Сепаратор магнітно-циклонний пневматичний

1. Сепаратор магнітно-циклонний пневматичний, що містить циліндричний корпус, у верхній частині якого тангенціально встановлений вхідний патрубок, пов'язаний із пневмосистемою подачі вихідної сировини, при цьому коаксіально корпусу, всередині нього, вертикально встановлений вихлопний патрубок, а із зовнішньої частини корпусу розташовані обертові магнітні системи, причому під нижнім устям вихлопного патрубка, співвісно корпусу, розташована лійка уловлювача з розвантажувальним патрубком, який відрізняється тим, що нижня частина корпусу оснащена концентратором у вигляді зрізаного конуса з увігнутою бічною поверхнею, до якого примикає корпус конфузора у вигляді зрізаного конуса з увігнутою бічною поверхнею, що оснащений циліндричним корпусом, а ввігнуті бічні поверхні концентратора й конфузора утворюють зону поділу вихідної сировини у вигляді сполученої поверхні концентратора й кон U 2 61113 1 3 магнітної системи. Під впливом магнітної системи формуються два основних потоки: один із яких представляє магнітосприйнятливий продукт, а другий - хвости збагачення. Як варіант, сепаратор може передбачати додаткове витягання магнітосприйнятливих часток, що утримуються у хвостах збагачення. Недоліком відомого пристрою є низька якість магнітної сепарації золи-уносу, в яких гранулометричний склад вихідної сировини характеризується багатокомпонентним складом. У цій сировині присутні в широкому діапазоні як відносно великі частки, так і частки пилоподібної фракції. Наявність складного фракційного складу сировини визначає нерівномірний розподіл окремих його часток на поверхні барабана й, відповідно, різна відстань до магнітної системи. Це негативно позначається на сепараційних характеристиках устаткування. Використання магнітного сепаратора зі спадною подачею магнітосприйнятливої сировини приводить до її інтенсивної флокуляції й, відповідно, до інтенсивного захоплення магнітосприйнятливими частками мінеральних часток, що не містять збагачуваний продукт. Валове не сегреговане переміщення живильного вихідного потоку ускладнює витяг магнітосприйнятливих часток і приводить до низького вмісту корисного компонента в концентраті. Крім того, збагачення золи-уносу на барабанному магнітному сепараторі приводить до того, що частки з корисним компонентом, що мають слабку магнітну сприйнятливість, обумовлену окисними процесами, які протікають при зберіганні вихідної сировини, як правило, губляться із хвостами збагачення. Спроба варіювання величиною градієнта магнітної системи не дозволяє досягти бажаного результату. Це обумовлено тим, що збагачення дрібнодисперсного продукту при значному магнітному градієнті супроводжується інтенсивною флокуляцією магнітосприйнятливого продукту, а при зменшенні магнітного градієнта магнітної системи сепаратора, поряд з поліпшенням якості концентрату, спостерігаються значні втрати із хвостами збагачення. Найбільш близьким технічним рішенням, обраним як найбільший аналог, є сепаратор магнітно-циклонний пневматичний, що складається із циліндричного корпуса. У верхній частині корпуса тангенціально встановлений вхідний патрубок, зв'язаний з пневмосистемою подачі вихідної сировини, а коаксіально корпусу, усередині нього, вертикально встановлений вихлопний патрубок. Із зовнішньої частини корпуса t розташовані обертові магнітні системи. Під нижнім устям вихлопного патрубка, спіівісно корпусу, розташована лійка уловлювача з розвантажувальним патрубком (Патент України на корисну модель № 33604, опубл. 25.06.2008 р. Бюл. 12, 2008 p.). Процес основного поділу на магнітосприйнятливий і немагнітосприинятливий продукти заснований на тім, що вихідна сировина після придбання відцентрового прискорення переміщається уздовж циліндричної стінки корпуса сепаратора и. потрапляє у зону щілинного простору, під вплив магнітної системи у вигляді обертових магнітів, 61113 4 поміщених в обичайку з немагнітного матеріалу. Під впливом магнітного поля з потоку, що втратив пилоподібні частки, витягають магнітосприйнятливі частки й виводять їх через щілинний простір у приймальний бункер або транспортуючий тракт. Немагнітосприйнятливі частки переміщають у прийомну лійку у якості хвостів збагачення для наступного складування. Недоліком відомого пристрою є те, що на ефективність його