ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ ТЯЖЕЛЫХ ЧАСТИЦ ЧЕРЕЗ МАГНИТНУЮ ПОСТЕЛЬ ОТСАДОЧНОЙ МАШИНЫ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПОЛЮСОПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Наукосфера. №11 (1), 2025 Технические науки ISSN 2542-0402 167 http://nauko-sfera.ru/ УДК 622.7 (001) DOI 10.5281/zenodo.17657815 Научная статья ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ ТЯЖЕЛЫХ ЧАСТИЦ ЧЕРЕЗ МАГНИТНУЮ ПОСТЕЛЬ ОТСАДОЧНОЙ МАШИНЫ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПОЛЮСОПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ RESEARCH OF THE PERMEABILITY OF HEAVY PARTICLES THROUGH THE MAGNETIC BED OF A JIGGING MACHINE UNDER THE INFLUENCE OF A POLE-ALTERNATING MAGNETIC FIELD СЛЕПЦОВА ЕКАТЕРИНА СЕМЕНОВНА, научный сотрудник, Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН. SLEPTSOVA EKATERINA SEMENOVNA, research associate, Mining Institute of the North, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences. Для эффективного обогащения золотосодержащих концентратов и шлихов с высоким содержанием магнитных минералов в лаборатории обогащения полезных ископаемых Института горного дела Севера СО РАН предложен способ обогащения в отсадочной машине, оснащенной магнитной системой. В статье приведены исследования проницаемости тяжелых ценных компонентов через толщу постели, насыщенной магнитофлокулированными образованиями в камерный продукт отсадочной машины под воздействием полюсопеременного магнитного поля. В результате исследований установлено, что важнейшим фактором эффективного извлечения ценных компонентов в камерный продукт отсадки является подвижность и разрыхленность постели отсадки под действием полюсопеременного магнитного поля. For effective enrichment of gold-bearing concentrates and slurries with a high content of magnetic minerals in the mineral processing laboratory of the Institute of Mining of the North of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, a method of enrichment in a jigging machine equipped with a magnetic system has been proposed. The article presents studies of the permeability of heavy valuable components through the thickness of a bed saturated with magnetically flocculated formations into the chamber product of a jigging machine under the influence of a pole-alternating magnetic field. As a result of the research, it has been established that the most important factor for the effective extraction of valuable components into the chamber product of jigging is the mobility and loosening of the jigging bed under the action of a polaralternating magnetic field. Ключевые слова: отсадка, шлихи, концентрат, полюсопеременное магнитное поле, электроимпульсный источник. Key words: jigging, heavy concentrate, concentrate, pole-alternating magnetic field, electric pulse source. ведение. Одной из важных задач в области переработки и обогащения россыпных и рудных месторождений благородных металлов является проблема доводки и перечистки конВ Наукосфера. №11 (1), 2025 Технические науки ISSN 2542-0402 168 http://nauko-sfera.ru/ центратов и шлихов. Снижение запасов россыпного золота сопровождается увеличением количества техногенных месторождений, что приводит к необходимости перерабатывать значительные объемы песков, где основная часть золота содержится в трудноизвлекаемой форме, преимущественно в виде мелких и тонкодисперсных частиц [2; 5]. В процессе гравитационного обогащения в концентрат попадают пустые минералы с высокой плотностью, в том числе материалы с повышенной магнитной восприимчивостью, такие как магнетит и железный скрап. Их наличие усложняет процесс получения высококачественных концентратов, процесс доводки становится более трудоёмким, энергоёмким и требует многократной переработки с поэтапным удалением примесей посредством магнитной сепарации. Существующие технологии доводки таких концентратов сложны и требуют многоцикловой переработки с последовательным удалением пустой породы с использованием различных методов разделения (гравитационного, магнитного, электростатического и др.) [1; 3; 6– 7]. В этой связи становится актуальной разработка более эффективных и рациональных методов переработки концентратов (шлиховых продуктов), позволяющих повысить показатели извлечения ценного компонента [4; 9–10]. В лаборатории Обогащения полезных ископаемых ИГДС СО РАН разработан способ обогащения концентратов с высоким содержанием магнитных фракций на отсадочной машине с магнитной системой. Постановка задачи. Необходимость внедрения нового способа связана с тем, что в процессе основного обогащения в концентратах накапливается