Les séparateurs magnétiques exploitent les différences magnétiques entre les minéraux pour les séparer, ce qui permet d'améliorer la qualité du minerai, de purifier les matières solides et liquides et de recycler les déchets. Ils comptent parmi les machines les plus utilisées et les plus polyvalentes du secteur.
Les séparateurs magnétiques sont largement utilisés dans les industries minière, du bois, des fours, de la chimie, de l'agroalimentaire et autres. Dans ce secteur, ils conviennent à la séparation magnétique par voie humide ou sèche de matériaux tels que le minerai de manganèse, la magnétite, la pyrrhotite, le minerai grillé, l'ilménite et l'hématite, dont la granulométrie est inférieure à 50 mm. Ils sont également utilisés pour l'élimination du fer et le traitement des déchets de matériaux tels que le charbon, les minéraux non métalliques et les matériaux de construction.
Structure et principe de fonctionnement des séparateurs magnétiques
Magnetic separators (taking wet permanent magnetic drum magnetic separators as an example) are mainly composed of 6 parts: cylinder, roller, brush roller, magnetic system, tank body, and transmission part. The cylinder is welded from 2-3mm stainless steel plates, and the end cover is a cast aluminum part or workpiece, which is connected to the cylinder with stainless steel screws. The motor drives the cylinder, magnetic roller and brush roller to rotate through a reducer or directly uses a stepless speed regulation motor.
Après l'écoulement de la boue dans le réservoir via la boîte d'alimentation, les particules de minerai pénètrent dans la zone d'alimentation du réservoir sous forme de particules libres, sous l'action du flux d'eau de la conduite d'alimentation. Sous l'action du champ magnétique, les particules de minerai magnétiques se rassemblent pour former des « agrégats magnétiques » ou « chaînes magnétiques ». Ces « agrégats magnétiques » ou « chaînes magnétiques » sont influencés par la force magnétique de la boue et se déplacent vers les pôles magnétiques avant d'être adsorbés sur le cylindre. La polarité des pôles magnétiques étant disposée en alternance dans le sens de rotation du cylindre et étant fixe pendant le fonctionnement, les « agrégats magnétiques » ou « chaînes magnétiques » produisent un brassage magnétique dû à l'alternance des pôles magnétiques lors de la rotation du cylindre. Les minéraux non magnétiques, tels que la gangue, mélangés aux « agrégats magnétiques » ou « chaînes magnétiques », se détachent lors de la rotation, et les « agrégats magnétiques » ou « chaînes magnétiques » finalement absorbés à la surface du cylindre constituent le concentré. Le concentré se déplace avec le cylindre jusqu'au bord magnétique le plus faible du système magnétique, puis est déchargé dans le réservoir de concentré sous l'action du flux d'eau de rinçage pulvérisé par la conduite de déchargement. Les minéraux non magnétiques ou faiblement magnétiques restent dans la boue et sont évacués du réservoir avec la boue, qui constitue les résidus.
Classification des séparateurs magnétiques
Les séparateurs magnétiques peuvent être classés de plusieurs manières selon différentes caractéristiques et normes. Selon l'intensité et la force du champ magnétique, ils peuvent être classés en :
(1) Séparateur magnétique à champ magnétique faible : l'intensité du champ magnétique à la surface du pôle magnétique est de 80 à 120 kA/m, et la force du champ magnétique est de (3 à 6) × 10 5 kA²/m². Il est utilisé pour séparer les minerais fortement magnétiques ;
(2) Séparateur magnétique à champ magnétique puissant : l'intensité du champ magnétique à la surface du pôle magnétique est de 800 à 1 600 kA/m, et la force du champ magnétique est de (3 à 12) × 107 kA²/m³. Il est utilisé pour séparer les minerais faiblement magnétiques.
Selon le milieu de séparation, il peut être divisé en :
(1) Séparateur magnétique sec : séparation à l'air, principalement utilisée pour séparer les minerais grossiers, fortement magnétiques, et les minerais fins, faiblement magnétiques. Actuellement, il est également utilisé pour séparer les minerais fins, fortement magnétiques.
