МАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1996 года по МПК B03C1/10 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для извлечения магнитной фракции из потока сыпучего материала.

Известный магнитный сепаратор [1] включающий питатель, приемник немагнитной фракции и магнитную систему, выполненную из постоянных магнитов, закрепленных на вращающихся лопастях, размещенных в рабочей зоне сепаратора и приводимых во вращение электродвигателем.

Недостатком известного сепаратора является то, что в процессе работы сепаратора происходит снижение магнитной силы, действующей на частицы, из-за налипания их на полюса магнитов, что приводит к попаданию магнитных частиц в немагнитные. Отсутствие разделения приводит к необходимости останавливать процесс сепарации, т.е. делать его прерывистым, разбирать сепаратор и очищать полюса магнитов от налипшей магнитной фракции. Все это снижает эффективность работы сепаратора.

Наиболее близким к предлагаемому является магнитный сепаратор для разделения сыпучего материала [2] содержащий барабан с рабочей поверхностью из немагнитного материала, выполненной в виде двух подпружиненных экранов с откосами, установленных на осях, для осуществления регенерации этой поверхности от налипшей магнитной фракции, магнитную систему и балансирующий груз, установленные внутри барабана. Кроме того, он содержит подпружиненные упоры, закрепленные на осях, которые совместно с балансирующим грузом осуществляют поворот барабана на 180^о и фиксацию его в новом рабочем положении, а также приемники продуктов разделения.

Недостатком известного сепаратора является низкая эффективность работы, связанная с периодичностью процесса регенерации рабочей поверхности барабана. Регенерация происходит во время поворота барабана на 180^о. В это время откос осадительного экрана зацепляется за выступ приемника магнитной фракции и проворачивается на оси, при этом зазор между полюсами магнита и экраном увеличивается, удерживающая магнитная сила ослабевает и частицы ссыпаются в приемник. Во время этого процесса и дальнейшего поворота барабана, вплоть до его фиксации в новом рабочем положении, на частицы, движущиеся в потоке, магнитная сила не действует, что приводит к попаданию ферромагнитных частиц в приемник немагнитных, а это снижает степень извлечения магнитной фракции из потока сыпучего материала.

Кроме того, очень сложные конструкции, обеспечивающие регенерацию осадительных экранов и фиксацию барабана в рабочем положении, связанные с ударами соответствующих подпружиненных упоров о неподвижные откосы, ненадежны и в любой момент могут выйти из строя, что приведет к заклиниванию барабана.

Целью изобретения является увеличение эффективности работы за счет обеспечения непрерывности процесса разделения и повышение надежности за счет упрощения конструкции.

Цель достигается тем, что магнитный сепаратор для разделения сыпучего материала, содержащий барабан с рабочей поверхностью из немагнитного материала, внутри которого размещена магнитная система, питатель и приемники продуктов разделения, дополнительно снабжен ферромагнитным цилиндром, закрепленным внутри барабана с эксцентриситетом по отношению к его оси и вращающимся вместе с ним. Магнитная система размещена на внешней поверхности цилиндра и выполнена в виде отдельных элементов, установленных с чередующимися полюсами по всей его поверхности и с зазором между периферийными кромками. Этот зазор определяется из уравнения
a -b, (1) где y толщина слоя сепарируемого материала на барабане, м; b ширина магнитного полюса (элемента), м; R радиус ферромагнитного цилиндра, м.

Уравнение (I) получено из условия, что магнитная сила, действующая на частицу
F_м μ_o χ VН²С e^-2cy (2) достигает максимума. Для этого определяют экстремум этой функции
(μ_oχVH²ce^-2cy) 0, где μ_o 4π · 10^-7 магнитная постоянная Гн/м; χ ρ магнитная восприимчивость и плотность вещества; V объем частицы, м³; Н напряженность магнитного поля на рабочей поверхности барабана, А/м; C + коэффициент неоднородности поля; S шаг элементов, м. Т.е.

VH²ce^-2cy(1-2cy) 0.

Расчеты дают, что в этом случае нулю может быть равен только сомножитель в скобках:
c или + Так как шаг элементов состоит из ширины магнитного элемента и зазора между периферийными кромками, то
или a+b откуда и получается выражение (I).

Смещение Х между осями вращения барабана и ферромагнитного цилиндра выбирается из соотношения
x ≥ •ln (3) Это соотношение получено из условия, что сила тяжести в момент отрыва частицы от барабана при регенерации его рабочей поверхности должна быть больше магнитной силы, удерживающей ее на этой поверхности, т.е.

ρVg ≥ μ_oχVH + e, откуда после упрощения и логарифмирования получают соотношение (3).

Смещение осей вращения барабана и ферромагнитного цилиндра, т.е. их эксцентриситет, позволяет отказаться от сложных и ненадежных систем регенерации рабочей поверхности барабана и его фиксации в рабочем состоянии и сделать процесс сепарации непрерывным.

