Ujenzi wa kichanganishi cha sumaku cha mteremko mkubwa

Kanuni ya utenganishaji ya kichanganishi cha sumaku chenye mteremko mkubwa ni kama ifuatavyo: katika uwanja wa sumaku sawa unaotokana na solenoid iliyofunikwa kwa chuma, huwekwa matriki ya sumaku kama sufi ya chuma au wavu wa chuma uliopanuliwa. Baada ya kupata magneti, matriki hii hutoa uwanja wa sumaku usio sawa kabisa kwenye uso wake wa miale, yaani, uwanja wa sumaku wenye mteremko mkubwa. Hivyo, hata kwa uwanja wa msingi wenye nguvu kiasi, nguvu ya sumaku ya juu inaweza kuzalishwa. Vifaa vya paramagneti katika uwanja kama huo hupata nguvu ya mvuto ya kimagneti inayolingana na bidhaa ya uwanja uliotumika na mteremko wa uwanja huo. Kwa kutumia uwanja huu wa sumaku wenye mteremko mkubwa na usio na usawa, inawezekana kutenganisha chembechembe nyembamba zenye sumaku dhaifu sana ambazo ni vigumu kutenganisha kwa kutumia vitenganishi vya kawaida vya sumaku, na kikomo cha chini cha ukubwa wa chembe kinaweza kupunguzwa hadi chini kama 1 µm, na hivyo kuboresha utendaji wa utenganishaji.

Kichujio cha sumaku chenye mwinuko mkubwa hugawanywa katika aina za sumaku za umeme na sumaku ya kudumu. Kwa sasa, aina za sumaku za umeme hutengenezwa hasa nchini China. Mbali na kutenganisha madini laini yenye magneti dhaifu, vichujio vya sumaku vya mwinuko mkubwa pia hutumika kutibu maji taka ya viwandani: maji taka yanapopita kwenye mfumo kama nyuzi za chuma, chembechembe za sumaku katika maji taka huvutwa kwenye nyuzi za chuma, hivyo kusafisha maji. Kwa hivyo, pia huitwa vichujio vya sumaku vya mwinuko mkubwa.

Kwa sasa, mifano kuu ya vichujio vya sumaku vya mwinuko mkubwa vinavyotengenezwa nchini China ni saba: DMG, SLon, CHAD, CAD, CRIMM, YG1‑15, na SSS‑Z. Miongoni mwa hizi, kichujio cha sumaku cha mwinuko mkubwa kinachopulsa na pete wima cha SLon ndicho kinachotumika zaidi nchini China.

Huu ni aina mpya ya kifaa cha uboreshaji endelevu chenye ufanisi mkubwa kinachotumia uwanja mchanganyiko wa nguvu za sumaku, nguvu ya mtiririko unaopulsa, na mvuto. Inafaa kutenganisha madini madogo yenye mvuto hafifu kama hematite, madini ya manganisi, ilmenite, na wolframite yenye ukubwa wa chembe ambapo ‑0.074 mm (‑200 mesh) inachangia 60%–100% (au chini ya 1 mm), pamoja na kusafisha madini yasiyo ya chuma kama kaolini, baboksite, na mchanga wa kwazi.

Muundo wa kichujio cha sumaku cha mwinuko mkubwa SLon-1500 unaonyeshwa katika Mchoro 13-7. Inajumuisha hasa mfumo wa kupuliza, koili ya kusisimua, jozi ya chuma, na pete inayozunguka. Pete inayozunguka imeunganishwa kutoka kwa sahani moja ya pete ya kati na sahani mbili za pete za pembeni zilizotengenezwa kwa chuma cha pua cha kawaida, pamoja na sahani 74 za kutenganisha za trapezoidi, zikounda safu mbili zenye jumla ya vyumba 74 vya kutenganisha. Kila chumba cha kutenganisha kina mkusanyiko wa matriki ya sumaku unaoundwa kwa kuweka kwa mbadala skrini za chuma cha pua zenye sumaku (1.0 mm × 4 mm × 12 mm) na skrini za kawaida za chuma cha pua zenye tundu kubwa (0.7 mm × 10 mm × 25 mm). Sehemu za ufungashaji za skrini za sumaku na skrini za nyuzi nene ni 12% na 3.2%, mtawalia.