(2) Séparateur magnétique humide : séparation dans l'eau ou un liquide magnétique. Il est principalement utilisé pour séparer les minerais fins fortement magnétiques des minerais fins faiblement magnétiques.
En outre, il peut également être classé en fonction de la manière dont les particules de minerai magnétique sont sélectionnées, de la direction du mouvement du matériau d'alimentation, de la méthode de déchargement des produits sélectionnés de la zone de sélection et des caractéristiques structurelles des produits magnétiques déchargés.
Conception de circuits magnétiques et aimants de séparateurs magnétiques
Un circuit fermé à travers lequel le flux magnétique est concentré est appelé circuit magnétique. Le système magnétique du séparateur magnétique doit générer un champ magnétique d'une certaine intensité, et la majeure partie du flux magnétique doit être concentrée dans l'espace de séparation. La hauteur, la largeur, le rayon et le nombre de pôles du système magnétique, la différence de potentiel magnétique entre pôles magnétiques adjacents, le pas des pôles, le rapport entre la largeur de la face polaire et l'entrefer, la forme du pôle et de sa face d'extrémité, ainsi que la distance entre la face d'extrémité et le centre de son agencement ont un impact significatif sur les caractéristiques du champ magnétique.
Prenons l'exemple du séparateur magnétique illustré ci-dessous. Le circuit magnétique adopte un système magnétique à cinq pôles. Chaque pôle est relié par des blocs d'aimants permanents en ferrite et NdFeB. Il est fixé à la plaque de guidage magnétique par une vis traversant le trou central du bloc magnétique. La plaque de guidage magnétique est fixée à l'axe du cylindre par un support. Le système magnétique est fixe, tandis que le cylindre peut tourner. La polarité des pôles magnétiques est alternée sur la circonférence et identique dans la direction axiale. Le rouleau, en acier inoxydable non magnétique, est placé à l'extérieur du système magnétique. Ce matériau non magnétique empêche les lignes magnétiques de pénétrer dans la zone de sélection par le cylindre et de former un court-circuit magnétique avec celui-ci. La partie du corps du réservoir proche du système magnétique doit également être en matériau non magnétique, le reste étant constitué de plaques d'acier ordinaire ou de plaques de plastique dur.
Pour les séparateurs magnétiques permanents, les aimants permanents sont les composants les plus importants, et leur qualité détermine leurs performances. Les aimants permanents pour séparateurs magnétiques sont généralement fabriqués dans des dimensions spécifiques (par exemple, longueur × largeur × hauteur = 85 × 65 × 21 mm), c'est pourquoi on les appelle généralement blocs magnétiques permanents ou simplement blocs magnétiques. Les matériaux magnétiques permanents utilisables pour la fabrication de séparateurs magnétiques comprennent les ferrites permanentes, les matériaux magnétiques permanents à base d'aluminium-nickel-cobalt, de fer-chrome-cobalt et de manganèse-aluminium-fer, de samarium-cobalt et de néodyme-fer-bore. Actuellement, les principaux matériaux magnétiques permanents utilisés dans les équipements de séparation magnétique domestiques sont principalement les ferrites permanentes (ferrite de strontium, ferrite de baryum), suivies des matériaux magnétiques permanents à base de néodyme-fer-bore.
Aimants en néodyme Aimants en ferrite
Lors de la conception d'un système magnétique, il est nécessaire de déterminer le matériau magnétique permanent à utiliser en fonction des conditions spécifiques de chaque aspect. Les facteurs d'influence peuvent être résumés comme suit :
1. Intensité du champ magnétique : Un champ magnétique constant doit être généré dans l'espace de travail spécifié. L'intensité de ce champ magnétique détermine le matériau magnétique permanent à utiliser. Les propriétés magnétiques des aimants permanents NdFeB sont bien supérieures à celles des ferrites.
2. Exigences relatives à la stabilité du champ magnétique, c'est-à-dire l'influence et l'adaptabilité des matériaux magnétiques permanents aux facteurs environnementaux tels que la température, l'humidité, les vibrations et les chocs
3. Propriétés mécaniques, telles que la ténacité, la flexibilité et la résistance à la compression de l'aimant ;
4. Facteurs de prix