Магнитный сепаратор Советский патент 1992 года по МПК B03C1/02 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при разделении частиц в магнитном поле по магнитным свойствам, в частности при сепарации слабомагнитных тонкоизмельченных руд,

Наиболее эффективными магнитными сепараторами для обогащения слабомагнитных руд в настоящее время являются высокоградиентные роторные магнитные сепараторы, включающие магнитную систему, расположенный в магнитном поле с возможностью вращения рабочий орган с ферромагнитным наполнителем, питатель, приемники продуктов сепарации. Ферромагнитный наполнитель может быть выполнен в виде рифленых полос. Например, сепаратор Джонса, сепаратор 6 ЭРМ-35/315.

Общим недостатком этих конструкций является малая удельная производительность, необходимость обеспечения достаточно точной магнитной симметрии и жесткость всей конструкции сепаратора. Кроме того, для вращения ротора требуется электропривод, а, следовательно, и дополнительные энергозатраты.

Известна также конструкция магнитного сепаратора, включающая рабочий объем, выполненный в виде кольцевого канала, магнитную систему, питатель, патрубки сбора продуктов сепарации. В таком сепараторе нет вращающихся механических частей,

к о о

а разделение происходит за счет отклонения и удержания магнитных частиц в объем- ноградиентном магнитном поле.

Однако создание магнитных сил, действующих на частицы в данной конструкции сепаратора, лишь полем обмотки магнитной системы, учитывая характеристики проводников электрического тока, существующих в настоящее время, не является достаточным для создания эффективных сепараторов.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса сепарации.

Цель достигается тем, что в магнитном сепараторе, содержащем рабочую кольцевую камеру с поперечным сечением в форме прямоугольника, магнитную систему, питатель, патрубки сбора фракций - две противоположные стенки камеры выполнены составными из чередующихся магнитных и немагнитных элементов, расположенных под углом к касательной поверхности кольцевой камеры, камера размещена относительно магнитной системы так, что плоскости составных стенок камеры перпендикулярны вектору напряженности магнитного поля магнитной системы, камера на выходе снабжена перегородкой, установленной перпендикулярно плоскости составных стенок и разделяющей камеру на две части, соединенные с патрубками сбора магнитной и немагнитной фракций. Магнитные элементы могут быть выполнены, например, в виде полос и объединены между собой кольцевым магнитным ободом на стороне выхода магнитной фракции. Кроме того, на кольцевой камере со стороны патрубка сбора магнитной фракции устанавливается патрубок промывающей жидкости. Магнитная система предлагаемого сепаратора может быть выполнена в виде сверхпроводящего соленоида, размещенного в криостате, а кольцевая камера размещена в центре соленоида соосно ему, плоскости составных плоских стенок камеры перпендикулярны оси соленоида, чередующиеся магнитные и немагнитные элементы этих стенок расположены по кольцу от входного до выходного патрубка под углом к касательной наружного диаметра кольцевой-камеры.

Выполнение рабочей камеры, имеющей прямоугольное поперечное сечение, с двумя противоположными составными стенками из чередующихся магнитных и немагнитных полос, расположенных под одним углом к касательной поверхности кольцевой камеры, и размещение камеры относительно магнитной системы так, что плоскости составных стенок камеры перпендикулярны вектору напряженности магнитного поля магнитной системыt существенно и отвечает указанной цели по следующим причинам.

Выполнение стенок камеры, плоскость

которых перпендикулярна вектору напряженности магнитного поля, составными, с чередующимися магнитными и немагнитными элементами, например, в виде полос, обуславливает между каждой парой магнит0 ных элементов, расположенных на противоположных стенках, создание местного повышения индукции поля и удержание здесь магнитных частиц сырья силами более чем в десять раз превышающими магнитные

5 силы, действующие в устройстве - прототипа.

Расположение магнитных элементов под углом к касательной диаметра кольца камеры обеспечивает снос магнитных час0 тиц сырья под действием потока пульпы со скоростью,прямопропорциональной движению пульпы вдоль этих элементов к одной из несоставных стенок камеры.

Кроме того, установка кольцевой маг5 нитной полосы, объединяющей между собой все магнитные элементы, по краю составных стенок на стороне патрубка сбора магнитной фракции облегчает смыв магнитной фракции вдоль этой полосы к

0 приемному патрубку, так как вдоль полосы существует равнодействие магнитных сил.

