УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ИНДУЦИРОВАНИЯ МАГНЕТИЗМА Российский патент 2006 года по МПК B03C1/00 

Изобретение относится к устройству и способу намагничивания намагничиваемых материалов. В одном аспекте настоящее изобретение относится к способу индуцирования магнетизма в потоке материала, состоящего из частиц, чтобы облегчить последующее разделение части намагниченного материала, и будет прежде описано со ссылкой на указанный контекст. Однако следует учесть, что способ может иметь более широкое использование в системах, не содержащих последующего разделения какого-либо намагниченного материала, например обычное осаждение частиц и процесс водной очистки.

Предшествующий уровень техники

В технике известны устройства для индуцирования магнитного поля в суспензии намагничиваемых частиц, они применяются для того, чтобы коагулировать тонкоизмельченные частицы. До входа в осаждающий бак для разделения указанная суспензия макрочастиц может быть пропущена через резервуар, к которому приложено магнитное поле. Намагничиваемые частицы намагничиваются и впоследствии сами будут притягиваться. Эти притянувшиеся частицы могут осаждаться под воздействием гравитационного поля к нижним частям бака быстрее, чем в том случае, если бы они осаждались как отдельные частицы, без использования химического коагулянта или флоккулирующих реагентов. Указанный процесс целесообразно использовать для удаления тонкоизмельченных частиц, которые не отделяются легко или быстро под действием гравитации.

В устройстве для осуществления указанного процесса обычно используется магнитное поле с низким градиентом, имеющее небольшую степень изменения напряженности магнитного поля. Указанный тип магнитного поля уменьшает тенденцию намагниченных частиц двигаться к магнитным полюсам, формирующим магнитное поле.

Краткое изложение сущности изобретения

Согласно первому аспекту настоящего изобретения поставлена задача создания устройства для индуцирования магнетизма в потоке, по меньшей мере, частично намагничиваемого материала в виде суспендированных в жидкости частиц, позволяющего предварительно обрабатывать поток для последующего разделения.

Устройство для индуцирования магнетизма согласно изобретению содержит

технологическую камеру, имеющую впускное и выпускное отверстия, через которые поток соответственно входит в камеру и выходит из нее,

источник магнитного поля, который способен избирательно активизироваться по отношению к технологической камере,

так что при активизации источник магнитного поля индуцирует магнетизм, по меньшей мере, в некоторой части загружаемого материала в виде частиц в камере.

Предложенное устройство позволяет осуществлять генерирование магнитного поля с высоким градиентом, чтобы эффективно намагничивать как слабо намагничиваемые, так и сильно намагничиваемые частицы для их последующего удаления, посредством осаждения или другим способом. Когда источник магнитного поля активизирован, как слабо намагничиваемые, так и сильно намагничиваемые частицы притягиваются к такому источнику магнитного поля и становятся, по меньшей мере, частично намагниченными. Когда источник магнитного поля выключен, поток загружаемого материала рассеивает осадок намагниченного материала вокруг источника, чтобы уменьшить возможность ограничений потока.

В известном устройстве, если использовалось магнитное поле с высоким градиентом, то намагниченные макрочастицы сильно притягивались к магнитным полюсам, снижая эффективность (т.е. магнитно-индукционные свойства) магнитов, а также, возможно, ограничивали поток суспендированных частиц в резервуар или через него.

Кроме того, магнитное поле с низким градиентом имеет пониженную способность намагничивать слабо намагничиваемые частицы, например парамагнитные частицы. В смеси с сильно намагничиваемыми частицами (типа ферромагнитных макрочастиц и парамагнитных макрочастиц) магнитное поле с высоким градиентом будет эффективно намагничивать только сильно намагничиваемые частицы для последующего удаления посредством осаждения. Хотя для того, чтобы намагничивать как слабо намагничиваемые, так и сильно намагничиваемые частицы, может оказаться предпочтительным магнитное поле с высоким градиентом. Вероятно, могут возникнуть вышеупомянутые проблемы снижения эффективности магнитов, а также ограничения или блокировки потока в известном устройстве, что ограничивает использование указанного магнитного поля для подобной цели.

Предпочтительно, при активизации источника магнитного поля осуществляется перемещение указанного источника в положение, близкое к камере, а также удаление от нее.

Предпочтительно, источник магнитного поля устанавливается на движущем средстве, которое перемещает источник магнитного поля возвратно-поступательно в положение, приближенное к технологической камере и удаленное от нее. Наиболее предпочтительным движущим средством является поршень.

Предпочтительно, технологическая камера имеет круговую форму, имеющую внутреннюю удлиненную выемку, в которой возвратно-поступательно перемещается источник магнитного поля.

Предпочтительно, внутренняя поверхность технологической камеры, примыкающая к внутренней удлиненной выемке, имеет помещенную над ней растяжимую мембрану, растягивание и сжатие которой служат для перемещения загружаемого материала, состоящего из частиц, который может прилипать на внутренней удлиненной выемке.

Предпочтительно, мембрана выполнена из эластичного материала, который способен растягиваться и сжиматься посредством соответствующего введения в текучую среду или удаления из текучей среды из пространства между мембраной и той частью внутренней поверхности технологической камеры, которая примыкает к внутренней удлиненной выемке.