роботи й, відповідно, на його сепараційні характеристики впливає цілий ряд факторів, оптимізація яких повинна перебувати під постійним контролем. Складність одержання якісного збагаченого продукту обумовлена характером технологічного процесу, що ґрунтується на відцентровому прискоренні потоку вихідної сировини зі складною траєкторією переміщення потоку усередині циліндричного корпуса сепаратора. Відбір магнітосприйнятливих часток у ряді випадків є неможливим через те, що ці частки, маючи швидкість 25-40 м/с, надто стрімко проходять повз щілинний простір і не встигають затриматися магнітною системою, у результаті чого віддаляються разом з потоком хвостів збагачення. Крім того, на ефективність сепарації відомим пристроєм впливає щільність і товщина потоку сформованого усередині корпуса сепаратора. При високій щільності й товщині потоку збагачуваної сировини, що рухається зі значною швидкістю, магнітна система не в змозі витягти магнітосприйнятлипу частку й винести її зовні через щілинний простір у корпусі сепаратора. При зменшенні щільності й товщини потоку усередині сепаратора падає його продуктивність, що збільшує собівартість товарного продукту. Істотним недоліком відомого пристрою є те, що параметри його магнітної системи, режим її руху, а також параметри щілин, через які витягаються магнітосприйнятливі частки, повинні відповідати фізико-механічним параметрам вихідної сировини. Зміна специфічних параметрів збагачуваної сировини й особливо її гранулометричного складу приводить до різкого зниження ефективності збагачення й необхідності оперативної зміни параметрів щілинного простору, магнітної системи й режиму її кругового обертання. Конструкція пристрою не дозволяє змінювати ці параметри оперативно й у наслідку цього виникають втрати корисного компонента із хвостами збагачення. Наявність у вихідній сировині промислових забруднень, волоконних часток та інше, може призвести до забивання щілинного простору. Зниження швидкості потоку для попередження проскакування часток через щілинний простір і затримки магнітною системою може привести до погіршення поділяючої здатності відцентрового сепаратора. Крім того, конструкція сепаратора не забезпечує можливості широкого регулювання параметрів сепарації через те, що співвідношення кількості повітря, яке подається в сепаратор з вихідним живленням і відвід його через вихлопний патрубок, не може істотно змінюватися. 5 Істотним недоліком відомого сепаратора є те, що зона перетинання потоку спадної сировини висхідним потоком повітря характеризується значним аеродинамічним опором через те, що діаметр прийомної лійки значно перевищує: діаметр нижнього устя лійки концентратора. Таке співвідношення їхніх діаметрів визначає формування потоку повітря, вектор якого спрямований під кутом до потоку сировини, що знижує ефективність доочищення останнього від пилоподібної фракції. Завданням корисної моделі є удосконалення конструкції магнітно-циклонно-пневматичного сепаратора, у якому здійснюється попереднє відділення з вихідного потоку пилоподібних часток. Після чого знепилений потік направляють у зону поділу сепаратора, де під дією відцентрових сил і гравітаційній складової мінеральні частки, які не містять магнітосприйнятливий продукт, попадають у прийомну лійку уловлювача, а сам магнітосприйнятливий продукт під впливом відцентрових сил і магнітної складової, що забезпечується обертовими радіально розташованими барабанами, які мають високоградієнтні магніти, переміщається уздовж поверхні концентратора й конфузора для наступного транспортування. Додаткове очищення збагачуваного продукту від пилоподібних часток забезпечується за рахунок того, що діаметр прийомної лійки уловлювача менш діаметра сполучення лійок концентратора й конфузора, при цьому формування висхідного потоку повітря здійснюється шляхом подачі його по повітряпроводу, розташованого коаксіально по відношенню до розвантажувального патрубка із зовнішньої його сторони. Реалізація корисної моделі дозволяє підвищити ефективність попереднього збагачення магнітосприйнятливої сировини, забезпечити мінімальні втрати корисного компонента й високий ступінь відділення пилоподібної фракції. Корисна модель дозволяє забезпечити високу технологічність процесу збагачення техногенних родовищ і забезпечити високий ступінь поділу вихідного продукту безпосередньо на місці його витягу. Використання пристрою дозволяє зменшити енергоємність процесу й високий ступінь сухого збагачення сировини з утворенням трьох товарних продуктів: магнітосприйнятливого, крупнофракційного й дрібнодисперсного-пиловидного. Комплексний вплив на вихідну сировину дозволяє зменшити стадійність її переробки й відмовитися від громіздкого технологічного устаткування, яке забезпечує послідовний витяг корисних компонентів. