ВЕРТИКАЛЬНЫЙ КОЛЬЦЕВОЙ МАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ИЗ УГОЛЬНОЙ ЗОЛЫ И СПОСОБ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК B03C1/25 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к устройству для магнитной сепарации и способу магнитной сепарации, в частности к вертикальному кольцевому магнитному сепаратору для удаления железа из угольной золы и способу магнитного удаления железа посредством применения магнитного сепаратора.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Угольная зола представляет собой отходы, выбрасываемые в результате сжигания угля на электростанциях. Выбросы угольной золы не только покрывают значительные территории, но также серьезно загрязняют окружающую среду. Таким образом, вопрос переработки и утилизации угольной золы становится очень важной проблемой. Угольная зола содержит компоненты, которые могут быть утилизованы, такие как, например, оксид алюминия, оксид кремния и т.д. Эти полезные компоненты, при их извлечении, могут значительно способствовать высокоэффективной комплексной утилизации угольной золы.

Однако при извлечении полезных компонентов из угольной золы, наличие оксида железа, содержащегося в золе, будет влиять на их чистоту. Поэтому очень важно удалить железо из угольной золы с целью повышения чистоты полезных компонентов и улучшить комплексную утилизацию угольной золы.

Способ магнитной сепарации, как правило, используемый для удаления железа из угольной золы, представляет собой, главным образом, сухую магнитную сепарацию, т.е. пропускание угольной золы непосредственно через мощный магнитный сепаратор. Однако в случае низкого содержания примесей железа в угольной золе (когда содержание оксида железа меньше 5%), достаточно трудно полностью удалить примеси железа из-за сложности отделения примесей железа от частиц угольной золы. Поэтому, для угольной золы с низким содержанием железа, удаление железа вышеуказанным способом является неудовлетворительным.

В настоящее время вертикальные кольцевые магнитные сепараторы используются для отбора из слабомагнитной железной руды для получения, в конечном результате, железной руды определенного требуемого качества. Поэтому структура и напряженность магнитного поля сепараторов проектируется в основном для отбора железа, а не для его удаления. Известные вертикальные кольцевые магнитные сепараторы содержат средства, выполненные из стержней в форме круга из нержавеющей стали в качестве магнитных средств, имеющих относительно большим пространством между ними, предотвращающим блокирование железной руды между стержнями в ходе магнитной сепарации. Однако в процессе магнитного удаления железа из угольной золы, пространство между средствами слишком большое, поэтому частицы, содержащиеся в угольной золе, у которых размер гранул небольшой, а магнитные свойства относительно слабые, будут проходить через эти средства, а не поглощаться ею, таким образом снижая эффект магнитной сепарации.

В случае традиционного применения магнитной сепарации, вертикальные кольцевые магнитные сепараторы спроектированы таким образом, что подача сырья осуществляется в верхней части, а разгрузка сырья - в нижней части. Однако в процессе удаления железа из угольной золы и применения такого способа верхней подачи сырья, существует вероятность того, что железосодержащее сырье будет проникать через средства под воздействием силы тяжести, а не поглощаться ею, из-за относительно слабых магнитных свойств железосодержащего сырья, таким образом снижая эффект магнитной сепарации.

Поэтому, необходимо разработать новый аппарат магнитной сепарации для разрешения всех вышеперечисленных недостатков.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Учитывая все вышеуказанные дефекты, задача данного изобретения заключается в том/ чтобы обеспечить устройство для магнитной сепарации и способ магнитной сепарации для более качественного удаления железосодержащих минералов из угольной золы.

Вертикальный кольцевой магнитный сепаратор для удаления железа из угольной золы, по настоящему изобретению, состоит из вращающегося кольца, индуктивного средства, верхнего железного ярма, нижнего железного ярма, магнитной катушки возбуждения, отверстия подачи, емкость для хвостов и устройства промывки водой, в котором отверстие подачи используется для подачи угольной золы и удаления из нее железа. Емкость для хвостов используется для удаления немагнитных частиц после процесса удаления железа. Верхнее и нижнее железное ярмо расположены, соответственно, на наружной и внутренней стороне нижней части вращающегося кольца. Устройство промывки водой установлено над вращающимся кольцом. Индуктивное средство сосредоточено внутри вращающегося кольца. Магнитная катушка возбуждения расположена по внешней границе верхнего и нижнего железного ярма с тем, чтобы верхнее и нижнее железное ярмо выступали в роли пары магнитных полюсов для создания магнитного поля в вертикальном направлении, где индуктивное средство представляет собой слои ячеек из стальных пластин. Каждая такая ячейка из стальных пластин переплетена проволокой, края которой имеют острые углы призматической формы.

