УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ ИЗ СУСПЕНЗИИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2015 года по МПК B03C1/24 

Изобретение относится к устройству для выделения ферромагнитных частиц из суспензии, содержащему предназначенный для прохождения потока суспензии трубчатый реактор с входом и выходом и средство для создания магнитного поля.

Для получения ферромагнитных составляющих частей, которые содержаться в рудах, руду размалывают в порошок и полученный порошок смешивают с водой. Эту суспензию подвергают воздействию магнитного поля, которое создается с помощью одного или нескольких магнитов, так что ферромагнитные частицы притягиваются, за счет чего они выделяются из суспензии.

Из DE 27 11 16 А известно устройство для отделения ферромагнитных частиц из суспензии, в котором применяется состоящий из железных стержней барабан. Железные стержни попеременно намагничиваются во время вращения барабана, так что ферромагнитные частицы прилипают к железным стержням, в то время как другие составляющие части суспензии проваливаются вниз между железными стержнями.

В DE 26 51 137 А1 приведено описание устройства для отделения магнитных частиц из рудного материала, в котором суспензия пропускается через трубу, которая окружена магнитной катушкой. Ферромагнитные частицы собираются на краю трубы, другие частицы выделяются через среднюю трубу, которая находится внутри трубы.

В US 4 921 597 В приведено описание магнитного сепаратора. Магнитный сепаратор имеет барабан, на котором расположено несколько магнитов. Барабан вращается противоположно направлению протекания суспензии, так что ферромагнитные частицы прилипают к барабану и отделяются от суспензии.

Способ для непрерывной магнитной сепарации суспензий известен из WO 02/07889 А2. В нем применяется вращаемый барабан, в котором закреплен постоянный магнит для выделения ферромагнитных частиц из суспензии.

В известных устройствах и способах имеется частично тот недостаток, что выделяется также песок и другие содержащиеся в размолотой руде составляющие части, которые прилипают к ферромагнитным частицам, из-за чего является недостаточной чистота выделяемой фракции ферромагнитных частиц.

Поэтому в основу изобретения положена задача создания устройства для выделения ферромагнитных частиц из суспензии, которое способно отделять ферромагнитные частицы с высокой чистотой.

Для решения этой задачи в устройстве указанного вначале вида, согласно изобретению, предусмотрено, что образованы средства для создания воздействующего на реактор бегущего магнитного поля.

Изобретение основано на идее, что ферромагнитные частицы с помощью создаваемого внешнего и воздействующего на суспензию бегущего магнитного поля концентрируются и тем самым могут выделяться с более высокой чистотой. При этом бегущее магнитное поле перемещается по существу в продольном направлении реактора от входа к выходу, где ферромагнитные частицы выделяются из суспензии. При этом прохождение бегущего поля, соответственно прохождение сил магнитного поля, соответствует синусной функции, при этом сила поля изменяется между нижним значением и верхним значением, и переход происходит непрерывно.

В промежутки времени, в которых имеется большая сила бегущего магнитного поля, ферромагнитные частицы перемещаются внутри реактора радиально наружу, так что они постепенно скапливаются на внутренней стенке реактора. Затем в зоне выхода реактора ферромагнитные частицы могут быть выделены.

В устройстве, согласно изобретению, может быть предусмотрено, что в трубчатом реакторе расположено предпочтительно цилиндрическое вытеснительное тело. Вытеснительное тело приводит к тому, что суспензия в реакторе направляется через кольцевой зазор. В этом варианте выполнения внутреннего пространства реактора бегущее магнитное поле может воздействовать практически на всю суспензию.

В рамках изобретения также предусмотрено, что на выходе расположен предпочтительно кольцеобразный экран для разделения магнитных и не магнитных составляющих частей суспензии. За счет бегущего магнитного поля колеблется концентрация протекающих на выходе ферромагнитных частиц. Поэтому предпочтительно, что ферромагнитные частицы выделяются, когда их концентрация является высокой и что они не выделяются, когда их концентрация является низкой. Согласно изобретению экран может открываться, когда концентрация протекающих ферромагнитных частиц является высокой. Когда моментальная концентрация ферромагнитных частиц является низкой, то экран можно закрывать. В этой связи может быть предусмотрено, что обеспечивается возможность управления поперечным сечением раскрыва экрана с целью установки промежуточных ступеней между полностью открытым или полностью закрытым экраном.

Особенно предпочтительно, когда в устройстве, согласно изобретению, предусмотрена возможность управления поперечным сечением раскрыва экрана в зависимости от фактического положения амплитуды или фазы бегущего поля. Таким образом, можно согласовывать управление экраном с бегущим магнитным полем, так что выделение ферромагнитных частиц предпочтительно происходит тогда, когда их концентрация высока, что сопровождается, соответственно, сильным локальным бегущим магнитным полем на выходе.

