Валковий магнітний сепаратор

Реферат: UA 83098 U UA 83098 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до валкових магнітних сепараторів, що використовуються в скляній, гірничодобувній, керамічній та інших галузях для магнітної сепарації дрібнодисперсних слабомагнітних продуктів. Відомий валковий сепаратор [1], що містить складену з двох частин магнітну систему, всередині якої встановлений в горизонтальному положенні феромагнітний валок з можливістю обертання і з зазором між ним та магнітною системою. Робоча поверхня феромагнітного валка виконана у вигляді кільцевих зубців і западин між ними, які чергуються між собою по довжині валка. Валковий сепаратор [1] обладнаний живильником, з якого продукт подається безпосередньо на робочу поверхню феромагнітного валка. Продукт під дією сили тяжіння попадає переважно у западини між зубцями і надалі внаслідок обертання феромагнітного валка транспортується в робочу зону (в зону магнітної взаємодії феромагнітного валка з магнітною системою). У цій зоні на магнітну фракцію продукту діють як механічні сили (сила тяжіння, відцентрова сила, сила тертя), так і магнітні сили. Внаслідок дії магнітних сил частинки магнітної фракції рухаються з западин у напрямку вістря зубців, а частинки немагнітної фракції під дією тільки механічних сил "відриваються" з поверхні валка і надалі опадають у приймач немагнітної фракції. Осаджені на вістря зубців частинки магнітної фракції продукту при дії на ці частинки альтернативних механічних сил, менших за магнітні сили, транспортуються на вістрях зубців поза зону дії магнітної системи, де опадають з поверхні валка у приймач магнітної фракції продукту. Валковому сепаратору [1], який приймається як прототип, притаманні суттєві недоліки, які усуваються в запропонованому валковому магнітному сепараторі. Так як в сепараторі [1] феромагнітний валок установлюється в горизонтальне положення, то продукт на його поверхню з живильника подається по всій його довжині рівномірним потоком. При цьому продукт попадає переважно в западини між зубцями феромагнітного валка. Надалі продукт внаслідок обертання феромагнітного валка попадає в зону дій магнітного поля. Так як зубці та западини між зубцями чергуються по довжині феромагнітного валка, то відповідно і магнітні сили, які діють на продукт чергуються від своїх найбільших значень на вістрях зубців до своїх найменших значень всередині западин. Таким чином, в сепараторі-прототипі [1] на частинки магнітної фракції вздовж феромагнітного валка діють суттєво різної величини магнітні осаджуючі сили. При цьому в найбільш несприятливих умовах знаходяться магнітні частинки всередині западин між зубцями. Теоретично в площині симетрії западин магнітні осаджуючі сили дорівнюють нулю. Тому частинки магнітної фракції продукту, що рухаються в зоні западин не осаджуються на поверхню зубця феромагнітного валка, а разом з немагнітною фракцією попадають в приймачі немагнітної фракції продукту. Неоднорідність дії магнітних сил по ширині потоку продукту і обумовлений цим рух частини продукту поза зоною дії магнітних сил достатньої величини, є суттєвим недоліком сепаратора [1]. Цей недолік не дозволяє досягти достатньої ефективності магнітної сепарації на таких валкових магнітних сепараторах. Крім того, в сепараторі [1] формується така траєкторія руху продукту, при якій здійснюється тільки одноразове проходження частинок магнітної фракції зони вістря зубців, тобто зони дії найбільших магнітних сил, що може бути недостатнім для забезпечення необхідної ефективності сепарації. Одноразове проходження продуктом зони вістря зубців валка є теж недоліком сепаратора [1]. В сепараторі [1] магнітна система складається з двох частин, але продукт для сепарації може подаватися тільки в зону дії однієї частини магнітної системи, тобто сепаратор [1] має тільки одну робочу зону. Таким чином магнітна система сепаратора [1] використовується не повністю, що є недоліком сепаратора [1], який впливає на ефективність сепарації. В сепараторі [1] довжина шляху руху продукту в робочій зоні обмежена допустимою величиною діаметра феромагнітного валка, що теж зменшує ефективність сепарації. Горизонтальне