Предпочтительно, технологическая камера имеет впускное отверстие для текучей среды, через которое текучая среда может вводиться в жидкость для образования суспензии загружаемого материала, состоящего из макрочастиц, в этой жидкости.

Предпочтительно, впускное отверстие соединено с гибким шлангом, расположенным внутри технологической камеры, причем шланг установлен с возможностью гибкого перемещения внутри камеры при прохождении через нее текучей среды, чтобы облегчить суспендирование подаваемого материала, состоящего из частиц в жидкости.

Предпочтительно, подаваемый материал содержит парамагнитные и ферромагнитные частицы. Загружаемый материал также может содержать диамагнитные или немагнитные частицы (например, примеси минералов). Предпочтительно, парамагнитные частицы содержат, по меньшей мере, один сульфидный минерал, содержащий медь, цинк или другой переходный металл. Платина и палладий также являются парамагнитными металлами и могут быть представлены в загружаемом материале. Наиболее предпочтительно, парамагнитные частицы содержат, по меньшей мере, одну из групп, включающих минерал сфалерит, загрязненный железом, мышьяковый колчедан, касситерит или халькопирит.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложено устройство для намагничивания порции загружаемого материала, причем указанная порция включает фракции материала в некотором диапазоне значений магнитной восприимчивости. Устройство содержит технологическую камеру и источник магнитного поля, селективно активизируемый относительно технологической камеры для индуцирования магнетизма в указанной порции, чтобы ускорить последующее отделение на стадии разделения фракции с более слабым намагничиванием от фракции с более сильным намагничиванием. Загружаемый материал также может включать диамагнитную или немагнитную примесь.

Предпочтительно, фракция загружаемого материала, более слабо намагничиваемая, содержит в основном парамагнитные частицы, а фракция загружаемого материала, более сильно намагничиваемая, содержит в основном ферромагнитные частицы.

Предпочтительно, устройство согласно второму аспекту аналогично устройству согласно первому аспекту.

Предпочтительно, порция материала, используемого во втором аспекте, включает материалы, которые определены в первом аспекте.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложено устройство для индуцирования магнетизма в потоке, по меньшей мере, частично намагничиваемого загружаемого материала, состоящего из частиц, суспендированных в жидкости, содержащее

технологическую камеру, имеющую впускное и выпускное отверстия, через которые поток соответственно входит в камеру и выходит из нее,

источник магнитного поля, который может быть избирательно активизирован для технологической камеры,

так что при активизации в процессе работы источник магнитного поля индуцирует в камере магнетизм в, по меньшей мере, части загружаемого материала, состоящего из частиц, при этом поддерживает указанную порцию в потоке в технологической камере.

Предпочтительно, устройство согласно третьему аспекту аналогично устройству согласно первому аспекту. Предпочтительно, порция материала согласно третьему аспекту содержит материалы, которые определены в первом аспекте.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для индуцирования магнетизма в, по меньшей мере, частично намагничиваемом загружаемом материале, состоящем из частиц, суспендированных в жидкости, содержащее

технологическую камеру для удерживания загружаемого материала,

источник магнитного поля, который может быть избирательно активизирован для технологической камеры, так что он индуцирует магнетизм, по меньшей мере, в части загружаемого материала, состоящего из частиц, расположенных в камере,

причем технологическая камера имеет внутреннюю поверхность, смежно с которой может быть активизирован источник магнитного поля с растяжимой мембраной, расположенной, по меньшей мере, частично над упомянутой поверхностью, так что растяжение и сжатие мембраны вызывает смещение любого загружаемого материала, состоящего из частиц, которые прилипли к внутренней поверхности в результате действия источника магнитного поля. Такая мембрана помогает смещать или рассеивать осадок намагниченного материала из области вблизи источника, снижая возможность любого ограничения или блокирования потока в технологической камере.

Предпочтительно, источник магнитного поля является селективно активизируемым относительно технологической камеры.

Предпочтительно, мембрану изготавливают из эластичного материала, который способен растягиваться или сжиматься соответствующим введением в текучую среду или выведением из текучей среды из пространства между мембраной и внутренней поверхностью технологической камеры.

Согласно пятому аспекту настоящего изобретения предложен способ индуцирования магнетизма в потоке, по меньшей мере, частично намагничиваемого загружаемого материала, состоящего из частиц, суспендированных в жидкости, для предварительной обработки потока для последующего процесса разделения, заключающийся в том, что

пропускают поток через технологическую камеру,

селективно активизируют источник магнитного поля относительно технологической камеры,

так что при активизации источник магнитного поля индуцирует в камере магнетизм, по меньшей мере, в некоторой части загружаемого материала, состоящего из частиц.

Такой процесс позволяет осуществить введение магнитного поля с высоким градиентом, чтобы эффективно намагничивать как слабо намагничиваемые, так и сильно намагничиваемые магнитные частицы для последующего удаления посредством осаждения или другим способом. Когда источник магнитного поля активизирован, магнитные частицы притягиваются к указанному источнику магнитного поля и становятся, по меньшей мере, частично намагниченными. Когда источник магнитного поля выключен, поток загружаемого материала рассеивает осадок намагниченного материала вокруг источника, чтобы уменьшить возможность каких-либо ограничений потока.

