent vers la sortie du concentré et sont évacuées par gravité. Les minerais non magnétiques ou à faible teneur en fer s'écoulent librement à travers le champ magnétique jusqu'à la sortie des résidus sous l'effet de la gravité et de la force centrifuge.
Du point de vue structurel, le séparateur magnétique sec pulsé de type MCTF comprend principalement un dispositif de réglage du système magnétique, un ensemble tambour, une enveloppe supérieure, un couvercle anti-poussière, un châssis, un dispositif de transmission et un dispositif de distribution.
Points techniques structurels
Les principaux points techniques de la structure sont les suivants : ① Les diamètres de rouleaux couramment utilisés sont de 800, 1 000 et 1 200 mm ; la conception repose sur le principe que plus la granulométrie est fine, plus le diamètre est petit, et inversement. ② La longueur du tambour est généralement limitée à 3 000 mm. Un tambour trop long entraînerait une hétérogénéité du tamisage dans le sens de la longueur, ce qui nuirait à l’efficacité du tri. ③ Plus la granulométrie du matériau est fine, plus la profondeur de pénétration magnétique du tambour est faible ; le nombre de pôles magnétiques augmente, ce qui favorise un brassage plus important du matériau et permet la séparation des résidus de tri. Lorsque l'épaisseur de la couche de matériau est de 30 mm, la distance par rapport à la surface du tambour est de 30 mm. L'intensité du champ magnétique à 30 mm est de 64 kA/m (voir figure 4 et tableau 3). ④ L'écart entre la plaque de séparation et le tambour est supérieur à 20 mm et réglable. ⑤ Afin d'assurer une distribution uniforme sur toute la longueur du tambour, l'équipement doit être muni d'accessoires tels qu'une goulotte, un alimentateur vibrant, un distributeur spiralé ou un distributeur en étoile. ⑥ Pour un indice de tri stable, un doseur peut être installé afin d'assurer un dosage précis. ⑦ La vitesse de rotation du tambour est réglable ; le réglage de l'angle de déclinaison magnétique et celui du dispositif de distribution du matériau permettent d'optimiser l'indice de tri. Le site d'application du séparateur magnétique à sec pulsé MCTF avec alimentateur vibrant est illustré à la figure 5.
Figure 4 Carte nuageuse du champ magnétique
Tableau 3 Intensité du champ magnétique à une certaine distance de la table magnétique (kA/m)
On peut voir dans le tableau 3 que l'intensité du champ magnétique à une distance de 30 mm de la surface du système magnétique est de 139 kA/m et que l'intensité du champ magnétique à une distance de 100 mm de la surface du système magnétique est de 13,8 kA/m.
Figure 5 Site d'application du séparateur magnétique sec pulsé MCTF avec alimentateur vibrant
2. Séparateur magnétique sec pulsé à double tambour série MCTF
2.1 Principe de fonctionnement d'un balayeur grossier
L'équipement introduit le minerai par le dispositif d'alimentation. Après le tri du minerai par le premier tambour, une partie du concentré est extraite. Les résidus du premier tambour sont acheminés vers le second tambour pour le balayage, et le concentré de balayage est mélangé au premier concentré pour former le concentré final. Les résidus récupérés constituent les résidus finaux. Le principe de fonctionnement d'un balayage primaire est illustré à la figure 6.
2.2 Principe de fonctionnement d'une machine à ébaucher et d'une machine à affûter
L'équipement introduit le minerai par le dispositif d'alimentation. Après le tri du minerai par le premier tambour, une partie des résidus est évacuée. Le concentré du premier tambour est acheminé vers le second tambour pour un tri plus poussé, et le concentré trié dans ce second tambour constitue le concentré final. Les résidus du second traitement sont intégrés aux résidus finaux. Le principe de fonctionnement, avec un tambour de dégrossissage et un tambour de traitement fin, est illustré à la figure 7.
Fig. 7 Illustration du principe de fonctionnement du dégrossissage et du rabotage fin
Points techniques structurels
Caractéristiques techniques du séparateur magnétique à sec pulsé à double tambour série 2MCTF : ① Le principe de conception de base est identique à celui du séparateur magnétique à sec pulsé de la série MCTF. ② L’intensité du champ magnétique du second tube est supérieure à celle du premier lorsque le premier tube est rugueux et que le premier balayage est en cours ; l’intensité du champ magnétique du second tube est inférieure à celle du premier lorsque le premier tube est grossier et que le second est fin. La figure 8 illustre le site d’application du séparateur magnétique à sec pulsé à double tambour 2MCTF, équipé d’un dispositif d’alimentation en étoile et d’un doseur automatique.
Figure 8 Site d'application du séparateur magnétique sec pulsé à double tambour 2MCTF équipé d'un dispositif d'alimentation en forme d'étoile et d'un dispositif de dosage automatique.