Wakati wa utenganishaji, pete inazunguka kulingana na mwelekeo wa saa. Mchanganyiko wa tope unasambazwa kutoka kwenye hopper ya mlisho na kupita kupitia pete kando ya pengo la yoke ya chuma ya juu. Chembe za sumaku katika slurry zinashikiliwa kwenye uso wa matriki ya sumaku na kubebwa na pete hadi eneo la juu lisilo na sumaku, ambapo zinaoshwa kwa maji yanayomwagwa ndani ya hopper ya mkusanyiko. Chembe zisizo za sumaku hutiririka kupitia pengo la yoke ya chuma ya chini hadi hopper ya mabaki na kutolewa.

Mchoro 13-7 Muundo wa kichanganishi cha sumaku cha mwinuko mkubwa SLon-1500
1—Mfumo wa mtetemo; 2—Koinili ya kusisimua; 3—Kichwa cha chuma; 4—Pete inayozunguka; 5—Hopper ya kulisha; 6—Maji ya kuosha; 7—Mabomba ya kumwagilia maji ya mkusanyiko; 8—Hopper ya mkusanyiko; 9—Hopper ya mabaki ya kati; 10—Hopper ya mabaki ya mwisho; 11—Tangi la kiwango cha kioevu; 12—Mfumo wa kuendesha pete; 13—Fremu;
F—Chakula; W—Maji safi; C—Kizito; M—Vibaki vya kati; T—Vibaki vya mwisho.

Sifa za mashine hii ni: pete inazunguka wima, kioevu kilichokusanywa huwashwa kwa mwelekeo kinyume, na ina kifaa cha mtetemo (kinachotumika kuondoa mkwamo wa mitambo). Inatoa faida za uwiano mkubwa wa utajiri, urejeshaji mkubwa, wigo mpana wa ukubwa wa chembe kwa ajili ya utenganishaji, upinzani dhidi ya kuziba kwa matrix, uendeshaji na matengenezo rahisi, na uwezo mkubwa wa kubadilika.

Vigezo na vigezo vya kiufundi vya mashine hii vimeorodheshwa katika Jedwali 13-6.

Jedwali 13-6 Vigezo vikuu vya kiufundi vya vichujio vya sumaku vya mzunguko wima vya SLon vinavyopulsa na gradienti kubwa

13.5.2 Ufungaji na uendeshaji wa majaribio wa kichanganishi cha sumaku cha mteremko mkubwa

13.5.2.1 Ufungaji wa kichanganishi cha sumaku cha mteremko mkubwa

Maelezo ni kama ifuatavyo:

(1) Mfumo wa kupulsa wa kichujio cha sumaku cha mwinuko mkubwa cha SLon huzalisha nguvu fulani za mtetemo wa mlalo na wima huku ukisukuma slurry kusogea mbele na nyuma; kwa hivyo, mashine lazima iwekwe kwenye msingi imara.

(2) Ikiwa eneo la ufungaji liko karibu na usawa wa ardhi, misingi ya saruji iliyotiwa nyuzi inapendekezwa.

(3) Ikiwa eneo la ufungaji liko kwenye sakafu iliyoinuliwa, mihimili ya I iliyosokotwa katika fremu tambarare inapendekezwa kama msingi. Fremu inapaswa kutengenezwa iwe ndefu iwezekanavyo kando ya mwelekeo wa mwendo wa kutoa wa boksi la mwendo ili kuongeza upinzani dhidi ya mtetemo. Fremu inapaswa kuwekwa sakafuni, na sehemu za mgusano kati ya fremu na sakafu zinapaswa kuwa karibu iwezekanavyo na mihimili na nguzo kuu zinazobeba mzigo za kiwanda; fremu inapaswa kuunganishwa na mihimili au nguzo kuu kwa kutumia boliti na nati. Kwa modeli kubwa kuliko SLon-2000, nguzo maalum za msaada kutoka sakafu ya chini hadi sakafu ya juu hutolewa; modeli ndogo kuliko SLon-750 hazihitaji msingi.

