Пристрій для осадження феромагнітних частинок із суспензії

Реферат: Винахід належить до пристрою для осадження магнітних частинок із суспензії (4), який включає трубчастий реактор (6), через який може протікати суспензія (4), у якому є, якщо дивитися у напрямі (8) протікання, перша область (10) і друга область (12), і засоби (14) для створення магнітного поля вздовж внутрішньої стінки (16) реактора, при цьому трубчастий реактор (8) в другій області (12) включає трубу (18) для стікання жильної породи і канал (20) для осадження концентрату, що охоплює цю трубу. Винахід характеризується тим, що площа (22) поперечного перерізу трубчастого реактора (6) в другій області (12) більше, ніж в першій області (10). UA 109303 C2 (12) UA 109303 C2 UA 109303 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується пристрою для осадження феромагнітних частинок із суспензії згідно з обмежувальною частиною п. 1 формули винаходу. Існує велика кількість технічних задач, в яких феромагнітні частинки повинні сепаруватися із суспензії. Важливою областю, в якій виникає ця задача, ε сепарація феромагнітних частинок цінних речовин із суспензії розмолотої руди. При цьому мова йде тут не лише про частинки заліза, які повинні сепаруватися з руди, але і про інші речовини, такі як, наприклад, частинки, що містять мідь, які самі не є феромагнітними, можуть хімічно зв'язуватися з феромагнітними частинками, наприклад, магнетитом, і так селективно виділятися із суспензії зі всією рудою. Під рудою при цьому розуміється сировина з гірських порід, що містить частинки цінної речовини, зокрема, сполуки металів, які в подальшому процесі відновлення відновлюються з одержанням металів. Способи магнітного осадження або способи магнітної сепарації служать для того, щоб селективно витягувати феромагнітні частинки із суспензії і осаджувати їх. При цьому виявилася доцільною конструкція установок для магнітного осадження, яка включає трубчастий реактор, на якому встановлені котушки, щоб на внутрішній стінці реактора створювалося магнітне поле, в якому скупчуються феромагнітні частинки, які відводяться звідти належним чином. Цей спосіб магнітної сепарації при власному розгляді вже є переважним, але якість осадження (якість концентрату) магнітних частинок при цьому ще вимагає оптимізації. Задача винаходу полягає в тому, щоб удосконалити установку для магнітної сепарації так, щоб удосконалилася якість осадження феромагнітних частинок. Рішення задачі полягає в пристрої для осадження феромагнітних частинок із суспензії з ознаками п. 1 формули винаходу. Запропонований винаходом пристрій відрізняється тим, що він включає трубчастий реактор, через який може протікати суспензія, яка містить феромагнітні частинки. Реактор має, якщо дивитися у напрямі протікання, першу область ι другу область. Крім того, реактор має засоби для створення магнітного поля, переважно магнітні котушки, які створюють переважно магнітне поле вздовж внутрішньої стінки реактора, що переміщується вздовж внутрішньої стінки реактора. Трубчастий реактор має в другій області трубу для стікання жильної породи ι канал для осадження концентрату, що охоплює цю трубу. При цьому ректор виконаний таким чином, що площа поперечного перерізу трубчастого реактора в другій області більше, ніж в першій області. Таким чином, трубчастий реактор розширюється в другій області у порівнянні з площею його поперечного перерізу в першій області ι одночасно розділяється на центрально розташовану в трубчастому реакторі трубу для стікання жильної породи ι на канал для осадження концентрату, що охоплює цю трубу. Феромагнітні частинки, які, утримувані магнетизмом, прилипають до внутрішньої стінки реактора ι рухаються вздовж цієї стінки, в другій області відводяться через розширення реактора назовні, при цьому залишок суспензії, який не містить або містить лише невелику кількість феромагнітних частинок, що називається також жильною породою або поанглійськи "tailing" (хвости), в середині реактора стікає в трубу для стікання жильної породи. Таким чином, за рахунок сили тяжіння найбільша частина жильної породи потрапляє у трубопровід для стікання жильної породи, а не у канал для осадження концентрату, який в другій області як би відводиться назовні. В результаті цього якість концентрату, тобто вихід магнітних частинок, які містяться в концентраті, значно вище, ніж в системах, що застосовувалися до цих пір, згідно з рівнем техніки. Під магнітними частинками, зокрема, розуміються ι далі також називаються так феромагнітні частинки. Сюди відносяться також названі спочатку композитні частинки, якіскладаються з хімічної сполуки між феромагнітною