достаточно большое количество магнитных минералов и материалов (железный скрап) и в переделе доводки магнитная сепарация является неотьемлемым процессом. Принципиальной особенностью предлагаемого метода является комбинирование процессов магнитной сепарации и гравитационной доводки шлихов и концентратов в одном устройстве — отсадочной машине, оснащенной магнитной системой. На основании проведенных экспериментальных исследований по обогащению шлиховых материалов с высоким содержанием магнитных минералов на отсадочной машине с магнитной системой выявлено, что процесс перевода тяжелых ценных частиц зависит от разрыхленности и однородности постели, т. е. магнитное поле, создаваемое магнитной системой должно быть динамичным. Подобные условия достигаются при применении полюсопеременного магнитного поля [8]. В лаборатории ОПИ ИГДС СО РАН разработан электроимпульсный источник для создания полюсопеременного магнитного поля, применительно к лабораторной отсадочной машине МОД-0,2. На рис. 1 представлена схема формирования полюсопеременного магнитного поля в разделительной ячейке. При активации источника постоянного тока (1) происходит изменение полярности электромагнита (2), что, в свою очередь, вызывает смену направления горизонтальных линий магнитного поля в ячейке. Суть способа заключается в следующем: на решето отсадочной машины устанавливается ячейка, состоящая из постоянных магнитов и электромагнитов (рис. 2). Постоянные магниты обеспечивают стабильную концентрацию магнитных минералов в постели. Одновременно, за счет постоянного чередования полюсов электромагнитов в ячейке формируется подвижная постель. Полученная динамичность предотвращает переуплотнение постели, а подвижность и разрыхленность постели, создаваемые пульсирующими циклами отсадки, способствуют сегрегационному осаждению тяжелых полезных частиц через толщу постели в камеру отсадочной машины. Наукосфера. №11 (1), 2025 Технические науки ISSN 2542-0402 169 http://nauko-sfera.ru/ Рис. 1. Полюсопеременное магнитное поле применительно к отсадочной машине МОД-0,2 Рис. 2. Электромагнитная ячейка на решете отсадочной машины Наукосфера. №11 (1), 2025 Технические науки ISSN 2542-0402 170 http://nauko-sfera.ru/ Материалы и методы исследования. Предложенный способ был испытан на лабораторной отсадочной машине МОД-0,2 (рис. 3). Устройство работает следующим образом: электромагнитная ячейка (1), представляющая собой комбинацию постоянных магнитов и электромагнитов помещается на решето отсадочной машины (3), предварительно подключенная клеммами к электромагнитному источнику (2) с соблюдением полюсов. После этого в ячейку загружается магнитный шлих, и для формирования ворсистой постели включается автоматический запуск подачи импульсов электроимпульсного источника с длительностью подачи импульса в 0,1 сек. После формирования постели включается питание отсадочной машины и подается исследуемая проба. Рис. 3. Общий вид установки: 1 — электромагнитная ячейка; 2 — электроимпульсный источник; 3 — отсадочная машина МОД-0,2 Методика проведения экспериментов. Для определения проницаемости тяжелых ценных частиц через толщу магнитной постели в камерный продукт отсадочной машины, в качестве имитатора золота использовался вольфрам, поскольку плотность вольфрама (19,3 г/см3) наиболее близка к плотности золота. В качестве магнитной постели использовался естественный шлиховой концентрат месторождения Большой Куранах, который представлен магнетитом, рыхлыми гидроокислами железа, гематитом и тяжелыми минералами (ильменит, монацит, хромит и т. д.). Шлихи, используемые в экспериментальных исследованиях представляют собой материал с удельным весом 3,6–3,9 г/см3. В качестве легкой фракции — речной песок. Эксперименты проводятся по следующим классам крупности: -2,5+1,6 мм, -1,6+1 мм, -1,0+0; время проведения экспериментов — 3, 5, 7 мин. Наукосфера. №11 (1), 2025 Технические науки ISSN 2542-0402 171 http://nauko-sfera.ru/ Рациональная амплитуда работы отсадочной машины, подобранная экспериментальным путем составляет 6 мм. В электромагнитную ячейку загружается постель из шлиха -2,5+2 мм, включается электроимпульсный источник для формирования ворсистости, затем включается отсадочная машина и подается песок с добавлением вольфрама в количестве 10 штук. Каждый класс крупности пропускаем на отсадке с электромагнитной системой в течение 3, 5, 7 мин. Получается два продукта: постель и камерный продукт (концентрат). Обработка продуктов разделения происходит следующим образом: полученные продукты сначала высушиваются и взвешиваются. Затем оттягивается магнитом на магнитную и немагнитную фракции. Немагнитные