УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ ИЗ СУСПЕНЗИИ Российский патент 2015 года по МПК B03C1/23 

Изобретение относится к устройству для выделения ферромагнитных частиц из суспензии согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Имеется множество технических задач, в которых ферромагнитные частицы необходимо выделять из суспензии. Важной областью, в которой ставится эта задача, является выделение частиц ферромагнитных материалов из суспензии с размолотой рудой. При этом речь идет не только о частицах железа, которые должны быть выделены из руды, а это могут быть также другие материалы, такие как, например, содержащие медь частицы, которые сами по себе не являются ферромагнитными, но могут быть химически соединены с ферромагнитными частицами, например магнетитом, и тем самым могут быть избирательно выделены из суспензии со всей рудой. При этом под рудой понимается породообразующий материал, который содержит частицы материала, в частности соединения металлов, которые могут быть восстановлены в металлы в ходе дальнейшего способа восстановления.

Способы магнитного выделения или способы магнитной сепарации служат для избирательного извлечения ферромагнитных частиц из суспензии и их отделения. При этом особенно целесообразной оказалась конструкция установок для магнитной сепарации, которая содержит трубчатый реактор, на котором расположены катушки так, что на внутренней стенке реактора создается магнитное поле, в котором собираются ферромагнитные частицы и которые отводятся оттуда подходящим образом. Кроме того, современные варианты выполнения таких трубчатых реакторов содержат в своем внутреннем пространстве так называемое вытеснительное тело, которое служит для согласования ширины разделительного канала с глубиной проникновения магнитного поля в суспензию, так что пропускающий поток объем возможно сильнее пронизывается создаваемым магнитным полем и имеющиеся в суспензии ферромагнитные частицы возможно лучше захватываются магнитным полем.

Применение вытеснительного тела является само по себе подходящим средством для улучшения пронизывания проходящего через реактор потока суспензии магнитным полем, что уже положительно сказывается на общей степени выделения ферромагнитных частиц. Тем не менее, для улучшения экономичности способа выделения и тем самым всего процесса получения руды необходимо дальнейшее увеличение пронизывания магнитным полем суспензии, которая протекает через реактор.

В соответствии с этим задача изобретения состоит в увеличении полезной глубины проникновения магнитного поля в реакторе для магнитной сепарации по сравнению с уровнем техники и тем самым увеличении степени выделения ферромагнитных частиц при одновременной экономии конструктивного пространства.

Решение этой задачи обеспечивается с помощью способа с признаками пункта 1 формулы изобретения.

Устройство согласно изобретению для выделения ферромагнитных частиц из суспензии, т.е. устройство для магнитной сепарации, имеет трубчатый реактор, через который проходит поток суспензии. Реактор содержит вход и выход, а также средства для создания магнитного поля вдоль внутренней стенки реактора. Кроме того, трубчатый реактор содержит расположенное внутри реактора вытеснительное тело, при этом изобретение характеризуется тем, что в вытеснительном теле также предусмотрены средства для создания магнитного поля на наружной стенке вытеснительного тела.

Преимуществом изобретения является то, что при этом разделительный канал, через который протекает суспензия, пронизывается магнитным полем не только с одной стороны, как это имеет место в уровне техники. Вместо этого он пронизывается с двух сторон двумя различными магнитными полями, за счет чего увеличивается глубина проникновения магнитных полей. Обычно имеющееся в вытеснительном теле полое пространство 21 полезно используется для расположения катушек, так что значительно повышается степень выделения при той же конструктивной величине реактора. Кроме того, при той же конструктивной величине почти в два раза увеличивается объемный расход суспензии через сепарационный реактор.

При этом под суспензией понимается способная течь масса из растворителей, в частности воды, и твердых материалов, в частности размолотой руды.

В одном варианте выполнения изобретения управление средствами для создания магнитного поля, в частности катушками, осуществляется так, что магнитное поле перемещается в виде магнитного бегущего поля вдоль внутренней стенки реактора, соответственно наружной стенки вытеснительного тела, в направлении течения суспензии. За счет этого выделяемые на намагниченных стенках ферромагнитные частицы перемещаются вдоль реактора и могут целенаправленно отделяться в зоне выхода. В принципе, перемещение магнитного поля может происходить также противоположно направлению течения, при этом частицы отделяются затем в зоне входа.

