Способ разрушения зернистого материала с магнитными компонентами и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК B02C19/18 

Изобретение относится к области обогащения руд черных металлов, а именно к способу разрушения зернистого материала с магнитными компо- нентами и устройству для его осуществления, и может быть использовано, например, в горнодобывающей промышленности для дробления и измельчения железных руд.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса.

На фиг„ 1 схематически представлена блок-схема устройства для разрушения зернистого материала с маг- нитными компонентами; на фиг. 2 и 3 схемы расположения источников магнитного поля; на фиг. 4 - футеровка„ положение на рабочем органе; на фиг„ 5 - схема расположения источ- ников магнитного поля под футеровкой на фиг. 6 - циклограмма изменения величины деформации; на фиг. 7 - циклограмма напряженности магнитного поля; на фиг. 6 - циклограмма на- пряженности переменного магнитного поля в рабочем объеме в процессе разрушения зернистого материала циклически движущимися рабочими органами.

Способ разрушения зернистого ма- териала с магнитными компонентами осуществляется с помощью устройства, которое содержит корпус 1, рабочие органы 2, из которых по крайней мере один является подвижным, па ра- бочих органах 2 закреплена футеровка 3 таким образом, что пространство между взаимоперемещающимися поверхностями футеровки 3 образует камеру, где происходит разрушение зер- нистого материала 4. На рабочих органах 2 под футеровкой 3 расположены источники 5 магнитного поля, размещенные на протилоположных рабочих органах 2 и обращенные друг к другу разноименными полюсами. В общем случае источники магнитного поля 5 соединены с блоком 6 возбуждения. Рабочие органы 2 приводятся в движение

силопередающим приводом 7. Синхронизация изменения параметров магнитного поля в рабочем пространстве осуществляется блоком 8 управления, соединенным с блоком 6 возбуждения и силопередающим приводом 7„

Блок 6 возбуждения представляет собой источник тока различных параметров (постоянного, переменного с различной частотой или импульсного)„

Корпус i и рабочие органы 2 выполнены из ферромагнитного материала и являются магнитопроводом для замыкания магнитного потока в рабочем пространстве, в котором происходит разрушение материала

На фиг о 2 показан источник 5 магнитного поля, выполненный в виде катушки 9, которая может быть снабжена вставкой 10, охватываемой катушкой 9, и одним концом жестко связана (закреплена) с рабочим органом 2, а другим - с футеровкой 3, и служит корпусом для катушки 9.

При этом вставка 10 может быть выполнена из магнитомягкого, магнито- жесткого или магнитострикционного магнитного материала. Питание катушек 9 осуществляется от источника тока - блока 6 возбуждения, параметры которого могут быть различными в зависимости от назначения источников 5 магнитного поля„ Это могут быть источники постоянного, переменного или импульсного тока.

На фиг. 3 показан источник 5 магнитного поля, выполненный в виде постоянных магнитов, 11, размещенных между рабочим органом 2 и футеровкой 3. Между постоянными магнитами 11 расположены немагнитные элементы 12, имеющие механическую жесткость в направлении приложения нагрузки выше механической жесткости постоянных магнитов 11 о

На фиг. 4 показан пример выполнения футеровки 3 в виде отдельных плит, под каждой из которых распо

ложены источники 5 магнитного поля одной полярности, при этом на противоположных рабочих органах 2 размещены футеровки 3, обращенные друг к другу разноименной полярностью источников 5 магнитного поля. Направление замыкания магнитного потока между ними через рабочее пространство показано стрелками. На рабочем же органе 2 (фиг. 5) футеровки 3 с источниками 5 магнитного поля разноименной полярности размещены в шахматном порядке с зазором между ними, заполненным немагнитным износостойким материалом, а сами фу- .теровки 3 выполнены из ферромагнитного материалао

Футеровка может быть выполнена также из немагнитного материала, например немагнитной стали, чугуна, керамики и других износостойких материалов,,

В частном случае, когда источниками 5 магнитного поля являются постоянные магниты, футеровка 3 может быть выполнена из магнитожесткого иносостойкого и ударопрочного материала, причем источники 5 магнитного поля могут являться частью футеровки 30

Устройство работает следующим образом,,

Рабочее пространство, образованное между циклически движущимися рабочими органами 2, заполняется разрушаемым зернистым материалом при увеличении зазора между ними (на фиг, 6 этот цикл соответствует промежутку времени, когда деформация осутствует и реализуется свободное движение материала в рабочем пространстве) .