В рамках изобретения может быть предусмотрено, что обеспечивается возможность полного закрывания экрана. Полное закрывание экрана может быть целесообразным, когда доля ферромагнитных частиц в проходящей моментально у выхода суспензии является очень небольшой.

Для облегчения отделения ферромагнитных частиц в устройстве, согласно изобретению, может быть предусмотрено, что оно имеет клапан для открывания и закрывания экрана. В другом варианте выполнения изобретения клапан может иметь сильфон для установки поперечного сечения раскрыва, который приводится в действие предпочтительно электромагнитно, пневматически или гидравлически. С помощью этого сильфона можно полностью или частично закрывать кольцевое пространство, соответственно, кольцеобразное поперечное сечение в зоне выхода реактора.

Особенно предпочтительно, когда сильфон в устройстве, согласно изобретению, состоит из эластичного материала, в частности сильфон может состоять из эластомера. Состоящий из эластичного материала сильфон прижимается к изогнутому контуру вытеснительного тела и тем самым уплотняет кольцевой зазор. В качестве альтернативного решения указанному регулируемому экрану устройство, согласно изобретению, может иметь всасывающий насос, сторона всасывания которого входит в реактор. С помощью всасывающего насоса можно отсасывать ферромагнитные частицы, которые под влиянием бегущего магнитного поля перемещаются радиально наружу к внутренней стенке трубчатого реактора. Целесообразно, всасывающий насос расположен в зоне выхода реактора. За счет создаваемого всасывающим насосом разряжения ферромагнитные частицы выделяются из суспензии.

Особенно предпочтительно, что обеспечивается возможность управления всасывающим насосом в зависимости от фактического положения амплитуды и/или фазы бегущего поля. За счет координации во времени процесса всасывания насосом и притяжения ферромагнитных частиц бегущим магнитным полем можно управлять всасывающим насосом так, что он отсасывает ферромагнитные частицы точно тогда, когда они проходят на стороне всасывания с повышенной концентрацией.

Согласно одной модификации изобретения может быть предусмотрено, что всасывающий насос выполнен в виде мембранного насоса. Мембранным насосом можно управлять так, что насосное движение синхронизируется с бегущим магнитным полем.

В устройстве, согласно изобретению, может быть также предусмотрено, что рабочий объем мембранного насоса выбран так, что по существу отсасываются дискретно подаваемые с помощью бегущего магнитного поля магнитные составляющие части. За счет этого согласования рабочего объема мембранного насоса с бегущим магнитным полем обеспечивается особенно высокая эффективность при отделении ферромагнитных частиц.

В рамках изобретения также предусмотрено, что устройство, согласно изобретению, имеет насос для транспортировки отделяемых магнитных составляющих частей, который подключен к обводному трубопроводу. С помощью насоса предотвращается осаждение выделяемых ферромагнитных частиц в трубопроводе и его закупоривание. Через обводной трубопровод осуществляется непрерывная транспортировка выделенных ферромагнитных частиц. Предпочтительно, в обводном трубопроводе может находиться дроссель, с помощью которого можно регулировать поток в обводном трубопроводе.

Другие преимущества и подробности изобретения поясняются более подробно на основе примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

фиг. 1 - первый пример выполнения устройства, согласно изобретению, в изометрической проекции с частичным разрезом;

фиг. 2 - второй пример выполнения изобретения, в разрезе;

фиг. 3 - вариант показанного на фиг. 2 примера выполнения; и

фиг. 4 - другой пример выполнения устройства, согласно изобретению.

Показанное на фиг. 1 устройство 1 содержит реактор 2, который выполнен в виде трубы. Через вход 3 в реактор 2 подается суспензия, которая содержит ферромагнитные частицы 4 и нежелательные составляющие части, такие как песок, руда и т.д. На фиг. 1 схематично показаны некоторые ферромагнитные частицы 4 в виде шариков, однако при этом не показаны нежелательные составляющие части суспензии. Суспензия протекает через реактор 2 в направлении стрелки 5. В центре реактора 2 находится цилиндрическое вытеснительное тело 6, так что внутри реактора образован кольцевой зазор, через который протекает суспензия. В стенке трубчатого реактора 2 находится магнит 7 бегущего поля, который с помощью электрического или электронного управления работает так, что он создает бегущее магнитное поле, которое перемещается в продольном направлении реактора 2. Бегущее магнитное поле приводит к концентрации ферромагнитных частиц 4 на внутренней стенке реактора 2. Во время прохождения потока через реактор 2, ферромагнитные частицы под влиянием магнитного поля перемещаются радиально наружу. Однако из-за бегущего магнитного поля ферромагнитные частицы собираются не гомогенно на внутренней стенке реактора 2, вместо этого протекающая суспензия имеет участки с повышенной концентрацией ферромагнитных частиц, а также участки с меньшей концентрацией ферромагнитных частиц.

