Лабораторный магнитный сепаратор Советский патент 1992 года по МПК B03C1/02 

Изобретение, относится к обогащению железных руд и может быть использовано для разделения магнитных минералов -по магнитным свойствам, т.е. для селективного разделения и обогащения минерального сырья.

Известные магнитные сепараторы, содержащие рабочую камеру и систему движущихся постоянных магнитов или электромагнитов, .разделяют магнитное сырье на магнитную и немагнитную компоненты.

Недостатком сепараторов такого типа является отсутствие возможности селективного разделения магнитной фракции на отдельные компоненты.

Наиболее близким по техническому принципу действия к предлагаемому сепаратору является лабораторный магнитный сепаратор периодического действия, включающий в себя магнитную систему, состоящую из магнитов с полюсами чередующейся полярности, радиально размещенными по периферии плоской обоймы, закрепленной на валу, соединенном с электродвигателем, и размещенную на столе сепарационную камеру.

Недостатком такого сепаратора является его низкая производительность, обусловленная периодичностью действия.

Цель изобретения - повышение производительности сепаратора путем непрерывности его работы.

Поставленная цель достигается тем, что в известном лабораторном магнитном сепараторе, содержащем магнитную систему с полюсами чередующейся полярности, радиально размещенными по поверхности обоймы, закрепленной на вертикальном валу, соединенном с электродвигателем, и сепарационную камеру в виде усеченного конуса, установленную с зазором и соосно с

XI

NX Ю (Л 00

XI

магнитной системой, при этом зазор выполнен регулируемым, сепаратор снабжен направляющими пластинами, установленными в верхней части сепарационной камеры перпендикулярно ее поверхности и под углом к образующим конуса, и выполненными из немагнитного материала, конусным немагнитным распределителем питания, установленным над камерой вершиной вверх, и немагнитным отражателем питания в виде усеченного конуса, обращенного вверх большим основанием, и установленного под распределителем, обойма выполнена в виде усеченного конуса, поверхность которого параллельна поверхности камеры, а вал выполнен полым, при этом камера установлена с возможностью вертикального перемещения.

На фиг.1 изображен предлагаемый лабораторный магнитный сепаратор, общий вид; на фиг,2 - магнитная система, вид сверху; на фиг.З - сепарационная камера, вид сверху.

Магнитный сепаратор содержит сепа- рационную камеру 1, на которой установлены направляющие пластины 2, обойму магнитной системы 3, на наружной поверхности которой расположены постоянные магниты 4. Магнитная система закреплена на валу 5 и приводится во вращение электродвигателем 6, вал выполнены полым. Над сепарационной камерой находится конусный распределитель 7 питания, у основания которого укреплен отражатель 8. Контейнер 9 для магнитной фракции установлен под полым валом. Устройство содержит контейнер 10 для немагнитной фракции и подъемное устройство 11, обеспечивающее вертикальное перемещение сепарационной камеры относительно магнитной системы.

Магнитная система (фиг.2) представляет собой усеченный конус, на наружной поверхности которого закреплены рэдиально расположенные постоянные магниты чередующейся полярности.

Сепаратор работает следующим образом.

Подлежащий разделению материал в виде порошка с размером частиц 0-100 мкм с помощью контейнера-воронки, конусного распределителя 7 питания и отражателя 8 попадает на боковую поверхность конусообразной сепарационной камеры в область В(фиг,2) Немагнитные частицы под действием силы тяжести скатываются с наклонной поверхности сепарационной камеры в приемник 10. Магнитные частицы под действием знакопеременного бегущего магнитного поля, возникшего в результате вращения магнитной системы электродвигателем, начинают перемещаться навстречу движущимся магнитам в результате вращения

вокруг своих горизонтальных осей по спиральной траектории к центру сепарационнойкамерыи,стремясь сконцентрироваться в области Б (фиг.З). Для того, чтобы магнитные частицы из области Б продолжали движение к центру и через отверстие в валу попадали в контейнер 9, на боковой поверхности сепарационной камеры вертикально закреплены направляющие пластины 2, расположенные

под углом к радиусу и выполненные из немагнитного материала. Эти пластины заставляют магнитные частицы двигаться по поверхности конуса внутрь полого вала вплоть до отрыва и падения в приемник 9.

Конусный распределитель 7 питания

снабжен отражателем 8, который служит для того, чтобы вещество, подлежащее сепарации, не попало в область А (фиг.2) сепарационной камеры. Наиболее эффективно разделение вещества происходит, когда область В расположена на расстоянии, равном 1 /3 длины магнита от его нижнего конца.

Изменение расстояния между сепарационной камерой и магнитной системой с помощью подъемного устройства 11 приводит к изменению напряженности и градиента магнитного поля на поверхности сепарационной камеры. При минимальном

зазоре между сепарационной камерой и магнитной системой величина магнитного поля, и его градиент на поверхности сепарационной камеры принимают максимальные значения, сепаратор извлекает из породы

все магнитные вещества вплоть до самых слабомагнитных. При большом зазоре извлекаются только сильномагнитные минералы.

Таким образом, изменяя расстояние между сепарационной камерой и магнитной системой и производя каждый раз сепарацию, из породы можно извлечь вещество с определенными магнитными свойствами или провести разделение магнитной фракции на отдельные компоненты. Аналогичный результат можно получить, если постоянные магниты заменить на электромагниты, а величину поля регулировать силой тока в обмотках. Однако такой способ

удобен только в стационарных условиях при наличии источников электрической энергии. В полевых геологических условиях наиболее подходит первый вариант, тем более, что вращение магнитной системы при этом

заменить на ручное не представляет особой сложности.