(4) Vifaa vya ziada (rectifier, skrini za kutetemeka, na vichujio vya maji) havihitaji msingi. Ili kurahisisha muunganisho wa umeme, rectifier inaweza kuinuliwa sentimita 15–20 juu ya sakafu au jukwaa kulingana na mahitaji.

(5) Nukta za msaada za boliti zote za msingi za mashine kuu lazima ziwe kwenye mpango wa usawa. Boliti za msingi zinapaswa kukazwa kadri iwezekanavyo au kuungwa kwa kulehemu, na hazipaswi kuwa huru. Wakati wa kuunganisha mashine kuu, mashimo ya kuziba kati ya sahani za mwezi na vichwa vya ncha za sumaku za juu na za chini vinapaswa kupakwa gundi isiyopitisha uvujaji au gundi ya sodiamu silikati.

(6) Wakati wa ufungaji, tahadhari lazima zichukuliwe ili kuzuia chembechembe za chuma na uchafu kuingia kwenye kichanganishi cha sumaku.

13.5.2.2 Uendeshaji wa majaribio wa kichanganishi cha sumaku cha mteremko mkubwa

Hatua za uendeshaji wa majaribio kwa ajili ya kichanganishi cha sumaku cha mteremko mkubwa ni kama ifuatavyo:

(1) Kabla ya uendeshaji wa majaribio, suuza kutolea bomba la mlisho la kichujio cha sumaku cha SLon nje ili kuzuia mabaki ya kulehemu na vumbi la chuma kuanguka ndani ya kichujio; kisha weka maji na madini, hakikisha chembe kubwa katika bomba zimeondolewa, kisha suuza tena kutolea bomba ndani.

(2) Baada ya usakinishaji, endesha mashine bila mzigo kwa masaa kadhaa. Mfuatano wa kuanzisha ni: weka maji, hakikisha mabomba yote ya maji ya kupoza yako salama na hayavuja, anzisha pete, anzisha mtetemo wa pulsation, anzisha msukumo (excitation), na anzisha skrini ya kutetemeka. Baada ya masaa 1–2, ikiwa hakuna kasoro zozote zilizoonekana, zima pulsation kwa muda, kisha weka madini ghafi na upeleke maji ya kuosha hadi tanki la kiwango cha kioevu lijaze hadi uso wa kupita maji. Kisha weka pulsation ianze tena kwa uangalifu (kwa kuwa mzigo wa pulsation huwa mkubwa zaidi tu wakati kiwango cha kioevu kinapofikia uso wa kupita kiasi wa tanki). Ikiwa mashine nzima haionyeshi mtikisiko au mtetemo mkubwa, kifaa kinaweza kufanya kazi kwa kawaida.

(3) Katika siku chache za mwanzo za uendeshaji wa majaribio, angalia ukakamavu wa matriki ya sumaku kila baada ya masaa mawili. Ikiwa utagundua imepungua ukakamavu, simamisha mashine mara moja ili kuongeza matriki zaidi au kubana boliti. Matriki iliyowekwa hivi karibuni huwa rahisi kupungua ukakamavu katika siku chache za mwanzo; hali itaimarika polepole baada ya marekebisho kadhaa.

13.5.3 Uendeshaji wa kichanganishi cha sumaku cha mteremko mkubwa

13.5.3.1 Maandalizi kabla ya kuanzisha

Maelezo ni kama ifuatavyo:

(1) Angalia kama matriki ya sumaku imelegea, na kama pini za fimbo za kubonyeza zimevunjika au zimepotea. Kwa matriki ya aina ya fimbo, angalia kama boliti za kubana zimeelegea. Ikiwa tatizo lolote litapatikana, linapaswa kurekebishwa kwanza.

(2) Angalia kama kuna vipande vya chuma vilivyotawanyika au taka nyingine karibu na sehemu zinazozunguka za kichanganishi; viondoe ukivipata.