Предпочтительно, активизация источника магнитного поля включает вдвигание и выдвигание этого источника вблизи технологической камеры.

Предпочтительно, по меньшей мере, часть намагничиваемого загружаемого материала является парамагнитной, причем индуцированный магнетизм заставляет, по меньшей мере, некоторые из намагниченных парамагнитных частиц агрегироваться в потоке жидкости.

Согласно шестому аспекту настоящего изобретения предложен способ намагничивания порции загружаемого материала, причем указанная порция включает фракции материала, имеющие некоторый диапазон значений магнитной восприимчивости, заключающийся в том, что пропускают загружаемый материал через технологическую камеру и селективно активизируют источник магнитного поля относительно технологической камеры, чтобы индуцировать магнетизм в указанной порции материала, чтобы на отдельном шаге облегчить последующее отделение фракции более слабо намагничиваемого загружаемого материала от фракции более сильно намагничиваемого загружаемого материала.

Предпочтительно, в способе также осуществляют последующее отделение фракции слабо намагничиваемого материала от фракции сильно намагничиваемого материала посредством разделения методом флотации. Предпочтительно, чтобы разделение и извлечение слабо намагниченного материала осуществлялось в фазе пены.

Предпочтительно, фракция более слабо намагничиваемого материала содержит в основном парамагнитные макрочастицы, а фракция более сильно намагничиваемого материала содержит в основном ферромагнитные макрочастицы, а также некоторые диамагнитные или немагнитные макрочастицы. Предпочтительно, по меньшей мере, некоторая часть намагничиваемого материала является парамагнитной, причем индуцированный магнетизм заставляет, по меньшей мере, некоторые из намагниченных парамагнитных частиц агрегироваться в потоке жидкости.

Согласно седьмому аспекту настоящего изобретения предложен способ индуцирования магнетизма в потоке, по меньшей мере, частично намагничиваемого материала, состоящего из макрочастиц, суспендированных в жидкости, в котором

пропускают поток через технологическую камеру,

селективно активизируют источник магнитного поля относительно технологической камеры,

так что при активизации в процессе использования источник магнитного поля индуцирует в камере магнетизм в, по меньшей мере, порции загружаемого материала, состоящего из частиц, в то же время поддерживая указанную порцию в потоке в технологической камере.

Предпочтительно, при активизации источника магнитного поля осуществляют вдвигание и выдвигание указанного источника вблизи технологической камеры.

Предпочтительно, по меньшей мере, часть намагничиваемого загружаемого материала является парамагнитной, причем индуцированный магнетизм заставляет, по меньшей мере, некоторые из намагниченных парамагнитных частиц агрегироваться в потоке жидкости.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающий чертеж, на котором изображен вид сбоку с частичным разрезом одного из вариантов воплощения устройства для индуцирования магнетизма согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

Устройство 10 (см. чертеж) предназначено для индуцирования магнетизма в потоке 12, по меньшей мере, частично намагничиваемого материала 14, состоящего из частиц, суспендированных в жидкости. Загружаемый материал содержит смесь парамагнитных и ферромагнитных частиц в сочетании с другими немагнитными или диамагнитными минеральными примесями в водном шламе. Для намагничивания парамагнитных частиц обычно требуются магнитные поля с высоким градиентом. Некоторые минералы, содержащие медь типа халькопирита или цинк типа сфалерита с примесями железа, и другие переходные металлы являются парамагнитными. Ферромагнитные частицы включают минералы оксида железа типа магнетита и частицы металлического железа, например, из изношенного абразивного материала.

Устройство 10 содержит технологическую камеру в форме кольцевого резервуара 16 с верхним впускным отверстием 18 и нижним выпускным отверстием 20, через которые поток смеси минералов может втекать в резервуар 16 и вытекать из него, некоторое время находясь в нем. Устройство может также использоваться в режиме "дозировки", для него не требуется непрерывный поток минеральной шламовой смеси. Резервуар 16 содержит центральную удлиненную выемку 22. Источник магнитного поля способен избирательно активизироваться посредством перемещения источника магнитного поля в положение, близкое к резервуару 16, и удаления от него, чтобы индуцировать магнетизм в, по меньшей мере, части загружаемого материала, состоящего из частиц 14, и расположен в резервуаре 16. В предпочтительном варианте воплощения источник магнитного поля представляет собой, по меньшей мере, один постоянный магнит, установленный на движущем средстве в виде поршня, который соединен с приводом, так что поршень может возвратно-поступательно вдвигаться в выемку 22 и выдвигаться из нее. Поршень 24 имеет форму цилиндра с диаметром около 300 миллиметров и в нем размещено множество вставок - постоянных магнитов 26, которые имеют квадратное сечение и размер стороны 50 миллиметров, изготовлены из неодима или других материалов. Диаметр выемки 22 в резервуаре 16 составляет 800 миллиметров.

В других вариантах воплощения постоянные магниты могут быть любой формы, любого размера или из любого материала, и поршень не обязательно должен быть цилиндрическим, но может быть квадратным или треугольным в поперечном сечении и любой длины. Средство, с помощью которого поршень двигается возвратно-поступательно относительно резервуара, может включать любой тип привода, включая эксцентрик, пружину, пневмоцилиндр 28, как показано, или смещенный от оси вращающийся вал и т.д.

