ВИНТОВОЙ СЕПАРАТОР Российский патент 2011 года по МПК B03B5/52 

Изобретение относится к сепарации материалов, обладающих магнитной восприимчивостью, и может быть использовано в горнообогатительной и металлургической промышленностях, а также на очистных сооружениях для переработки производственных и бытовых сточных вод и отходов.

Известен магнитовинтовой сепаратор, включающий несущий каркас, состоящий из вертикальной осевой станины, пульпоприемник, винтовой желоб, магнитную систему, создающую магнитную напряженность в зоне разделения продукта обогащения с направлением магнитных сил на выделяемые зерна, устройство для разделения и вывода продуктов обогащения. При этом электромагнитная система выполнена в виде вертикально установленного соленоида, а винтовой желоб размещен внутри соленоида (SU 1736610 A1, В03С 1/02, 30.05.1992). Данный винтовой сепаратор является по совокупности признаков и назначению наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому.

К недостаткам данного винтового сепаратора относится расположение винтового желоба внутри соленоида, что увеличивает габариты установки, усложняет ее обслуживание, не позволяет вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка винтового сепаратора, который бы при простоте конструкции, высокой производительности, малой трудоемкости в эксплуатации позволял управлять центробежными силами и обеспечивал высокую эффективность разделения исходного материала на магнитную и немагнитную части.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в увеличении равнодействующей сил, действующих на магнитные частицы, при более низкой напряженности магнитного поля, в снижении энергетических затрат, в управлении центробежными силами, возникающими при обработке материала, в возможности вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса, повышении эффективности обогащения магнитного продукта.

Указанный технический результат достигается тем, что винтовой сепаратор, включающий несущий каркас, состоящий из вертикальной осевой станины, пульпоприемник, винтовой желоб, магнитную систему, создающую магнитную напряженность в зоне разделения продукта обогащения с направлением магнитных сил на выделяемые зерна, устройство для разделения и вывода продуктов обогащения, согласно изобретению содержит распределитель смывной воды для равномерного распределения смывной воды по всему периметру желоба и регулировки ее количества, винтовой желоб выполнен с возможностью вращения вокруг своей вертикальной оси и снабжен устройством для регулирования и реверсирования вращения, а магнитная система для создания магнитной напряженности расположена внутри винтового желоба.

Магнитная система может быть вмонтирована в каркас сепаратора.

В одном из возможных вариантов выполнения винтового сепаратора вертикальная осевая станина несущего каркаса может быть выполнена из любых магнитных сплавов, например ЮНДК-24, или из керамических анизотропных магнитов из феррита бария (ВаО·6Fe₂O₃).

Кроме того, магнитная система выполнена из электромагнитов, питаемых постоянным током, или электромагнитов, питаемых переменным током.

Кроме того, магнитная система выполнена из отдельных элементов любой формы, например спиралевидной.

В предпочтительном варианте выполнения винтового сепаратора магнитная система установлена с регулируемым напряжением магнитного поля в пространстве разделения обрабатываемого материала с величиной напряженности магнитного поля 39790 А/м ≤Н≤1671180 А/м.

Кроме того, винтовой желоб изготовлен из пластикового материала звеньями, соединенными между собой с помощью пазов, выполненных в торцевых частях каждого звена, смазанных клеем или без него, а по всей длине укрепленными стяжными шпильками.

Распределитель смывной воды служит для равномерного распределения смывной воды по всему периметру винтового желоба и регулировки ее количества.

Магнитная система, расположенная внутри винтообразного желоба, увеличивает равнодействующую сил, действующих на магнитные частицы, при более низкой напряженности магнитного поля, обеспечивает снижение энергетических затрат и повышает эффективность обогащения магнитного продукта, а также позволяет вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.

Созданием в зоне разделения продукта обогащения магнитной напряженности можно изменять физические свойства пульпы: диэлектрические, вязкость, скорость движения, поверхностное натяжение и др. С увеличением скорости движения снижается сила трения зерен о стенки винтообразного желоба. Воздействие магнитного поля изменяет теплоту смачивания между жидкостью и твердой поверхностью. Улучшение смачиваемости твердых поверхностей интенсифицирует осаждение частиц. Изменяя смачиваемость поверхностей твердых тел, можно повысить эффективность разделения минеральных продуктов.

С помощью придания винтообразному желобу вращательных движений, которые можно регулировать и реверсировать, управляют центробежными силами, возникающими при обработке материала. Крупные, но легкие зерна можно направить на периферию, а мелкие, но тяжелые - к центру.

Совместное применение в пространстве разделения обрабатываемого материала напряженности магнитного поля и вращательных движений позволяет также снизить энергетические затраты при эффективном обогащении магнитного продукта, которого можно добиться с меньшими значениями напряженности магнитного поля.

