Спосіб сухої магнітної сепарації слабомагнітних матеріалів з електричним зніманням магнітного продукту і пристрій для його здійснення

Винахід відноситься до області сухої сепарації слабомагнітних матеріалів по магнітних властивостях, зокрема, в гірничорудній, хімічній, фармацевтичній та інших галузях промисловості. Відомий спосіб сухої магнітної сепарації матеріалів включаючий подачу матеріалу, що збагачується, на горизонтальний барабан, що обертається, в зоні дії магнітного поля, створюваного нерухомою магнітною системою з постійних магнітів, яка знаходиться усередині барабана і охоплює менше половини довжини його кола, притягнення магнітних зерен до поверхні барабана під дією магнітної сили, виділення немагнітних зерен під дією відцентрової сили і сили тяжкості в немагнітний продукт сепарації, вивід барабаном магнітних зерен із зони дії магнітного поля, де вони під дією сили тяжкості відділяються від барабана і поступають в магнітний продукт сепарації [1]. Недолік даного способу полягає в тому, що утримання магнітних зерен на барабані відбувається на віддалені від поверхні магнітної системи, де магнітні сили значно менше, ніж на її поверхні і цим обмежуються закладені в магнітній системі можливості по витяганню зерен з найнижчою магнітною сприйнятливістю. Даний спосіб сепарації здійснюється в пристрої, що включає барабан з горизонтальною віссю обертання, магнітну систему, яка знаходиться усередині барабана і охоплює менше половини довжини його кола, живильник для подачі на барабан збагаченого матеріалу, пристроїв для прийому немагнітного і магнітного продуктів сепарації [1]. Принцип дії пристрою полягає в наступному. Збагачений матеріал подають зверху на поверхню барабана, що обертається. Магнітні зерна притягуються до барабана, а немагнітні зерна віддаляються в пристрій для приймання немагнітного продукту. При подальшому русі разом з барабаном, що обертається, магнітні зерна виходять з магнітного поля, де вони під дією сили тяжкості відділяються від барабана і поступають в пристрій для приймання магнітного продукту. Недоліком даного пристрою є наявність барабана. Його зовнішня поверхня віддалена від поверхні магнітної системи на відстань, рівну товщині обичайки барабана плюс зазор між внутрішньою поверхнею барабана і магнітною системою. Величина цієї відстані більш, ніж 10 мм. На такому віддаленні від магнітної системи величина магнітного поля і його градієнт значно менше, ніж на поверхні магнітної системи. Це обмежує закладені в магнітній системі можливості по витяганню зерен з найнижчою магнітною сприйнятливістю. Прототипом способу, що заявляється, сухого магнітній сепарації матеріалів є спосіб, що включає подачу збагаченого матеріалу на горизонтальну нескінченну стрічку, яка огинає ролик, набраний з постійних магнітів, що створюють магнітне поле, вдовж всієї довжині кола ролика; витягання магнітних зерен до поверхні стрічки під дією магнітної сили; відділення немагнітних зерен під дією відцентрової сили і сили тяжкості в немагнітний продукт сепарації, виведення магнітних зерен стрічкою, що рухається, з магнітного поля ролика, де вони під дією сили тяжкості відділяються від стрічки і поступають в магнітний продукт сепарації [2]. Недолік даного способу полягає в тому, що утримання магнітних зерен на стрічці відбувається на віддаленні від поверхні ролика, де магнітні сили значно менше, ніж на поверхні ролика і цим обмежуються закладені в магнітній системі ролика можливості по витяганню зерен з найнижчою магнітною сприйнятливістю. Даний спосіб сепарації здійснюється в пристрої, що включає ролик з горизонтальною віссю обертання, який набраний з постійних магнітів, що створюють магнітне поле вдовж всієї довжині кола ролика, горизонтальний немагнітний натяжний ролик, нескінченну стрічку, яка огинає магнітний і натяжний ролики, живильник для подачі на стрічку збагаченого матеріалу, пристрій для прийому немагнітного і магнітного продуктів сепарації [2]. Принцип дії пристрою полягає в наступному. Збагачений матеріал подають зверху на зовнішню поверхню стрічки. Магнітні зерна під дією магнітної сили притискаються до стрічки, а немагнітні зерна віддаляються в пристрій для прийому немагнітного продукту. Після сходу стрічки з магнітного ролика магнітні зерна виходять з магнітного поля, де вони під дією сили тяжкості відділяються від стрічки і поступають в пристрій для прийому магнітного продукту. Недоліком даного пристрою є наявність стрічки. Її зовнішня поверхня, на яку подають матеріал, що збагачується, віддалена від поверхні магнітного ролика на відстань, яка дорівнює товщині цієї стрічки. Це обмежує закладені в магнітній системі ролика можливості по витяганню зерен з якнайменшою магнітною сприйнятливістю. Тому стрічку прагнуть зробити якомога меншої товщини. Відомі сепаратори з товщиною стрічки 150 мікрон. Експлуатація стрічкових сепараторів ускладнюється сходом стрічки з роликів, попаданням магнітного матеріалу на магнітний ролик, швидким зносом дорогої стрічки, особливо тонкою. В основу винаходу поставлена задача удосконалити спосіб [2] сухої магнітної сепарації матеріалів і пристрій