СПОСОБ МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ ЗЕРНИСТОГО МАТЕРИАЛА С РАЗЛИЧНОЙ ШЕРОХОВАТОСТЬЮ ПОВЕРХНОСТИ Советский патент 1995 года по МПК B03C1/00 

Изобретение относится к способам разделения зернистого материала по степени шероховатости поверхностей зерен и может быть использовано в обогащении, а также при производстве сверхтвердых материалов, в частности шлифпорошков из синтетических алмазов.

Цель изобретения увеличение выхода немагнитного продукта и его прочности за счет повышения контрастности магнитных свойств зернистого материала путем избирательного адгезионного закрепления части ферромагнитного материала на поверхности зернистого материала.

Для получения сравнительных данных параллельно проведена магнитная сепарация по прототипу и предлагаемому способу при разных значениях параметров. Во всех опытах определяли выход немагнитного (целевого) продукта и его прочность (разрушающую нагрузку), измеренную по методике ГОСТа 9206-80 "Порошки алмазные". Полученные данные сведены в таблицу.

Способ сепарации иллюстрируется примерами.

П р и м е р 1. Изготавливается шлифпорошок из синтетических алмазов зернистостью 400/315 для использования в буровом инструменте.

Термостойкие синтетические алмазы, извлеченные из продукта синтеза, подвергаются рассеву на ситах по зернистости. Выделенный между ситами с размером ячеек 400 и 315 мкм алмазный шлифпорошок зернистостью 400/315 имеет прочность 65,3 Н и поэтому отнесен к марке АС 50 Т.

Полученный таким образом алмазный шлифпорошок и ферромагнитный порошок (железный порошок марки ПЖ2-4М, измельченный) помещают в помольный цилиндр планетарной мельницы типа МОЛМ, в котором происходит взаимное относительное перемещение, обеспечивающее адгезионное взаимодействие ферромагнитных частиц и зерен алмазного шлифпорошка.

Режим работы в планетарной мельнице. Масса загрузки ис- ходного алмазного шлифпорошка, ка- рат, г 100/20/ Масса загрузки фер- ромагнитного по- рошка, г 20 Соотношение мас- сы шлифпорошка и ферромагнитного порошка 1:1 Крупность ферромаг- нитного порошка, мкм менее 40 Размер частиц ферромагнитного порошка в долях размера шлифпо- рошка (d_Fe/d₃) 10^-1 Время перемеши- вания, мин 5 Скорость враще- ния помольного цилиндра, об/мин 210-470 Развиваемое уско- рение перемеще- ния а в единицах ускорения свобод- ного падения в пределах 2-6
g<a< g где g ускорение свободного падения;
P_раз разрушающая нагрузка для зерен материала;
d_з размер зерен материала;
ρ- плотность зернистого материала.

После перемешивания смесь алмазного и ферромагнитного порошка направляют на магнитную сепарацию, которую проводят на электромагнитном сепараторе типа 138Т при следующих режимах: производитель- ность сепаратора, кг/ч 3 сила тока, А 2 зазор между питаю- щим лотком и роликом, мм 2
Прочность целевого продукта (см. табл.) составила 102,0 Н, т.е. достигнуто увеличение прочности на 56% и поэтому полученный шлифпорошок относится к более высокой марке АС 65Т. Выход немагнитного (целевого) продукта составил 50,64% общего количества порошка, полученного после рассева на ситах. По сравнению с выходом немагнитного продукта, полученного по прототипу (39,0% ), достигнуто увеличение выхода на 11,4% при одновременном повышении прочности на 11% (прочность по прототипу 92,7 Н).

П р и м е р 2. Аналогично проведено перемешивание алмазного и ферромагнитного порошка в течение 3 мин. Затем проведен отсев свободного ферромагнитного порошка. Для этого смесь алмазного и ферромагнитного порошков засыпают на сито с размером ячеек 200 мкм и подвергают вибрации в течение 10 мин на вибрационной установке фирмы "Фритч" (ФРГ) (режимы: частота вибрации 300 кол/мин, амплитуда 9 мм). После отсева свободного ферромагнитного порошка алмазный порошка подвергают магнитной сепарации при режимах, указанных выше.

При этом выход немагнитного (целевого) продукта увеличился до 51% общего количества исходного шлифпорошка против 39% по прототипу. Прочность целевого продукта составила 111,1 Н (шлифпорошок марки АС 65Т), что в 1,7 раза превышает прочность исходного алмазного шлифпорошка (65,3 Н) и на 12% превышает прочность целевого продукта, полученного по прототипу (92,7 Н). Кроме того, были проведены опыты при значениях параметров, выходящих за рамки заявляемых пределов.