На загружаемый материал в этом цикле действует магнитное поле(фиг. в котором он намагничивается в направлении и ориентируется в этом направлении. Градиент магнитного поля направлен параллельно движению материала, вследствие чего заполнение рабочего пространства материалом происходит более интенсивно,, После этого происходит деформирование намагниченного материала за счет движения рабочих органов 2 (по крайней мере одного из них). По мере возрастания величины деформации возрастает напряженность магнитного поля (предельная точка кривой деформации),

10

15

20

25

45

30

35

40

0

5

напряженность магнитного поля максимальна

Эта ситуация соответствует минимальному зазору между рабочими органами 20 При обратном ходе рабочих органов 2 происходит разгрузка разрушаемого материала, при этом синхронно с движением рабочих органов 2 меняются параметры магнитного поля в рабочем пространстве, например уменьшается напряженность магнитного поля. Направление градиента напряженности магнитного поля параллельное свободному движению материала способствует ускорению его выгрузки. Далее цикл повторяется, при этом напряженность и деформация изменяются циклически и синхронно. Длительности циклов разгрузки и загрузки по сравнению с циклом деформирования (разрушения) могут отличаться друг от друга в ту или иную сторону. В частном случае они могут совпадать, а характер изменения напряженности магнитного поля может быть гармоническим, соответствовать синусоидальному закону.

Работа устройства в том случае, когда используются источники переменного магнитного поля 5 (импульсного или комбинированного), когда частота этого поля превышает частоту движения рабочих органов 2 (частоту циклов) аналогична описанной ранее, что следует из сравнения циклов деформирования (фиг. 6) и напряженности переменного магнитного поля (Фиг. 8).

Рабочие органы 2 устройства могут быть выполнены в виде щек, валков, конусной чаши или конуса, в зависимости от применяемого для разрушения оборудования.

Способ и устройствопрдверены в лабораторных условиях. Материалом для разрушения служила железная руда крупностью -12+8 мм, с массовой долей железа в ней 17,6%.

В лабораторном устройстве рабочими органами 2 служили наклонно расположенные плиты, под футеровкой 3 которых размещались источники 5 магнитного поля в виде постоянных магнитов из феррита бария для создания постоянного магнитного поля и катушек 9, снабженных магнитными вставками 10 (электромагнитов) для создания переменного магнитного поля.

При этом напряженность магнитного поля изменялась в цикле загрузки ог 8 до 12 кА/м, в цикле деформации от 12 до 24 кА/м и в цикле разгрузки от 12 до 8 кА/Мо Частота переменного магнитного поля составляла 50 Гц, а частота движения рабочих органов 2 Гц.

Градиент напряженности магнитного поля в рабочем пространстве вдоль направления свободного движения материала задавался соответствующим расположением постоянных магнитов под футеровкой с увеличивающейся от загрузочного конца к разгрузочному магнитодвижущей силой источников (4,5 - 6 кА) и составлял 40 кА/м .

Полиградиентное поле в зоне деформирования создавалось чередующимся в шахматном порядке расположением под плитами источников магнитного поля с различной полярностью,, Градиент на поверхности футеровки составлял 20 - 80 кА/м2.

Для проверки полиградиентных магнитных полей, создаваемых ферромагнитными недробимыми телами, процесс разрушения магнитных полей осуществляли с введением в него стальных Шаров диаметром 8 мм

Эффективность процесса оценивалас по массовой производительности по ч формуле

Q k.-k- J,

где k.

k

Р

коэффициент, определяемый размерами зазора между рабочими органами и объемом камеры;

коэффициент разрыхления; плотность материала. Произведение k Ј- насыпная плотность (Р), а поскольку k. - константы для данного устройства и не менялись в течение опытов, то относительная производительность (сравнительная) зависит лишь от соотношения насыпных плютностей р

Q«TU -5е- 4oo%,

где

f« ,

Ji

ОТ Кj,

- насыпная плотность материала в известном и предлагаемом способах соот- ветственио.

Относительная производительность по готовому классу Р (-4+0 мм)

О г ДО

отн

У

--- - 100%, о

где v , ут - выход готового класса

крупности при разрушении материала по известному и предлагаемому способам соответственно.

Показатель качества разрушения определяется по формуле

к

(р -с/)

(Ј-77

где

100%, Fe в концент- массовая доля

рате;

/Зг теоретическое значение массовой доли железа в магнитном компоненте материала, равное 72,4% Fe для полностью раскрытого магнетита в железных рудах; о( - массовая доля железа в материале.

Значения с{ и р определялись по результатам магнитной сепарации разрушенного материала в классе крупности -2+0 ммо

Показатель Р

отн

характеризует

0

5

0

5

0

степень полноты раскрытия компонентов материала при его разрушении по сравнению с теоретическим (максимально полным) 0

Полученные результаты по насыпной плотности р, содержанию готового класса, показателям качества и относительных пролзводительностей приведены в таблице

Анализ результатов показывает, что относительная производительность по предлагаемому способу увеличилась на 23-35%, массовая производительность - на 15% с одновременным повышением на 1 - 3% показателя качества .

Полиградиентное магнитное поле (в том числе и созданное ферромагнитными недробимыми телами) приводит к дополнительному повышению эффективности разрушения предлагаемым способом, что выражается- в повышении его относительной производительности на 1 - 3%, в массовой производительности на 6 - 10%, а качество разрушения возрастает на 1,4%.

