МАГНИТНАЯ СИСТЕМА БАРАБАННОГО СЕПАРАТОРА Российский патент 2008 года по МПК B03C1/00 

Изобретение относится к технологическому оборудованию процессов магнитной сепарации в горнорудной промышленности, особенно в процессах обогащения сильномагнитных руд.

Известна магнитная система барабанного сепаратора [1], включающая радиально намагниченные относительно поверхности барабана полюса постоянных магнитов, которые установлены на магнитном шунте внутри тонкостенного немагнитного барабана с поочередной полярностью в направлении вращения барабана. Недостатком магнитной системы сепаратора [1], выбранной в качестве прототипа, является выполнение магнитных полюсов одинаковой высоты, что формирует на поверхности барабана магнитное поле, неравномерное как в радиальном направлении, так и в направлении вдоль поверхности барабана (в направлении движения продукта, подлежащего сепарации).

Неравномерность величины напряженности магнитного поля сепаратора [1] в радиальном направлении обусловливает возникновение нормальной составляющей магнитной силы (F_мn) (относительно поверхности барабана), а неравномерность величины напряженности магнитного поля вдоль поверхности барабана (при неизменном расстоянии от поверхности барабана) обусловливает возникновение тангенциальной составляющей магнитной силы (F_мt).

Нормальная составляющая магнитной силы F_мn определяет интенсивность процесса осаждения магнитной фракции продукта на поверхность барабана и силу «прижатия» этой фракции к поверхности барабана. Действие силы F_мn на поверхности барабана обусловливает возникновение между поверхностью барабана и осажденной на нее магнитной фракции продукта силы трения F_T=K_T×F_мn (где К_Т - коэффициент трения).

Именно благодаря действию силы трения F_T осажденная на поверхность барабана магнитная фракция при вращении барабана перемещается по поверхности барабана вдоль магнитной системы и опадает с поверхности барабана при выходе ее из зоны действия магнитных сил.

Таким образом, нормальная составляющая магнитной силы F_мn в процессе сепарации выполняет две функции: осаждение магнитной фракции из слоя продукта, подлежащего сепарации, на поверхность барабана и создания условий для транспортирования по поверхности барабана осажденной фракции в направлении ее разгрузки в приемники магнитной фракции (приемники концентрата).

Что касается тангенциальной составляющей магнитной силы (F_мt), то эта сила непосредственно не влияет на процесс осаждения магнитной фракции, поскольку она направлена вдоль поверхности барабана в направлении увеличения напряженности магнитного поля. В соответствии с топологией магнитного поля магнитной системы сепаратора [1] тангенциальная магнитная сила F_мt направлена в зоне каждого полюса от его середины к межполюсному пространству.

Тангенциальная составляющая магнитной силы F_мt при переходе из зоны действия одного полюса в зону действия другого полюса противодействует силе трения F_T. На поверхности барабана сепаратора [1] возникают зоны, где сила F_T<F_мt, что приводит к остановке движения магнитной фракции относительно магнитной системы. При этом, несмотря на вращение барабана в зонах максимального значения тангенциальной магнитной силы F_мt, на поверхности барабана происходит «налипание» осажденного продукта, нагромождение его в виде неподвижных сростков, что препятствует движению магнитной фракции в приемники концентрата и уменьшает тем самым эффективность процесса сепарации.

Неравномерность напряженности магнитного поля вдоль поверхности барабана зависит от расстояния между смежными полюсами, и наибольшая неравномерность наблюдается при полном «смыкании» смежных полюсов. Наибольшие значения напряженности магнитного поля получают в межполюсном пространстве, а наименьшие - в плоскости симметрии каждого из полюсов (посредине полюсов). При этом наибольшие значения напряженности магнитного поля магнитной системы в сепараторе [1] превышают наименьшие ее значения в несколько раз.

При сепарации сильномагнитных продуктов (например, магнетитовых руд) излишне большие напряженности магнитного поля (особенно на поверхности барабана) являются вредными и поэтому должны ограничиваться.

Такая необходимость ограничения напряженности магнитного поля объясняется тем, что увеличение напряженности магнитного поля интенсифицирует процесс флокуляции сильномагнитных фракций продукта и, как следствие этого, защемление частиц немагнитной фракции между сфлокулированными между собой частицами магнитной фракции продукта. Такой продукт обогащения руды - сросшиеся между собой магнитные и немагнитные фракции - попадает в приемники концентрата, обедняет его и тем самым уменьшает эффективность процесса сепарации на сепараторе [1].

Большая неравномерность напряженности магнитного поля вдоль поверхности барабана и, как следствие, уменьшение эффективности сепарации сильномагнитных продуктов является существенным недостатком магнитной системы барабанных сепараторов [1], который устраняется в предложенном изобретении.

В основу изобретения поставлена задача повышения эффективности магнитной сепарации сильномагнитных продуктов на барабанных сепараторах путем выполнения магнитной системы барабана, создающей более равномерное магнитное поле вдоль поверхности барабана в направлении его вращения.

Поставленная задача решается конструкцией магнитной системы барабанного сепаратора, включающей радиально намагниченные полюса из постоянных магнитов, установленные внутри барабана на магнитном шунте, с поочередной полярностью в направлении вращения барабана, в которой полюса выполняют переменной высоты, величиной, уменьшающейся по ширине полюса в направлении от центра полюса к его краям.

Поставленная задача решается в магнитной системе, в которой внешние и внутренние поверхности полюсов выполняют криволинейными так, что радиус кривизны внешней поверхности полюса меньше радиуса кривизны внутренней поверхности полюса.

Поставленная задача решается в магнитной системе, в которой полюса магнитов выполняют сегментообразными.

Поставленная задача решается в магнитной системе, в которой полюса магнитов выполняют в виде равносторонней трапеции.

