Магнитогидростатический сепаратор Советский патент 1991 года по МПК B03C1/30 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, разделению минеральных и других частиц по плотности и может быть использовано для анализа руд, почв, гравитационной сепарации полезных ископаемых, получения мономинеральных фракций из горных пород, руд и россыпей, а также выделения магнитных фракций из этих материалов.

Известно устройство для разделения минералов по плотности - гравитационное обогащение, например концентрационный стол. Обогащение на столах происходит в тонком слое воды, текущей по наклонной плоскости (деке). Дека имеет нарифления в виде невысоких узких планок, расположен ных вдоль длинной стороны стола, и совер шаег возвратно-поступятельнор двим..ониг

Благодаря силам трения и инерции происходит непрерывное перемещение минеральных частиц вдоль нарифлений. . Вследствие небольшого поперечного наклона деки и подачи воды перпендикулярно нарифлению происходит снос частиц, расслоение их по массе: тяжелые и крупные располагаются в нижних слоях воды, а легкие и мелкие - в верхних.

Недостатком известного устройства является то, что на нем можно разделить частицы, имеющие разницу в плотности не менее 1 г/см , а также то, что для разделения частиц по плотности их надо предварительно расклассифицировать по крупности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является наклонный ФГС-сепаратор с отсечкой разделительных продуктов по высоте слоя магнитной жидкости и разгрузкой со стороны вертикальной поверхности ее слоя.

Однако в этом устройстве качество продуктов разделения невысоко, так как фракция тяжелых частиц засоряется магнитными частицами. Выделение магнитных частиц необходимо производить до загрузки в сепаратор. Поэтому технологические возможности данного устройства ограничены только разделением исходного продукта по плотности (удельному весу). Эти недостатки связаны с неэффективным использованием области магнитного поля, т.е. с конструкцией магнитной системы и рабочей камеры.

Цель изобретения - повышение качества получаемого продукта и расширение его технологических возможностей путем очищения фракции тяжелых частиц от магнитных и выделения магнитных частиц в отдельный продукт в самом устройстве.

Указанная цель достигается тем, что в магнитогидростатическом сепараторе, содержащем магнитную систему, заполнен- . ную магнитной жидкостью рабочую камеру, снабженную патрубком подачи питания, расположенным на входном торце камеры, отсекателями разделенных продуктов, установленными на противоположном входному выходном торце камеры на разной высоте, и разгрузочные патрубки, соединенные с соответствующими отсекателями, магнитная система имеет форму рейстрека. охватывающего рабочую камеру, сама камера герметична и разделена перегородкой, расположенной в горизонтальной плоскости симметрии рейстрека, на две сообщающиеся между собой секции, разгрузочные патрубки, соединенные с соответствующими отсекателями, расположены в верхней секции на выходном торце камеры и в ниж ней секции на входном торце, причем нижний разгрузочный патрубок верхней секции соединен с входом в нижнюю секцию, а число разгрузочных патрубков нижней секции не менее двух.

Выполнение магнитной системы в форме рейстрека существенно и отвечает указанной цели по следующим причинам. Его прямолинейные токовые участки обеспечивают постоянную конфигурацию поля маг0 нитных сил (градиента квадрата индукции магнитного поля) f 0,5-grad(B2) по всей длине рейстрека, что создает постоянные условия для разделения частиц на всем пути их следования от входа в рабочую камеру до

5 выхода и повышает качество (чистоту) разделения продукта (В - величина индукции магнитного поля). Величина индукции магнитного поля рейстрека имеет наибольшее значение в горизонтальной плоскости его

0 симметрии. Перегородка рабочей камеры, расположенная в этой плоскости, разделяет рабочую камеру на две секции, причем в нижней секции происходит очищение фракции тяжелых частиц от магнитных, что также

5 повышает качество продуктов разделения, Поскольку камера герметично закрыта и жидкость можно прокачивать насосом, а не пускать самотеком, то можно путем увели чения скорости потока пульпы поднять гак0 же производительность сепаратора.

Указанные отличительные признаки в других технических решениях с проявлением аналогичных свойств не известны. Это дает основание считать предлагаемое тех

5 ническое решение соответствующим критерию существенные отличия

На фиг. 1 изображена схема сепаратора. вид сбоку, разрез: на фиг.2 - то же, вид сверху.