Séparateur magnétique sec pulsé à trois tambours série 3.3MCTF
3.1 Principe de fonctionnement d'un balayage grossier et de deux balayages
L'équipement introduit le minerai par le dispositif d'alimentation. Le minerai est trié par le premier tambour, et une partie du concentré est extraite. Les résidus du premier tambour sont acheminés vers le deuxième tambour de balayage, ceux du deuxième tambour vers le troisième tambour de balayage, et les résidus du troisième tambour sont mélangés pour former le concentré final. Le principe de fonctionnement d'un tri primaire et de deux balayages est illustré à la figure 9.
Figure 9 Schéma du principe de fonctionnement d'un balayage grossier et de deux balayages
L'équipement introduit le minerai par le dispositif d'alimentation. Après le tri du minerai par le premier tambour, le concentré est acheminé vers le deuxième tambour pour une séparation plus poussée. Le concentré du deuxième tambour est ensuite trié dans le troisième tambour, et celui du troisième tambour constitue le concentré final. Les résidus des deuxième et troisième tambours sont fusionnés pour former les résidus finaux. Le principe de fonctionnement (un tambour de dégrossissage et deux tambours de tri des fines) est illustré à la figure 10.
Figure 10 Schéma de principe de fonctionnement d'un ébaucheur et de deux affûteurs
Points techniques structurels
Caractéristiques techniques du séparateur magnétique à sec pulsé à trois rouleaux de la série 3MCTF : ① Le principe de conception de base est identique à celui du séparateur magnétique à sec pulsé de la série MCTF. ② L’intensité du champ magnétique du deuxième et du troisième tube augmente respectivement d’un balayage grossier à deux balayages, et diminue d’un balayage grossier à deux balayages fins. Le domaine d’application du séparateur magnétique à sec pulsé à trois tambours de la série 3MCTF est illustré à la figure 11.
Figure 11 Site d'application du séparateur magnétique sec pulsé à trois tambours 3MCTF
4. Séparateur magnétique sec à champ magnétique tournant permanent série CTGY
Le principe de fonctionnement du séparateur magnétique sec à champ magnétique rotatif à aimant permanent de la série CTGY est illustré à la figure 12.
Figure 12 Le principe de fonctionnement du séparateur magnétique sec à champ magnétique rotatif permanent de la série CTGY.
Le présélecteur de champ magnétique rotatif à aimant permanent de la série CTGY [3] utilise un système magnétique composite. Grâce à deux mécanismes de transmission mécanique, il assure la rotation inverse du système magnétique et du tambour, produisant ainsi un changement de polarité rapide. Ce système permet la séparation des matériaux magnétiques sur une longue distance et une séparation plus complète du milieu des matériaux non magnétiques et faiblement magnétiques.
Le matériau tombe sur le tapis roulant par l'orifice d'alimentation situé au-dessus du dispositif d'alimentation. Le tapis roulant se déplace sous l'action du moteur de séparation, et le champ magnétique rotatif tourne en sens inverse (par rapport au tapis) sous l'action du moteur. Une fois le matériau acheminé vers le champ magnétique par le tapis roulant, les particules magnétiques sont fortement adsorbées sur celui-ci et soumises à une forte agitation magnétique. Ce mouvement provoque des remous et des sauts, et « comprime » les particules non magnétiques vers la couche supérieure sous l'effet de la gravité et de la force centrifuge. Ces particules pénètrent rapidement dans le bac de récupération des particules non magnétiques. Les particules magnétiques restent adsorbées sur le tapis et continuent leur chemin sous le tambour. Lorsqu'elles quittent le champ magnétique, elles pénètrent dans le bac de récupération sous l'effet de la gravité et de la force centrifuge, permettant ainsi la séparation efficace des particules magnétiques et non magnétiques.
Points techniques structurels
La structure de base du séparateur magnétique sec à champ magnétique rotatif permanent de la série CTGY comprend un châssis, une boîte d'alimentation, un tambour, une boîte à résidus, une boîte à concentré, un système de transmission magnétique, un système de transmission du tambour, etc.
Points techniques du séparateur magnétique à champ magnétique rotatif permanent de la série CTGY : ① Le système magnétique est conçu selon un système rotatif concentrique, avec un angle d'enroulement magnétique de 360°. La direction circonférentielle est agencée alternativement selon la polarité NSN, et une technologie de concentration magnétique unique est utilisée. Des blocs magnétiques en NdFeB sont ajoutés entre les groupes magnétiques pour augmenter la force du tambour de plus de 1,5 fois et doubler le nombre de pôles magnétiques. Ceci accroît le nombre de mouvements de rotation lors du tri des matériaux et permet d'éliminer efficacement les substances faiblement magnétiques et les gangues mélangées aux minéraux. La source magnétique utilisée est un alliage de terres rares néodyme-fer-bore (NdFeB) haute performance, à haute coercivité, résistant aux hautes températures. Les plaques polaires magnétiques sont fabriquées en fer pur électrique DT3 à haute perméabilité, ce qui améliore considérablement la perméabilité. L'arbre central minimise les pertes de champ magnétique et améliore efficacement l'intensité du champ magnétique à la surface du cylindre magnétique, ce qui accroît le taux de récupération des matériaux ferromagnétiques. 2. Le système magnétique du tambour est à fréquence et vitesse régulées séparément. Deux motoréducteurs contrôlent respectivement la vitesse du tambour et la rotation du système magnétique, chacun étant piloté par un variateur de fréquence. La vitesse du moteur peut être modifiée en ajustant sa fréquence. En modulant la vitesse de rotation du tambour et celle du système magnétique, on contrôle le nombre de cycles de broyage des particules minérales. 3. Le cylindre du rouleau à aimant permanent est fabriqué en plastique renforcé de fibres de verre à base de résine époxy, ce qui évite l'échauffement du rouleau et augmente la puissance du moteur grâce à la réduction des courants de Foucault.