В зоне выхода 8 реактора 2 расположен экран 9 с целью отделения друг от друга ферромагнитных частиц и не магнитных частиц. Как показано на фиг. 1, кольцеобразный экран 9 разделяет кольцевое пространство между внутренней стороной реактора 2 и вытеснительным телом 6 на два концентричных кольцевых зазора 10, 11. В наружном кольцевом зазоре 11 концентрация ферромагнитных частиц выше, чем во внутреннем кольцевом зазоре 10. Фракция суспензии отделяется в наружном кольцевом зазоре 11 во время или после прохождения экрана 9.

На фиг. 2 показан другой пример выполнения устройства для выделения ферромагнитных частиц из суспензии, при этом соответствующие друг другу компоненты обозначены теми же позициями, что и на фиг. 1. В соответствии с первым примером выполнения устройство 12, которое показано на фиг. 2 в разрезе и лишь частично, содержит реактор 2 с магнитом 7 бегущего поля и вытеснительным телом 6. В нижней части реактора 2, в зоне выхода 8, находится экран 13, который разделяет внутреннее пространство реактора 2 на внутренний кольцевой зазор 10 и наружный кольцевой зазор 11. Поперечное сечение раскрыва наружного кольцевого зазора 11 можно устанавливать с помощью клапана, который выполнен в виде сильфона 14. Сильфон 14 состоит из эластичного материала, например из эластомера, и установлен с возможностью перемещения между закрытым положением 15 и открытым положением 16, которое показано штриховой линией. В закрытом положении воспрещается прохождение потока через наружный кольцевой зазор 11, в открытом положении 16 фракция суспензии с высокой долей ферромагнитных частиц 4 может проходить через наружный кольцевой зазор 11 и отводиться через трубопровод 17 в направлении стрелки.

Привод сильфона 14 осуществляется в показанном примере выполнения электромеханически, например с помощью перемещаемого туда и обратно электродвигателем толкателя. В качестве альтернативного решения, сильфон можно перемещать пневматически между закрытым положением 15 и открытым положением 16. Сильфон проходит в окружном направлении по всей окружности реактора 2, так что ферромагнитный материал 4 отделяется на всей окружной поверхности. Кроме того, устройство 12 содержит управляющий блок 18, который соединен через не изображенные электрические провода с магнитом 7 бегущего поля и сильфоном 14. С помощью управляющего блока 18 можно синхронизировать создаваемое магнитом 7 бегущее магнитное поле с движением открывания и закрывания сильфона 14. Синхронизация осуществляется так, что сильфон открывается, когда доля ферромагнитных частиц в суспензии высока, аналогичным образом сильфон 14 полностью или частично закрывается, когда доля ферромагнитных частиц, моментально проходящих через выход 8 суспензии, является небольшой.

На фиг. 3 показан вариант показанного на фиг. 2 примера выполнения, в котором в трубопроводе 17 находится насос 19. Насос 19 транспортирует отделенную фракцию суспензии в приемный бак 20, в котором ферромагнитные частицы накапливаются для других стадий обработки. От приемного бака 20 ответвляется обводной трубопровод 21, через который фракция ферромагнитных частиц снова подается в трубопровод 17. Таким образом обеспечивается, что отделенная фракция ферромагнитных частиц постоянно находится в движении, за счет чего предотвращается закупоривание трубопровода 17 даже при длительных остановках. В обводном трубопроводе 21 находится дроссель 22, с помощью которого поперечное сечение обводного трубопровода 21 устанавливается так, что обеспечивается определенный расход. Через обводной трубопровод 21 происходит транспортировка вещества в трубопроводах также тогда, когда сильфон 14 находится в закрытом положении.

На фиг. 4 показан другой пример выполнения устройства 28, реактор 2 которого выполнен, как показанный на фиг. 1 реактор 2. В отличие от предыдущего примера выполнения отделяемая фракция суспензии отсасывается с помощью мембранного насоса 23. Мембранный насос 23 интегрирован в трубопровод 17, так что поток отделенной фракции суспензии проходит через мембранный насос 23. За счет движения подвижной мембраны 24 и координированного управления клапанами 25, 26, суспензия транспортируется в направлении стрелки и отсасывается. Управляющий блок 27, который соединен с магнитом 7 бегущего поля и мембранным насосом 23, обеспечивает синхронизацию насосного движения мембранного насоса 23 и бегущего магнитного поля так, что рабочий ход мембранного насоса 23 происходит тогда, когда суспензия с высокой долей ферромагнитных частиц протекает в наружном кольцевом зазоре 11.