0 Сепаратор включает в себя магнитную систему 1, выполненную в форме рейстрека, который может быть изготовлен из сверхпроводника, между его направляющими находится закрытая камера 2.

5 заполненная пара- или ферромагнитной жидкостью. Камера соединена с питателем 3 патрубком 4 подачи питания и разделена горизонтальной перегородкой 5 на две, се- ции: верхнюю 6 и нижнюю 7 Перегородка 5

0 расположена в плоскости наибольшего зна чения магнитной силы. В торце верхней сек ции на выходе находится один или более (на фиг.1 два) патрубка 8 слива с соответствую щими приемниками 9 продуктов сепарации

5 Верхняя секция соединена с нижней (на фиг.1 это соединение показано с помощью перемычки 10). На выходном торце нижней секции, который на фиг 1 и 2 расположен под входом верхней секции, находятся два или более (на фиг 1 два) патрубка 11 и 12

слива с приемниками соответственно тяжелой и магнитной фракций. Для более четкого деления и избежания краевых эффектов магнитной системы в рабочей емкости 2 предусмотрена установка горизонтальных пластин-делителей 13. Для облегчения удаления ферромагнитных частиц возможна установка транспортера 14 с ребрами.

Сепаратор работает следующим образом.

Исходный материал посредством питателя 3 подается по патрубку 4 подачи в рабочую емкость 2, размещенную между направляющими рейстрековой магнитной системы 1, разделенную перегородкой 5 на две секции: верхнюю 6 и нижнюю 7. Сначала частицы попадают в верхнюю секцию 6. На них действует сила тяжести, ослабленная выталкивающей силой жидкости Fi (pM-po)gV и магнитная сила F2(x4-x0) -0,5 grad (В2) V ///0. где рч и р0 - плотность частицы и жидкости соответственно; хч и х0 - относительные магнитные восприимчивости частицы и жидкости; g - ускорение силы тяжести; V - объем частицы.

Уравнение движения частицы выглядит следующим образом. (Рч-р0)д+ (хч-хо) grad (B2)/2///0 рча, где а - ускорение частицы.

Обычно плотность частицы больше плотности жидкости и сила FI направлена вниз. Сила Fa может быть направлена и вверх, и вниз, Все зависит от соотношения Рч и XQ, а также от направления grad (В ). Если частица немагнитная или слабомагнитная (хч хо) и она находится в верхней секции 6, где grad (В2) направлен вниз, то F2 направлена вверх и конкурирует с силой FI. Если по величине сила F2 больше FL то частица всплывает, занимая положение, соответствующее ее плотности. Удаление легких частиц происходит по патрубкам 8 в приемники 9. Тяжелые и попавшие к ним сильномагнитные частицы с хч х0 подаются в нижнюю секцию. Более точно можно сформулировать условие попадания частицы на дно верхней следующим образом:

рч ро+ (x0-x4)grad (B2)/18///0,. (1)

В нижней секции на частицы тоже действует магнитная сила и сила тяжести, уравнение их движения запишется в виде (1), но теперь F2 направлена вверх, так как grad(B2) направлен вверх к перегородке 5. Поэтому сильномагнитные частицы всплывут вверх и попадут по патрубку 11 в торце секции в отдельный приемник. Немагнитные и тяжелые частицы не будут всплывать.

Пример. Рейстрек имеет размеры: высота 10 см: ширина 3 см. длина 50 см. Имеется смесь частиц: кварц ,7 г/см 3 , золото ,8 г/см3,

свинец .8 г/см ,

ильменит ,4 г/см , 10 .

Рабочая среда - насыщенный раствор парамагнитной соли MnCte с -10 , .43 г/см3. С помощью сверхпроводящей обмотки из NbTI можно создать такое магнитное поле в области перегородки, что grad (В ) 100 Тл/м, при этом В 4 Тл, grad(B)25 Тл/м. Для кварца Fi(2,7-1,4) -103 9,8 1,5

F2 (0-900)

Fi+F2 -75

т.е кварц всплывает со дна верхней секции и будет удален верхним патрубком.

о

98

100-90 10 3Н/м3

10 3Н/мзГ

з.