В других вариантах воплощения относительное движение резервуара и источника магнитного поля осуществляется не обязательно поршнем, входящим в выемку в резервуаре. Источник магнитного поля должен быть размещен близко к одной стороне резервуара так, чтобы магнитное поле при его перемещении могло намагничивать материал, расположенный в резервуаре. В других вариантах воплощения сам резервуар может передвигаться относительно неподвижного магнита. Резервуар может иметь любую форму, размер и ориентацию, чтобы облегчить приближение источника магнитного поля к материалу в резервуаре.

Устройство 10 обеспечивает возможность подвода магнитного поля с высоким градиентом, чтобы эффективно намагничивать как слабо намагничиваемые, так и сильно намагничиваемые частицы 14 для последующего удаления всех частиц посредством гравитационного осаждения или разделения магнитных частиц методом флотации. Когда поршень 24 с магнитами 26 вдвигается в выемку 22 резервуара 16, слабо намагничиваемые и сильно намагничиваемые частицы 14 притягиваются к поршню у внутренней поверхности резервуара 16, которая примыкает к внутренней удлиненной выемке 22. Частицы становятся, по меньшей мере, частично намагниченными. Когда поршень 24 с магнитами 26 выдвигается из выемки 22, осадок намагниченного состоящего из частиц материала 14 больше не удерживается у внутренней поверхности магнитным притяжением и в основном рассеивается потоком 12 материала, загружаемого в резервуаре 16. В зависимости от местоположения и ориентации впускного и выпускного отверстий содержимое резервуара может иметь вихревое движение текучей среды (показано на чертеже стрелкой в резервуаре 16). Рассеяние твердых веществ снижает возможность каких-либо ограничений потока в резервуаре и может улучшить эффективность магнита/ов.

В других вариантах воплощения источник магнитного поля может избирательно активизироваться, чтобы индуцировать магнетизм, по меньшей мере, в части загружаемого материала, состоящего из частиц в резервуаре, посредством использования электромагнита/ов, размещенного в непосредственной близости с резервуаром. Ток питания, подаваемый на электромагнит/ы, может многократно включаться и выключаться, чтобы обеспечить такой же эффект, как если бы постоянный магнит вдвигался или выдвигался. В некоторых других вариантах воплощения поле постоянного магнита может шунтироваться или блокироваться посредством движения барьера для магнитного поля между постоянным магнитом и резервуаром, содержащим намагничиваемые частицы.

Цикл и частота перемещения источника магнитного поля могут управляться устройством синхронизации или датчиками, которые детектируют массу накопленных частиц 30. Измерение указанной массы может быть выполнено посредством определения интерференции к магнитному полю или посредством измерения сопротивления потока шлама из макрочастиц по мере того, как масса частиц 30 увеличивается.

В предпочтительном варианте воплощения, показанном на чертеже, внутренняя поверхность резервуара 16, которая примыкает к внутренней удлиненной выемке 22, имеет тонкую, растяжимую, резиновую мембрану 32, расположенную над ней. Мембрана 32 может расширяться и сжиматься соответствующим введением газа и выведением газа, например воздуха, из пространства 34 между мембраной 32 и той частью внутренней поверхности резервуара, которая примыкает к внутренней удлиненной выемке 22. Перемещение внешней области мембраны 32 необходимо для перемещения загружаемого материала, состоящего из частиц 30, который может прилипнуть к внутренней удлиненной выемке 22, при этом частицы могут рассеиваться потоком 12 материала в резервуаре 16. В других вариантах воплощения мембрана не обязательно должна быть расположена над всей внутренней поверхностью технологической камеры, примыкающей к внутренней удлиненной выемке 22, а может только частично покрывать упомянутую поверхность. В некоторых других вариантах воплощения, где резервуар имеет другую форму, гибкая мембрана может быть расположена в любом месте на внутренней поверхности резервуара, чтобы она лежала между источником магнитного поля и содержимым резервуара, подлежащим намагничиванию, с возможностью расширяться и сжиматься газом, втекающим и вытекающим из области между мембраной и внутренней поверхностью резервуара.

В некоторых других вариантах воплощения гибкая мембрана может растягиваться или перемещаться другим средством, например инжекцией текучей среды, отличной от газа, в пространство между мембраной и внутренней поверхностью резервуара или вибрационного устройства. Мембрана не обязательно должна быть изготовлена из резины, она может быть из любого эластичного материала, например пластмассы, синтетического материала.