Создание магнитной напряженности в зоне разделения продукта обогащения с направлением магнитных сил на выделяемые зерна приводит к тому, что в закрученном потоке пульпы помимо гравитационных (силы тяжести), гидродинамических (динамический напор воды), центробежных сил на зерна материала также воздействуют магнитные силы. Из общего потока движущейся пульпы выделяются металломагнитные частицы, изменяющие свой путь по направлению движения магнитной силы. Управляя возникающими центробежными силами с помощью придания, посредством устройства для регулирования и реверсирования вращения винтообразного желоба, винтообразному желобу вращательных движений, которые также можно регулировать и реверсировать, крупные, но легкие зерна направляют на периферию, а мелкие, но тяжелые - к центру. Под действием силы тяжести или динамического напора воды частички, не обладающие магнитными свойствами (хвосты), свободно удаляются из этой зоны, в то время как частички, обладающие магнитными свойствами, удерживаются в магнитном поле и транспортирующей системой устройства для разделения и вывода продуктов обогащения выносятся в другую сторону.

Регулирование напряженности магнитного поля и частоты вращения винтового желоба осуществляется при изменении типа обрабатываемого исходного продукта, а также установлении оптимального режима при колебаниях вещественного состава в процессе переработки.

Конструкция магнитной системы данного винтового сепаратора может быть любой. Винтовые сепараторы с электромагнитной питаемой постоянным током конструкцией магнитной системы менее надежны по сравнению с винтовыми сепараторами с электромагнитной питаемой переменным током конструкцией магнитной системы в связи с тем, что их работа зависит не только от наличия электроэнергии в сети переменного тока, но и от состояния преобразователей и пускорегулирующей аппаратуры сети постоянного тока. Наиболее надежными являются винтовые сепараторы с магнитными системами, набранными из постоянных магнитов. Регулировать напряженность магнитного поля в пространстве разделения обрабатываемого материала винтового сепаратора с магнитной системой, выполненной из постоянных магнитов, например, возможно путем перемещения разделительных элементов (экранов) между магнитами и обрабатываемым материалом, путем управления рабочим магнитным сопротивлением магнитного шунта в цепи постоянного магнита и т.д.

Целесообразно винтовой желоб, выполненный в виде спирали с вертикальной осью, изготавливать из чугунного или стального литья, стального проката, обычно футерованного износостойкой резиной, предпочтительно марки 6253; а также из пластикового материала звеньями, соединенными между собой с помощью пазов, выполненных в торцевых частях каждого звена, смазанных клеем или без него, а по всей длине укрепленными стяжными шпильками.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и фиг.2 изображен вариант выполнения винтового сепаратора.

Винтовой сепаратор состоит из пульпоприемника 1, винтового желоба 2, устройства для разделения и вывода продуктов обогащения 3, распределителя смывной воды 4, вертикальной осевой станины 5 несущего каркаса 6, магнитной системы для создания воздействия магнитных сил на извлекаемое вещество 7, устройства для регулирования и реверсирования вращения винтового желоба 8.

Винтовой сепаратор работает следующим образом.

Включается магнитная система 7. Из распределителя смывной воды 4 подается равномерно распределяемая по всему периметру внутреннего борта желоба смывная вода, которая образует поток небольшой глубины. Исходный материал (пульпа) поступает в пульпоприемник 1. При этом гасится скорость исходного взвесенесущего потока (пульпы), формируется поток с кинематической структурой, близкой к винтовому, а также осуществляется плавный ввод потока в винтовой желоб 2, смонтированный на несущем каркасе 6. Далее пульпа по винтовому желобу 2 под действием силы тяжести стекает вниз в виде тонкого, разной глубины по сечению желоба потока. По мере прохождения потока пульпы в закрученном потоке помимо гравитационных (силы тяжести), гидродинамических (динамический напор воды), центробежных сил на зерна материала также воздействуют магнитные силы. Из общего потока движущейся пульпы выделяются металломагнитные частицы, изменяющие свой путь по направлению движения магнитной силы. Управляя возникающими центробежными силами с помощью придания, посредством устройства для регулирования и реверсирования вращения винтового желоба 8, винтовому желобу 2 вращательных движений, которые также можно регулировать и реверсировать, крупные, но легкие зерна направляют на периферию, а мелкие, но тяжелые - к центру. Мелкие, но тяжелые частицы, обладающие магнитными свойствами, концентрируются у внутреннего борта винтового желоба 2, а крупные, но легкие частицы, не обладающие магнитными свойствами, - у внешнего. Под действием силы тяжести или динамического напора воды частички, не обладающие магнитными свойствами (хвосты), свободно удаляются из этой зоны, в то время как частички, обладающие магнитными свойствами, удерживаются в магнитном поле и транспортирующей системой устройства для разделения и вывода продуктов обогащения 3 выносятся в другую сторону.

Пример.

Было проведено опытно-промышленное опробование разработанного винтового сепаратора. Для этого величину напряженности магнитного поля в пространстве разделения обрабатываемого материала создавали при следующих значениях: 35000 А/м, 39790 А/м, 860000 А/м, 1671180 А/и, 1700000 А/м. Частоту вращения винтообразного желоба изменяли в пределах: от 5 до 62,5 об/мин.