Пример. На внешней поверхности немагнитного усеченного конуса с диаметром основания 210 мм и углом наклона 40° закреплены радиально восемь постоянных магнитов прямоугольной формы (15x15x80) мм3. Магниты имеют одинаковую длину, наружные торцы их расположены на окружности одного радиуса. Постоянные магниты намагничены в плоскости, перпендикулярной боковой поверхности конуса. Соседние магниты имеют противоположную полярность. Постоянные магниты изготовлены из бариевых ферритовых пластин. Максималь- ная напряженность магнитного поля в месте расположения разделяемого вещества составляет 1,6.105 А/м.

Электродвигатель приводит во вращение магнитную систему с частотой 5-10 об/с. Угол наклона сепарационной камеры, равный 40°, является оптимальным, т.е. при уменьшении этого угла немагнитные частицы удерживаются на поверхности конуса и не скатываются в приемник 10, что снижает производительность сепаратора. При увеличении этого угла снижается извлекательная способность сепаратора слабомагнитных ми- нералов. Чем больше угол наклона конуса . магнитной системы, тем должна быть больше напряженность магнитного поля в области . сепарируемого вещества для извлечения слабомагнитных фракций.

Для избежания потерь на токи Фуко сепарационная камера выполнена из не- магнитного непроводящего материала - оргстекла. Направляющие пластины выполнены из листовой меди толщиной 0,2 мм и высотой 5 мм и расположены под углом

15 к радиусу сепарационной камеры.

Для проверки эффективности работы сепаратора была изготовлена искусственно смесь - магнетит, пирротин, речной песок с соотношением масс 1:1:1. При зазоре-10 мм между сепарзционной камерой и магнитной системой из смеси был извлечен магнетит в количестве 99,8 г, что составляет 99,8% магнетита, содержащегося в смеси. Время сепарации 120 с. Оставшийся продукт после первой сепарации был подвергнут вторич- ной сепарации при зазоре 5 мм между сепарационной камерой и магнитной системой. Через 90 с из смеси было извлечено 99,7 г пирротина, т.е. 99,7% исходного продукта.

При вторичном опыте в качестве естест- венных образцов был использован порошок минерального продукта Михайловского месторождения окисленных кварцитов -с размером частиц 0,01-0,1 мм. Сепарация проводилась при различных зазорах между

5 10 15

20 5 0

5

0

5 0

5

сепарационной камерой и магнитной системой. Это позволило определить наиболее слабомагнитную фазу, которую сепаратор конкретного исполнения может извлечь из породы.

Опыты показали, что если намагниченность насыщения (ls) меньше 0,4 А м2/кг в поле 8-10 5 А/м, то такое вещество сепаратор конкретного исполнения извлекать не может. Для того, чтобы извлечь вещество с U, меньшей 0,4 А м /кг. необходимо постоянные бариевые ферритовые магниты заменить на самарий-кобальтовые или электромагниты, создающие поля большей напряженности.

Таким образом, предлагаемая конструкция магнитного сепаратора позволяет увеличить его производительность в результате непрерывного действия. Кроме того, предлагаемый сепаратор сохраняет и лучшие свойства прототипа - разбивание фло- кул при вращении магнитных частиц и очищение материала от немагнитных примесей.

Предлагаемый магнитный сепаратор может найти широкое применение в научно- исследовательских лабораториях, в геологических партиях при экспресс-анализе минералов. Использование указанного принципа разделения или обогащения минералов в промышленных сепараторах позволяет увеличить -эффективность процессов обогащения, что, в свою очередь, приводит к сниженчю себестоимости про- мпродукта.

Формула изобретения Лабораторный магнитный сепаратор, включающий магнитную систему с полюсами чередующейся полярности, радиально размещенными на поверхности обоймы, закрепленной на вертикальном валу, соединенном с электродвигателем, и сепарационную камеру в виде усеченного конуса, установленную с зазором относительно магнитной системы и соосно с ней, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности сепаратора путем обеспечения непрерывности его работы, он снабжен направляющими пластинами, установленными в верхней части сепарационной камеры перпендикулярно к ее поверхности и под углом к образующим конуса, и выполненными из немагнитного материала, конусным немагнитным распределителем питания, установленным над камерой вершиной вверх,и немагнитным отражателем питания в виде усеченного конуса, обращенного вверх большим основанием и установленного под

распределителем, обойма выполнена в виде полней полым, при этом камера установле- усеченного конуса, поверхность которого на с возможностью вертикального переме- параллельна поверхности камеры, а вал вы- щения.

Фиг.з

Использование: разделение минералов по магнитным свойствам. Сущность изобретения: на вертикальном полом валу 5 закреплена немагнитная обойма 3. На ее поверхности закреплены магниты 4 чередующейся полярности. Они расположены ра- диально. Над магнитной системой расположена неподвижная сепарационная камера 1. На ее конической поверхности закреплены под углом к образующей конуса немаг- нитные направляющие 2. Камера 1 установлена с возможностью вертикального перемещения. Вал 5 вращается от двигателя 6. Над камерой расположен конический распределитель питания 7. Он выполнен из немагнитного материала и обращен вершиной вверх. Немагнитный отра- жатель питания 8 выполнен в виде усеченного конуса, обращенного вверх большим основанием. Под валом 5 установлен приемник магнитной фракции. Под нижним торцом камеры 1 расположен приемник немагнитной фракции. 3 ил.