МАГНИТОЖИДКОСТНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 1995 года по МПК B03C1/30 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и предназначено для разделения сырья по плотности, в частности может быть использовано при переработке гравитационных концентратов золота и алмазов в горной промышленности.

Известен ряд конструкций магнитожидкостных сепараторов, включающих магнитную систему с полюсными наконечниками, между которыми расположена камера с магнитной жидкостью. Магнитная жидкость, находясь в неоднородном магнитном поле, приобретает различное квазиутяжеление. Частицы сырья различной плотности, поступая в камеру через патрубок подачи, либо тонут на дно под действием собственного веса, либо всплывают на поверхность, либо занимают промежуточное положение в камере. На разных уровнях в камере расположены приемники продуктов разделения, где собираются различные фракции.

Недостатком таких сепараторов является малая производительность и резкое снижение их эффективности при разделении тонких классов сырья.

Ближайшим техническим решением является магнитожидкостный сепаратор "Magstream" американской фирмы Intermagnetics General Corporation (IGC). Сепаратор содержит корпус, полый цилиндрический ротор, установленный вертикально, в верхнем торце которого расположен центральный патрубок подачи сырья. С внешней стороны вокруг ротора расположена магнитная система, генерирующая магнитное поле, градиент величины которого направлен от оси ротора к его периферии. Через патрубок подачи сырья в ротор поступает смесь исходного сырья с магнитной жидкостью. Частицы сырья, двигаясь вдоль оси ротора под действием центробежных сил перемещаются в наружной оболочке ротора и удерживаются на определенном радиусе в зависимости от своей плотности, т.е. менее плотные ближе к оси ротора, более плотные ближе к наружной оболочке ротора. На нижнем торце ротора установлены цилиндрические делители приемники, через которые происходит сбор фракций. Такой сепаратор способен делить частицы по плотности в диапазоне 1,5 г/см³ 21 г/см³ крупностью 60-600 мкм.

Однако эффективность работы такого сепаратора при крупности частиц менее 60 мкм неудовлетворительна. Это объясняется тем, что создание квазиутяжеления магнитной жидкости по внутреннему объему ротора до больших величин, позволяющих увеличить скорость вращения и центробежные силы, действующие на частицы сырья, весьма затруднительная задача, требующая для своего решения высоких магнитных полей и приводящая к большому энергопотреблению. Либо же, крайне сокращается расстояние, на котором располагаются фракции сырья на выходе из ротора у делительной перегородки, что нарушает процесс разделения.

Техническим результатом предлагаемого устройства является разделение по плотности тонкодисперсных частиц сырья при одновременном увеличении удельной производительности сепаратора и снижении его энергопотребления.

Для достижения этого результата в сепараторе, включающем корпус, магнитную систему, ротор, патрубок подачи сырья, устройство слива, ротор выполнен в форме стакана, у дна которого расположен выходной конец патрубка подачи сырья, а магнитная система выполнена как ряд кольцевых постоянных магнитов, установленных с аксиальным зазором между собой на внутренней поверхности ротора. Кроме того, кольцевые магниты установлены с постепенно увеличивающимися аксиальными зазорами между собой в направлении от выходного конца патрубка подачи сырья к сливу, внутренний радиус кольцевых магнитов выполнен увеличивающимся в направлении от выходного конца патрубка подачи сырья к сливу.

Поток магнитной жидкости, поступая в ротор, движется под действием центробежных сил тонким слоем на уровне внутреннего диаметра кольцевых магнитов к сливу. При этом частицы сырья, пересекая зазоры между магнитами под действием центробежных сил, в зависимости от плотности либо проваливаются в межполюсный зазор и оседают на его дне, либо выталкиваются на поверхность потока и уходят в слив.

Предложенное устройство может быть использовано в горной промышленности, в частности для переработки золото- и алмазосодержащих гравитационных концентратов, следовательно, оно является промышленно применимым.

На чертеже представлен общий вид магнитожидкостного сепаратора.

Сепаратор содержит корпус 1, ротор 2 в форме стакана, центральный патрубок подачи сырья 3, устройство слива 4, электропривод 5. На внутренней поверхности ротора установлен ряд кольцевых магнитов 6 с аксиальным зазором между собой b.

