СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МАГНИТНОЙ ФРАКЦИИ ИЗ ПОТОКА СУСПЕНЗИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2021 года по МПК B03B5/34 B03C1/02 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности, к способам и устройствам магнитной сепарации.

Известны аппараты для непрерывного извлечения магнитной фракции из минеральной суспензии магнитных и немагнитных частиц, представляющие собой гидроциклон, снабженный магнитной системой, включающий в себя: цилиндроконический корпус, питающий патрубок, расположенный по касательной к цилиндрической части корпуса; сливной патрубок, расположенный по вертикальной оси частично в цилиндрической части корпуса и закрепленный на его крышке; песковую насадку; магнитную систему, размещенную на конической или цилиндрической части корпуса внутри или снаружи. [А.С. СССР №1535633 М. Кл. В03С 1/00 от 25.04.88 г.]

Недостатком данного устройства является совместное извлечение крупных минеральных немагнитных частиц и магнитной фракции, т.е. магнитная фракция извлекается с крупной немагнитной, что снижает качество концентрата.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство, в котором магнитная система расположена снаружи на конической части гидроциклона и разгрузка магнитной фракции в соответствии со способом разделения осуществляется через песковую насадку [А.С. СССР №522857 М. Кл. В03С 1/00: В03В 5/34 от 28.02.1972 г. (прототип)].

Недостатком этого устройства и реализуемого им способа извлечения магнитной фракции из вращающегося потока суспензии является некачественное разделение полидисперсных суспензий минералов, состоящих из частиц различной крупности, вследствие неполного противопоставления векторов магнитной и центробежной сил в зоне разделения, которое заключается в том, что сонаправленное под различным углом действие векторов магнитной и центробежной сил приводит к тому, что в магнитный продукт попадают под действием центробежной силы все относительно крупные и тяжелые немагнитные минеральные частицы, загрязняя магнитную фракцию.

Технической задачей изобретения является повышение селективности выделения магнитных минералов из полидисперсных суспензий при высокой удельной производительности процесса.

Указанная цель достигается тем, что изменяют направления действия магнитных и центробежных сил на взаимно противоположные и размещают над вращающимся потоком суспензии магнитную систему, создающую переменное магнитное поле таким образом, чтобы линии магнитного поля пересекали вращающийся поток суспензии. Градиент переменного магнитного поля внутри корпуса гидроциклона направляют противоположно направлению суммы векторов центробежной силы и силы гравитации и перенаправляют выход магнитной фракции (продукта) через сливной патрубок с помощью отверстий для разгрузки концентрата.

Возможность корректировки режима работы магнитного гидроциклона осуществляется сливным патрубком, снабженным устройством для регулировки общей площади разгрузочных отверстий, например, внутренней вставкой с щелевыми разрезами, перемещением которой изменяется площадь перекрытия отверстий.

Технический результат заключается в повышении качества магнитного продукта (концентрата) при сохранении высокой удельной производительности процесса магнитной сепарации в гидроциклоне и достигается тем, что в способе магнитной сепарации, включающем подачу полидисперсной суспензии, содержащей магнитный материал, в верхнюю цилиндрическую часть магнитного гидроциклона, отделение магнитного материала (продукта) в потоке суспензии от немагнитного осуществляют в верхней разделительной цилиндрической части гидроциклона под действием магнитных сил, центробежной силы и силы гравитации, разгрузку осуществляют благодаря разнице давления суспензии во внутреннем объеме гидроциклона и сливном патрубке осветленной частью суспензии через разгрузочные отверстия в сливном патрубке, а отвод немагнитной фракции (продукта) осуществляют через песковую насадку под действием центробежных сил.

Технический результат достигается также тем, что магнитный гидроциклон снабжен магнитной системой, расположенной сверху на крышке гидроциклона, выполненной в виде электромагнитной системы с магнитным сердечником (например в виде соленоида) или без него, либо из постоянных магнитов (цель-экономия электроэнергии), расположенной соосно над вращающимся потоком суспензии таким образом, чтобы линии магнитного поля пересекали вращающийся поток суспензии, а также сливным патрубком с разгрузочными отверстиями, расположенными под крышкой гидроциклона для вывода магнитного продукта из цилиндрической части корпуса.

Техническая сущность заключается:

- в том, что при заданном расположении магнитной системы относительно вращающегося потока пульпы, вектор магнитной силы противоположен вектору центробежной силы, как и соответствующие градиенты этих сил. Таким образом обеспечивается наиболее полное разделение магнитной и немагнитной фракций;

- в том, что использование переменного магнитного поля обеспечивает большую подвижность суспензии, селективность разделения и предотвращает забивку разгрузочных отверстий флокулами магнитного продукта;

- в том, что использование отверстий в сливном патрубке для разгрузки (удаления) магнитных частиц из разделительного пространства циклона, обеспечивает высокую производительность процесса и селективность извлечения магнитного материала в концентрат;

- в том, что применение высокоскоростного потока осветленной части суспензии для удаления из гидроциклона магнитных частиц обеспечивает ускоренный их вынос из разделительного пространства, исключая забивку разделительного пространства.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан магнитный гидроциклон в разрезе и вид сверху, на фиг. 2 изображено направление действия магнитной и центробежной сил в гидроциклоне и направление движения частиц суспензии;

Устройство состоит из корпуса магнитного гидроциклона - 1, сливного патрубка - 2, снабженного разгрузочными отверстиями - 3, магнитной системы - 4, входного патрубка - 5, песковой насадки - 6.

Способ реализуется следующим образом.

