Магнітно-гравітаційний сепаратор “бвк”

1. Магнитно-гравитационный сепаратор, включающий конические деки с длиной образующей конуса от 0,5 до 3 м, приспособления для подачи питания, промывочной воды и смыва концентрата, приводов вращения и вибрации дек, отличающийся тем, что поверхность разделения конической деки выполнена в виде магнитной системы, представляющей собой сектора в количестве от 6 до 32 из уложенных полосами чередующейся полярности керамических или металлических магнитов шириной от 5 до 40 мм, на которые наложены 29674 - сложность конструкции и низкая механическая надежность машины, ввиду наличия привода колебаний, необходимого для расслоения и транспортирования материала по слабонаклонной рабочей поверхности дек. Только при обогащении сильномагнитных продуктов, когда магнитная сила, действующая со стороны рабочей поверхности на сильномагнитную частицу достаточна для ее удержания, машина может работать без привода колебаний, с углом конусности дек, обеспечивающим транспортировку немагнитного материала, к разгрузочному концу самотеком. Кроме того, на привод колебаний приходится свыше 90% расхода электроэнергии в процессе работы машины; - очень низкая удельная производительность при работе на тонкоизмельченных продуктах, а именно - не более 0,12 т/ч на 1 м2 поверхности; увеличение нагрузки сверх допустимой величины приводит к росту турбуленизации потока и, как следствие, резкому снижению извлечения ценного компонента. Цель изобретения - повышение эффективности обогащения слабомагнитных минералов, упрощение конструкции, повышение механической надежности, снижение энергоемкости и повышение удельной производительности машины за счет применения в качестве рабочей поверхности нового разработанного магнитного устройства. Поставленная цель достигается тем, что в разработанном магнитно-гравитационном сепараторе, который содержит конические деки, приспособления для подачи питания, промывочной и смывной воды, привод вращения дек, предусмотрены следующие конструктивные отличия: - рабочая поверхность конической деки представляет собой магнитное устройство, включающее в себя сектора состоящие из магнитов, расположенных полосами чередующейся полярности, которые покрыты пластинами из стали с высокой магнитной проницаемостью, имеющих в поперечном разрезе вид кругового сегмента или многоугольника, и соответствующих магнитным полосам чередующейся полярности по длине и ширине; - ориентация продольных осей симметрии магнитных полос чередующейся полярности по отношению к продольной оси симметрии сектора, который они образуют, может иметь как параллельное, так и наклонное направление. Технические решения, содержащие признаки, сходные с отличительными признаками предлагаемого объекта не выявлены. Следовательно, предлагаемое, техническое решение соответствует критерию "существенные отличия". Магнитное устройство предлагаемого сепаратора позволяет получать на линиях чередования полярности индукцию магнитного поля до 6000 Гс, при использовании дешевых ферритобариевых магнитов. Такая индукция магнитного поля, при его очень высокой неоднородности (на отрезке 1012 мм индукция магнитного поля изменяется от 0 до 6000 Гс), позволяет создать магнитную силу достаточную для притяжения слабомагнитной частицы, в процессе обогащения в потоке жидкости, к поверхности магнитного устройства даже при углах наклона конической деки порядка 45°, что рез ко повышает селективность процесса. Кроме того, это превращает обогатительный процесс из гравитационно-магнитного, как в прототипе (где разделение идет под воздействием орбитальных колебаний на слабонаклонной плоскости с некоторым магнитным торможением слабомагнитных частиц, концентрирующихся в придонном слое), в магнитный (с некоторыми элементами сегрегации и разделения по плотности) и позволяет отказаться от привода колебаний дек, увеличив угол их конусности для обеспечения разгрузки немагнитных частиц с поверхности магнитного устройства самотеком. Техническая сущность и принцип действия предложенного сепаратора поясняются чертежом, на котором: фиг. 1 - продольный разрез сепаратора (схема); фиг. 2 - коническая дека сепаратора с магнитным устройством (вид сверху); фиг. 3 - разрез деки с магнитным устройством по А-А; фиг. 4 - разрез деки с магнитным устройством по Б-Б; фиг. 5 - коническая дека с магнитным устройством (вариант с наклонным расположением магнитных полос чередующейся полярности); фиг. 6 - продольный разрез сепаратора (вариант с деками в виде обратного конуса; схема). Сепаратор состоит из конических дек 1 с секторами магнитных устройств 8, привода 2, приспособлений для подачи питания 3, промывочной воды 4 и смывной воды 5, устройства для гидравлического съема концентрата 6, приемника продуктов обогащения 7 (фиг. 1). Магнитные устройства, установленные на конических деках 1, представляют собой набор секторов 8, состоящих из магнитов 9 расположенных полосами чередующейся полярности, которые покрыты пластинами 10, соответствующими магнитам по длине и ширине (фиг. 