Резервуар предпочтительного или другого варианта воплощения также может возбуждаться внутренним или внешним механическим средством, чтобы облегчить рассеяние накопленного намагниченного материала 30. Например, чтобы размешивать содержимое резервуара, могут использоваться лопасти миксера. В предпочтительном варианте воплощения, изображенном на чертеже, технологическая камера имеет впускное отверстие для текучей среды в форме сопла инжектора 36, через который газ, например воздух, или жидкость, например вода, могут вводиться в жидкость в резервуар 16, чтобы способствовать поддержанию суспензии частиц загружаемого материала 14 в жидкости. Введенный газ осуществляет псевдоожижение любого осажденного состоящего из частиц материала. Сопло инжектора 36 соединено с отрезком гибкого шланга 38, расположенного внутри резервуара. На шланг 38 насаживается сопло 39. Шланг 38 может перемещаться внутри резервуара 16, изгибаясь по мере того как газ или жидкость проходит через него, чтобы способствовать псевдоожижению и суспендированию загружаемого материала 14, состоящего из частиц в жидкости в резервуаре 16. Шланг 38 функционирует подобно случайному возбудителю, перемещающемуся вблизи внутреннего основания 40 резервуара 16. Возбуждение необходимо для предотвращения осаждения, когда требуется уменьшить скорость потока шлама, состоящего из частиц, через резервуар и увеличить время экспозиции частиц шлама 14 в магнитном поле.

Гибкий шланг 38 имеет некоторые преимущества относительно использования только одного фиксированного сопла инжектора текучей среды. Фиксированные сопла ограничены по площади охвата основания 40 резервуара, а если используются вращающиеся сопла, то обычно используются подшипники, уплотнительные прокладки и другие изнашивающиеся элементы, которые имеют ограниченный срок службы во влажной или абразивной среде. Гибкий шланг 38 в предпочтительном варианте воплощения проходит над большой площадью основания 40 резервуара, при этом используется меньше введенного газа или жидкости, чем могло бы использоваться множеством фиксированных струй. Гибкий шланг 38 обеспечивает большую площадь охвата над основанием 40 резервуара, не требует подшипников и уплотнительных прокладок.

На практике устройство 10 может использоваться для индуцирования магнитного поля в потоке 12, по меньшей мере, частично намагничиваемого загружаемого материала 14, состоящего из частиц, суспендированных в жидкости. Как только поток 12 состоящего из частиц шлама, который проходит повторяющуюся последовательность заданных шагов, включающих наполнение, обработку и разгрузку резервуара, проходит через резервуар 16, источник магнитного поля (электромагнит или механически активизируемое устройство) может селективно активизироваться, чтобы индуцировать магнетизм в, по меньшей мере, части загружаемого материала 14, состоящего из частиц и расположенного в резервуаре 16. Указанный процесс обеспечивает возможность введения магнитного поля с высоким градиентом, чтобы эффективно намагничивать как слабо намагничиваемые, так и сильно намагничиваемые частицы для последующего удаления посредством осаждения или разделения методом флотации. Когда источник магнитного поля активизирован, тогда и те, и другие частицы, например парамагнитные или ферромагнитные, притягиваются к указанному источнику магнитного поля и становятся, по меньшей мере, частично намагниченными. Когда источник магнитного поля выключен, поток 12 загружаемого материала рассеивает большую часть отложений 30 намагниченного материала, чтобы снизить возможность любых ограничений потока в резервуаре 16.

В случае парамагнитного материала было с удивлением обнаружено, что индуцированный магнетизм может заставить, по меньшей мере, некоторые из намагниченных парамагнитных макрочастиц агрегироваться в потоке жидкости. При этом агрегированные парамагнитные макрочастицы остаются агрегированными, по меньшей мере, несколько часов, и агрегированные частицы могут уцелеть на дальнейших шагах обработки в процессе разделения минералов, таких как накачка и перемешивание. При загрузке материалами, состоящими из частиц, обладающих некоторым диапазоном значений магнитной восприимчивости, устройство позволяет облегчить последующее отделение фракции намагниченного парамагнитного загружаемого материала от фракции намагниченного ферромагнитного загружаемого материала. Фракция намагниченного парамагнитного загружаемого материала также отделима от немагнитных и диамагнитных примесей минералов.

В экспериментальной работе процесс разделения методом флотации использовали на нескольких тонкоизмельченных минеральных рудах (обычно 80% частиц руды с диаметром частиц менее 100 микрометров), чтобы отделить намагниченный парамагнитный загружаемый материал в фазе пены. Экспериментальные результаты продемонстрировали хорошее увеличение выхода сульфидных минералов методом флотации благодаря обработке намагничиванием перед шагом флотации (см. результаты последующего примера 3). По результатам испытаний тонкоизмельченные, например диаметром <10 микрометров, парамагнитные макрочастицы, которые обычно проявляют плохую степень флотации и извлечение, сразу после намагничивания могут стать агрегированными, давая "эффективный" (коагулированный) диаметр частиц больше 10 микрометров. Такие агрегаты могут проявлять хорошую степень флотации и характеристики извлечения благодаря гидродинамическим свойствам, таким как лучшее прикрепление к поднимающимся воздушным пузырькам во флотационной камере.

Использование коллекторных реактивов - сульфидных минералов, таких как ксантогенаты или дитиофосфаты, может гарантировать, что частицы парамагнитных минералов становятся гидрофобными и более легко прикрепляются к поверхности поднимающихся воздушных пузырьков во флотационной камере. Обычно ферромагнитные частицы в состоящей из макрочастиц смеси из парамагнитных и ферромагнитных минералов отбрасываются в процессе флотации, не имея сродства к коллекторам ксантогенатам или дитиофосфатам, и считаются примесями или пустыми породами. В проведенных экспериментах используемые коллекторные реактивы - сульфидные минералы - присутствовали в технологическом резервуаре 16 намагничивания перед последующим шагом флотации. В экспериментах, где до шага флотации не применялся шаг магнитной обработки, загружаемый во флотационную камеру, содержащую коллектор - сульфидный минерал, материал все же проходил через резервуар 16 перед тем, как пройти во флотационное устройство. Используемое флотационное устройство может содержать флотационную камеру с перемешиванием, флотационную колонну или флотационную схему.