13.5.3.2 Vigezo vya uendeshaji

Vigezo vya uendeshaji ni pamoja na: sasa ya kusisimua (A), mwendo wa kupulsa (mm), mzunguko wa kupulsa (r/min), kiwango cha mtiririko wa slurry (m³/h), na kiwango cha mtiririko wa maji ya kuosha (m³/h). Wigo wa marekebisho ya vigezo hivi unapaswa kuamuliwa kulingana na mahitaji husika ya uchimbaji faida.

13.5.3.3 Mfuatano wa uendeshaji

Maelezo ni kama ifuatavyo:

(1) Anza: Fungua valvu ya maji → Ugavi wa umeme → Pete → Mtetemo → Uamsho → Skrini inayotetemeka → Lisha madini ghafi.

(2) Kufungwa: Madini ghafi ya kusitisha mtiririko → Skrini ya kutetemeka → Zima msisimko (baada ya dakika 2) → Mtetemo → Pete → Ugavi wa umeme → Valvu ya maji.

(3) Kusimamisha dharura: Zima umeme → Simamisha mlisho → Simamisha vitengo vingine.

Baada ya kuzima nguvu wakati wa kuzima mashine, mashine lazima iendelee kuendesha kwa angalau dakika 2 ili kuondoa vifaa vyenye sumaku kali vilivyokusanyika kwenye kichujio kabla ya kufunga maji na kuzima kabisa.

13.5.3.4 Tahadhari za uendeshaji

Maelezo ni kama ifuatavyo:

(1) Kusimamisha pete wakati wa kulisha madini ghafi kunaweza kusababisha kuziba kwa matrix kwa urahisi; kwa kawaida, kusimamisha pete wakati wa kulisha hakuruhusiwi. Katika hali za dharura, kwanza zima umeme, kisha simamisha kulisha mara moja. Chini ya hali yoyote, kulisha lazima kusimamishwa wakati mashine inapozima.

(2) Angalia mara moja kwa kila zamu kama matriki ya sumaku imelegea, kama pini za fimbo za kubonyeza zimevunjika au zimepotea, na kwa matriki ya aina ya fimbo angalia kama boliti za kubana zimeelegea. Ikiwa tatizo lolote litapatikana, simamisha mashine mara moja ili kuzuia uchakavu mkubwa wa matriki au kukwama kwa pete.

(3) Angalia mara kwa mara kama kiwango cha kioevu kiko kwenye urefu uleule na uso wa kupita kiasi wa tanki la kiwango cha kioevu.

(4) Angalia mara kwa mara kama shinikizo la usambazaji wa maji ni la kawaida; shinikizo la maji ya kupoza kwa kirekta linapaswa kudhibitiwa ndani ya wigo wa 0.03–1 MPa.

(5) Angalia mara kwa mara kama kiasi na joto la maji ya kupoza yanayotolewa ni kawaida; joto la maji yanayotoka halipaswi kuzidi 70 °C.

(6) Angalia mara kwa mara kama kitengo cha kupulsa na pete vinafanya kazi kwa kawaida, na kama voltage na sasa ya kusisimua ziko ndani ya viwango vinavyohitajika.

(7) Ikiwa shinikizo la maji ya kupoza ni chini sana au kuna mzunguko mfupi katika mzunguko wa kusisimua, kifaa cha ulinzi cha rektifa kitakatisha kiotomatiki nguvu ya kusisimua na kengele ya tahadhari italia. Ikiwa kengele ya tahadhari italia wakati wa uendeshaji, angalia kama shinikizo la maji ni chini sana au kama kuna mzunguko mfupi katika mzunguko wa kusisimua. Baada ya kutatua tatizo, bonyeza kitufe cha kuweka upya na uanzishe tena msisimko. Ikiwa tatizo haliwezi kutatuliwa mara moja, mashine inapaswa kuzimwa.