Установка патрубка промывающей жидкости на кольцевой камере со стороны патрубка сбора магнитной фракции позволяет

5 промыть группирующиеся здесь магнитные частицы от немагнитных частиц: проток промывающей жидкости будет сносить немагнитные частицы к другому краю камеры, а магнитные частицы будут здесь удерживать0 ся магнитным полем.

По сведениям авторов.указанные отличительные признаки в других технических решениях с проявлением аналогичных свойств не известны, что дает основание

5 считать предложенное техническое решение соответствующим критерию существенные отличия.

На фиг.1 представлен магнитный сепаратор, общий вид; на фиг.2 - сепаратор с

0 магнитопроводом; на фиг.З - часть камеры магнитного сепаратора в разрезе.

Сепаратор (фиг.1) содержит рабочую кольцевую камеру 1, магнитную систему, например, со сверхпроводящей обмоткой 2

5 (криостат не показан), питатель 3 для подачи пульпы, патрубок 4 приемника магнитной фракции и патрубок 5 приемника немагнитной фракции. На фиг.1 верхняя и нижняя стенки кольцевой камеры изображены составными из чередующихся магнитных 6 и

немагнитных 7 элементов. По внутреннему краю составных стенок установлены кольцевые магнитные полосы 8, объединяющие между собой все магнитные элементы. На внутренней стенке камеры установлен патрубок промывающей жидкости 9, а на выходе камеры перегородка 10 (фиг.З).

Сепаратор работает следующим образом (фиг. 1).

Магнитное поле, генерируемое обмоткой 2, накладывается на кольцевую камеру 1. Каждая пара магнитных элементов 6 верхней и нижней составных стенок камеры создает в пространстве между собой локальное увеличение магнитного поля. Пульпа подается через питатель 3 в камеру 1. Частицы руды, двигаясь по кольцевой камере, проходят область, расположенную между магнитными элементами 6 составных стенок камеры (фиг.З). Эту область немагнитные частицы руды проходят свободно, а магнитные удерживаются здесь. Причем движению магнитных частиц вдоль магнитных элементов препятствует лишь сила трения частиц о стенку камеры. Поэтому магнитные частицы под действием потока жидкости сносятся вдоль этих элементов к внутренней стенке камеры. Если по краю этих стенок установлены кольцевые магнитные полосы 8, то и здесь это облегчает движение магнитных частиц вдоль камеры к патрубку сбора магнитной фракции 4.

При движении частиц по кольцевой камере на них действуют центробежные силы, поэтому немагнитные частицы отбрасываются к внешней стенке камеры. Однако при сепарации тонкоизмельченных частиц (40- 70 мкм) центробежных сил может быть недостаточно для передвижения немагнитных частиц от внутренней стенки к внешней. Поэтому целесообразно установить патрубок промывающей жидкости 9 у внутренней стенки камеры, чтобы отбросить отсюда немагнитные частицы.

Сепаратрр (фиг.2) может быть изготовлен с магнитной системой, имеющей рези- стивную обмотку 2 и ферромагнитный магнитопровод. Составные стенки кольцевой камеры совпадают (на приведенной конструкции) с цилиндрической образующей камеры. Однако, и здесь, как видно из фиг.2, плоскость составных стенок камеры перпендикулярна вектору напряженности магнитного поля. Причем магнитные элементы составных пленок камеры при одноканаль- ной конструкции могут являться телом магнитопровода.

Кольцевая камера может быть выполнена многовитковой в виде геликоида или спирали для удлинения процесса разделения.

Поперечные размеры сечения камеры должны быть увязаны расчетным или опытным путем с ее длиной, сечением магнитных элементов составных стенок, скоростью подачи

пульпы, а также напряженностью поля магнитной системы сепаратора. Угол наклона магнитных элементов составных стенок к касательной поверхности.камеры (или к направлению движению пульпы) тем меньше,

0 т.е. тем ближе магнитный элемент к касательной, чем меньше напряженность магнитного поля, меньше магнитная восприимчивость продуктов разделения и выше скорость подачи пульпы.

5 П р и м е р. В магнитном сепараторе расстояние между плоскими стенками рабочей камеры равно 4 мм. В стенках камеры встроены ферромагнитные элементы (полосы), сечением 6x10 мм2 (фиг.З). Напряжен0 ность магнитного поля - 4000 кА/м. Тогда величина В gradB, пропорциональная силе, удерживающей магнитную частицу между ферромагнитными элементами в средней плоскости,превышает 1000Тл2/м на длине

5 2 мм, причем эта сила увеличивается при приближении к стенке с ферромагнитными элементами более чем на порядок.