Как следует из экспериментальных данных, приведенных в таблице, отклонение хотя бы одного из параметров от заявляемых пределов приводит к общему снижению эффективности заявляемого способа.

Так, применение ферромагнитного порошка, размер частиц которого на 4 и более порядков (d_Fe/d₃ ≥10^-4) меньше размеров частиц зернового порошка, приведет к существенному снижению избирательности адгезионного взаимодействия ферромагнитных частиц, и, следовательно, к уменьшению выхода немагнитного продукта и к снижению его прочности.

Использование ферромагнитного порошка, размер частиц которого соизмерим с размером частиц зернового состава (d_Fe/d_з ≥10^-1) приведет к снижению адгезионного взаимодействия, в результате к увеличению выхода немагнитного продукта, но резкому снижению его прочности.

Нанесение ферромагнитных частиц с ускорением 1g, т.е. под действием силы тяжести, не обеспечивает прочного адгезионного взаимодействия, в результате чего выход немагнитного продукта увеличивается при одновременном снижении прочности.

Уменьшение доли ферромагнитного порошка менее 0,01 приведет к тому, что не на всех шероховатых участках закрепляются ферромагнитные частицы, т.е. не наблюдается достаточного избирательного адгезионного взаимодействия, из-за чего выход немагнитного продукта возрастает, но снизится его прочность.

Увеличение доли ферромагнитного порошка более 1 не вызывается потребностью технологии, но будет приводить к увеличению массы обрабатываемых порошков и при реализации предлагаемого способа к снижению избирательности адгезионного взаимодействия и ухудшению эффективности магнитной сепарации, т. е. к снижению выхода и прочности немагнитного продукта.

При осуществлении способа с отсевом свободного ферромагнитного порошка перед магнитной сепарацией выход и прочность немагнитного продукта будут на уровне соответствующих показателей (см. табл.).

Изобретение м. б. использовано в обогащении, а также при производстве сверхтвердых материалов, в частности шлифпорошков из синтетических алмазов. Цель изобретения - увеличение выхода немагнитного продукта и его прочности за счет повышения контрастности магнитных свойств зернистого материала (ЗМ) путем избирательного адгезионного закрепления частиц ферромагнитного материала при нанесении его на поверхность ЗМ. Для этого в качестве ферромагнитного материала используют ферромагнитный порошок (ФМП) с размером частиц на 1 3 порядка меньше частиц ЗМ. Соотношение масс ЗМ и ФМП устанавливают равным 1 1 1 0,01. Нанесение ФМП на ЗМ осуществляют путем их совместного перемешивания. Его ведут с ускоренинием d, определяемым из выражения g<d<{P_раз:(0,5·d₃·ρ·10³)}·g,, где q ускорение свободного падения: P_раз разрушающая нагрузка для зерен ЗМ; d размер зерен ЗМ; ρ плотность ЗМ. При перемешивании ЗМ и ФМП в соотношении 1 1 1: 0,1 отделяют свободный ФМП от ЗМ путем рассева. Затем проводят магнитную сепарацию. Экспериментальные данные показали, что прочность закрепления увеличилась на 56% а выход немагнитного продукта на 11,4% 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. СПОСОБ МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ ЗЕРНИСТОГО МАТЕРИАЛА С РАЗЛИЧНОЙ ШЕРОХОВАТОСТЬЮ ПОВЕРХНОСТИ, преимущественно сверхтвердого материала, включающий нанесение на зернистый материал ферромагнитного материала и последующую магнитную сепарацию, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода немагнитного продукта и его прочности за счет повышения контрастности магнитных свойств зернистого материала путем избирательного адгезионного закрепления частиц ферромагнитного материала на поверхности зернистого материала, в качестве ферромагнитного материала используют ферромагнитный порошок с размером частиц на 1 3 порядка меньше частиц зернистого материала, а соотношение масс зернистого материала и ферромагнитного порошка устанавливают равным 1 1 1 0,01, при этом нанесение ферромагнитного порошка на зернистый материал осуществляют путем их совместного перемешивания, которое ведут с ускорением a, определенным из выражения

где g ускорение свободного падения;
P_раз разрушающая нагрузка для зерен материала;
d_з размер зерен материала;
ρ плотность зернистого материала. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при перемешивании зернистого материала и ферромагнитного порошка в соотношении 1 1 1 0,1 перед магнитной сепарацией отделяют свободный ферромагнитный порошок от зернистого материала путем рассева.