Предпочтительно, верхнее и нижнее железное ярмо составляют единое целое и формируют плоскость перпендикулярную вращающемуся кольцу с тем, чтобы окружать внутренние и наружные стороны нижней части вращающегося кольца.

Предпочтительно, вертикальный кольцевой магнитный сепаратор, кроме того, содержит водяную рубашку с камерой для выравнивания давления, размещенную вблизи катушки возбуждения магнитного поля.

Предпочтительно, ячейка из стальных пластин изготовлена из стали марки 1Cr17.

Предпочтительно, катушка возбуждения магнитного поля представляет собой соленоид из плоской алюминиевой проволоки с двойной стеклянной оболочкой.

Предпочтительно, ячейки из стальных пластин имеют расстояние между средними слоями 2-5 мм. Более предпочтительно, ячейки из стальных пластин имеют расстояние между средними слоями 3 мм.

Предпочтительно, толщина ячеек из стальных пластин составляет 0,8-1,5 мм, размер отверстия ячейки составляет 3 мм × 8 мм - 8 мм × 15 мм, а ширина провода составляет 1-2 мм. Более предпочтительно, толщина ячеек из стальных пластин составляет 1 мм, размер отверстия ячейки составляет 5 мм × 10 мм, а ширина провода составляет 1,6 мм.

Предпочтительно, вертикальный кольцевой магнитный сепаратор, кроме того, содержит пульсирующий механизм, соединенный с емкостью для хвостов посредством резиновой пластины.

Предпочтительно, индуктивное средство выполнено по всей окружности вращающегося кольца.

Кроме того, настоящее изобретение представляет способ магнитного удаления железа из угольной золы при помощи вышеупомянутого вертикального кольцевого магнитного сепаратора. Данный способ включает в себя следующие пункты:

а) подготовка угольной золы в качестве шлама с заранее установленным содержанием сухого вещества;

б) магнитная сепарация шлама при помощи вертикального кольцевого магнитного сепаратора;

в) измерение содержания Fe в шламе после процесса магнитной сепарации;

г) когда содержание Fe в сепарированном шламе ниже или равно заранее установленному содержанию сухого вещества, шлам является переработанным; когда содержание Fe в сепарированном шламе выше, чем установленная величина, шлам возвращается обратно на этап (б) для повторного магнитного сепарирования при помощи вертикального кольцевого магнитного сепаратора.

Предпочтительно, напряженность магнитного поля в вертикальном кольцевом магнитном сепараторе составляет, по крайней мере, 15,000 Гс.

Предпочтительно, напряженность магнитного поля в вертикальном кольцевом магнитном сепараторе в процессе сепарации шлама составляет 15,000-20,000 Гс.

Предпочтительно, данный способ также включает в себя еще один пункт: д) фильтрация выработанного шлама под давлением для получения обезвоженного сырьевого шлама.

Предпочтительно, на этапе а) при подготовке угольной золы в качестве шлама, заранее установленное содержание сухого вещества составляет 20-40% массы.

Предпочтительно, выработанный шлам фильтруется под давлением при помощи рамного фильтр-пресса для формирования обезвоженного сырьевого шлама с содержанием сухого вещества 60-80% массы.

При помощи устройства для магнитной сепарации и способа магнитной сепарации, предусмотренных настоящим изобретением, примеси Fe удаляются более тщательно в случае относительно низкого содержания примесей Fe в угольной золе. По сравнению с прежним способом удаления железа из угольной золы, эффективность удаления Fe повысилась по крайней мере на 20%, таким образом значительно сократив косвенные затраты на удаление железа в последующих процессах, следовательно снизив стоимость производства и повысив производственную эффективность.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - принципиальная схема вертикального кольцевого магнитного сепаратора для удаления железа из угольной золы по настоящему изобретению;

Фиг.2 - принципиальная схема ячеек из стальных пластин, выступающих в виде индуктивного средства, в настоящем изобретении;

Фиг.3(а) и 3(б) - результат расчета интенсивности индуктивного поля в области индукции, где указанная интенсивность при использовании стальной пластины в качестве средства, в котором указанное поле индуцируется, определятся линейно;

Фиг.3(в) - развернутая принципиальная схема линейной характеристики, предоставленной на фиг.3(а); и

Фиг.4 - графическое изображение способа удаления железа в соответствии с настоящим изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как показано на фиг.1, вертикальный кольцевой магнитный сепаратор данного изобретения для удаления железа из угольной золы включает вращающееся кольцо 101, индуктивное средство 102, верхнее железное ярмо 103, нижнее железное ярмо 104, магнитную катушку возбуждения 105, отверстие подачи 106 и емкость 107 для хвостов, а также пульсирующий механизм 108 и устройство промывки водой 109.