Сепаратор работает следующим образом.

В начале процесса в ротор 2 через патрубок подачи 3 подается магнитная жидкость, которая заполняет межполюсные зазоры b. Магнитная жидкость в межполюсном пространстве приобретает квазиутяжеление, пропорциональное величине индукции магнитного поля и его градиента. Максимальная величина этого утяжеления находится у края межполюсного зазора b на уровне внутреннего диаметра кольцевых магнитов. Во вращающийся ротор 2 через центральный патрубок 3 подается смесь исходного сырья с магнитной жидкостью. Частицы исходного сырья в смеси с магнитной жидкостью, перемещаясь тонким слоем над зазорами между полюсами, под действием центробежных сил, в зависимости от своей плотности, либо преодолевают выталкивающую силу магнитной жидкости и проваливаются в межполюсные зазоры, либо выталкиваются на поверхность и движутся в потоке пульпы к сливу. По мере накопления тяжелых частиц в межполюсных зазорах, что может быть определено, например, объемом переработанного сырья, ротор останавливается для извлечения этой фракции.

Диапазон разделения частиц по плотности в таком устройстве можно регулировать либо электроприводом, изменяя скорость вращения ротора, либо изменением величины зазора между магнитами, с помощью, например, межмагнитных прокладок.

Увеличивая зазор между магнитами по направлению от патрубка подачи сырья к сливу, можно делить сырье на ряд фракций в порядке снижения плотности частиц.

Pабота сепаратора, ротор которого снабжен кольцевыми магнитами с увеличивающимся диаметром по направлению от конца патрубка подачи к сливу, аналогична вышеизложенной, с той лишь разницей, что в этом случае исключается скапливание частиц в застойных зонах над магнитами при движении смеси, и смесь к тому же дополнительно перемешивается.

Использование такого сепаратора, как и любого другого магнитожидкостного, наиболее рационально для извлечения золота или алмазов из концентратов, т. е. в дорогостоящих технологических процессах с небольшими объемами переработки.

В предлагаемом устройстве происходит центрифугирование сырья в тонком слое, что сокращает время сепарации, кроме того, магнитное поле должно быть создано не на большой глубине, а лишь в зазоре между магнитами, что облегчает конструкцию сепаратора, снижает его стоимость и сокращает энергопотребление.

В качестве примера конкретного выполнения сепаратора может служить магнитожидкостный сепаратор для переработки гравитационных концентратов золота (класса -0,04 мм) производительностью 50 кг/ч (по пульпе). Магнитожидкостный сепаратор содержит ротор, наружный диаметр которого 100 мм, длина 100 мм. Внутренний диаметр кольцевых магнитов марки НБ-240 составляет 70 мм. Магниты установлены с аксиальным зазором между собой 5 мм. Частота вращения ротора 750 об/мин. Мощность электропривода 50 Вт.

Сущность изобретения: магнитожидкостный сепаратор для разделения сырья по плотности содержит корпус, магнитную систему, ротор в виде стакана, патрубок подачи сырья, приспособление для разгрузки. У дна ротора расположен конец патрубка подачи сырья, а магнитная система выполнена из ряда кольцевых постоянных магнитов, установленных с зазорами между собой на внутренней цилиндрической части ротора. Кольцевые магниты установлены с зазором между собой постепенно увеличивающимися в направлении от конца патрубка подачи сырья. Внутренний радиус кольцевых магнитов выполнен увеличивающимся в направлении от конца патрубка подачи сырья. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. МАГНИТОЖИДКОСТНЫЙ СЕПАРАТОР, включающий корпус, магнитную систему, ротор в виде стакана, патрубок подачи сырья, приспособление для разгрузки, отличающийся тем, что магнитная система выполнена из ряда кольцевых магнитов, установленных с зазором относительно друг другу на внутренней цилиндрической части ротора, а конец патрубка подачи сырья расположен у дна ротора. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что кольцевые магниты установлены с зазором относительно друг друга, постепенно увеличивающимся в направлении от конца патрубка подачи сырья. 3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что внутренний радиус кольцевых магнитов выполнен увеличивающимся в направлении от конца патрубка подачи сырья.