Для этого в особенно предпочтительном варианте выполнения изобретения в зоне выхода расположены равноудаленные от внутренней стенки реактора и наружной стенки вытеснительного тела предпочтительно кольцеобразные экраны для отделения ферромагнитных частиц от немагнитных составляющих частей суспензии. Экраны, в частности, при выполнении реактора в форме цилиндра выполнены, соответственно, кольцеобразными. При этом может быть целесообразным, что экраны в зависимости от концентрации ферромагнитных частиц в суспензии расположены относительно намагниченных поверхностей, т.е. внутренней стенки реактора, соответственно наружной стенки вытеснительного тела, с возможностью перестановки, так что всегда отделяются ферромагнитные частицы с оптимальной концентрацией, которые с помощью бегущего поля транспортируются в зону экранов.

Для расположения средств для создания магнитного поля на наружной стенке вытеснительного тела имеются различные предпочтительные варианты выполнения. С одной стороны, можно использовать полое пространство 21 в вытеснительном теле для размещения в нем соответствующих средств, в частности катушек, для создания магнитного поля. Кроме того, может быть также предпочтительным создание сердечника, в частности цилиндрического сердечника, в качестве сердечника вытеснительного тела и насаживание на него снаружи соответствующих средств в виде катушек для создания магнитных полей. При необходимости, эти расположенные на сердечнике катушки могут быть снабжены подходящим материалом с гладкой поверхностью.

Предпочтительные варианты выполнения изобретения, а также другие предпочтительные признаки изобретения более подробно поясняются ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые признаки в различных варианта выполнения обозначены одинаковыми позициями, при необходимости одинаковыми позициями со штрихом, и на которых изображено:

Фиг.1 - разрез реактора для магнитной сепарации в изометрической проекции;

Фиг.2 - разрез цилиндрического реактора для магнитной сепарации в зоне входа;

Фиг.3 - разрез цилиндрического реактора для магнитной сепарации в зоне выхода;

Фиг.4 - вытеснительное тело с сердечником и расположенными на нем магнитными катушками и

Фиг.5 - вытеснительное тело с полым пространством 21 и расположенными в полом пространстве 21 магнитными катушками.

На Фиг.1 показана принципиальная конструкция реактора 2 для магнитной сепарации в разрезе и в изометрической проекции. При этом речь идет о трубчатом реакторе 8, при этом в этом конкретном случае понятие трубчатый распространяется также на цилиндрический реактор 8. На этом трубчатом реакторе 8 расположены средства 14 для создания магнитного поля 16, при этом эти средства 14 выполнены в виде катушек 32. Управление катушками 32 осуществляется так, что созданное с их помощью магнитное поле 16 перемещается вдоль внутренней стенки 18 в направлении 28 потока. Магнитное поле 16 можно называть в этом варианте выполнения бегущим магнитным полем или бегущим полем, которое представлено стрелками 26.

Внутри трубчатого реактора расположено вытеснительное тело 20, которое в этом примере также в виде цилиндрического тела расположено по центру трубчатого реактора 8. Вытеснительное тело 20 имеет наружную стенку 24, при этом за счет центрального расположения вытеснительного тела 20 в реакторе 8 между наружной стенкой 24 вытеснительного тела 20 и внутренней стенкой 18 реактора образован кольцеобразный зазор, который называется разделительным каналом 42.

Через разделительный канал 42 пропускается не изображенная на Фиг.1 суспензия 6 (см. Фиг.2 и 3). Суспензия 6 содержит ферромагнитные частицы, которые подлежат отделению от суспензии в сепарационной установке 2. За счет действия магнитного поля 16 имеющиеся в суспензии ферромагнитные частицы 4 (см. Фиг.2 и 3) притягиваются к внутренней стенке 18 реактора и на основании бегущего магнитного поля 26 выводятся вдоль внутренней стенки 18 в направлении 28 потока из реактора. Для этого в выходной зоне 12 (у выхода 12) реактора 8 предусмотрен разделительный экран 30, с помощью которого ферромагнитные частицы, соответственно ферромагнитные частицы 4 определенной концентрации, отделяются от остальной суспензии, так называемой нерудной породы 34.