Вращающееся кольцо 101 представляет собой носитель кольцевой формы, в котором размещено индуктивное средство 102. При вращении кольца 101, индуктивное средство 102 и адсорбируемые частицы движутся вместе с тем, чтобы отделить адсорбированные частицы. Вращающееся кольцо 101 может быть изготовлено из любого пригодного материала, такого как, например, углеродистая сталь.

Электрический двигатель или другое приводное устройство обеспечивает подачу электроэнергии к вращающемуся кольцу 101, так чтобы вращающееся кольцо 101 могло вращаться с установленной скоростью. Желательно, чтобы в предпочтительном варианте настоящего изобретения, скорость вращения вращающегося кольца 101 постоянно регулировалась. Она может регулироваться в зависимости от вида сырья или различных условий подачи сырья с целью достижения наилучшего результата сепарации.

Когда такие параметры, как содержание железа или количество материала, подлежащего обработке, ниже заранее установленной величины, тогда может использоваться относительно низкая скорость вращения, такая как 3 об/мин, для того, чтобы обеспечить достаточное время для адсорбции ферромагнитных примесей ячейками под воздействием магнитного средства и их сепарации. Вращение кольца 101 с относительно низкой скоростью вращения может также значительно снизить смешивание немагнитных минеральных веществ (как, например, частицы угольной золы) в концентрат, таким образом, повышая полезную выработку концентрата.

Верхнее железное ярмо 103 и нижнее железное ярмо 104 расположены на внутренней и наружной стороне нижней части вращающегося кольца 101 и служат в качестве магнитных полюсов. Предпочтительно, верхнее железное ярмо 103 и нижнее железное ярмо 104 составляют единое целое и формируют плоскость перпендикулярную вращающемуся кольцу с тем, чтобы окружать внутренние и наружные стороны нижней части вращающегося кольца.

Индуктивное средство 102 выполнено во вращающемся кольце 101, и предпочтительно расположена по всей окружности кольца 101. Поскольку магнитная катушка возбуждения 105 расположена по внешней границе верхнего и нижнего железного ярма, магнитное поле, генерируемое магнитной катушкой возбуждения 105, превращает верхнее железное ярмо 103 и нижнее железное ярмо 104 в пару магнитных полюсов, формирующих магнитное поле в вертикальном направлении. Верхнее железное ярмо 103 и нижнее железное ярмо 104 расположены на внутренней и наружной стороне нижней части вращающегося кольца 101 таким образом, что кольцо 101 вращается между магнитными полюсами. При вращении кольца 101, индуктивное средство 102 во вращающемся кольце 101 проходит через пару магнитных полюсов, образованную верхним железным ярмом 103 и нижним железным ярмом 104 и намагничивается для дальнейшего удаления железа.

В более предпочтительном варианте воплощения изобретения, индуктивное средство 102 может представлять собой слои ячеек стальных пластин. Ячейки стальных пластин изготовлены из нержавеющей стали, предпочтительно из стали марки 1Cr17. Каждый слой ячеек переплетен проволокой из нержавеющей стали, а сетка ячейки имеет ромбовидную форму. Края проволоки имеют острые углы призматической формы.

В случае, когда в роли индуктивного средства 102 выступают ячейки стальных пластин, где края проволоки имеют острую углообразную форму, магнитные поля на этих краях сильнее, что приводит к лучшему эффекту магнитной сепарации.

Предпочтительно, в настоящем изобретении, ячейки стальных пластин имеют расстояние между средними слоями 2-5 мм. Более предпочтительно, если ячейки стальных пластин имеют расстояние между средними слоями 3 мм. Предпочтительно, толщина ячейки стальных пластин составляет 0,8-1,5 мм, а размер отверстия сетки составлял 3 мм × 8 мм - 8 мм × 15 мм, и ширина провода составляла 1-2 мм. Поскольку расстояние между слоями индуктивного средства 102 уменьшилось, возможно, что частицы угольной золы будут контактировать непосредственно с индуктивным средством 102, тем самым, предотвращая проникновение магнитных частиц в средство, оставаясь не удаленными.

В более предпочтительном варианте воплощения изобретения, магнитная катушка возбуждения 105 представляет собой соленоид из плоской алюминиевой проволоки с двойной стеклянной оболочкой. Соленоид из плоского провода представляет собой сплошной проводник, который, по сравнению с традиционной электромагнитной катушкой из полых проводников значительно повышает коэффициент заполнения канала, усиливает эффект магнитной агрегации, улучшает распределение магнитного поля и снижает потребление мощности. Ток, протекающий через магнитную катушку возбуждения 105, постоянно регулируется, и соответственно напряженность магнитного поля также постоянно регулируется.