Группа изобретений относится к вариантам устройства для выделения ферромагнитных частиц из суспензии. По одному из вариантов устройство для выделения ферромагнитных частиц из суспензии содержит трубчатый реактор, имеющий вход и выход, и предназначенный для прохождения через него потока суспензии, кольцеобразный экран, который разделяет внутреннее пространство реактора на внутренний кольцевой зазор и наружный кольцевой зазор, соединенный с трубопроводом для отвода отделенных частиц, средства для создания воздействующего на реактор бегущего магнитного поля и клапан для установки поперечного сечения раскрыва наружного кольцевого зазора. Предусмотрен управляющий блок, соединенный со средством создания бегущего магнитного поля и с клапаном и выполненный с возможностью регулирования поперечного сечение раскрыва наружного кольцевого зазора в зависимости от фактического положения амплитуды и/или фазы бегущего магнитного поля. По другому из вариантов, устройство для выделения ферромагнитных частиц из суспензии содержит мембранный насос, сторона всасывания которого входит в реактор и интергированный в трубопровод. Предусмотрен управляющий блок, соединенный со средством создания бегущего магнитного поля и с мембранным насосом и выполненный с возможностью регулирования рабочего хода мембранного насоса в зависимости от фактического положения амплитуды и/или фазы бегущего магнитного поля. Технический результат - повышение эффективности выделения ферромагнитных частиц из суспензии. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для выделения ферромагнитных частиц из суспензии, содержащее:
трубчатый реактор (2), имеющий вход (3) и выход (8) и предназначенный для прохождения через него потока суспензии,
кольцеобразный экран (9, 13), который разделяет внутреннее пространство реактора (2) на внутренний кольцевой зазор (10) и наружный кольцевой зазор (11), соединенный с трубопроводом (17) для отвода отделенных частиц,
средства (7) для создания воздействующего на реактор (2) бегущего магнитного поля, и
клапан (14) для установки поперечного сечения раскрыва наружного кольцевого зазора (11),
причем предусмотрен управляющий блок (18), соединенный со средством (7) создания бегущего магнитного поля и с клапаном (14) и выполненный с возможностью регулирование поперечного сечение раскрыва наружного кольцевого зазора (11) в зависимости от фактического положения амплитуды и/или фазы бегущего магнитного поля.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что кольцеобразный экран (9, 13) выполнен с возможностью разделения ферромагнитных и немагнитных составляющих частей суспензии.

3. Устройство по любому из пп. 1 или 2, отличающееся тем, что клапан (14) обеспечивает возможность полного закрывания кольцевого зазора (11).

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что клапан имеет сильфон (14) для установки поперечного сечения раскрыва, который приводится в действие предпочтительно электромагнитно, пневматически или гидравлически.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что сильфон (14) состоит из эластичного материала, в частности из эластомера.

6. Устройство по любому из пп. 1 или 2, отличающееся тем, что оно снабжено насосом (19), сторона всасывания которого входит в реактор (2).

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что насос (19) для транспортировки отделяемых магнитных составляющих частей подключен к обводному трубопроводу (21), в котором предпочтительно находится дроссель (22).

8. Устройство для выделения ферромагнитных частиц из суспензии, содержащее:
трубчатый реактор (2), имеющий вход (3) и выход (8) и предназначенный для прохождения через него потока суспензии,
кольцеобразный экран (9, 13), который разделяет внутреннее пространство реактора (2) на внутренний кольцевой зазор (10) и наружный кольцевой зазор (11), соединенный с трубопроводом (17) для отвода отделенных частиц,
средства (7) для создания воздействующего на реактор (2) бегущего магнитного поля, и
мембранный насос (23), сторона всасывания которого входит в реактор (2) и интергированный в трубопровод (17),
причем предусмотрен управляющий блок (27), соединенный со средством (7) создания бегущего магнитного поля и с мембранным насосом (23) и выполненный с возможностью регулирования рабочего хода мембранного насоса (23) в зависимости от фактического положения амплитуды и/или фазы бегущего магнитного поля.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что рабочий объем мембранного насоса (23) выбран так, что по существу отсасываются дискретно подаваемые с помощью бегущего магнитного поля магнитные составляющие части.

10. Устройство по п. 8 или 9, отличающееся тем, что мембранный насос (23) для транспортировки отделяемых магнитных составляющих частей подключен к обводному трубопроводу (21), в котором предпочтительно находится дроссель (22).