2, 3, 4). Пластины 10 выполнены из стали с высокой магнитной проницаемостью, имеют в поперечном разреза вид кругового сегмента или многоугольника. Силовые магнитные линии верхних полюсов магнитов 9 замыкаются между собой через пластины 10. По линиям раздела полюсов, где толщина пластин равна нулю, происходит концентрация почти всех силовых магнитных линий, поэтому возникает магнитная сила достаточная для удержания слабомагнитных частиц на поверхности магнитного устройства. Угол конусности дек с магнитным устройством находится в интервале 6-45°. Он зависит от крупности обогащаемого сырья и требуемых технологических показателей обогащения. При обогащении тонкоизмельченного материала, с целью снижения интенсивности турбулентных пульсаций потока, способствующих увеличению выноса частиц слабомагнитного компонента в хвосты, угол конусности должен быть минимальным. При обогащении сырья крупностью 100% класса менее 0,044 мм, угол конусности составляет от 6 до 10°. При обогащении крупнозернистого материала, угол конусности увеличивается до таких значений, которые позволяют беспрепятственно транспортировать в потоке воды немагнитные частицы к раз 2 29674 грузочному концу деки. Так при обогащении материала крупностью 50% класса менее 0,25 мм, угол конусности составляет 17-20°. При необходимости получения в первую очередь высокого извлечения слабомагнитного минерала, угол конусности будет меньше, чем при необходимости получения более высокого содержания данного минерала в концентрате. В операциях перечистки богатых продуктов угол конусности может достигать 45°. Ориентация продольных осей симметрии магнитных полос чередующейся полярности по отношению к продольной оси симметрии сектора, который они составляют, находится в пределах от 0 до 90°. При обогащении тонкоизмельченных продуктов крупностью 100% класса менее 0,074 мм, во избежании дополнительной турбуленизации потока, угол ориентации магнитных полос всегда равен нулю (фиг. 2). При доводочных операциях угол ориентации магнитных полос также всегда равен нулю. В остальных случаях, при необходимости получения максимального извлечения слабомагнитного компонента в концентрат, продольные оси симметрии магнитных полос ориентируют по отношению к продольной оси симметрии сектора под углом 90° (фиг. 5). Уменьшение величины угла ориентации магнитных полос ведет к росту содержания слабомагнитного компонента в концентрате при некотором снижении извлечения. Одним из вариантов сепаратора является конструкция с деками, представляющими собой обратные конуса, с раздачей питания по периферии и сборником продуктов обогащения в центре (фиг. 6). При обогащении минерального сырья крупностью 100% класса менее 0,1 мм сепаратор изображенный на фиг. 1 будет предпочтительнее по той причине, что поток пульпы, растекаясь по конической поверхности магнитного устройства уменьшается по высоте. Это приводит к снижению турбуленизации потока, что очень важно при обогащении тонких частиц. При обогащении минерального сырья крупностью более 0,1 мм лучшие результаты достигаются на сепараторе изображенном на фиг. 6. Здесь поток носит суживающийся характер. Благодаря этому, при обогащении зернистого материала повышается равномерность его распределения по ребристой поверхности магнитного устройства, а это улучшает условия разделения и соответственно повышает эффективность обогащения. Длина геометрической образующей конической поверхности магнитного устройства является максимальной при обогащении минерального сырья с содержанием слабомагнитного компонента менее 0,01% и составляет 2,5 м. Дальнейшее ее увеличение не дает повышения эффективности обогащения. При доводочных операциях, где требуется получение весьма чистых продуктов, длина геометрической образующей конической поверхности магнитного устройства является минимальной и может составлять всего 0,5 м. Дальнейшее ее уменьшение не дает повышения содержания слабомагнитного компонента в концентрате, зато ведет к резкому снижению извлечения. Число секторов магнитного устройства, устанавливаемого на каждой конической деке, находится в интервале от 6 до 32. С увеличением числа секторов магнитного устройства, установленно го на конической деке, пульпа более равномерно распределяется по ребристой поверхности магнитного устройства. Это улучшает условия сепарации. На основе экспериментов установлено, что увеличение числа секторов свыше 32 практически не влияет на эффективность обогащения. При снижении числа секторов с 32 до 6, эффективность обогащения уменьшается на 4,8%. При снижении числа секторов до 5, происходит заметное ухудшение равномерности распределения пульпы по сектору и эффективность обогащения уменьшается на 12,2%. Ширина магнитных полос чередующейся полярности, соответствующая ширине магнитов, зависит от удельной магнитной восприимчивости обогащаемых минералов. При обогащении слабомагнитных минералов с удельной магнитной восприимчивостью менее 0,6´10-4 см3/г ширина магнитов может достигать 40 мм. Это делается для достижения максимальной