Предпочтительно, вертикальный кольцевой магнитный сепаратор для удаления железа из угольной золы, кроме того, включает в себя механизм 108 для вибрирования, сопряженный с емкостью для хвостов 107 посредством резиновой пластины 111. Механизм для вибрирования может быть получен эксцентрическим рычажным механизмом. Поскольку механизм 108 для вибрирования сопряжен с емкостью для хвостов 107 через резиновую пластину 111, так что переменная сила, вырабатываемая механизмом 108 для вибрирования, заставляет резиновую пластину 111 передвигаться взад и вперед, существует вероятность того, что шлам в емкости для хвостов 107 будет также вызывать пульсации.

Устройство промывки водой 109 расположено над вращающимся кольцом 101, для смыва магнитных частиц в бункер концентрата 113 потоком воды. В роли устройства промывки водой 109 могут выступать различные промывочные или распылительные устройства, как, например, распылитель, трубопровод, т.д.

В роли отверстия подачи 106 может выступать воронка подачи или подводящий трубопровод. Отверстие подачи 106 предназначено для подачи минерального шлама, так что минеральный шлам подается к верхнему железному ярму 103 под относительно невысоким напором для предотвращения попадания магнитных частиц в индуктивное средство 102 под воздействием сил тяжести, тем самым, улучшая процесс магнитной сепарации и удаления примесей.

Предпочтительно, вертикальный кольцевой магнитный сепаратор, кроме того, включает в себя охлаждающее устройство 112, которое обеспечено рядом с магнитной катушкой возбуждения для уменьшения рабочей температуры магнитной катушки возбуждения. Устройство охлаждения представляет из себя водяную рубашку с камерой для выравнивания давления.

При работе вертикального кольцевого магнитного сепаратора, генерирующего сильное магнитное поле, магнитная катушка возбуждения 105 вырабатывает большое количество тепла, что может привести к потенциальному перегреву и повреждению катушки, что является наиболее опасной неисправностью в магнитном сепараторе. Технически сложным вопросом является распределение тепла таким образом, чтобы температура катушки была максимально снижена. В настоящем изобретении, в роли охладительной установки выступает водяная рубашка с камерой для выравнивания давления, исключая все недостатки, имеющиеся в прежних способах охлаждения, и гарантируя безопасную и стабильную работу вертикального кольцевого магнитного сепаратора.

Водяную рубашка с камерой для выравнивания давления, выполнена из нержавеющей стали, и поэтому, не подвержена образованию накипи. Поскольку камеры для выравнивания давления монтируются на входе и выходе рубашки водяного охлаждения, она гарантируют равномерный поток воды через каждый слой рубашки водяного охлаждения и заполнение рубашки водой изнутри, таким образом, предотвращая образование пустот (shortcut), что, в противном случае, может повлиять на рассеивание тепла. Каждый слой рубашки водяного охлаждения имеет водовод с большой площадью поперечного сечения, и поэтому возможно полностью избежать блокирования из-за возникновения накипи. Даже если где-то и возникла блокировка, это не повлияет на циркуляцию воды в рубашке. Более того, большая площадь рубашки водяного охлаждения находится в близком контакте с катушкой, поэтому большинство тепла, выработанного катушкой, может быть поглощено потоком воды.

Водяная рубашка с камерой для выравнивания давления, по сравнению с обычным полым проводником для рассеивания тепла, обладает такими параметрами, как: высокая эффективность рассеивания тепла, маленький перегрев обмоток и низкая мощность возбуждения. При номинальном токе возбуждения 40 А, мощность возбуждения для магнитного сепаратора с обычным полым проводником для рассеивания тепла составляет 35 кВт, в то время как для магнитного сепаратора с водяной рубашкой с камерой для выравнивания давления - 21 кВт.

При работе магнитного сепаратора, подаваемый минеральный шлам проходит по каналу в верхнем железном ярме 103, а затем через вращающееся кольцо 101. Поскольку индуктивное средство 102 во вращающемся кольце 101 намагничивается в фоновом магнитном поле, на поверхности индуктивного средства 102 формируется магнитное поле с очень высоким градиентом. Под воздействием очень сильного магнитного поля магнитные частицы, содержащиеся в минеральном шламе, притягиваются к поверхности индуктивного средства 102, и вращаются вместе с кольцом 101, перемещаясь в зону немагнитного поля в верхней части вращающегося кольца 101. Затем магнитные частицы смываются в бункер концентрата при помощи устройства промывки водой 109, расположенного над верхней частью вращающегося кольца. Немагнитные частицы протекают по каналу в нижнем железном ярме 104 в емкость для хвостов 107 и выбрасываются через специальное отверстие в емкости для хвостов 107.