Особенность показанной на Фиг.1 установки 2 магнитной сепарации состоит в том, что вытеснительное тело 20 также содержит средства 22 для создания магнитного поля 16, которые также выполнены в виде катушек и расположены в полом пространстве 21 вытеснительного тела 20. С помощью этих катушек 32 и создаваемого ими магнитного поля 16, соответственно бегущего поля 26, также вытягиваются ферромагнитные частицы 4 из суспензии 6, которые собираются у наружной стенки 24 вытеснительного тела 20 и под действием бегущего поля 26 перемещаются в направлении 28 потока к другому экрану 30'. С помощью второго экрана 30' частицы 4, которые скользят вдоль наружной стенки 24 вытеснительного тела 20, также отделяются от нерудной породы 34, которая между обоими экранами 30 и 30' покидает разделительный канал 42.

На Фиг.2 показан разрез сепарационной установки 2 согласно Фиг.1 в зоне входа 10 суспензии 6. Суспензия 6, представленная стрелками 6, которая содержит ферромагнитные частицы 4, представленные точками 4, втекает через вход 10 в разделительный канал 42. С помощью катушек 32, которые расположены как в трубчатом реакторе 8 в качестве средств 14 для создания магнитного поля 16, так и внутри вытеснительного тела 20, создается бегущее магнитное поле. Созданное катушками 32 магнитное поле 16 перемещается в виде бегущего поля 26 вдоль намагниченных поверхностей (внутренней стенки 18 реактора и наружной стенки 24 вытеснительного тела 20) в направлении 28 течения суспензии 6 к выходу реактора 8. Выход 12 реактора 8 показан в разрезе на Фиг.3. Разделительный канал 42 с помощью экранов 30 и 30', которые расположены на равноудаленном расстоянии в виде кольцеобразных экранов 30, 30', с одной стороны, вокруг внутренней стенки 18 реактора и, с другой стороны, вокруг вытеснительного тела 20, разделен на три частичных канала. В двух их частичных каналов происходит стекание 36 ферромагнитных частиц 4. Через выполненный, как правило, наиболее широким частичный канал стекает нерудная порода 34, т.е. остаточная суспензия, которая отделена от ферромагнитных частиц 4.

В зависимости от концентрации ферромагнитных частиц 4 в суспензии 6 и степени отделения частиц 4 можно управлять изменением расстояния экранов 30, 30' от соответствующих намагниченных стен 18 и 24, как обозначено стрелками 37.

На Фиг.4 и 5 показаны два возможных варианта расположения катушек 32 на вытеснительном теле 20. На Фиг.4 вытеснительное тело 20 имеет сердечник 38, который может быть выполнен полым или сплошным, на который надеты или установлены катушки 32 в качестве средства 22 для создания магнитного поля 16. Как правило, катушки 32 намотаны так, что они при штабелировании друг над другом не образуют гладкую поверхность, так что при необходимости может быть нанесено покрытие 40 катушек с целью создания гладкой наружной стенки 24. Покрытие 40 катушек может быть выполнено, например, в виде заливки эпоксидной смолой, которая в этом случае образует наружную поверхность катушки и наружную стенку 24 вытеснительного тела 20.

В другом варианте выполнения вытеснительного тела 20 катушки 21 установлены в полом пространстве 21 вытеснительного тела 20, прилегают там к наружной стенке 24 и создают на наружной стенке 24 вытеснительного тела 20 магнитное поле 16.