13.5.3.5 Vipengele vikuu vinavyoathiri utendaji wa uchimbaji wa madini

Maelezo ni kama ifuatavyo:

(1) Ikiwa kiwango cha kioevu ni cha chini sana, mtetemo hautakuwa na ufanisi, na kusababisha kupungua kwa kiasi kikubwa cha daraja la mkusanyiko na kuongezeka kwa daraja la mabaki. Njia za kuongeza kiwango cha kioevu ni: 1) Funga kidogo valvu ya mabaki; 2) Ongeza kiwango cha mtiririko wa malisho; 3) Ongeza mtiririko wa maji ya kusafisha.

(2) Kuongeza urefu wa msukumo au mara za msukumo, ndani ya mipaka fulani, kunaweza kuboresha kiwango cha mkusanyiko huku urejeshaji ukibaki karibu bila kubadilika; hata hivyo, urefu wa msukumo au mara za msukumo zilizo juu mno zitaongeza kiwango cha mabaki.

(3) Kadiri nguvu ya uwanja wa sumaku inavyoongezeka, ndivyo kiwango cha mabaki kinavyopungua, lakini kiwango cha mkusanyiko kinaweza kupungua kidogo.

(4) Ikiwa matriki imeziba au imechafuka, utendaji wa uboreshaji utapungua sana; inapaswa kusafishwa kwa wakati.

13.5.3.6 Ratiba ya matengenezo na upakaji mafuta

Maelezo ni kama ifuatavyo:

(1) Safisha mwili wa mashine mara kwa mara ili kuufanya mwili na mazingira yanayouzunguka kuwa safi.

(2) Mapengo ya kuingiza hewa lazima yafukuzwe mara moja kwa kila zamu ili kuzuia kuziba.

(3) Ratiba ya upakaji mafuta inaonyeshwa katika Jedwali 13-7.

Jedwali 13-7 Mfumo wa Umaliziaji kwa Ajili ya Mgawaji wa Kivutio cha SLon na Skrini ya Silinda

Inaendelea Jedwali 13-7

Matengenezo ya kichanganishi cha sumaku cha mteremko mkubwa

13.5.4.1 Mashine kuu

Maelezo ni kama ifuatavyo:

(1) Bearingi za shafu kuu za pete inayozunguka. Mhimili mkuu umewekewa muhuri wa maji ili kuzuia slurry na maji kuingia kwenye makazi ya mabearingi. Mhimili huu huzunguka kwa kasi ndogo sana, hivyo uchakavu wa mabearingi ni mdogo. Iwapo kikombe kimoja cha grisi kitaongezwa kwenye kila kifuniko cha beari kila mwezi, maisha ya beari yanaweza kufikia miaka kadhaa. Hata hivyo, ikiwa upakaji mafuta hautadumishwa mara kwa mara na beari zikifanya kazi bila mafuta, maisha yao yatapunguzwa sana, na kubadilisha beari pia ni kero.

(2) Magurudumu ya kuendesha pete inayozunguka. Gia kubwa na ndogo za kuendesha pete inayozunguka zimetengenezwa kwa chuma cha hali ya juu. Wakati wa kusakinisha kichunguzi cha kasi, ni muhimu kuwa makini kurekebisha nafasi ya kuingiliana ya gia. Ikiwa gia zitapatikana zikiwa hazijalainishwa vya kutosha au ikiwa kuingiliana kwa mizizi ya meno kutagunduliwa, nafasi ya gia inapaswa kurekebishwa. Kwa nafasi sahihi na ulainishaji unaofaa, maisha ya gia yanaweza kufikia miaka kadhaa. Mafuta ya gia yanapaswa kuongezwa mara moja kwa mwezi.

(3) Pete inayozunguka. Ni muhimu kuangalia mara kwa mara kama matriki ya sumaku imepungua mshiko na kama pini za fimbo za kubana zimeanguka. Kwa matriki ya aina ya fimbo, angalia mara kwa mara kama boliti za kubana zimelegea. Matriki iliyolegea inaweza kusababisha kwa urahisi kuvunjika kwa skrini na kusababisha pete kuziba, na kupotea kwa pini za fimbo au boliti pia kunaweza kusababisha pete kuziba. Kagua mara 1–2 kwa siku, na kurekebisha matatizo yoyote mara moja ili kuepuka pete kuziba na kuvunjika kwa skrini.

