СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Российский патент 1995 года по МПК B03C1/00 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для разделения по плотности неферромагнитных материалов.

Известен способ магнитогидростатической сепарации неферромагнитных материалов, заключающийся в том, что магнитополяризуемую жидкую среду (магнитную жидкость) помещают в неоднородное магнитное поле электромагнита, обеспечивающего в межполюсном зазоре заданное распределение эффективной плотности в жидкости, возрастающее в направлении силы тяжести, подают в среду исходный материал, а после разделения производят разгрузку продуктов разделения [1]
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является магнитогидростатический способ обогащения полезных ископаемых, включающий квазиутяжеление магнитной жидкости, размещенной в неоднородном магнитном поле, подачу в нее исходного материала и разгрузку продуктов обогащения [2] Недостатком известного способа является низкая производительность процесса, обусловленная тем, что процесс разделения исходного материала по заданной плотности в квазиутяжеленной магнитной жидкости происходит медленно, как и в тяжелых жидкостях.

Цель изобретения повышение производительности процесса сепарации за счет ускоренного движения материала в противоположных направлениях после разделения.

Достигается это тем, что в известном способе обогащения полезных ископаемых, включающем квазиутяжеление магнитной жидкости, размещенной в камере между полюсами электромагнита, создающего неоднородное магнитное поле, подачу в нее исходного матеpиала, разделение и разгрузку продуктов обогащения, разгрузку осуществляют, обеспечивая упомянутым магнитным полем квазиутяжеление магнитной жидкости c убывающей эффективной плотностью в направлении силы тяжести с обеих сторон участка разделения, на котором эффективная плотность с заданной точностью соответствует плотности разделения материала, а подачу материала осуществляют на упомянутый участок разделения внутрь магнитной жидкости. При этом подачу исходного материала осуществляют равномерно по длине обоих полюсов электромагнита. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна", так как в известных устройствах создают неубывающую эффективную плотность в направлении силы тяжести.

Предлагаемый способ соответствует также и критерию "существенные отличия", так как в области техники, относящейся к разделению по плотности немагнитных материалов и в других областях, неизвестно использование распределения эффективной плотности, убывающей в направлении силы тяжести, что дает в данном случае возможность интенсифицировать процесс разделения и разгрузки материала.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитостатическом сепараторе управляемой эффективной плотности с магнитной жидкостью, размещенной в неоднородном магнитном поле, создается убывающее в направлении силы тяжести распределение эффективной плотности, а подача материала осуществляется на уровне слоя магнитной жидкости, где эффективная плотность соответствует заданной плотности разделения.

На фиг. 1 графически показана зависимость распределения эффективной плотности в магнитной жидкости от вертикальной координаты; на фиг.2 распределения эффективной плотности в магнитной жидкости, обеспечивающие заданную точность деления при сепарации по предлагаемому способу; на фиг.3, 4, 5 варианты устройств, с помощью которых осуществляется предлагаемый способ.

Способ осуществляется следующим образом.

Магнитная жидкость в неоднородном магнитном поле ведет себя как жидкость, в каждой точке которой изменяется плотность сил в единице объема (условно эффективная плотность) в зависимости от распределения магнитного поля в соответствии с соотношением:
ρ_эф= ρ + · I · где ρ плотность магнитной жидкости; μ_o, g магнитная проницаемость вакуума и ускорение силы тяжести соответственно, Н модуль напряженности магнитного поля; Z вертикальная координата, направленная против .

Если , то жидкость квазиутяжеляется, в противном случае наоборот. В таких условиях неферромагнитное тело с плотностью ρ_т ведет себя в магнитной жидкости согласно модифицированному закону Архимеда и если ρ_т>ρ_эф то тело тонет, если ρ_т<ρ_эф всплывает, а при ρ_т=ρ_эфтело находится в состоянии равновесия и плавает внутри жидкости. В зависимости от характера изменения эффективной плотности вдоль вертикальной координаты тело может в точке равновесия находиться в устойчивом (т. А на фиг.1) или неустойчивом (т.В на фиг.1) состоянии. Равновесному положению тела на фиг.1 соответствуют две точки с координатами Z₁ и Z₂. Анализ состояния равновесия тела показывает, что при случайных отклонениях ± Δ Z тело под действием возникающей силы стремится вернуться в точку с координатой Z₁, а в точке с координатой Z₂уходит в ту или иную сторону от положения равновесия, причем в первом случае характер движения замедленный, поскольку при приближении к состоянию равновесия результирующая сила, действующая на тело, убывает, а во втором случае ускоренный из-за увеличения результирующей силы. Согласно изложенному, в сепараторах всегда создавали возрастающее в направлении силы тяжести распределение эффективной плотности, чтобы разделяющиеся тела устойчиво плавали в магнитной жидкости на уровнях соответствующих их плотностям. В этом случае по мере приближения к состоянию равновесия, в силу упомянутых выше обстоятельств, скорость тела убывает, следовательно, уменьшается относительная подвижность частиц и возрастает время их пребывания в зоне деления, что снижает производительность сепаратора. Использование в сепараторах убывающего в направлении силы тяжести распределения эффективной плотности при правильной организации подачи материала позволяет резко увеличить относительную подвижность частиц, уменьшить время их пребывания в зоне деления и следовательно, повысить производительноcть сепаратора, не снижая точности деления. Подача материала при этом должна осуществляться внутрь жидкости на уровне, соответствующем заданной плотности разделения, а сама подача может производиться по всему периметру (или части периметра) рабочего объема камеры. Например, как показано на фиг.1, при плотности разделения ρ_т этот уровень находится на высоте Z Z₂. В предлагаемом способе частица материала, помещенная в магнитную жидкость на уровне, где эффективная плотность равна заданной плотности разделения, приходит в ускоренное движение, причем, если ее плотность выше (ниже) заданной, то она тонет (всплывает). Движение материала при делении на две фракции происходит от заданного уровня в противоположных направлениях с ускорением и, следовательно уменьшается время пребывания материала в жидкости, благодаря чему и возрастает производительность сепаратора. Из-за упомянутого выше неустойчивого состояния равновесия тела при убывающем в направлении силы тяжести распределении эффективной плотности для обеспечения требуемой точности деления необходимо, чтобы изменение эффективной плотности деления Δρ на линейном размере h в зоне загрузки и разделения (фиг.2) не превышало величины требуемой точности деления. Причем характер изменения эффективной плотности на этом линейном размере (участке разделения) может быть убывающим в направлении силы тяжести (фиг.2, кривая 1), при этом из зоны разделения уходит весь материал, постоянным (фиг.2, кривая 2), при этом в зоне разделения находится материал только с плотностью ρ=ρ_т возрастающим в направлении силы тяжести, при этом в зоне разделения находится материал с плотностью ρ= ρ_т±Δρ/2 Упомянутое ограничение распределения эффективной плотности на линейном размере h участка разделения гарантирует, что все частицы с плотностью выше, чем ρ_т+Δρ/2 будет тонуть, а с плотностью ρ_т-Δρ/2 всплывать в магнитной жидкости.