5. Séparateur magnétique suspendu série CXFG
5.1 Structure principale et principe de fonctionnement
Le séparateur magnétique à suspension de la série CXFG est principalement composé d'une boîte d'alimentation, d'un dispositif de distribution à contre-rouleau, d'un convoyeur à bande principal, d'un convoyeur à bande auxiliaire, d'un système magnétique, d'un dispositif de distribution, d'un dispositif d'arrêt, d'une boîte à concentré, d'une boîte à résidus, d'un châssis et d'un système de transmission.
Le principe de tri du séparateur magnétique à suspension de la série CXFG repose sur l'utilisation d'un mécanisme à rouleaux pour acheminer uniformément le matériau vers la surface du convoyeur auxiliaire. Le système magnétique du convoyeur principal, situé au-dessus du matériau, permet de séparer les minéraux fortement magnétiques. Ces derniers sont alors captés et dirigés vers le bac de concentration. Lorsque les matériaux faiblement magnétiques passent devant le convoyeur auxiliaire, ils sont attirés par le système magnétique intégré au tambour et, séparés du champ magnétique par la rotation de celui-ci, tombent dans le bac de concentration. Les minéraux non magnétiques sont quant à eux projetés dans le bac de résidus sous l'effet de l'inertie et de la gravité, assurant ainsi le tri. Le principe de fonctionnement du séparateur magnétique à suspension de la série CXFG est illustré à la figure 13.
Figure 13 Principe de fonctionnement du séparateur magnétique à suspension de la série CXFG
Points techniques structurels
Points techniques du séparateur magnétique suspendu série CXFG : ① L’utilisation d’une toile à rouleaux contrarotatifs assure l’uniformité du débit et de la couche de matériau, tout en interceptant et en facilitant le concassage des minerais à gros grains. Un certain écart sépare les deux paires de rouleaux. Un système d’engrenages en prise, entraîné par un motoréducteur à fréquence constante, assure une rotation synchrone et réversible. L’utilisateur peut ajuster la vitesse des rouleaux en fonction du débit pour moduler la quantité de minerai. ② Le convoyeur à bande principal de séparation est doté d’un système magnétique plan ouvert, composé de plusieurs pôles magnétiques disposés alternativement. Ce système offre une large zone de séparation et une longue durée de magnétisation, optimisant ainsi l’adsorption du minerai magnétique. Comme le système magnétique est situé au-dessus du minerai, le fer magnétique, dans la zone de tri, est en suspension et à l'état libre. Le monomère est adsorbé, il n'y a pas de phénomène d'inclusion et l'efficacité d'amélioration de la teneur est bien supérieure à celle d'un système magnétique courbe. Les minéraux magnétiques se déplacent le long des pôles magnétiques et traversent le système magnétique plan. Ils sont automatiquement retournés plusieurs fois. La fréquence et la durée élevées de ces retournements contribuent à améliorer leur teneur. Dans le système magnétique plan, la conception ingénieuse et optimisée de la différence magnétique place les minéraux constamment sous l'action de pôles magnétiques multipolaires, ce qui permet de séparer efficacement la gangue et les minéraux non magnétiques et d'obtenir ainsi une récupération complète, d'améliorer la teneur du concentré et de réduire les résidus. ③ Le convoyeur à bande auxiliaire sert principalement au transport des minéraux. Sa tête est constituée d'un tambour magnétique pour séparer les petites particules. Le rouleau est rainuré pour éviter le déviation de la bande.
La gamme de produits mentionnée ci-dessus, fabriquée par Shandong Huate Magnetoelectric Technology Co., Ltd., est adaptée à la séparation de minéraux de différentes granulométries. Leur conception, axée sur l'optimisation de la structure, répond aux exigences de différents critères de tri et a été mise en œuvre avec succès dans de nombreuses entreprises minières, contribuant ainsi à la réduction de la consommation d'énergie et à l'amélioration de l'efficacité.
Les entreprises minières doivent sélectionner les équipements de séparation magnétique adaptés à leurs conditions d'exploitation, en fonction de la nature du minerai et des conditions technologiques, afin d'améliorer leur efficacité de production.
Les fabricants d'équipements doivent constamment améliorer et perfectionner les performances de leurs produits en fonction des exigences de production des entreprises minières, résoudre certains problèmes rencontrés lors de leur utilisation réelle, fabriquer des produits plus adaptés aux applications industrielles et promouvoir le développement technologique des équipements de séparation magnétique.
Date de publication : 17 mars 2021