положення феромагнітного валка сепаратора [1] не допускає зміни профілю зубців в напрямку руху продукту, що унеможливлює оптимізацію магнітних сил в напрямку руху продукту. В основу корисної моделі поставлена задача у валковому магнітному сепараторі підвищити ефективність процесу магнітної сепарації шляхом встановлення феромагнітного валка в валковому магнітному сепараторі вертикально, а також шляхом використання двох частин магнітної системи для сепарації продукту. Поставлена задача вирішується в валковому магнітному сепараторі тим, що містить магнітну систему, складену з двох частин, розділених між собою феромагнітним валком, встановленим з можливістю обертання і з зазором між ним і магнітною системою, зовнішню циліндричну поверхню феромагнітного валка виконують у вигляді кільцевих зубців і западин між ними розміщених з чергуванням уздовж феромагнітного валка, згідно з корисною моделлю, 1 UA 83098 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 феромагнітний валок установлюють вертикально з можливістю руху продукту самопливом через зазор уздовж феромагнітного валка, а обидві частини магнітної системи виконують однаковими і встановлюють симетрично відносно осі феромагнітного валка з двома проміжками по колу між цими частинами. Поставлена задача вирішується в валковому магнітному сепараторі, згідно з корисною моделлю, в зазорі на внутрішній поверхні магнітної системи встановлюють в горизонтальних площинах відбійники для багаторазового направлення продукту на поверхню зубців феромагнітного валка. Поставлена задача вирішується в валковому магнітному сепараторі, згідно з корисною моделлю, феромагнітний валок виконують зі збільшенням висоти зубців кожного наступного ряду в напрямку руху продукту. Поставлена задача вирішується в валковому магнітному сепараторі, згідно з корисною моделлю, внутрішню поверхню магнітної системи виконують конічної форми для забезпечення рівномірного зазору між вістрями зубців і цією поверхнею. Вертикальне встановлення феромагнітного валка і прийняте відповідно такому положенню переміщення потоку продукту в зазорі між феромагнітним валком і магнітною системою вздовж феромагнітного валка забезпечує у запропонованому валковому магнітному сепараторі багаторазове проходження всього потоку продукту через вістря зубців, тобто через зони дії найбільших магнітних сил поля. При такій траєкторії руху продукту відносно зубців феромагнітного валка усувається основний недолік сепараторів [1] - велика ймовірність руху частини продукту поза зоною дії магнітних сил достатньої величини. Вертикальне встановлення феромагнітного валка дозволяє подавати продукт в зони дії обох частин магнітної системи, чим досягається створення двох робочих зон сепарації. При цьому при збереженні продуктивності сепаратора можна зменшити зазор між феромагнітним валком та магнітною системою і відповідно збільшити величини осаджуючих магнітних сил, направлених на поверхню зубців феромагнітного валка, і тим самим підвищити ефективність сепарації. Відбійниками, встановленими по довжині феромагнітного валка на внутрішній поверхні магнітної системи, можна сформувати траєкторію руху падаючого продукту так, щоб "відбиті" від відбійників частинки продукту знову попадали на нахилену до горизонтальної площини верхню поверхню кільцевих зубців феромагнітного валка. Надалі, як під дією сили тяжіння, так і під дією магнітних сил, частинки магнітної фракції переміщуються по цій поверхні на вістря зубців. Співпадання по напрямку дії магнітних сил і складової сили тяжіння на частинки магнітної фракції продукту інтенсифікує рух частинок на вістря зубців і забезпечує найбільш інтенсивне осадження цих частинок на вістря зубців. Таким чином, встановлення відбійників в запропонованому валковому магнітному сепараторі збільшує ймовірність багаторазового попадання продукту на вістря зубців феромагнітного валка. Оскільки багаторазове попадання продукту на вістря зубців при вертикальному положенні феромагнітного валка обмежене тільки довжиною феромагнітного валка, то тим самим майже не обмежена ефективність очищення продукту. Варіант виконання зубців феромагнітного валка зі