магнитной силы, воздействующей на слабомагнитную частицу по линии раздела полюсов. Однако, увеличение ширины магнитов ведет к уменьшению количества магнитных полос чередующейся полярности в магнитном устройстве, расположенном на конической деке. Это соответственно ведет к снижению производительности сепаратора, так как притяжение слабомагнитных частиц к поверхности осуществляется по линиям раздела полюсов. Для сепарации слабомагнитных частиц с удельной магнитной восприимчивостью от 0,6´10-4 см3/г до 6´10-4 см3/г достаточная ширина магнитов составляет в среднем 25 мм. Уменьшение ширины магнитов до 5 мм имеет место в операциях разделения слабомагнитных минералов и минералов с удельной магнитной восприимчивостью более 6´10-4 см3/г. Это позволяет за счет снижения магнитной индукции на линиях раздела полюсов, увеличить количество магнитных полос чередующейся полярности, а следовательно и производительность сепаратора. Высота пластин из стали с высокой магнитной проницаемостью зависит от удельной магнитной восприимчивости обогащаемых минералов. При обогащении слабомагнитных минералов с удельной магнитной восприимчивостью менее 0,6´10-4 см3/г высота пластин может достигать 25 мм. Это делается для уменьшения магнитных потерь и, следовательно, для достижения максимальной магнитной силы, воздействующей на слабомагнитную частицу по линии раздела полюсов. Увеличение высоты пластины свыше 25 мм эффекта не дает. Уменьшение высоты пластин до 1 мм имеет место в операциях разделения слабомагнитных минералов от среднемагнитных. Так как в этом случае требуется меньшая магнитная индукция на линиях раздела полюсов, это позволяет за счет снижения высоты магнитных пластин повысить равномерность растекания пульпы по поверхности магнитного устройства. Это в свою очередь ведет к повышению эффективности обогащения. Сепаратор работает следующим образом. На вращающиеся конические деки 1 с секторами магнитного устройства 8, подается питание в виде пульпы из приспособления 3. Немагнитные частицы, увлекаемые потоком, сходят с поверхности магнитного устройства и разгружаются в отсек хво 3 29674 стов приемника продуктов обогащения 7. Частицы слабомагнитных минералов, притянутые к поверхности магнитного устройства по линиям наибольшей неоднородности магнитного поля, транспортируются в зону промывки, благодаря вращению конусной деки с помощью привода 2. В зоне промывки производится дополнительная очистка магнитной фракции от немагнитных частиц под действием потока воды из приспособления 4. Оставшиеся на поверхности магнитного устройства частицы представляют собой концентрат, который транспортируется в зону смыва и разгружается в концентратный отсек приемника продуктов обогащения 7, при помощи смывной воды из приспособления 5 и устройства для гидравлического съема 6. Сепаратор обладает следующими преимуществами перед прототипом: - повышение эффективности обогащения слабомагнитных минералов, обусловленное тем, что разработанное магнитное устройство обеспечивает устойчивое притяжение к своей поверхности слабомагнитных частиц в процессе обогащения; эксперименты показали, что при обогащении на поверхности разработанного магнитного устройства слабомагнитных ильменитовых и вольфрамитовых руд, содержащих порядка 1% полезного компонента, степень концентрации составляет 35-40 раз при извлечении 7580%, против концентрации 5-6 раз с извлечением 65-70% у прототипа; - упрощение конструкции и повышение механической надежности машины за счет применения разработанного магнитного устройства, обе спечивающего устойчивое притяжение слабомагнитных частиц к его поверхности и, как следствие, позволяющего высокоэффективно вести обогатительный процесс без вибраций дек, что дает возможность изъять из конструкции машины привод колебаний, в результате этого конструктивная схема разработанного сепаратора упрощается до одного из аналогов прототипа круглого стола [1]; - снижение энергоемкости машины за счет изъятия из ее конструктивной схемы привода колебаний дек, на который приходится свыше 90% расхода электроэнергии; - повышение удельной производительности, обусловленное тем, что разработанное магнитное устройство обеспечивает устойчивое притяжение к его поверхности слабомагнитных частиц, а это позволяет вести разделение даже в турбулентных потоках при углах конусности деки в несколько раз больших, чем у прототипа; при обогащении тонкоизмельченных продуктов, с массовой долей слабомагнитного минерала до 1%, удельная производительность сепаратора составляет порядка 0,4-0,5 т/ч на 1м2 рабочей поверхности, против 0,1-0,12 т/чм2 у прототипа. К моменту подачи заявки разработана рабочая документация на опытный образец магнитногравитационного сепаратора с пятью деками. Источники информации 1. Справочник по обогащению / Под ред. А.Ф. Таггарта. – Т. 3. – М., 1952. – С. 372-374. 2. Патент ФРГ, № 1104463, кл. 1в 5/20. 3. А.с. СССР № 1690256, кл. В03В5/74. Фиг. 1 Фиг. 2 4 29674 Фиг. 3 Фиг. 4 Фиг. 5 Фиг. 6 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5