фракции отмываются в тяжелой жидкости — бромоформе с получением легкой и тяжелой фракции. Тяжелые фракции просматриваем на бинокуляре на предмет обнаружения вольфрама. Эксперименты по проницаемости вольфрама через толщу постели с разными классами крупности и разным временем на отсадке с электромагнитной установкой приведены в табл. 1. Таблица 1. Проницаемость вольфрама на отсадке с электромагнитной установкой Класс крупности вольфрама, мм Время проведения экспериментов, мин Вольфрам в постели отсадки, шт Вольфрам в камерном продукте, шт Итого, вольфрам, шт -2,5+1,6 3 4 6 10 5 1 9 10 7 0 10 10 -1,6+1 3 5 5 10 5 0 10 10 7 0 10 10 -1,0+0 3 3 7 10 5 2 8 10 7 2 8 10 На рис. 4 приведен сводный график доли частиц вольфрама разной крупности, перешедших в камерный продукт в зависимости от времени на отсадке с электромагнитной установкой. Рис. 4. Проницаемость вольфрама разной крупности через толщу постели на отсадке с электромагнитной установкой Наукосфера. №11 (1), 2025 Технические науки ISSN 2542-0402 172 http://nauko-sfera.ru/ Экспериментальными исследованиями получены рациональные условия сепарации: оптимальная амплитуда отсадочной машины — 6 мм; частота полюсопеременного магнитного поля — 0,1 с., напряженность электромагнитного поля 12–42 Ка/м. Установлено оптимальное время прохождения вольфрама через магнитную постель толщиной 20 мм, составляющее — 7 мин, при котором обеспечивается 100 % выход для классов крупности -2,5+1,6 мм и 1,6+1 мм в камерный продукт и 80 % для класса -1+0 мм. Благодаря постоянному разрыхлению постели под воздействием полюсопеременного магнитного поля можно заключить, что отсадка с использованием электроимпульсного источника успешно справляется с задачей проницаемости тяжелого ценного компонента Заключение. Разработанный способ позволяет совмещать процессы магнитной сепарации и гравитационной доводки в одном устройстве — отсадочной машине, оснащенной магнитной системой. Экспериментальные исследования процесса сегрегации тяжелых ценных частиц из шлиховых продуктов обогащения, содержащих минералы с высокой магнитной восприимчивостью, показали, что одним из важных факторов эффективного извлечения ценных компонентов в отсадочной машине является постоянная разрыхленность постели, поддерживаемая полюсопеременным магнитным полем. Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема № 0297-2021-0022, ЕГИСУ НИОКТР № 122011800089-2). СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Гриненко В. И., Опалев А. С., Маевский П. В., Карпов И. В. Повышение качества железорудного концентрата на АО «ССГПО» методом магнитно-гравитационной сепарации // Горный журнал. 2021. № 10. С. 81–86. 2. Гурман М. А., Щербак Л. И., Богомяков Р. В., Вылегжанина Е. В. Минералоготехнологические исследования техногенных образований золотосодержащей россыпи // Физикотехнические проблемы разработки полезных ископаемых. 2016. №5. С. 151–159. 3. Дядин В. И. Электродинамическая сепарация тонких частиц в импульсном бегущем магнитном поле // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2020. №1. С. 124– 130. 4. Ковлеков И. И. Новый способ извлечения золота из техногенных песков // Горный журнал. 2002. №2. С. 47–50. 5. Литвинцев В. С. Проблемы рационального освоения техногенных россыпных месторождений благородных металлов в восточных районах России // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2015. № 1. С. 97–104. 6. Опалев А. С., Черезов А. А. Опыт освоения магнитно-гравитационной сепарации на предприятиях России и стран СНГ для повышения качества железорудного сырья // Горная промышленность. 2023. №3. С. 122–128. 7. Пелевин А. Е. Повышение качества магнетитовых концентратов в переменном магнитном поле // Обогащение руд. 2019. № 6. С. 19–24. 8. Слепцова Е. С., Матвеев А. И., Елшин В. К., Федосеев С. М. Способ отсадки полезных ископаемых в магнитном поле // Патент №2416465 РФ. Патентообладатель Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского РАН. МПК В03В 5/10, В03 С 1/00; заявлено 15.06.2009; опубл. 20.04.2011. Бюл. № 11. 9. Юшина Т. И., Чантурия Е. Л., Думов А. М., Мясков А. В. Современные тенденции в развитии технологий переработки железных руд // Горный журнал. 2021. №11. С. 75–83. Наукосфера. №11 (1), 2025 Технические науки ISSN 2542-0402 173 http://nauko-sfera.ru/ 10. Fomin A. V., Khokhulya M. S. Improving efficiency of gravity separation of fine iron ore materials using computer modeling // Topical Issues of Rational Use of Natural Resources. London: Taylor & Francis Group CRC Press. 2019. Vol. 2. P. 509–516. Поступила в редакцию: 14.11.2025 © Слепцова Е. С., 2025. Принята в печать: 12.12.2025