Устройство, приведенное на фиг. 3 в качестве примера, реализующего предлагаемый способ обогащения, содержит полюсные наконечники 1 электромагнита, камеру 2 с магнитной жидкостью; камера имеет наклонное дно 3 и загрузочное окно 4, питатель 5, устройство подачи 6, разгрузочные окна (нижнее 7 и верхнее 8) и сборники материала (нижний 9 и верхний 10). Между полюсными наконечниками электромагнита 1 в рабочей зоне помещается камера 2 с магнитной жидкостью, в которой осуществляется сепарация. Наклонное дно 3 камеры обеспечивает скатывание выпавшего на дно материала в направлении разгрузки. Подача материала осуществляется через загрузочное окно 4 из питателя 5 с помощью устройства подачи 6. Загрузочное окно 4 расположено на уровне, соответствующем плотности разделения, например, согласно фиг.2 Z Z_о, а линейный размер загрузочного окна 4 по высоте соответственно равен h, как показано на фиг.2. Более тяжелая, чем ρ_т фракция опускается на дно 3 камеры 2 и скатывается к разгрузочному окну 7; а более легкая, чем ρ_т фракция всплывает и разгружается через верхнее разгрузочное окно 8. Далее материал поступает в нижний 9 и верхний 10 сборники материала.

Подача исходного материала с равномерной подачей материала по длине полюсов электромагнита может быть реализована с помощью устройства, показанного на фиг. 4,5. Сепаратор работает следующим образом. Между полюсными наконечниками 1 электромагнита в рабочей зоне помещается камера 2 с дном 3 и разгрузочными окнами 4. Загрузочные окна 4 расположены симметрично на боковых стенках камеры 2 вдоль длины обоих полюсов на уровне, соответствующем заданной плотности деления. Подача материала осуществляется из питателя 5 через устройство подачи 6 к загрузочным окнам 4. Разгрузка материала может выполняться либо через одну из торцевых cтенок камеры 2 аналогично показанному на фиг. 3, либо через обе торцевые стенки камеры 2, как показано на фиг.5. На фиг.5 дно 3 камеры 2 имеет симметричные относительно средины уклоны к торцевым стенкам камеры 2. Осевшая тяжелая фракция скатывается по уклону и разгружается через нижние разгрузочные окна 7 в сборники 9, а легкая фракция всплывает и через верхние разгрузочные окна 8 разгружается в сборники 10. Проходное сечение окон 4 расположено вдоль длины полюсов и позволяет осуществить интенсивную и равномерную подачу материала с двух сторон в камеру 2 по длине обоих полюсов.

Предлагаемый способ обогащения неферромагнитных материалов позволяет повысить производительность процесса обогащения, так как благодаря убывающему в направлении силы тяжести распределения эффективной плотности увеличивается относительная подвижность частиц различных фракций и сокращается время их пребывания в зоне деления.

Использование: обогащение полезных ископаемых и может быть использовано для разделения по плотности неферромагнитных материалов. Сущность изобретения: способ включает квазиутяжеление магнитной жидкости, размещенной в камере между полюсами электромагнита, создающего неоднородное магнитное поле. Квазиутяжеление создают с убывающей в направлении силы тяжести эффективной плотностью. Подачу материала производят на уровне слоя жидкости, эффективная плотность которого соответствует плотности разделения исходного материала. После разделения производят разгрузку продуктов обогащения. 5 ил.

СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, включающий квазиутяжеление магнитной жидкости, размещенной в камере между полюсами электромагнита, создающего неоднородное магнитное поле, подачу в нее исходного материала, разделение и разгрузку продуктов обогащения, отличающийся тем, что неоднородным магнитным полем создают квазиутяжеление магнитной жидкости с убывающей в направлении силы тяжести эффективной плотностью, при этом подачу материала производят на уровне слоя магнитной жидкости, эффективная плотность которого соответствует плотности разделения исходного материала.