Поставленная задача решается в магнитной системе, в которой полюса магнитов выполняют со ступенчатым изменением их высоты.

Выполнение полюсов магнитной системы барабанного сепаратора с разной высотой полюса позволяет уменьшить напряженность магнитного поля в зоне межполюсного пространства на поверхности барабана по сравнению с напряженностью магнитного поля в плоскости, проходящей посредине полюса, и достичь тем самым большей равномерности напряженности магнитного поля вдоль поверхности барабана.

Выравнивание величины напряженности магнитного поля вдоль ширины полюса объясняется тем, что по мере уменьшения длины магнитных силовых линий, смыкающихся через воздушный промежуток между соседними разноименными магнитными полюсами, уменьшается и соответственно высота полюсов постоянных магнитов.

Изменение высоты полюсов постоянных магнитов может достигаться различной формой поперечного сечения полюсов. Так, при выполнении полюсов с разной кривизной внешней и внутренней поверхностей полюсов, увеличивая кривизну внешней поверхности полюса относительно кривизны внутренней поверхности полюса, можно достичь такой оптимальной закономерности изменения высоты полюса, которая обеспечивает максимальную равномерность напряженности магнитного поля вдоль поверхности барабана.

При других вариантах выполнения полюса с поперечным сечением в виде сегмента либо равносторонней трапеции выбором соотношения между высотой и шириной сегмента либо соотношения между меньшей и большей основой трапеции также можно достичь выравнивания максимальной и минимальной величины напряженности магнитного поля по поверхности магнитной системы.

По технологическим соображениям полюса можно выполнять из плоских призматических магнитов разной высоты и ширины, конструктивно собранных в один сплошной полюс, высоту которого ступенчато уменьшают в направлении краев полюса.

На фиг.1 изображено поперечное сечение магнитной системы барабанного сепаратора, полюса магнитной системы которого выполнены с разной кривизной внешней и внутренней поверхностей.

На фиг.2 изображено поперечное сечение магнитной системы барабанного сепаратора, полюса магнитной системы которого выполнены сегментообразными.

На фиг.3 изображено поперечное сечение магнитной системы барабанного сепаратора, полюса магнитной системы которого выполнены в форме равносторонней трапеции.

На фиг.4 изображено поперечное сечение магнитной системы барабанного сепаратора, полюса магнитной системы которого выполнены ступенчатыми.

Магнитная система барабанного сепаратора (фиг.1, 2, 3, 4) размещена внутри тонкостенного немагпитного барабана 1 и состоит из полюсов постоянных магнитов 2, установленных на магнитном шунте 3. Полюса 2 (фиг.1) выполняют с криволинейными внешними и внутренними поверхностями соответственно с радиусами R₁ и R₂. Кривизна внешней поверхности полюсов больше, чем кривизна внутренней поверхности полюсов (R₂>R₁).

Полюса постоянных магнитов 2 могут выполняться с поперечным сечением в виде сегмента фиг.2 или в виде равносторонней трапеции фиг.3. При этом магнитный шунт 3 под каждым полюсом может выполняться соответственно плоским или цилиндрическим.

При выполнении полюсов 2 ступенчатыми (фиг.4) полюса набираются из плоских постоянных магнитов, установленных один на другой с согласованной полярностью или выполняются сплошными, как один магнит.

Ширину полюсов 2 выбирают в зависимости от слоя продукта, подлежащего сепарации, а высоту полюсов - в зависимости от заданной интенсивности магнитного поля с учетом наилучшего использования энергии постоянных магнитов 2.

Предложенная магнитная система работает следующим образом.

Поток продукта, подлежащего магнитной сепарации, перемещают относительно магнитной системы. В результате действия нормальной составляющей магнитной силы поля, направленной к поверхности полюсов 2 магнитной системы, магнитная фракция продукта осаждается на поверхность барабана 1 и выносится этой поверхностью в приемники магнитной фракции (приемники концентрата).

Поскольку предложенная магнитная система создает магнитное поле вдоль поверхности барабана, приближенное к равномерному, то возникающие при этом тангенциальные магнитные силы незначительны (F_т>>F_мt) и нагромождения осажденного продукта в виде неподвижных сростков не происходит, в результате чего эффективность сепарации повышается. Величину напряженности магнитного поля па поверхности барабана задают такую, при которой интенсивность флокуляции магнитной фракции незначительная и сростание магнитной и немагнитной фракции незначительное или совсем не происходит, что способствует получению концентрата высокого качества при перемещении продукта за пределы воздействия магнитных сил поля.

Предложенная магнитная система может устанавливаться в барабанных сепараторах для обогащения сильномагнитных руд в процессах как сухой, так и мокрой сепарации.

Источник информации

1. Справочник по обогащению руд. Издание второе, переизданное и дополненное. М.: «Недра», 1983 г.

Изобретение относится к технологическому оборудованию процессов магнитной сепарации в горнорудной промышленности, особенно в процессах обогащения сильномагнитных руд. Магнитная система барабанного сепаратора включает радиально намагниченные магниты, установленные внутри барабана на магнитном шунте с чередующейся полярностью в направлении вращения барабана. Магниты в поперечном сечении выполняют криволинейными. Радиус кривизны внешней поверхности магнита меньше радиуса кривизны внутренней поверхности магнита. Технический результат заключается в повышении эффективности магнитной сепарации сильномагнитных руд. 4 ил.

Магнитная система барабанного сепаратора, включающая радиально намагниченные магниты, установленные внутри барабана на магнитном шунте с чередующейся полярностью в направлении вращения барабана, отличающаяся тем, что магниты в поперечном сечении выполняют криволинейными, так что радиус кривизны внешней поверхности магнита меньше радиуса кривизны внутренней поверхности магнита.