для його здійснення шляхом створення умов для зниманням з поверхні магнітного ролика магнітних зерен, що притягнуті до нього, без використання стрічки, чим досягається можливість подачі збагаченого матеріалу безпосередньо на поверхню магнітного ролика, де напруженість магнітного поля і його градієнт з найбільшими, а також знижуються експлуатаційні витрати і підвищується надійність роботи сепаратора. Рішення поставленої задачі досягається тим, що в способі сухої магнітної сепарації матеріалів, що включає подачу матеріала, який збагачується, в магнітне поле, яке створюється магнітним роликом, що обертається навколо горизонтальної осі, утримання магнітних зерен в магнітному полі під дією магнітної сили, яка спрямована до поверхні ролика, виведення немагнітних зерен з магнітного поля під дією сили тяжкості в немагнітний продукт сепарації, виведення магнітних зерен при обертанні магнітного ролика за межі зони виведення немагнітних зерен і подальше виведення магнітних зерен в магнітний продукт сепарації, згідно винаходу подачу матеріалу, що збагачується, здійснюють безпосередньо на поверхню магнітного ролика, який є електропровідним, а для забезпечення відриву магнітних зерен від ролика і їх подальшого виведення в магнітний продукт, створюють за межами зони виведення немагнітних зерен електричне поле між магнітним роликом і немагнітним електродом, подаючи на них напругу протилежного знаку, з напруженістю, при якій електрична сила, що відриває магнітні зерна від поверхні ролика, більше магнітної сили, що притискує ці зерна до поверхні ролика. Параметри магнітного зерна, параметри магнітного і електричного полів, при яких забезпечується відрив зерна від магнітного ролика, задовольняють нерівності 3e 0 2 E > cm 0 HgrH rr де c,r, r - питома магнітна сприйнятливість, густина і радіус зерна, Н, grH -напруженість і градієнт напруженості магнітного поля у поверхні ролика, Е - напруженість електричного поля у поверхні ролика, e 0 ,m 0 діелектрична і магнітна проникності вакууму. Напруженість електричного поля, яка створюється у поверхні магнітного ролика в зоні відриву від нього магнітних зерен, більше 1 кіловольта на метр. Рішення поставленої задачі досягається також тим, що в пристрої для здійснення способу сухої магнітної сепарації слабомагнітних матеріалів, що включає набраний з постійних магнітів ролик з горизонтальною віссю обертання, живильник для подачі матеріалу, що збагачується, на поверхню магнітного ролика, пристроїв для прийому немагнітного і магнітного продуктів сепарації, згідно винаходу ролик є електропровідним, а уздовж всієї довжини магнітного ролика і із зазором щодо нього з боку пристрою для приймання магнітного продукту розташований електрод. Зазор між електродом і роликом більше 5 мм. Звернена до ролика поверхня електроду є увігнутою. Електрод виконаний у вигляді набору встановлених із зазором щодо один одного електропровідних немагнітних тел. Електрод і ролик ізольовані електричне один від одного, кріпляться на діелектричних елементах і підключені до різнойменних клем джерела високої напруги. Електрод підключений до негативного джерела високої напруги. Напруга між електродом і магнітним роликом більше 1 кіловольта. Причинно-наслідковий зв'язок між ознаками винаходу і результатом (відрив магнітних зерен від магнітного ролика без використання стрічки), що досягається, полягає в наступному. Згідно винаходу матеріал, що збагачується, подається на струмопровідний магнітний ролик. Під дією магнітної сили магнітні зерна притягуються безпосередньо до поверхні ролика. В зоні розвантаження магнітного продукту між роликом і електродом створюється різниця електричних потенціалів. Під дією цієї різниці потенціалів рухомі електричні заряди, знак яких протилежний знаку ролика, переходять з магнітних зерен на ролик. В результаті магнітні зерна одержують електричний заряд, однойменний із зарядом ролика і відштовхуються від нього. Після відриву від магнітного ролика зерна рухаються до електроду, який є немагнітним і не утримує магнітні зерна. Переміщення деяких зерен між роликом і електродом може відбуватися багато разів, але у результаті всі вони неминуче переходять в магнітний продукт. Відрив магнітних зерен від магнітного ролика відбудеться, якщо сила їх відштовхування від ролика під дією електричних зарядів буде більше сили магнітного притягання до ролика. Умова відриву виражається нерівністю 3e 0 2 E > cm 0 HgrH. rr Ліва частина цієї нерівності описує залежність діючої на зерно питомої електричної сили від параметрів зерна і напруженості електричного поля [1], а права частина нерівності описує залежність питомої магнітної сили, діючої на це ж зерно, від магнітних властивостей зерна і параметрів магнітного поля [1]. Під питомими тут розуміються сили, які діють на одиницю маси зерна. При напруженості електричного поля більше 1 кіловольта на метр різниця потенціалів між магнітним зерном і струмопровідним магнітним роликом стає достатньою великою для переходу рухомих зарядів із зерна на ролик, після чого заряд зерна і ролика стають однаковими і магнітне зерно відштовхується від магнітного