частинкою ι немагнітною речовиною. Трубчастий реактор має, як правило, круглий поперечний переріз. Круглий поперечний переріз, зокрема, доцільний, щоб забезпечувати рівномірне магнітне поле ι виготовляти трубу реактора з оптимальними витратами. У круглого реактора замість терміну "площа поперечного перерізу" може також використовуватися порівняний з ним термін "діаметр реактора". Якщо форма поперечного перерізу реактора відрізняється від круглої форми, то використовуваний пізніше в спеціальному описі термін "діаметр" повинен розглядатися як еквівалент терміну "площа поперечного перерізу». В одному з переважних варіантів здійснення винаходу площа поперечного перерізу труби для стікання жильної породи в другій області має щонайменше такий же розмір або більший, ніж діаметр або, відповідно, площа поперечного перерізу реактора в першій області. Це означає, що концентрат в каналі для осадження концентрату виноситься назовні настільки, щоб жильна порода в другій області могла безперешкодно текти далі і для цього у неї є у розпорядженні щонайменше такий же поперечний переріз, як в першій області реактора в 1 UA 109303 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 цілому. Вірогідність, що притягнута силою тяжіння жильна порода помилково попаде у канал для осадження концентрату, при цій конструкції значно менша, ніж в рівні техніки. В іншому переважному варіанті здійснення винаходу, якщо дивитися у напрямі протікання, передбачена третя область, в якій реактор ще раз розширюється і розділяється на інший канал для осадження концентрату і охоплену цим каналом трубу для стікання. При цьому знову є те ж допущення, що діаметр або, відповідно, площа поперечного перерізу реактора в третій області більше, ніж в другій. При цьому знову слід прагнути до того, щоб діаметр труби для стікання жильної породи в третій області мав щонайменше такий же розмір, як діаметр реактора в другій області. Ця третя область, яка з геометричної точки зору є другим ступенем в реакторі, діє так само, як і розширення реактора в другій області, концентрат ще раз відводиться назовні по каналу для стікання концентрату, і жильна порода, що ще залишилася від першого ступеня, може під дією сили тяжіння стікати по широкій трубі для стікання жильної породи. В особливих випадках може бути переважним додаткове збільшення кількості ступенів. В іншому переважному варіанті здійснення передбачений промивальний пристрій, за допомогою якого промивальна рідина може подаватися в канал для осадження концентрату. Ця промивальна рідина сприяє додатковому вимиванню жильної породи, яка ще є в концентраті або, відповідно, яка випадково попала у канал для осадження концентрату. При цьому доцільно, якщо канал для осадження концентрату у напрямі протікання після входу промивальної рідини звужений. Це сприяє тому, щоб над звуженням при вході промивальної рідини виникав надлишковий тиск, і жильна порода з промивальною рідиною рухалася проти напряму протікання по каналу для осадження концентрату і направлялася назад в трубу для стікання жильної породи. Такого роду промивальний пристрій з описаним принципом дії може бути розташований в другій і третій області. Інші переважні варіанти здійснення винаходу і інші ознаки представлені в подальшому описі фігур. При цьому йдеться лише про приведені як приклад варіанти здійснення, які не є обмеженням області охорони п. 1 формули винаходу. При цьому показано: фіг. 1: схемне зображення поперечного перерізу пристрою для магнітної сепарації згідно з рівнем техніки; фіг. 2: схемне зображення поперечного перерізу пристрою для магнітної сепарації з розширеним у другій області поперечним перерізом реактора; фіг. 3: пристрій для магнітної сепарації згідно з фіг. 2, оснащений додатковим промивальним пристроєм; фіг. 4: пристрій для магнітної сепарації згідно з фіг. 2, оснащений другим ступенем розширення поперечного перерізу реактора; фіг. 5: пристрій для магнітної сепарації згідно з фіг. 4, оснащений промивальним пристроєм в третій області, і фіг. 6: пристрій для магнітної сепарації згідно з фіг. 5, оснащений додатковим промивальним пристроєм в другій області. На фіг. 2 схемно у поперечному перерізі змальований пристрій для магнітної сепарації, який включає трубчастий реактор 6. Навколо трубчастого реактора 6 розташовані засоби для створення магнітного поля, які виконані у вигляді котушок 14. Котушки 14 обертальносиметрично розташовані навколо реактора 6, і з їх допомогою створюється магнітне поле, яке знаходиться всередині, зокрема, на внутрішній стінці реактора, і заради наочності тут не змальоване. За допомогою цього магнітного поля феромагнітні