Суспензию готовят путем смешивания предварительно измельченного железосодержащего продукта с водой в соотношении от 1/10 до 3/10 и подают грунтовым насосом в гидроциклон, приводящее ее во вращательное движение. Сверху на это устройство соосно накладывают переменное магнитное поле таким образом, чтобы линии магнитного поля пересекали вращающийся поток суспензии. Взаимодействие вращающегося потока суспензии и магнитного поля приводит к увеличению концентрации магнитных частиц в приосевой области потока и немагнитных на его периферии. Отвод магнитной фракции осуществляют вдоль оси вращающегося потока суспензии через слив магнитного гидроциклона, совпадающей с осью симметрии магнитной системы, а немагнитную фракцию отводят в противоположную (например, через песковую насадку).

Устройство работает следующим образом.

Суспензия поступает в цилиндрическую часть корпуса магнитного гидроциклона - 1 через входной патрубок - 5 и попадает в зону действия магнитных и центробежных сил в разделительном пространстве, приобретая вращательное движение. Под действием магнитной силы магнитные частицы концентрируются вблизи магнитной системы под крышкой гидроциклона вокруг сливного патрубка - 2, вытесняя немагнитные частицы, которые под действием центробежной силы отбрасываются к стенкам гидроциклона и затем перемещаются в коническую часть гидроциклона, где удаляются через песковую насадку - 6. Магнитные частицы под действием градиента магнитного поля стремятся к геометрическому центру магнитного поля и под действием разницы давления потоков суспензии в цилиндрической части гидроциклона и в сливном патрубке выносятся через разгрузочные отверстия - 3 в сливном патрубке потоком осветленной в гидроциклоне частью суспензии.

Пример 1

Модель устройства, представляющая собой магнитный гидроциклон с внутренним диаметром 29 мм и сливным патрубком диаметром 10 мм, испытывалась в лабораторных условиях на искусственной смеси магнетита и кварца в соотношении, соответствующем содержанию Fe 43,98% и 18% твердого при крупности 70% класса -0,04 мм. Верхняя граница крупности составляла 0,12 мм.

Пульпа подавалась через входной патрубок при помощи шламового насоса, имеющего производительность 800 л/час. Магнитная система питалась переменным током через автотрансформатор, обеспечивая непосредственно под крышкой гидроциклона в центре магнитную индукцию 0,35 Тл. В результате было получено два продукта: концентрат с содержанием 54.7% Fe и хвосты с содержанием 25.96% Fe. Извлечение железа в концентрат составило 81,0%, производительность по твердому 144 кг/час. При проведении аналогичного опыта на устройстве, согласно а.с. СССР №522857, получен концентрат с меньшим содержанием железа - 48,7%.

Предложенная группа изобретений относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к магнитной сепарации. Способ извлечения магнитной фракции из потока суспензии включает подачу суспензии, приведение ее во вращательное движение, наложение магнитного поля на поток суспензии, отвод продуктов разделения по оси вращения потока суспензии. Накладывают сверху и соосно вращающемуся потоку переменное или постоянное магнитное поле таким образом, чтобы линии магнитного поля пересекали вращающийся поток суспензии. Отвод магнитной фракции осуществляют через слив магнитного гидроциклона, проходящий вдоль оси магнитной системы и геометрический центр магнитного поля, а немагнитную фракцию отводят через песковую насадку. Способ осуществляют с помощью устройства, включающего цилиндроконический корпус, загрузочный и сливной патрубки, песковую насадку и магнитную систему. Магнитная система выполнена в виде электромагнитной системы с магнитным сердечником или без него, питающейся переменным или постоянным током, либо из постоянных магнитов. Установлена соосно сливному патрубку на крышке гидроциклона. В сливном патрубке выполнены отверстия для разгрузки концентрата с возможностью регулировки общей площади разгрузочных отверстий. С целью регулировки общей площади разгрузочных отверстий, устройство выполнено с внутренней вставкой в сливной патрубок, перемещение которой дает возможность изменения площади отверстий для разгрузки концентрата и корректировки режима работы магнитного гидроциклона. Технический результат – повышение качества магнитного продукта (концентрата) при сохранении высокой удельной производительности процесса магнитной сепарации. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 2 ил.

1. Способ извлечения магнитной фракции из потока суспензии, включающий подачу суспензии, приведение ее во вращательное движение, наложение магнитного поля на поток суспензии, отвод продуктов разделения по оси вращения потока суспензии, отличающийся тем, что накладывают сверху и соосно вращающемуся потоку переменное или постоянное магнитное поле таким образом, чтобы линии магнитного поля пересекали вращающийся поток суспензии, отвод магнитной фракции осуществляют через слив магнитного гидроциклона, проходящий вдоль оси магнитной системы и геометрический центр магнитного поля, а немагнитную фракцию отводят через песковую насадку.

2. Устройство для извлечения магнитной фракции из потока суспензии, включающее цилиндроконический корпус, загрузочный и сливной патрубки, песковую насадку и магнитную систему, отличающееся тем, что магнитная система, выполненная в виде электромагнитной системы с магнитным сердечником или без него, питающейся переменным или постоянным током, либо из постоянных магнитов, выполнена соосной сливному патрубку и расположена на крышке гидроциклона, а в сливном патрубке выполнены отверстия для разгрузки концентрата с возможностью регулировки общей площади разгрузочных отверстий.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что с целью регулировки общей площади разгрузочных отверстий устройство выполнено с внутренней вставкой в сливной патрубок, перемещение которой дает возможность изменения площади отверстий для разгрузки концентрата и корректировки режима работы магнитного гидроциклона.