збільшенням висоти зубців у напрямку руху продукту забезпечує поступове пересипання продукту з верхніх зубців на наступні за ними нижні зубці. Швидкість руху продукту, а значить продуктивність сепаратора визначається нахилом верхньої поверхні зубців до горизонтальної площини. При цьому при пересипанні продукту з верхніх зубців на нижні частинки магнітної фракції попадають на вістря зубців і осаджуються там під дією найбільших магнітних сил, тобто і в цьому варіанті виконання сепаратора досягається багаторазове попадання продукту в зони вістря зубців. Для забезпечення однакової пропускної здатності зазору і однакової величини найбільших магнітних сил по всій довжині феромагнітного валка внутрішню поверхню магнітної системи виконують конусоподібною. Варіант виконання запропонованого валкового магнітного сепаратора з рівномірним зазором і різною висотою зубців є найбільш ефективним для сепарації продукту з дуже малим вмістом магнітної фракції у загальному об'ємі продукту (процес магнітного очищення продукту). Це пояснюється тим, що потік продукту по всій довжині феромагнітного валка майже однаковий, тому що осаджена на вістря зубців магнітна фракція продукту, яка виноситься з робочого об'єму сепаратора при обертанні феромагнітного валка, незначна. При великому вмісті магнітної фракції у загальному об'ємі продукту (процес магнітного збагачення продукту) більш ефективним є варіант виконання запропонованого валкового магнітного сепаратора зі зменшенням зазору у напрямку падіння продукту. Зменшення зазору 2 UA 83098 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 обумовлює відповідне зростання магнітних сил поля на вістрях зубців та інтенсифікацію тим самим процесу осадження частинок слабомагнітної фракції продукту. Суть корисної моделі пояснюється графічними матеріалами. На Фіг. 1 зображено поздовжній переріз валкового магнітного сепаратора. На Фіг. 2 зображено поперечний переріз валкового магнітного сепаратора. На Фіг. 3 зображено фрагмент робочої зони валкового магнітного сепаратора з встановленими відбійниками. На Фіг. 4 зображено фрагмент робочої зони валкового магнітного сепаратора із збільшенням висоти зубців феромагнітного валка і з зменшенням зазору між феромагнітним валком та магнітною системою. На Фіг. 5 зображено фрагмент робочої зони валкового магнітного сепаратора із збільшенням висоти зубців феромагнітного валка і з рівномірним зазором між феромагнітним валком та магнітною системою. Запропонований валковий магнітний сепаратор містить живильники продукту 1 (Фіг. 1), магнітну систему 2 (Фіг. 1, Фіг. 2) складену з двох частин, між якими вертикально встановлений з можливістю обертання зі швидкістю  і  зазором 5 феромагнітний валок 3. Зовнішню циліндричну поверхню феромагнітного валка 3 виконують у вигляді кільцевих зубців і западин між ними, розміщених з чергуванням уздовж феромагнітного валка. Валковий магнітний сепаратор може виконуватись у чотирьох варіантах. В першому (Фіг. 1) і другому (Фіг. 3) варіантах зубці феромагнітного валка 3, виконують однакової висоти. При цьому в першому варіанті профіль робочої зони може бути виконаним таким, як зображено на мал. 11.11 а [1] і 11.11.б [1], так і на мал. 11.11. г [1]. В другому варіанті (Фіг. 3) сепаратор доповнюють відбійниками 4, які встановлюють у зазорі 8 між феромагнітним валком 3 і внутрішньою поверхнею магнітної системи 2 на внутрішній поверхні частин магнітної системи 2 так, щоб відбиті частинки падаючого продукту потрапляли після кожного відбиття на поверхню нижніх зубців. При виконанні валкового магнітного сепаратора (Фіг. 4) по третьому варіанту висоту зубців феромагнітного валка 3 виконують різною зі збільшенням висоти зубців і зменшенням зазору від 1 до n у напрямку руху продукту. При виконанні валкового сепаратора (Фіг. 5) по четвертому варіанту для забезпечення рівномірної величини зазору  по всій довжині феромагнітного валка 3 внутрішню поверхню магнітної системи 2 виконують конусоподібною. Магнітна система 2 може виконуватися як на електромагнітах, так і на постійних магнітах високих енергій. В запропонованому валковому магнітному сепараторі, встановлені приймачі немагнітної фракції 