Ниже в качестве примера представлены экспериментальные результаты, произведенные с использованием флотации пены с шагом предварительной обработки, согласно настоящему изобретению и без него.

Устройство согласно изобретению может обеспечить возможность введения магнитного поля с очень высоким градиентом, чтобы эффективно намагничивать как слабо намагничиваемые, так и сильно намагничиваемые частицы. Когда источник магнитного поля активизируется, и те, и другие частицы притягиваются к источнику магнитного поля и становятся, по меньшей мере, частично намагниченными. Известные устройства и способы не позволили использовать магнитные поля с очень высоким градиентом из-за проблемы осаждения намагниченного загружаемого материала вокруг источника магнитного поля и низкой степени намагничивания слабо намагничиваемых частиц. Циклическая активизация магнитного поля в потоке загружаемого шлама, а также использование гибкой мембраны позволяют устранить указанные проблемы осаждения.

В Примере 1 демонстрируется влияние изменения градиента магнитного поля на параметры извлечения методом флотации (%) и чистоты (мас.%).

Пример 1. Влияние изменяющейся напряженности магнитного поля на последующие данные извлечения способом флотации по сравнению с отсутствием предварительной магнитной обработки

 3000 Гаусс4500 ГауссУвеличение выхода извлечения меди методом флотации (%) относительно случая без предварительной магнитной обработки0,6%0,5%Увеличение чистоты флотации меди (%) относительно случая без предварительной магнитной обработки0,2%4,3%

Степень улучшения в процессе разделения методом флотации измеряется по увеличению выхода извлечения и чистоты (чистоты отделенного концентрата минерала). Хотя в результатах напряженности магнитного поля 3000 Гаусс и 4500 Гаусс дают по существу идентичное улучшение выхода извлечения, имеется очень большое улучшение в чистоте отделяемой меди, и, очевидно, в этом отношении 4500 Гаусс лучше, чем 3000 Гаусс.

Пример 2. Влияние времени пребывания в магнитном поле на последующее извлечение меди методом флотации

Время пребывания шлама в магнитном поле (минуты)0248% выхода извлечения меди методом флотации концентрата88,690,892,395,1

Из результатов видно, что более длительные периоды времени экспозиции парамагнитных частиц магнитным полем могут давать улучшенный выход извлечения минералов методом флотации вследствие достижения большей степени намагничивания полезных парамагнитных минералов, а также из-за увеличенной способности к самопритяжению.

Пример 3. Улучшение, достигнутое с магнитной обработкой до флотации

% выхода извлечения цинка методом флотации - после магнитной обработки84,6% выхода извлечения цинка методом флотации - перед магнитной обработкой82,6

Указанные экспериментальные результаты демонстрируют эффективность шага обработки намагничивания, дающего выгодное возрастание в последующем извлечении сульфидного минерала методом флотации.

Резервуар и поршень могут быть изготовлены из любых подходящих конструкционных материалов, которые должным образом изнашиваются и которые могут формироваться, формоваться и подгоняться описанными способами из таких материалов, как металлы, металлические сплавы, тяжелые пластмассы или керамика. Растяжимая мембрана и шланг могут быть изготовлены из любых подходящих гибких материалов, которые могут быть использованы описанным способом.

Хотя изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты воплощения, следует понимать, что изобретение может быть воплощено во многих других формах.