Примем а 10° (угол между направлением движения потока пульпы и фер0 ромагнитным элементом, магнитная восприимчивость магнитной фракции руды пусть будет порядка 10 , м /кг).Тогда магнитная сила удержит частицу между ферромагнитными элементами при скорости

5 потока пульпы 10 м/с, а эта скорость будет достаточной для смыва магнитных частиц руды вдоль ферромагнитных элементов, налипающих на стенки канала,

Если использовать сверхпроводящую

0 обмотку, генерирующую поле 5 Тл в цилиндре диаметром 200 мм и высотой 200 мм, то в таком объеме можно разместить 14 вышеописанных каналов со смежными стенками, через эти каналы можно прогнать 50 м3

5 пульпы в час. Вся установка, включая кри- остат, займет объем около 1 м (с суточным запасом гелия), ее вес не будет превышать 1 т, Таким образо.м, если соотношение твердого к жидкому в пульпе составляет 1:10, а

0 удельный вес руды 3 т/м , то удельная производительность такого сепаратора будет около 15 т руды в час на тонну веса сепаратора.

В качестве сравнения возьмем изве5 стный сепаратор. При использовании существующего в настоящее время сверхпроводника в канале с радиальным размером 3 см, можно создать среднюю силу, действующую на магнитную частицу, пропорциональную BgradB не более 200 Тл2/м.

Учитывая также, что рабочий канал в таком сепараторе можно установить лишь вблизи обмотки, то производительность известного устройства будет на порядок ниже по сравнению с предлагаемым магнитным сепаратором,

Таким образом, предлагаемый магнитный сепаратор позволяет повысить эффективность процесса сепарации.

Формула изобретения 1. Магнитный сепаратор, .содержащий рабочую камеру кольцеобразной формы с поперечным сечением в форме прямоугольника, магнитную систему, питатель, патрубки сбора магнитной и немагнитной фракции, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса сепарации, две противоположные плоские стенки камеры выполнены составными из чередующихся магнитных и немагнитных элементов, расположенных под острым углом к направлению движения сепарируемого материала, магнитная система выполнена в виде сверхпроводящего соленоида, размещенного в криостате, кольцевая камера размещена в центре соленоида со- осно с ним, а плоскости составных стенок

камеры перпендикулярны оси соленоида, при этом сепаратор снабжен перегородкой, расположенной на выходе камеры и установленной перпендикулярно плоскости составных стенок, для разделения камеры на

две части, каждая из которых соединена с патрубками сбора магнитной и немагнитной фракций.

2. Сепаратор по п.1, отл и ч а ю щи и с я тем, что магнитные элементы каждой из составных стенок камеры объединены между собой посредством кольцевого магнитного обода, расположенного по краю составных стенок со стороны патрубка сбора магнитной фракции.

3. Сепаратор по пп.1 и 2, отличающий с я тем, что на кольцевой камере со стороны патрубка сбора магнитной фракции установлен патрубок промывающей жидкости.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при сепарации тонкоизмельченных слабомагнитных руд, Цель изобретения - повышение эффективности процесса сепарации: Сепаратор содержит рабочую кольцевую камеру 1 с поперечным сечением в форме прямоугольника, магнитную систему 2 в виде сверхпроводящего соленоида, помещенного в креостате, питатель 3, патрубки отбора магнитной и немагнитной фракций 4 и 5. Две противоположные стенки камеры, перпендикулярные оси соленоида, выполнены составными из чередующихся магнитных 6 и немагнитных 7 элементов, расположенных под острым углом к направлению движения сепарируемого материала. Магнитные элементы могут быть объединены между собой по краям каждой из составных стенок магнитным ободом 8 на стороне патрубка сбора магнитной фракции. На этой же стороне может быть установлен патрубок промывающей жидкости. Магнитные частицы, двигаясь в потоке пульпы, подаваемой в камеру через питатель, попадают в область между магнитными элементами, удерживаются здесь и сносятся под действием потока вдоль этих элементов сначала к краю камеры, а затем вдоль магнитного обода к приемному патрубку 4. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. С/ с

Фиг Л