При сравнении средства с ячейками из стальных пластин и средства с магнитоактивными стержнями, имеющих одинаковый вес, площадь поверхности в первом случае в 6 раз больше, чем площадь средства с магнитоактивными стержнями. Поэтому средство с ячейками из стальных пластин имеет значительно лучшую способность магнитной адсорбции, значительно лучшую предрасположенность магнитных частиц к адсорбции, значительно большую напряженность магнитного поля и градиент, на углах ячеек из стальных пластин, по сравнению со средством с магнитоактивными стержнями.

Для вертикального кольцевого магнитного сепаратора в рамках настоящего изобретения, диаграмма распределения магнитного поля для средства с ячейками из стальных пластин показана на Фиг.3(а). Каждая вертикальная колонка маленьких параллелограммов представляет собой поперечное сечение одного слоя ячейки. На данном чертеже, показан случай из пяти слоев ячеек магнитного средства, где поперечное сечение сетки - параллелограмм. Поместив маленький параллелограмм в центр, в качестве примера, как показано на рисунке, на параллелограмме проводится прямая линия L характеристики. На Фиг.3(б) показан закон изменения напряженности поля на прямой линии от точки а) до точки б) (см. Фиг.3(в)) посредством имитационного расчета. Можно увидеть, что максимальная величина напряженности поля в верхней точке (до 22,000 Гс, т.е. 2,2 Тл).

Вышеуказанный имитационный расчет магнитного поля достигается посредством использования программного обеспечения Ansoft Maxwell 10. Ansoft Maxwell 10 это программное обеспечение для электромагнитного анализа, разработанное компанией Ansoft Company, которое выполняет анализ методом конечных элементов, основанный в основном на Maxwell Equation, и является мощным функциональным устройством моделирования электромагнитного поля. Главным образом оно используется для анализа 2D и 3D электромагнитных компонентов, таких, как, например, электрический двигатель, трансформатор, возбудитель, а также другое электрическое и электромеханическое оборудование и применяется в таких областях, как автомобильная промышленность, военная промышленность, космонавтика и других областях промышленности.

В более предпочтительном варианте воплощения изобретения, способ магнитной сепарации для удаления железа из угольной золы посредством применения вертикального кольцевого магнитного сепаратора показан на Фиг.4 и включает следующие этапы.

В случае угольной золы с относительно большим размером гранул, предпочтительно, угольная зола измельчается для получения заранее установленных размеров гранул, менее 2 мм.

На этапе 201, угольная зола подготавливается к переработке в шлам с заранее установленным содержанием сухого вещества. Предпочтительно, угольная зола добавляется с водой для того, чтобы сформировать шлам с содержанием сухого вещества 20-40 масс %.

На этапе 202, шлам с заранее установленным содержанием сухого вещества подвергается магнитной сепарации при помощи вертикального кольцевого магнитного сепаратора. Предпочтительно, напряженность магнитного поля в сепараторе составляет 15,000-20,000 Гс.

На этапе 203, измеряется содержание Fe в шламе после магнитной сепарации. Содержание Fe в шламе может быть измерено посредством взятия образца шлама, его просушки и измерения содержания ионов Fe в образце. Для измерения содержания ионов Fe используются различные приемлемые химические способы и приспособления.

Когда содержание Fe в шламе ниже или равно заранее установленной величине, шлам направляется на этап 204. Если же содержание Fe в шламе выше, чем заранее установленная величина, шлам возвращается на этап 202, и проводится повторное сепарирование шлама при помощи вертикального кольцевого магнитного сепаратора. Заранее установленная величина может быть определена из расчета соотношения требований, предъявляемых к качеству продукта, и стоимости процесса магнитной сепарации. Предпочтительно, заранее установленная величина оксида железа составляет 0,8 масс.%. Таким образом, когда измеренное содержание оксида железа ниже или равно 0,8 масс %, шлам выпускается наружу.

Предпочтительно, на этапе 205 выработанный шлам фильтруется под давлением для формирования обезвоженного сырьевого шлама. Фильтрование под давлением может быть выполнено при помощи рамного фильтр-пресса. Предпочтительно, после фильтрования под давлением образовывается обезвоженный сырьевой шлам с содержанием сухого вещества 60-80 масс.%.

Пример 1 вертикального кольцевого магнитного сепаратора настоящего изобретения, в котором:

напряженность фонового магнитного поля кольцевого магнитного сепаратора составляет 12,000 Гс, ток возбуждения 40 А, ячейки из стальных пластин изготовлены из стали 1Cr17 с расстоянием между средними слоями 3 мм, толщиной 1 мм, размером отверстия сетки 5 мм × 10 мм, шириной провода 1,6 мм и гофрированным углом, направленным вверх. В этом случае, интенсивность поля в средствах сетки составляет 22,000 Гс, что на 20% выше, чем в традиционном вертикально вращающемся кольцевом магнитном сепараторе мокрого разделения.