5 і приймачі магнітної фракції 6 продукту (Фіг. 1, Фіг. 2). Запропонований валковий магнітний сепаратор працює наступним чином. Після приведення в обертовий рух феромагнітного валка 3 зі швидкістю  (Фіг. 1, Фіг. 2) в зазор  між поверхнею феромагнітного валка 3 і частинами магнітної системи 2 з живильників 1 (Фіг. 1) подають продукт Q переважно на поверхню верхнього зубця феромагнітного валка 3. Продукт під дією сили тяжіння по нахиленій до горизонтальної площини верхній поверхні зубців переміщується в напрямку вістря зубців. При цьому на частинки магнітної фракції продукту додатково діють магнітні сили поля, направлені на вістря зубців і при попаданні цих частинок на вістря вони осаджуються там і надалі, внаслідок обертання феромагнітного валка 3, утримуючись на зубцях магнітними силами виносяться з зони дії магнітної системи 2 і опадають в приймачі магнітної фракції продукту 6 (Фіг. 2), а немагнітна фракція продукту рухається вздовж феромагнітного валка 3 і опадає в приймачі немагнітної фракції 5 (Фіг. 1). Відповідно до різних варіантів виконання запропонованого валкового магнітного сепаратора траєкторія руху продукту, що сепарується, буде дещо відрізнятися. При виконанні валкового магнітного сепаратора по першому та другому варіантах (Фіг. 1, Фіг. 3) немагнітна фракція продукту і неосаджена частина магнітної фракції, під дією сили тяжіння, сили інерції та відцентрової сили відривається з поверхні зубців і надалі рухається до поверхні магнітної системи 2 (Фіг. 1), або на поверхню відбійників 4 (Фіг. 3). Кутом нахилу верхньої поверхні зубців феромагнітного валка 3 до горизонтальної площини та місцем розміщення відбійників 4 формується траєкторія руху продукту від відбійників на вістря нижнього зубця. При виконанні валкового магнітного сепаратора по третьому і четвертому варіантах (Фіг. 4, Фіг. 5) зі збільшенням висоти зубців феромагнітного валка в напрямку руху продукту збільшується імовірність попадання продукту на вістря зубців за рахунок переміщення продукту з верхніх зубців на наступні нижні. Висотою зубців і нахилом їхньої верхньої поверхні формується оптимальна траєкторія руху продукту. 3 UA 83098 U 5 10 15 20 25 Таким чином, в запропонованій корисній моделі встановленням феромагнітного валка в валковому магнітному сепараторі вертикально, виконанням валка зі збільшенням висоти його зубців у напрямку руху продукту та встановленням відбійників продукту на внутрішній поверхні магнітної системи, а також використанням обох частин магнітної системи досягається суттєве підвищення ефективності сепарації продукту. Джерело інформації: 1. Справочник по обогащению руд. Основные процессы. Под редакцией О.С. Богданова. Москва. "Недра", 1983 г., с. 183-185, 145. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Валковий магнітний сепаратор, що містить магнітну систему, складену з двох частин, розділених між собою феромагнітним валком, встановленим з можливістю обертання і з зазором між ним і магнітною системою, зовнішню циліндричну поверхню феромагнітного валка виконують у вигляді кільцевих зубців і западин між ними, розміщених з чергуванням уздовж феромагнітного валка, який відрізняється тим, що феромагнітний валок установлюють вертикально з можливістю руху продукту самопливом через зазор уздовж феромагнітного валка, а обидві частини магнітної системи виконують однаковими і встановлюють симетрично відносно осі феромагнітного валка з двома проміжками по колу між цими частинами. 2. Сепаратор за п. 1, який відрізняється тим, що в зазорі на внутрішній поверхні магнітної системи встановлюють в горизонтальних площинах відбійники для багаторазового направлення продукту на поверхню зубців феромагнітного валка. 3. Сепаратор за п. 1, який відрізняється тим, що феромагнітний валок виконують зі збільшенням висоти зубців кожного наступного ряду в напрямку руху продукту. 4. Сепаратор за п. 3, який відрізняється тим, що внутрішню поверхню магнітної системи виконують конічної форми для забезпечення рівномірного зазору між вістрями зубців і цією поверхнею. 4 UA 83098 U 5 UA 83098 U 6 UA 83098 U 7 UA 83098 U 8 UA 83098 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9