Изобретение относится к устройствам для индуцирования магнетизма в потоке, по меньшей мере, частично намагничиваемого загружаемого материала, состоящего из частиц, суспендированных в жидкости. Обеспечивает возможность введения магнитного поля с высоким градиентом, чтобы эффективно намагничивать как слабо намагничиваемые, так и сильно намагничиваемые частицы для последующего удаления посредством осаждения или других методов. Устройство содержит технологическую камеру, имеющую впускное и выпускное отверстия, через которые поток соответственно входит в камеру и выходит из нее, источник магнитного поля, способный избирательно активизироваться по отношению к технологической камере так, что при активизации источник магнитного поля индуцирует магнетизм, по меньшей мере, в некоторой части загружаемого материала, состоящего из макрочастиц, в камере. Источник магнитного поля выполнен с возможностью цикличного перемещения или многократного включения и выключения для предотвращения осаждения намагниченного загружаемого материала вокруг него или удаления намагниченного загружаемого материала. 7 н. и 24 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для индуцирования магнетизма в потоке, по меньшей мере, частично намагничиваемого материала, состоящего из частиц, суспендированных в жидкости, для предварительной обработки потока для последующего разделения, содержащее технологическую камеру, имеющую впускное и выпускное отверстия, через которые поток входит в камеру и выходит из нее, источник магнитного поля, который способен избирательно активизироваться по отношению к технологической камере так, что при активизации источник магнитного поля индуцирует в камере магнетизм, по меньшей мере, в некоторой части загружаемого материала, при этом источник магнитного поля выполнен с возможностью цикличного перемещения или многократного включения и выключения для предотвращения осаждения намагниченного загружаемого материала вокруг него или удаления намагниченного загружаемого материала.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что активизация источника магнитного поля осуществляется посредством вдвигания и выдвигания указанного источника магнитного поля вблизи камеры.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что источник магнитного поля установлен на средстве перемещения, посредством которого источник магнитного поля перемещается возвратно-поступательно в положение, близкое к технологической камере и удаленное от нее.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что средством перемещения является поршень.5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что технологическая камера имеет круговую форму, имеющую внутреннюю удлиненную выемку, в которой с возможностью возвратно-поступательного движения размещен источник магнитного поля.6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что внутренняя поверхность технологической камеры, примыкающая к внутренней удлиненной выемке, содержит помещенную над ней растяжимую мембрану, растягивание и сжатие которой служат для смещения загружаемого материала, состоящего из частиц, обладающих свойством прилипания к внутренней удлиненной выемке.7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что мембрана изготовлена из эластичного материала, который способен растягиваться и сжиматься при введении текучей среды или удалений текучей среды из пространства между мембраной и той частью внутренней поверхности технологической камеры, которая примыкает к внутренней удлиненной выемке.8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что технологическая камера имеет впускное отверстие для текучей среды, через которое текучая среда может вводиться в жидкость для образования суспензии загружаемого материала, состоящего из частиц, в этой жидкости.9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что впускное отверстие соединено с гибким шлангом, расположенным внутри технологической камеры с возможностью перемещения, изгибаясь внутри камеры, по мере того, как через нее проходит текучая среда, для облегчения образования суспензии загружаемого материала, состоящего из частиц, в жидкости.10. Устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что загружаемый материал содержит парамагнитные и ферромагнитные частицы.11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что парамагнитные частицы содержат, по меньшей мере, один сульфидный минерал, содержащий медь, цинк или другой переходной металл.12. Устройство по любому из пп.10 или 11, отличающееся тем, что парамагнитные частицы содержат, по меньшей мере, одну группу, включающую минерал сфалерит, загрязненный железом, мышьяковый колчедан, касситерит или халькопирит, платину и палладий.13. Устройство для намагничивания порции загружаемого материала, содержащей фракции материала в некотором диапазоне значений магнитной восприимчивости, содержащее технологическую камеру и источник магнитного поля, который способен селективно активизироваться относительно технологической камеры для индуцирования магнетизма в указанной порции, чтобы на отдельном шаге облегчить последующее отделение фракции более слабо намагничиваемого материала от фракции более сильно намагничиваемого материала, при этом источник магнитного поля выполнен с возможностью цикличного перемещения или многократного включения и выключения для предотвращения осаждения намагниченного загружаемого материала вокруг него или удаления намагниченного загружаемого материала.14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что фракция более слабо намагничиваемого материала содержит в основном парамагнитные макрочастицы, а фракция более сильно намагничиваемого материала содержит в основном ферромагнитные макрочастицы.15. Устройство для индуцирования магнетизма в потоке, по меньшей мере, частично намагничиваемого материала, состоящего из частиц, суспендированных в жидкости, содержащее технологическую камеру, имеющую впускное и выпускное отверстия, через которые поток входит в камеру и выходит из нее, источник магнитного поля, который способен избирательно активизироваться по отношению к технологической камере так, что при активизации источник магнитного поля индуцирует магнетизм, по меньшей мере, в порции загружаемого материала, состоящего из частиц в камере, при этом поддерживая указанную порцию в потоке в технологической камере, при этом источник магнитного поля выполнен с возможностью цикличного перемещения или многократного включения и выключения для предотвращения осаждения намагниченного загружаемого материала вокруг него или удаления намагниченного загружаемого материала.16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что активизация источника магнитного поля осуществляется посредством вдвигания и выдвигания указанного источника магнитного поля вблизи камеры, источник магнитного поля установлен на средстве перемещения, посредством которого источник магнитного поля перемещается возвратно-поступательно в положение, близкое к технологической камере и удаленное от нее, при этом средством перемещения является