Пример 2:

напряженность фонового магнитного поля кольцевого магнитного сепаратора составляет 12,000 Гс, ток возбуждения 40 А, ячейки из стальных пластин изготовлены из стали 1Cr17 с расстоянием между средними слоями 2 мм, толщиной 1 мм, размером отверстия сетки 3 мм × 8 мм, шириной провода 1 мм и гофрированным углом, направленным вверх. В этом случае, интенсивность поля в узле сетки может достигать до 20,000 Гс.

Пример 3:

напряженность фонового магнитного поля кольцевого магнитного сепаратора составляет 12,000 Гс, ток возбуждения 50 А, ячейки из стальных пластин изготовлены из стали 1Cr17 с расстоянием между средними слоями 5 мм, толщиной 1,5 мм, размером отверстия сетки 5 мм × 10 мм, шириной провода 2 мм и гофрированным углом, направленным вверх. В этом случае, интенсивность поля в узле сетки может достигать до 22,000 Гс.

В примерах способа магнитной сепарации в рамках данного изобретения, угольная зола с псевдожидким слоем, в качестве сырья, имеет химический состав, указанный в Таблице 1 (ед: масс %).

Таблица 1 SiO₂ Al₂O₃ TiO₂ CaO MgO TFe₂O₃ FeO K₂O Na₂O LOS SO₃ Итого 34,70 46,28 1,48 3,61 0,21 1,54 0,22 0,39 ,17 7,17 1,32 97,09

Пример 4:

Угольная зола с псевдожидким слоем была смешана с водой для образования шлама с содержанием сухого вещества в размере 33 масс %, которая прошла процесс сепарации при помощи кольцевого магнитного сепаратора под воздействием магнитного поля в 17,500 Гс. После каждой магнитной сепарации было взято по 10 г сепарированного шлама и просушено при температуре 110°, затем было измерено содержание (масс %) трехвалентных ионов Fe (TFe₂O₃) и двухвалентных ионов Fe (FeO). После трех операций магнитного сепарирования, полное содержание ионов Fe составило 0,7 масс.%, что ниже, чем заранее установленная величина 0,8 масс.%. Выработанный шлам был профильтрован под давлением при помощи рамного фильтр-пресса. После фильтрации под давлением был получен обезвоженный сырьевой шлам с содержанием сухого вещества 67,5 масс.%. Обезвоженный сырьевой шлам имеет химический состав, указанный в Таблице 2 (ед:масс.%).

Таблица 2 SiO₂ Al₂O₃ TiO₂ CaO MgO TFe₂O₃ FeO K₂O Na₂O LOS SO₃ Итого 35,22 48/07 1,43 4,24 0,19 0,52 0,18 0,38 0,17 8,04 1,32 99,76

Сравнительный пример 1:

Угольная зола с псевдожидким слоем, как показано в Таблице 1, прошла магнитную сепарацию при помощи традиционного магнитного сепаратора. В традиционном магнитном сепараторе в качестве индуктивного средства выступает средство в форме круглого стержня из нержавеющей стали, а расстояние между соседними средствами в форме круглого стержня из нержавеющей стали составляет 20 мм. Магнитная сепарация была выполнена непосредственно в магнитном поле в 17,500 Гс, созданном средствами в форме круглого стержня из нержавеющей стали. После пяти операций магнитного сепарирования, химический состав, полученный после сухой магнитной сепарации, приведен в Таблице 3 (ед:масс %).

Таблица 3 SiO₂ Al₂O₃ TiO₂ CaO MgO TFe₂O₃ FeO K₂O Na₂O LOS SO₃ Итого 35,22 48,07 1,43 4,00 0/19 1,30 0/20 0/38 0,17 8,04 1,00 100

Из этой Таблицы видно, что в полученном продукте полное содержание ионов Fe составляет 1,5 масс %, что в два раза больше, чем в продукте, полученном способом магнитной сепарации, удаляющим железо из угольной золы в рамках данного изобретения.

Пример 5:

Угольная зола с псевдожидким слоем была смешана с водой для образования шлама с содержанием сухого вещества в размере 20 масс %, которая прошла процесс сепарации при помощи кольцевого магнитного сепаратора под воздействием магнитного поля 15,000 Гс. После каждой магнитной сепарации было отобрано по 10 г сепарированного шлама и просушено при температуре 110°, затем было измерено содержание (масс %) трехвалентных ионов Fe (TFe₂O₃) и двухвалентных ионов Fe (FeO). После трех операций магнитного сепарирования, полное содержанием ионов Fe было равно заранее установленной величине 0,8 масс %. Выработанный шлам был профильтрован под давлением при помощи рамного фильтр-пресса. После фильтрации под давлением был получен обезвоженный сырьевой шлам с содержанием сухого вещества 75,0 масс %. Обезвоженный сырьевой шлам имеет химический состав, как указано в Таблице 4 (ед:масс %).