За счет расположения согласно Фиг.4 и 5 имеющееся не используемое до настоящего времени конструктивное пространство внутри вытеснительного тела, соответственно внутри реактора 8, снабжено вторым комплектом катушек для создания бегущего поля. За счет этого на находящиеся в суспензии ферромагнитные частицы 4 оказывается влияние с двух сторон. За счет этого может быть значительно увеличена полезная глубина проникновения магнитного поля 16, так что при одинаковой общей конструктивной величине установки 2 для магнитной сепарации можно приблизительно удвоить объемный расход суспензии 6. При этом за счет обусловленного конструктивным пространством выполнения катушек 32 на наружной стенке 24 вытеснительного тела 20 и на внутренней стенке 18 реактора создается максимальный градиент магнитного поля, который оказывает непосредственное влияние на глубину проникновения магнитного поля в суспензию, соответственно в разделительный канал 42. Эти градиенты могут быть различными, так что требуются также различные разделительные зазоры 36, вот почему экраны 30 выполнены с возможностью регулирования относительно их расстояния до стенки 18', соответственно 24. С помощью реакторов 8 этого типа могут быть реализованы объемные потоки суспензии 6 от 10 м³/ч до 500 м³/ч.

Изобретение относится к устройству для выделения ферромагнитных частиц из суспензии с размолотой рудой. Устройство для выделения ферромагнитных частиц из суспензии с размолотой рудой содержит пропускающий поток трубчатый реактор с входом и выходом и средствами для создания магнитного поля вдоль внутренней стенки реактора и расположенным внутри реактора вытеснительным телом. На вытеснительном теле предусмотрены средства для создания магнитного поля на наружной стенке вытеснительного тела. Средства для создания магнитного поля предназначены для создания бегущего магнитного поля, прилегающего к внутренней стенке реактора и наружной стенке вытеснительного тела. Технический результат - повышение степени выделения ферромагнитных частиц руды за счет увеличения пронизывания магнитным полем суспензии, которая протекает через реактор, и улучшенного перемещения и отделения ферромагнитных частиц в зоне выхода, а также более экономичное обогащение руды. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для выделения ферромагнитных частиц (4) из суспензии (6) с размолотой рудой, содержащее пропускающий поток трубчатый реактор (8) с входом (10) и выходом (12) и средствами (14) для создания магнитного поля (16) вдоль внутренней стенки (18) реактора и расположенным внутри реактора (8) вытеснительным телом (20), отличающееся тем, что на вытеснительном теле (20) предусмотрены средства (22) для создания магнитного поля (16) на наружной стенке (24) вытеснительного тела (20), причем средства (14, 22) для создания магнитного поля (16) предназначены для создания бегущего магнитного поля (26), прилегающего к внутренней стенке (18) реактора и наружной стенке (24) вытеснительного тела (20).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что бегущее поле (26) перемещается в направлении (28) потока.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что бегущее поле (26) перемещается противоположно направлению (28) потока.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что у выхода (12) расположены равноудаленные от внутренней стенки (18) реактора и наружной стенки (24) вытеснительного тела (20), предпочтительно кольцеобразные, экраны (30, 30') для разделения ферромагнитных частиц (4) и немагнитных составляющих частей суспензии (6).

5. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что средства (22) для создания магнитного поля (16) на наружной стенке (24) вытеснительного тела (20) расположены в виде катушек (32) внутри вытеснительного тела (20).

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что средства (22) для создания магнитного поля (16) на наружной стенке (24) вытеснительного тела (20) расположены в виде катушек (32) внутри вытеснительного тела (20).

7. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что средства (22) для создания магнитного поля (16) на наружной стенке (24) вытеснительного тела (20) выполнены в виде катушек (32'), наружная поверхность которых образует наружную стенку (24) вытеснительного тела (20).

8. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что средства (22) для создания магнитного поля (16) на наружной стенке (24) вытеснительного тела (20) выполнены в виде катушек (32'), наружная поверхность которых образует наружную стенку (24) вытеснительного тела (20).

9. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что экраны (30, 30') расположены с возможностью регулирования относительно их расстояния до внутренней стенки (18) реактора и/или наружной стенки (24) вытеснительного тела (20).

10. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что экраны (30, 30') расположены с возможностью регулирования относительно их расстояния до внутренней стенки (18) реактора и/или наружной стенки (24) вытеснительного тела (20).

11. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что экраны (30, 30') расположены с возможностью регулирования относительно их расстояния до внутренней стенки (18) реактора и/или наружной стенки (24) вытеснительного тела (20).