Ili kuzuia uharibifu wa vifaa unaosababishwa na kusimama kwa pete, mkanda wa V kutoka kwenye mota ya pete hadi kwenye kipunguza kasi haupaswi kuwa mkali sana; endapo pete itasimama, mkanda unapaswa kuruhusiwa kuteleza, hivyo kulinda vipengele vingine muhimu.

(4) Sehemu inayopulsa.

1. Diaphragm inapaswa kusakinishwa katika nafasi sahihi, huku pete za kufunga za ndani na za nje zikifungwa kwa nguvu ili kuzuia kuvuja kwa slurry. Boliti mbili za kufunga kwenye pete ya ndani ya kufunga zinapaswa kusakinishwa sawasawa katika mwelekeo wa mlalo na hazipaswi kusakinishwa chini, kwa sababu uchakavu wa mitambo wa sanduku la mpigo utasababisha sahani ya kupulsa kuzama, na boliti zinaweza kukwaruza na kuharibu diafragma.
2. Ikiwa uvujaji wa slurry utapatikana katika sehemu yoyote ya tanki la kupulsa, lazima urekebishwe haraka iwezekanavyo. Kwa sababu kila sehemu ya tanki la kupulsa inakabiliwa na nguvu zinazobadilika na shinikizo kubwa la slurry, ikiwa ukarabati utachelewa, uvujaji utaongezeka kwa kasi na unaweza kuharibu vipengele vya mashine.
3. Sanduku la stroki linalopiga lazima lizingirwe dhidi ya kuingia kwa slurry na maji. Sehemu nyeti zaidi ya kuingia kwa maji na slurry ni mwisho wa kutolea wa stroki. Kinga ya mnyunyizio inapaswa kusakinishwa juu ya sanduku la stroki na mota yake. Mafuta yanapaswa kuongezwa kwenye sanduku la stroki kila miezi mitatu; ikiwa mafuta yaliyobaki yamechafuliwa sana, lazima yabadilishwe.

(5) Valvu ya mabaki. Valvu ya mabaki ya kichujio cha sumaku cha SLon lazima idhibiti mtiririko na kustahimili mshtuko unaopulsa wa slurry, hivyo huvaliwa haraka. Valvu za viwandani za kawaida zinaweza kudumu miezi 1–3 tu. Kwa sababu hii, mtengenezaji ameunda valvu maalum ya kudhibiti mtiririko inayostahimili uchakavu, ambayo muda wake wa huduma ni takriban mara kumi zaidi kuliko valvu za kawaida.

13.5.4.2 Rektifaya

Kokili ya msingi ya transformator iliyoko chini ya kirekta lazima iwe kavu. Kwa hiyo, angalia mara kwa mara mabomba yote ya mpira na miunganisho yao ili kubaini uvujaji wa maji; ikigundulika uvujaji, lazima kirekebishwe mara moja. Ikiwa koili ya msingi inanyonywa unyevu, inapaswa kukauka hewani au kukaukwa kwa feni, kisha sasa ya kuchochea inapaswa kuwekwa katika kiwango cha chini. Kiwango cha juu kinaweza kutumika tu baada ya koili kukauka kabisa.

13.5.4.3 Skrini ya kutetemeka

Maelezo ni kama ifuatavyo:

(1) Angalia mara kwa mara kama gurudumu la msaada la chini linaizunguka; gurudumu la msaada la juu halihitaji lazima lizunguke. Gurudumu la msaada la chini linaibeba uzito wa skrini inayotetemeka, wakati gurudumu la msaada la juu linazuia skrini isiharibu gia wakati skrini imepakiwa kupita kiasi. Katika miundo mipya, gurudumu la msaada la juu limeondolewa.

(2) Ongeza mafuta ya kulainisha mara kwa mara kwenye sehemu zote za kulainisha.

(3) Angalia mara kwa mara kama wavu wa skrini umeziba; ikiwa umeziba, piga taratibu kwa bomba la mpira ili kuondoa uchafu au badilisha wavu wa skrini.