частинки, які містяться в текучій через реактор суспензії 4, притягуються до внутрішньої стінки 16 реактора і відкладаються на ній. Зокрема, шляхом належного керування різними котушками 14 магнітне поле може бути виконане так, щоб воно переміщалося у напрямі 8 протікання суспензії 4 вздовж внутрішньої стінки 16 реактора 6. Такого роду магнітне поле називається полем, що також переміщується. При необхідності всередині реактора 6 може бути розташовано також трубчасте, переважно циліндрове витісняюче тіло 5, за допомогою якого суспензія 4 витісняється ближче до стінки 16 реактора і при цьому приносить у радіус дії магнітного поля більше феромагнітних частинок. Прилеглі до внутрішньої стінки реактора феромагнітні частинки направляються полем, що переміщується, у напрямі 8 протікання вздовж стінки 16. Пристрій 2 відрізняється тим, що реактор 6 має другу область 12, в якій реактор 6 ступінчасто розширюється в площі його поперечного перерізу. Якщо виходити з того, що в одному з переважних варіантів здійснення реактора б йдеться про циліндровий реактор з круглим поперечним перерізом, то діаметр 21 реактора 6 в першій області 10 менший, ніж діаметр 22 реактора 6 в другій області 12. Крім того, реактор в другій області 12 розділяється на трубу 18 для стікання жильної породи і канал 20, що охоплює її, для осадження концентрату. 2 UA 109303 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Канал 20 для осадження концентрату в переході від першої області 10 до другої області 12 проходить навскіс назовні, при цьому труба 18 для стікання жильної породи переважно має щонайменше такий же діаметр 24, що і діаметр 21 реактора 6 в першій області. Рух суспензії 4 у вертикально орієнтованому реакторі по суті відбувається під дією сили тяжіння, яка позначена стрілкою 38. У переході між першою областю 10 і другою областю 12 з приблизно незмінним поперечним перерізом труби для жильної породи немає істотної рушійної сили, яка могла б направляти її в канал 20 для осадження концентрату. В принципі, реактор 6 не обов'язково має бути встановлений вертикально, він може також мати горизонтальну компоненту напряму, при цьому суспензія при необхідності під тиском нагнітається в реактор 6. Рухомі вздовж внутрішньої стінки 16 реактора феромагнітні частинки слідують по стрілці 36 на фіг. 2 в канал 20 для осадження концентрату. Якість осадження, тобто концентрація феромагнітних частинок, яка потрапляє у канал 20 для осадження концентрату, вища, ніж у пристрої рівня техніки, який, наприклад, змальований на фіг. 1. Відповідні ознаки на фіг. 1, оскільки вони мають таку ж назву, що і ознаки на фіг. 2, але не відносяться до винаходу, позначені зірочкою. На фіг. 1 можна бачити, що трубчастий реактор 6* в другій області продовжується з тим же діаметром, що і в першій області, лише труба 18* для стікання жильної породи звужується у протилежність пристрою згідно з фіг. 2. Внаслідок цього небажаним чином можливе відведення частин жильної породи більшого розміру по каналу 20* для осадження концентрату. Концентрат згідно з фіг. 1, таким чином, не так висококонцентрований, як це відбувається за допомогою пристрою на фіг. 2. При необхідності необхідно декілька проходів концентрату в інших пристроях сепарацій 2* для досягнення того ж результату, який досягається за допомогою пристрою 2 згідно з фіг. 2 на одному окремому ступені. На фіг. 3 змальований пристрій 2 для магнітної сепарації, аналогічний фіг. 2, який, проте, має додатковий промивальний пристрій 32. По трубопроводу 40 для промивальної рідини, який тут як приклад центрально розташований у трубчастому реакторі 6, промивальна рідина 34 направляється у канал 20 для осадження концентрату. В цьому випадку доцільно, якщо канал 20 для осадження концентрату звужується нижче вводу промивальної рідини 34. Це пояснюється звуженням або, відповідно, зменшенням розміру 44 на фіг. 3. Під поняттям "нижче" при цьому слід розуміти, що звуження 44 у напрямі 8 протікання розташоване нижче промивального пристрою, що на практиці, коли рух суспензії 4 визначається силою тяжіння, також топографічно може називатися нижче. Завдяки звуженню 44 каналу 20 для осадження концентрату створюється надлишковий тиск, який приводить до того, що небажаним чином жильна порода, яка попала в канал 20, по стрілці 42 витісняється назад у трубу 20 для стікання жильної породи. На фіг. 4 тепер змальований пристрій для магнітної сепарації, оснащений двоступінчастим трубчастим реактором 6. У протилежність реактору 6 на фіг. З реактор 6' на фіг. 4 має додаткове розширення площі його поперечного перерізу або, відповідно, його діаметру у виді, якщо дивитися у