Для проведения опытов была взята руда с исходным содержанием железа, равным 37,2%.

Таблица Сравнительные результаты обогащения руды известным способом на магнито-винтовом сепараторе и предлагаемым винтовым сепаратором в различных режимах Винтовой сепаратор Напряженность магнитного поля, А/м Частота вращения винтообразного желоба, об/мин Массовая доля железа в исходном продукте, % Массовая доля железа в концентрате, % Массовая доля железа в хвостах, % Извлечение железа в концентрат, % Прототип нет данных - 37,2 53,2 12,4 86,9 Предлагаемый 39790 60 37,2 54,8 11,2 87,8 Предлагаемый 860000 55 37,2 57,7 9,1 89,7 Предлагаемый 1671180 45 37,2 58,9 6,0 93,4 Предлагаемый 35000 62,5 37,2 52,1 12,6 87,2 Предлагаемый 1700000 42,5 37,2 54,5 11,7 87,3 Предлагаемый 39790 5 37,2 53,9 12,0 87,0 Предлагаемый 860000 20 37,2 54,6 11,6 87,2 Предлагаемый 1671180 30 37,2 54,9 11,1 87,7

Из таблицы видно, что при одинаковой массовой доле железа в одинаковом исходном продукте предлагаемый винтовой сепаратор позволяет уменьшить массовую долю железа в хвостах с 12,4% до 6,0%, повысить качество концентрата с 53,2% до 58,9%, при повышении извлечения с 86,9% до 93,4%.

Существенное улучшение показателей обогащения обеспечивается при напряженности магнитного поля 39790 А/м ≤Н≤1671180 А/м и частоте вращения 42,5<ω≤60 об/мин. Регулирование напряженности магнитного поля и частоты вращения винтообразного желоба осуществляется при изменении типа обрабатываемого исходного продукта, а также установлении оптимального режима при колебаниях вещественного состава в процессе переработки.

Изобретение дает возможность повысить эффективность разделения исходного материала на магнитную и немагнитную части за счет создания условий для проявления различий (контрастов) в параметрах разделения, за счет увеличения равнодействующей сил, действующих на магнитные частицы, возможности управлять центробежными силами, возникающими при обработке материала, снизить энергетические затраты, а также позволяет вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.

Изобретение относится к сепарации материалов, обладающих магнитной восприимчивостью, и может быть использовано в горнообогатительной и металлургической промышленностях, а также на очистных сооружениях для переработки производственных и бытовых сточных вод и отходов. Винтовой сепаратор включает несущий каркас, состоящий из вертикальной осевой станины, пульпоприемник, винтовой желоб, магнитную систему, создающую магнитную напряженность в зоне разделения продукта обогащения с направлением магнитных сил на выделяемые зерна, устройство для разделения и вывода продуктов обогащения, распределитель смывной воды для равномерного распределения смывной воды по всему периметру желоба и регулировки ее количества. Винтовой желоб выполнен с возможностью вращения вокруг своей вертикальной оси и снабжен устройством для регулирования и реверсирования вращения. Магнитная система для создания магнитной напряженности расположена внутри винтообразного желоба. Технический результат - повышение эффективности разделения материала. 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Винтовой сепаратор, включающий несущий каркас, состоящий из вертикальной осевой станины, пульпоприемник, винтовой желоб, магнитную систему, создающую магнитную напряженность в зоне разделения продукта обогащения с направлением магнитных сил на выделяемые зерна, устройство для разделения и вывода продуктов обогащения, отличающийся тем, что содержит распределитель смывной воды для равномерного распределения смывной воды по всему периметру желоба и регулировки ее количества, винтовой желоб выполнен с возможностью вращения вокруг своей вертикальной оси и снабжен устройством для регулирования и реверсирования вращения, а магнитная система для создания магнитной напряженности расположена внутри винтообразного желоба.

2. Винтовой сепаратор по п.1, отличающийся тем, что магнитная система вмонтирована в каркас сепаратора.

3. Винтовой сепаратор по п.1, отличающийся тем, что вертикальная осевая станина несущего каркаса выполнена из любых магнитных сплавов, например ЮНДК-24 или из керамических анизотропных магнитов из феррита бария (ВаО·Fe₂O₃).

4. Винтовой сепаратор по п.1, отличающийся тем, что магнитная система выполнена из электромагнитов, питаемых постоянным током или электромагнитов, питаемых переменным током.

5. Винтовой сепаратор по п.4, отличающийся тем, что магнитная система выполнена из отдельных элементов любой формы, например спиралевидной.

6. Винтовой сепаратор по п.4, отличающийся тем, что магнитная система установлена с регулируемым напряжением магнитного поля в пространстве разделения обрабатываемого материала с величиной напряженности магнитного поля 39790 А/м ≤Н≤1671180 А/м.

7. Винтовой сепаратор по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что винтовой желоб изготовлен из пластикового материала звеньями, соединенными между собой с помощью пазов, выполненных в торцевых частях каждого звена, смазанных клеем или без него, а по всей длине укрепленными стяжными шпильками.