Таблица 4 SiO₂ Al₂O₃ TiO₂ CaO MgO TFe₂O₃ FeO K₂O Na₂O LOS SO₃ Итого 35,20 47,98 1,40 4,17 0,15 0,63 0,17 0,35 0,15 8,01 1,30 99,51

Сравнительный пример 2:

Угольная зола с псевдожидким слоем, как показано в Таблице 1, прошла магнитную сепарацию при помощи традиционного магнитного сепаратора. В традиционном магнитном сепараторе в качестве индуктивного средства выступает средство в форме круглого стержня из нержавеющей стали, а расстояние между соседними средствами в форме круглого стержня из нержавеющей стали составляет 25 мм. Магнитная сепарация была выполнена непосредственно при магнитном поле 15,000 Гс, созданном средствами в форме круглого стержня из нержавеющей стали. После пяти операций магнитного сепарирования, химический состав, полученный после сухой магнитной сепарации приведен в Таблице 5 (ед: масс %).

Таблица 5 SiO₂ Al₂O₃ TiO₂ CaO MgO TFe₂O₃ FeO K₂O Na₂O LOS SO₃ Итого 35,20 47,98 1,40 4,00 0,15 1,26 0,20 0,35 0,15 8,01 1,30 100

Из этой Таблицы видно, что в полученном продукте полное содержание ионов Fe составляет 1,46 масс %, что по-прежнему значительно выше, чем в продукте, полученном способом магнитной сепарации для удаления железа из угольной золы в рамках данного изобретения.

Пример 6:

Угольная зола с псевдожидким слоем была смешана с водой для образования шлама с содержанием сухого вещества в размере 20 масс %, которая прошла процесс сепарации при помощи кольцевого магнитного сепаратора под воздействием магнитного поля 20,000 Гс. После каждой магнитной сепарации было отобрано по 10 г сепарированного шлама и просушено при температуре 110°, затем было измерено содержание (масс %) трехвалентных ионов Fe (TFe₂O₃) и двухвалентных ионов Fe (FeO). После трех операций магнитного сепарирования, полное содержанием ионов Fe составило 0,75 масс %, что ниже, чем заранее установленная величина 0,8 масс %. Выработанный шлам был профильтрован под давлением при помощи рамного фильтр-пресса. После фильтрации под давлением был получен обезвоженный сырьевой шлам с содержанием сухого вещества 80,0 масс %. Обезвоженный сырьевой шлам имеет химический состав, как указано в Таблице 6 (ед:масс %).

Таблица 6 SiO₂ Al₂O₃ TiO₂ CaO MgO TFe₂O₃ FeO K₂O Na₂O LOS SO₃ Итого 35,20 47,98 1,40 4,17 0,15 0,60 0,15 0,35 0,15 8,01 1,30 99,46

Хотя настоящее изобретение и описано при помощи выше изложенных предпочтительных вариантов воплощения изобретений, формы его реализации не ограничены этими вариантами. Специалистам ясно, что в изобретение могут быть внесены различные изменения и модификации без отступления от существа настоящего изобретения.