напрямі 8 протікання, додаткового ступеня. При цьому можна також говорити про двоступінчастий реактор 6'. Може бути також доцільно застосовувати реактор з кількістю ступенів більше двох. Реактор 6' має третю область 26, в якій реактор 6' ще раз розділяється на канал 20' для осадження концентрату і трубу 18' для стікання жильної породи. Площа поперечного перерізу або, відповідно, при круглому поперечному перерізі діаметру 28 третьої області 26 реактора 6', таким чином, більше, ніж діаметр 24 других області 12. Також доцільним чином труба 18' для стікання жильної породи виконана так, що вона має такий же або більший поперечний переріз або, відповідно, діаметр 30, що і діаметр 24 або, відповідно, поперечний переріз реактора 6' в другій області 12. Додаткове розширення реактора 6' в третій області 26 діє так само, як це вже було описано у зв'язку з другою областю 12. Надлишкова жильна порода може безперешкодно під дією сили тяжіння або сили продавлювання витікати через трубу 18 для осадження жильної породи. Вже було згадано, що не змальоване явно магнітне поле, яке створюється котушками 14, є полем, що переміщується, яке, зокрема, слідує напряму 8 протікання і уподальшому ході напряму 36 відведення магнітних частинок. При цьому необхідний ретельний розрахунок магнітних котушок 14 і вибір досить високих електричних струмів у котушках у перехідній зоні між першою областю 10 і другою областю 12 або, відповідно, другою областю 12 у третю область 26, щоб забезпечувати надійне відведення концентрату. На фіг. 5 і 6 змальований у кожному випадку двоступінчастий трубчастий реактор 6', причому на фіг. 5 передбачений промивальний пристрій 32' в третій області 26, а на фіг. 6 як в другій області 12, так і в третій області 26 в кожному випадку встановлений промивальний пристрій 32 або, відповідно, 32'. Струмінь промивальної води пристрою 32, 32' для 3 UA 109303 C2 5 промивальної води викликає завихрення суміші, що транспортується вздовж внутрішньої стінки 16 реактора вниз, з магнітного та немагнітного матеріалу, що попутно транспортується, тобто жильної породи. Тоді як магнітний матеріал у напрямі 8 протікання нижче виходу 34 промивальної рідини знову притягується до стінки реактора, жильна порода транспортується промивальною рідиною 34 по стрілці 42 назад у трубу 18' або, відповідно, 18 для відведення жильної породи. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 1. Пристрій для осадження магнітних частинок із суспензії (4), який містить трубчастий реактор (6), через який може протікати суспензія (4), у якому є, якщо дивитися у напрямі (8) протікання, перша область (10) і друга область (12), і засоби (14) для створення магнітного поля вздовж внутрішньої стінки (16) реактора, при цьому трубчастий реактор (6) в другій області (12) включає трубу (18) для стікання жильної породи і канал (20) для осадження концентрату, що охоплює цю трубу, і площа (22) поперечного перерізу трубчастого реактора (6) в другій області (12) більша, ніж в першій області (10), який відрізняється тим, що засоби (14) для створення магнітного поля вздовж внутрішньої стінки (16) реактора щонайменше частково охоплюють другу область (12). 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що площа (24) поперечного перерізу труби (18) для стікання жильної породи має щонайменше такий же розмір, що і площа (21) поперечного перерізу реактора (6) в першій області (10). 3. Пристрій за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що має третю у напрямі (8) протікання область (26) реактора (6) з трубою (18') для стікання жильної породи і каналом (20') для осадження концентрату, що охоплює цю трубу, при цьому площа (28) поперечного перерізу реактора (6) в третій області (26) більша, ніж в другій області (12). 4. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що площа (30) поперечного перерізу труби (18') для стікання жильної породи в третій області (26) має щонайменше такий же розмір, що і площа (22) поперечного перерізу реактора (6) в другій області (12). 5. Пристрій за одним із попередніх пунктів, який відрізняється тим, що містить промивальний пристрій (32), який подає промивальну рідину (34) в канал (20) для осадження концентрату. 6. Пристрій за п. 5, який відрізняється тим, що канал (20) для осадження концентрату у напрямі (8) протікання після входу промивальної рідини (34) звужений. 7. Пристрій за будь-яким з пп. 3-6, який відрізняється тим, що як в другій (12), так і в третій області (26) містить промивальний пристрій (32, 32'). 35 4 UA 109303 C2 5 UA 109303 C2 6 UA 109303 C2 7 UA 109303 C2 8 UA 109303 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9