Переменное магнитное поле, частота которого превышает ч-астоту движения рабочих органов, также повышает эффективность способа. Так как его частота (50 Гц) по сравнению с частотой движения рабочих органов (2 Гц) больше, то повышается каче9158

ство разрушения :..х ,6%, а производительность на 8% за счет сокращения крупности материала, а также за счет уплотнения его в рабочем объеме на 6%.

Если частота магнитного поля .совпадает с частотой движения рабочих органов, то эффективность процесса разрушения не меняется. При уменьше- нии же частоты эффективность снижается по всем показателям, что связано с нарушением синхронизации процессов намагничивания и деформирования материалов.

Таким образом, изобретение обеспечивает повышение эффективности процесса разрушения зернистых матери15 жено установленным на втором рабочем органе дополнительным источником магнитного поля и футерующими элементами для основного и дополнительного источников магнитного поля, при этом

2S

30

алов, содержащих магнитные компоненты. м последние обращены друг к другу разноименными магнитными полюсами, а

Формула изобретениякорпус и рабочие органы выполнены из

магнитного материала.

60 Устройство по п. 5, отличающееся тем, что источники магнитного поля выполнены в виде электромагнитов с катушками и магнитными вставкамио

7.Устройство по п. 5, отличающееся тем, что источники магнитного поля выполнены в виде постоянных магнитов.

8.Устройство по п. 5, отличающееся тем, что каждый источник магнитного поля выполнен в виде набора постоянных магнитов или электромагнитов, один из полюсов каждого из которых обращен к футеровке в виде плиты, причем обращенные к плите разноименные полюсы расположены

в шахматном порядке

9.Устройство по пп0 5 и 8, отличающееся тем, что между плитами футеровки размещены вставки из немагнитного материала, жесткость которого выше жесткости материала, из которого выполнен источник магнитного поля.

10.Устройство по п. 6, отличающееся тем, что магнитная вставка каждого электромагнита жестко связана с футерующим элементом и рабочим органом.

1о Способ разрушения зернистого . материала с магнитными компонентами путем деформирования его сжатием меж- ду циклически движущимися рабочими

органами при одновременном воздействии на него магнитным полем, о т- личающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, перед деформированием и после на материал воздействуют магнитным полем, направление намагничивания которого совпадает с направлением деформирования, а напряженность магнитного поля меняется синхронно с циклически движущимися рабочими органами с максимумом в цикле деформирования, при этом градиент напряженности магнитного поля между рабочими органами направлен параллельно направлению движения материала. I

2о Способ по п. отличающий с я тем, что на материал воздействуют полиградиентным магнитным полем.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на материал воздействуют переменным магнитным полем, частота изменения которого больше частоты движения рабочих органов.

35

40

45

50

10

4.Способ поп„ 1, отличающийся тем, что в материал вводят недробимые ферромагнитные тела.

5.Устройство для разрушения зер нистого материала с магнитными компонентами, содержащее корпус, два оппозитно расположенных рабочих органа, один из которых имеет источник магнитного поля и по меньшей мере один из которых установлен с возможностью циклического перемещения навстречу другому, отличающееся тем, что, оно снаб

жено установленным на втором рабочем органе дополнительным источником магнитного поля и футерующими элементами для основного и дополнительного источников магнитного поля, при этом

последние обращены друг к другу разноименными магнитными полюсами, а

2S

30

35

40

45

50

53,0 54,2

54,2 60,1 49,6 60,9 61,2

55,4 60,1 64,3

40,0

48,0

49,0 54,0

35,0

56,3 58,1

49,2 54,0 57,3

1,52 64,6 - 100

1,52 66,8

120

1,5 1,74

66,8 77,6

1,53 58,4

1,76 79,0 1,8 79,6

1,6

1,14 1,83

69,0 77,6 85,2

123 135

88

141 145

123 135 143

100

120

100

123 135

99 115

101

116 118

123 135 143

115 115 121

Изобретение относится к области обогащения руд горных металлов, а именно к способу разрушения зернистого материала с магнитными компонентами и устройству для его осуществления, и обеспечивает повышение эффективности процесса. Способ разрушения осуществляется с помощью устройства, содержащего корпус 1, рабочие органы 2 с футеровкой 3, по меньшей мере один из которых перемещается. На рабочих органах 2 под футеровкой 3 расположены источники 5 магнитного поля, обращенные друг к другу разноименными полюсами и соединенные с блоком возбуждения 6. Рабочие органы 2 приводятся в движение силопередающим приводом 7. Синхронизация изменения параметров магнитного поля в рабочем пространстве осуществляется блоком управления 8. Способ включает воздействие на материал 4 перед, в процессе и после его деформирования магнитным полем, направление намагничивания которого совпадает с направлением деформирования, а напряженность магнитного поля меняется синхронно с циклически движущимися рабочими органами 2 с максимумом в цикле деформирования, при этом градиент напряженности магнитного поля между рабочими органами 2 направлен параллельно направлению движения материала 4. 2 с.п. ф-лы, 8 з.п. ф-лы направлению движения материала 4. 2 с.п. ф-лы, 8 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

Фиг.Ч

/г

ФигЗ

Я

Уиг.5