Изобретение относится к способу и устройству для магнитной сепарации, в частности к вертикальному кольцевому магнитному сепаратору для удаления железа из угольной золы и способу магнитного удаления железа посредством применения магнитного сепаратора. Вертикальный кольцевой магнитный сепаратор для удаления железа из угольной золы состоит из вращающегося кольца (101), индуктивного средства (102), верхнего железного ярма (103), нижнего железного ярма (104), магнитной катушки возбуждения (105), отверстия подачи (106), емкости для хвостов (107) и устройства промывки водой (109). Отверстие подачи (106) предназначено для подачи угольной золы, предназначенной для удаления железа, а емкость для хвостов (107) для удаления немагнитных частиц, оставшихся после процесса удаления железа. Верхнее железное ярмо (103) и нижнее железное ярмо (104) расположены на внутренней и наружной стороне нижней части вращающегося кольца соответственно (101). Устройство промывки водой (109) расположено над вращающимся кольцом (101). Индуктивное средство (102) сосредоточено во вращающемся кольце (101). Магнитная катушка возбуждения (105) расположена по внешней границе верхнего (103) и нижнего железного ярма (104) с тем, чтобы образовывать пару магнитных полюсов для создания магнитного поля в вертикальном направлении, где индуктивное средство (102) представляет собой слои ячеек стальных пластин. Каждая такая ячейка стальных пластин переплетена проволокой, края которой имеют острые углы призматической формы. Вертикальный магнитный сепаратор создает напряженность магнитного поля, по крайней мере, 15,000 Гс. Изобретение позволяет увеличить эффективность удаления железа, по крайней мере, на 20% и снизить стоимость производства. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Вертикальный кольцевой магнитный сепаратор для удаления железа из угольной золы, отличающийся тем, что
содержит вращающееся кольцо, индуктивное средство, верхнее железное ярмо, нижнее железное ярмо, магнитную катушку возбуждения, отверстие подачи, емкость для хвостов и устройство промывки водой, причем:
отверстие подачи используется для подачи угольной золы, подлежащей процессу удаления железа, емкость для хвостов используется для удаления немагнитных частиц, оставшихся после процесса удаления железа,
верхнее железное ярмо и нижнее железное ярмо расположены на внутренней и наружной стороне нижней части вращающегося кольца соответственно,
устройство промывки водой расположено над вращающимся кольцом,
индуктивное средство сосредоточено во вращающемся кольце, магнитная катушка возбуждения расположена по внешней границе верхнего железного ярма и нижнего железного ярма с тем, чтобы верхнее железное ярмо и нижнее железное ярмо выступали в роли пары магнитных полюсов для создания магнитного поля в вертикальном направлении, где индуктивное средство представляет собой слои ячеек стальных пластин, причем каждая такая ячейка стальных пластин переплетена проволокой, края которой имеют острые углы призматической формы, а вертикальный магнитный сепаратор создает напряженность магнитного поля, по крайней мере, 15,000 Гс.

2. Вертикальный кольцевой магнитный сепаратор по п.1, который также содержит водяную рубашку с камерой для выравнивания давлений, размещенную рядом с катушкой возбуждения магнитного поля.

3. Вертикальный кольцевой магнитный сепаратор по п.1, в котором ячейки стальных пластин изготовлены из стали 1Cr17.

4. Вертикальный кольцевой магнитный сепаратор по п.3, в котором магнитная катушка возбуждения представляет собой соленоид из плоской алюминиевой проволоки с двойной стеклянной оболочкой.

5. Вертикальный кольцевой магнитный сепаратор по п.4, в котором расстояние между слоями в ячейках стальной пластины составляет 2-5 мм.

6. Вертикальный кольцевой магнитный сепаратор по п.5, в котором расстояние между слоями в ячейках стальной пластины составляет 3 мм.

7. Вертикальный кольцевой магнитный сепаратор по п.6, в котором толщина ячеек из стальной пластины составляет 0,8-1,5 мм, размер отверстия сетки от 3 мм × 8 мм до 8 мм × 15 мм, и ширина провода 1-2 мм.

8. Вертикальный кольцевой магнитный сепаратор по п.7, в котором толщина ячеек из стальной пластины составляет 1 мм, размер отверстия сетки 5 мм × 10 мм и ширина провода 1,6 мм.

9. Вертикальный кольцевой магнитный сепаратор по п.8, в котором вертикальный кольцевой магнитный сепаратор также включает механизм для вибрирования, сопряженный с емкостью для хвостов посредством резиновой пластины.

10. Вертикальный кольцевой магнитный сепаратор по п.1, в котором индуктивное средство расположено по всей окружности вращающегося кольца.

11. Способ магнитной сепарации для удаления железа из угольной золы посредством вертикального кольцевого магнитного сепаратора по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что включает в себя:
а) подготовку угольной золы в качестве шлама с заранее установленным содержанием сухого вещества;
б) магнитную сепарацию шлама посредством вертикального кольцевого магнитного сепаратора;
в) измерение содержания Fe в шламе после процесса магнитной сепарации;
г) когда содержание Fe в сепарированном шламе ниже или равно заранее установленному содержанию сухого вещества, шлам является переработанным; когда содержание Fe в сепарированном шламе выше, чем установленная величина, шлам возвращается обратно на этап (б) для повторного магнитного сепарирования посредством вертикального кольцевого магнитного сепаратора.

12. Способ по п.11, в котором напряженность магнитного поля вертикального кольцевого магнитного сепаратора составляет, по крайней мере, 15,000 Гс.

13. Способ по п.11, в котором напряженность магнитного поля вертикального кольцевого магнитного сепаратора составляет 15,000-20,000 Гс при магнитном сепарировании шлама посредством вертикального кольцевого магнитного сепаратора.

14. Способ по п.11, который также включает в себя:
д) фильтрацию выработанного шлама под давлением для получения обезвоженного сырьевого шлама.

15. Способ по п.11, в котором на этапе а) подготавливают угольную золу в качестве шлама, с заранее установленным содержанием сухого вещества 20-40 мас.%.