Для золота Fi (7,8-1,4) -9,8

63- Н/м3; F2 (0-900) -10 6- 100- - 90-Ю 3 Н/м3; Fi+ F2 -15-10 3 Н/м3, т.е. золото всплывает со дна, но не дойдет до самого верха секции, а прекратит подьем на высоте примерно 0,048 м, так как при этом магнитнаг, сила и сила тяжести сравняются по величине и будут направлены Б противоположные стороны.

Действительно, на этой высоте индукция магнитного поля составляет 4 Тл- -0,048м -25Тл/м 28Тл,Р2(0-900)- 106-2,8х х 25 63-10 3 Н/м3- FL

Для свинца Fi (13,8-1,4) 9,8 115-10 Н/м и он совсем не всплывает, так как во всей секции, даже на дне, магнитная сила F2 меньше силы тяжести. Свинец пройдет в нижнюю секцию рабочей камеры. Туда же попадет ильменит, так как для него:

FH4,4-1,4)- -9, -10 3Н/м3;

F2(-900+1800) -10 3Н/м3.

Направление сил одинаковое (вниз).

В нижней секции свинец не всплывет, так же как и в верхней. Магнитная сила, действующая на частицы свинца, направлена, как и сила тяжести, вниз. По нижнему патрубку свинец будет удален в приемник тяжелых продуктов. Частицы ильменита всплывут, так как магнитная сила для них направлена вверх и превышает силу тяжести. Поэтому ильменит можно удалить через верхний патрубок этой секции.

Таким образом, исходная смесь за один проход будет разделена на четыре фракции. причем выделена и магнитная фракция при хорошем качестве очистки тяжелых частиц от сильномагнитных,

Формула изобретения

Мэгнитогидростатический сепаратор содержащий магнитную систему, заполнен

ную магнитной жидкостью рабочую камеру с патрубком подачи питания, расположенным на входном торце камеры, отсекатели разделенных продуктов, установленные на разной высоте в камере, и разгрузочные патрубки, соединенные с соответствующими отсекателями, отличающийся тем, что, с целью повышения качества продуктов разделения, магнитная система имеет форму рейстрека, охватывающего рабочую камеру, которая выполнена герметичной и разделена перегородкой расположенной в горизонтальной плоскости симметрии рейстрека, на две сообщающиеся между собой верхнюю и нижнюю секции, а разгрузочные патрубки, соединенные с соответствующими отсекателями, расположены в верхней и нижней секциях на выходных торцах.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, разделения минеральных и других частиц по плотности и может быть использовано для анализа руд, почв, гравитационной сепарации полезных ископаемых, получения мономине- рапьных фракций из горных пород, руд и россыпей, а также выделения магнитных фракций из этих материалов. Цель изобре- (хния - повышение качества продуктов разделения. Устройство содержит магнитную систему имеющую форму рейстрека, охватывающего рабочую камеру, сама камера герметична и разделена перегородкой, расположенной в горизонтальной плоскости симметрии рейстрека, на две сообщающиеся между собой секции Разгрузочные патрубки, соединенные с соответствующими отсекателями, расположены в верхней и нижней секциях на выходном торце. Исход ный материал посредством питателя подается в рабочую емкость, размещенную между направляющими рейстрековой магнитной системы, разделенную перегородкой на две секции: верхнюю и нижнюю. Сначала частицы попадают в верхнюю секцию. На них действует сила тяжести, ослабленная выталкивающей силой жидкости, и магнитная сила. Обычно плотность частицы больше плотности жидкости и сила тяжести направлена вниз. Магнитная сила может быть направлена и вверх, и вниз. Если частица немагнитная или слабомагнитная и она находится в верхней секции, то магнитная сила направлена вверх. Легкие частицы удаляются по патрубкам верхней секции. В нижней секции на частицы тоже действуют магнитная сила и сила тяжести, но теперь магнитная сила направлена вверх Поэтому сильномагнитные частицы всплывают вверх и попадают по патрубку в торце секции в отдельный приемник. 2 ил. со XI О CJ 00 XI

/

/

t г

/

У Ч. -у х -у -у -у Л -У х х . ХЛ.-У-У

Т/

I

«

Z.

12

, 1 у. 1 l-nT-i

/

/

/J

/7

Фиг. 1