ролика. Електрод підключений до негативного джерела високої напруги, оскільки рухливість електронів вища, ніж позитивних іонів, і вони легше переходять на позитивно заряджений ролик. Напруга між електродом і магнітним роликом більше 1 кіловольта забезпечує створення необхідної напруженості електричного поля при ширині зазора між роликом і електродом достатньо великої по умові запобігання електричним пробоям. Перевірка методу знімання магнітного продукту за допомогою електричного поля була виконана на лабораторному роликовому сепараторі. Ролик був набраний з чергуючихся електропровідних магнітних і залізних дисків. З тої сторони ролика, де передбачено розвантаження магнітного продукту, був розташований немагнітний електрод. Відстань між роликом і електродом складала 10 мм. Напруженність магнітного поля на поверхні ролика дорівнювала 0,95 Тл. Ролик обертався зі швидкістю 35 об/мін. На ролік подавалась суміш слабомагнітного ільменіту та немагнітного рутилу. Рутил одразу відділявся від ролика та поступав в немагнітний продукт сепарації. Ільменіт магнітними силами утримувався на поверхні ролика і при його обертанні переходив в зазор між роликом та електродом. При напрузі електричного поля більш 4 кіловольт ільменіт повністю відривався від ролика та поступав у магнітний продукт сепарації. На фіг. показаний поперечний розріз роликового магнітного сепаратора з електричним зїомом магнітного продукту. Сепаратор включає електропровідний магнітний ролик 1, немагнітний електрод 2, джерело високої напруги (на малюнку не приведений), живильник З, пристрої для прийому немагнітного 4 і магнітного 5 продуктів сепарації. Ролик і електрод підключені до різнойменних клем джерела високої напруги. Сухий зернистий матеріал, що збагачується, який е сумішшю магнітних і немагнітних зерен, подається з живильника 3 на ролик 1. Немагнітні зерна не утримуються на ролику, що обертається, і обсипаються в пристрій для прийому немагнітного продукту 4. Магнітні зерна під дією магнітної сили утримуються да ролику і при його обертанні виходять із зони розвантаження немагнітного продукту і входять в зону електричного поля, яке створюється між електропровідним магнітним роликом 1 і електродом 2. Ролик підключений переважно до клеми позитивного заряду джерела високої напруги, а електрод до негативної. Оскільки ролик заряджений позитивно, то електрони магнітних зерен переходять на ролик і ці зерна отримують позитивний заряд, тобто такий же, як і ролик. Тому вони відштовхуються від ролика і рухаються до електроду. Оскільки електрод виконаний з немагнітного матеріалу, то магнітні зерна не утримуються на ньому і обсипаються в пристрій для прийому магнітного продукту 6. Перескакування деяких магнітних зерен між роликом і електродом може скоюватися багато разів. Причинно-наслідковий зв'язок між істотними ознаками пристрою і результатом, що досягається, полягає в тому, що пристрій, що заявляється, дозволяє реалізувати істотні ознаки способу збагачення слабомагнітних матеріалів, що заявляються. Ролик є електропровідним для забезпечення можливості переходу на нього рухомих зарядів з притягнутого до нього магнітного зерна. Електрод розташований з боку приймання магнітного продукту, оскільки саме з цієї сторони повинне створюватися електричне поле, яке необхідно для відриву від ролика притягнутих до нього магнітних зерен. Електрод розташований по всій довжині магнітного ролика, оскільки збагачений матеріал подається на ролик по всій його довжині. При зазорі між електродом і роликом більше 5 мм створюється можливість створити необхідну напруженість електричного поля без електричного пробою між роликом і електродом при напруженості електричного поля, що забезпечує перехід рухомих зарядів з магнітних зерен на електропровідний магнітний ролик. Звернена до ролика поверхня електроду є увігнутою для створення близьких умов для відриву зерен від ролика на всій довжині дуги кола ролика, де відбувається розвантаження магнітного продукту. Електрод виконаний у вигляді набору встановлених із зазором щодо один одного електропровідних немагнітних тіл, що необхідне для виходу магнітних зерен через ці зазори з простору межу роликом і електродом в магнітний продукт після їх відриву від ролика. Магнітні зерна не нагромаджуються на електроді завдяки тому, що всі елементи електроду є немагнітними. Електрод і ролик ізольовані електричне один від одного і кріпляться на діелектричних елементах для запобігання виникненню між ними електричного пробою. Електрод і ролик підключені до різнойменних клем джерела високої напруги для створення між ними різниці потенціалів. Вживання пропонованого способу збагачення і пристрою для його реалізації дозволяє здійснювати сепарацію слабомагнітних матеріалів на роликовому магнітному сепараторі без стрічки. Сепаратор може виготовлятися серійно з використанням стандартного устаткування. Джерела інформації: 1. Деркач В.Г., Спеціальні методи збагачення корисної копалини, М., Надра, 1966 - с. 333. 2. Svoboda J., Magnenic Methods for Treatment Minerals, Elsevier Science Publishers B.Y., Amsterdam - Oxford New York - Tokyo, 1987 - с. 286.