Кроме того вращение магнитной системы и рабочей поверхности барабана с одной скоростью в зоне сепарации позволяет извлекать из сыпучего потока даже слабомагнитные частицы и сростки, состоящие из магнитного и немагнитного материалов. Этому же способствует и установка магнитных элементов с чередующимися полюсами и с зазором между их периферийными кромками, что увеличивает градиент напряженности магнитного поля, т.е. увеличивает силу, действующую на частицы потока. Все это повышает эффективность и надежность работы сепаратора.

На чертеже изображен магнитный сепаратор для разделения сыпучих материалов.

Сепаратор включает питатель 1, барабан 2, рабочая поверхность которого выполнена из немагнитного материала. Внутри барабана 2 размещен ферромагнитный цилиндр 3, установленный с эксцентриситетом по отношению к его оси и кинематически связанный с ним. Смещение Х, осей вращения барабана 2 и ферромагнитного цилиндра 3, определяется из соотношения, обеспечивающего качественную, непрерывную регенерацию рабочей поверхности барабана:
x ≥ •ln где π 3,14, g 9,8 м/с² и μ_o 4 π 10^-7 Гн/м постоянные величины; S шаг магнитных элементов, м; R радиус ферромагнитного цилиндра, м; χ ρ магнитная восприимчивость и плотность сепарируемого материала; Н напряженность магнитного поля на рабочей поверхности барабана, А/м. По всей поверхности цилиндра 3 установлены магнитные элементы 4 с чередующимися полюсами и с зазором а между их периферийными кромками, определяемым из выражения, полученного из условия максимума магнитной силы в этом зазоре:
a -b, где y толщина слоя материала на барабане, м; b ширина магнитного элемента. Для сбора продуктов разделения сепаратор снабжен приемниками магнитной 5 и немагнитной 6 фракций.

Сепаратор работает следующим образом.

Сыпучий материал с питателя 1 поступает на барабан 2, при этом ферромагнитные примеси притягиваются к его рабочей поверхности полюсами магнитных элементов 4. Немагнитные частицы продолжают дальнейшее перемещение в приемник 6 немагнитной фракции. По мере накопления ферромагнитного материала на барабане 2, в местах наибольшего градиента магнитного поля, а также под действием движущегося материала он, вместе с ферромагнитным цилиндром 3 приходит во вращение в сторону движения потока материала. При этом, имея параллельные, но смещенные оси вращения 0 и 01, рабочая поверхность барабана 2 и магнитные элементы 4 удаляются друг от друга, достигая наибольшего зазора в районе приемника 5. В это время сила, удерживающая магнитные частицы на поверхности барабана 2, ослабевает, становится меньше их веса и они ссыпаются в приемник 5 магнитной фракции. Постоянное вращение барабана 2, а с ним и магнитной системы, осуществит надежную, автоматическую регенерацию рабочей поверхности сепаратора и обеспечит непрерывность процесса разделения.

Пример расчета. Пусть радиус ферромагнитного цилиндра R 0,25 м, ширина магнитного элемента b 0,03 м, а толщина сепарируемого материала на барабане y0,01 м, тогда зазор между периферийными кромками равен
a -0,03 0,038 м
Для подсчета эксцентриситета магниты выбирают ферробариевые, индукция магнитного поля для которых равна B 0,12 Тл, а сепарируемым материалом пусть будет магнетитовая железная руда со средней удельной магнитной восприимчивостью χ χ / ρ 2,5 ^.10^-3 м³/кг. Тогда
x ≥ •ln 0,05м.

Использование: обогащение полезных ископаемых и для извлечения магнитной фракции из потока сыпучего материала. Сепаратор содержит питатель, вращающийся барабан с рабочей поверхностью из немагнитного материала, внутри которого размещен ферромагнитный цилиндр с эксцентриситетом по отношению к его оси. Расстояние между осями выбирается из выражения, приведенного в описании изобретения. На внешней поверхности ферромагнитного цилиндра установлены постоянные магниты чередующейся полярности и с зазором между периферийными кромками
a = [π/(1/2y-1/R)]-b,
где π = 3,14 - постоянная; y - толщина слоя материала на барабане, м; R - радиус ферромагнитного цилиндра, м; b - ширина магнитного элемента, м. Для сбора продуктов разделения служат приемники магнитной и немагнитной фракции. 1 ил.

1. Магнитный сепаратор для разделения сыпучего материала, содержащий барабан с рабочей поверхностью из немагнитного материала, внутри которого размещена магнитная система, питатель и приемники продуктов разделения, отличающийся тем, что он снабжен ферромагнитным цилиндром, закрепленным внутри барабана с эксцентриситетом по отношению к его оси, причем магнитная система размещена на его внешней поверхности и выполнена в виде отдельных элементов, установленных с чередующимися полюсами по всей его поверхности и с зазором между периферийными кромками, который выбирается из соотношения

где π = 3,14 постоянная;
y толщина слоя материала на барабане, м;
R радиус ферромагнитного цилиндра, м;
b ширина магнитного элемента, м,
а эксцентриситет выбирается из выражения
&

где g 9,8 м/с² 2 и μ_o= 4•10^-7Гн/м постоянные величины;
S шаг элементов, м;
χ,ρ магнитная восприимчивость и плотность сепарируемого материала;
H напряженность магнитного поля на рабочей поверхности барабана, А/м.