поршень, технологическая камера имеет круговую форму, имеющую внутреннюю удлиненную выемку, в которой с возможностью возвратно-поступательного движения размещен источник магнитного поля, внутренняя поверхность технологической камеры, примыкающая к внутренней удлиненной выемке, содержит помещенную над ней растяжимую мембрану, растягивание и сжатие которой служат для смещения загружаемого материала, состоящего из частиц, обладающих свойством прилипания к внутренней удлиненной выемке, мембрана изготовлена из эластичного материала, который способен растягиваться и сжиматься при введении текучей среды или удалении текучей среды из пространства между мембраной и той частью внутренней поверхности технологической камеры, которая примыкает к внутренней удлиненной выемке, технологическая камера имеет впускное отверстие для текучей среды, через которое текучая среда может вводиться в жидкость для образования суспензии загружаемого материала, состоящего из частиц, в этой жидкости, при этом впускное отверстие соединено с гибким шлангом, расположенным внутри технологической камеры с возможностью перемещения, изгибаясь внутри камеры, по мере того, как через нее проходит текучая среда, для облегчения образования суспензии загружаемого материала, состоящего из частиц, в жидкости.17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что загружаемый материал содержит парамагнитные и ферромагнитные частицы, парамагнитные частицы содержат, по меньшей мере, один сульфидный минерал, содержащий медь, цинк или другой переходной металл, при этом парамагнитные частицы содержат, по меньшей мере, одну группу, включающую минерал сфалерит, загрязненный железом, мышьяковый колчедан, касситерит или халькопирит, платину и палладий.18. Устройство для индуцирования магнетизма в, по меньшей мере, частично намагничиваемом, состоящем из частиц материале, суспендированном в жидкости, содержащее технологическую камеру для загружаемого материала, источник магнитного поля, который способен избирательно активизироваться по отношению к технологической камере так, что он индуцирует магнетизм, по меньшей мере, в части загружаемого материала, состоящего из частиц, расположенных в камере, причем технологическая камера имеет внутреннюю поверхность, смежно с которой установлен источник магнитного поля с растяжимой мембраной, расположенной, по меньшей мере, частично над упомянутой поверхностью, при этом растяжение и сжатие мембраны вызывает смещение материала, состоящего из частиц, который прилип к внутренней поверхности в результате действия источника магнитного поля, при этом источник магнитного поля выполнен с возможностью цикличного перемещения или многократного включения и выключения для предотвращения осаждения намагниченного загружаемого материала вокруг него или удаления намагниченного загружаемого материала.19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что источник магнитного поля является селективно активизируемым по отношению к технологической камере.20. Устройство по любому из пп.18 или 19, отличающееся тем, что мембрана изготовлена из эластичного материала, который способен растягиваться или сжиматься при введении или выведении текучей среды из пространства между мембраной и внутренней поверхностью технологической камеры.21. Способ индуцирования магнетизма в потоке, по меньшей мере, частично намагничиваемого материала, состоящего из частиц, суспендированных в жидкости, предназначенный для предварительной обработки потока, поступающего на разделение, заключающийся в том, что пропускают поток через технологическую камеру, осуществляют селективную активизацию источника магнитного поля относительно технологической камеры для индуцирования магнетизма, по меньшей мере, в некоторой части загружаемого материала, состоящего из частиц, в камере, при этом активацию магнитного поля в потоке намагниченного материала осуществляют циклически.22. Способ по п.21, отличающийся тем, что при активизации источника магнитного поля осуществляют вдвигание и выдвигание источника вблизи технологической камеры.23. Способ по любому из пп.21 или 22, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть намагничиваемого материала является парамагнитной, причем при индуцировании магнетизма, по меньшей мере, часть из намагниченных парамагнитных макрочастиц переходит в агрегированное состояние в потоке жидкости.24. Способ намагничивания порции загружаемого материала, которая содержит фракции материала в некотором диапазоне значений магнитной восприимчивости, заключающийся в том, что пропускают материал через технологическую камеру и осуществляют селективную активизацию источника магнитного поля относительно технологической камеры, чтобы индуцировать магнетизм в указанной порции, так, чтобы на отдельном шаге облегчить последующее отделение фракции более слабо намагничиваемого загружаемого материала от фракции более сильно намагничиваемого загружаемого материала, при этом активацию магнитного поля в потоке намагниченного материала осуществляют циклически.25. Способ по п.24, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют отделение фракции слабо намагниченного загружаемого материала от фракции сильно намагничиваемого загружаемого материала посредством разделения методом флотации.26. Способ по п.25, отличающийся тем, что при разделении методом флотации извлекают слабо намагниченный загружаемый материал в фазе пены.27. Способ по любому из пп.24-26, отличающийся тем, что фракция более слабо намагничиваемого материала содержит в основном парамагнитные макрочастицы, а фракция более сильно намагничиваемого загружаемого материала содержит в основном ферромагнитные макрочастицы.28. Способ по любому из пп.24-27, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть намагничиваемого загружаемого материала является парамагнитной, причем при индуцировании магнетизма переводят, по меньшей мере, часть намагниченных парамагнитных частиц в агрегированное состояние в потоке жидкости.29. Способ индуцирования магнетизма в потоке, по меньшей мере, частично намагничиваемого загружаемого материала, состоящего из частиц, суспендированных в жидкости, заключающийся в том, что пропускают поток через технологическую камеру, осуществляют селективную активизацию источника магнитного поля относительно технологической камеры для индуцирования магнетизма, по меньшей мере, в порции загружаемого материала, состоящего из частиц, в камере, поддерживая указанную порцию в потоке в технологической камере, при этом активацию магнитного поля в потоке намагниченного материала осуществляют циклически.30. Способ по п.29, отличающийся тем, что при активизации источника магнитного поля осуществляют вдвигание и выдвигание источника вблизи технологической камеры.31. Способ по любому из пп.29 или 30, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть намагничиваемого загружаемого материала является парамагнитной, причем при индуцировании магнетизма, по меньшей мере, часть из намагниченных парамагнитных макрочастиц переводят в агрегированное состояние в потоке жидкости.