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що сепаратор магнітно-циклонний пневматичний включає циліндричний корпус, у верхній частині якого тангенціально встановлений вхідний патрубок, пов'язаний із пневмосистемою подачі вихідної сировини, при цьому коаксіально корпусу, усередині нього, вертикально установлений вихлопний патрубок, а із зовнішньої частини корпуса розташовані обертові магнітні системи, причому під нижнім устям вихлопного патрубка співвісно корпусу розташована лійка уловлювача з розвантажувальним патрубком. 61113 6 Відповідно до корисної моделі, нижня частина корпуса постачена концентратором у вигляді зрізаного конуса з увігнутою бічною поверхнею, до якого примикає корпус конфузора у вигляді зрізаного конуса з увігнутою бічною поверхнею й постачений циліндричним корпусом, при цьому ввігнуті бічні поверхні концентратора й конфузора утворюють зону поділу вихідної сировини у вигляді сполученої поверхні концентратора й конфузора, що має загальний рівновіддалений радіус кривизни, при цьому усередині ввігнутої частини зони поділу радіально розміщені барабани з магнітними елементами виконаними з можливістю радіального переміщення уздовж увігнутої поверхні зони поділу сепаратора, при цьому діаметр лійки уловлювача менш діаметра ввігнутої частини зони поділу, а розвантажувальний патрубок лійки уловлювача розміщений у коаксіальному стосовно циліндричного корпуса конфузора повітряпроводі й постачений регулятором подання повітря, при цьому простір між циліндричним корпусом конфузора й повітряпроводом утворює канал переміщення магнітосприйнятливого продукту. Для попередження втрат магнітосприйнятливого компонента із хвостами сепараційного процесу, у зоні поділу, у нижнім усті концентратора розміщена накладна манжета у вигляді зрізаного конуса, менший діаметр якої менш діаметра сполучення концентратора й конфузора. Для збільшення ступеня взаємодії потоку з магнітною системою сепаратора, барабани з обертовими магнітними елементами виконані з увігнутою або вигнутою робочою поверхнею. Для підвищення сепараційних характеристик пристрою й підвищення якісних показників витягу магнітосприйнятливих компонентів, вертикальна вісь барабанів з обертовими магнітними елементами нахилена під кутом до горизонтальної площини. Сепаратор магнітно-циклонний пневматичний включає циліндричний корпус 1, у верхній частині якого тангенціально встановлений вхідний патрубок 2. Вхідний патрубок 2 пов'язаний із пневмосистемою 3 подачі вихідної сировини. Коаксіально і корпусу 1, усередині нього, вертикально установлений вихлопний патрубок 4 (Фіг.1, 2). Із зовнішньої частини корпуса 1 розташовані обертові магнітні системи у вигляді барабанів 5 з радіально встановленими магнітами 6. Під нижнім устям вихлопного патрубка 4 співвісно корпусу 1 розташована лійка уловлювача 7 з розвантажувальним патрубком 8. Нижня частина корпуса 1 постачена концентратором 9 у вигляді зрізаного конуса з увігнутою бічною поверхнею. До концентратора 9 примикає корпус конфузора 10 у вигляді зрізаного конуса з увігнутою бічною поверхнею. До широкого устя конфузора 10 закріплений циліндричний корпус 11. Увігнуті бічні поверхні концентратора 9 і конфузора 10 утворюють зону поділу вихідної сировини у вигляді сполученої поверхні концентратора 9 і конфузора 10, які мають загальний рівновіддалений радіус кривизни. Усередині ввігнутої частини зони поділу радіально розміщені обертові ба 7 рабани 5 з магнітними елементами 6. Магнітні елементи 6 мають можливість кругового переміщення уздовж увігнутої поверхні зони поділу сепаратора. Діаметр лійки уловлювача 7 менш діаметра устя частини зони поділу. Розвантажувальний патрубок 8 лійки уловлювача 7 розміщений у повітряпроводі 12 і коаксіально стосовно циліндричного корпуса 11 конфузора 10. Повітряпровід 12 постачений регулятором забору повітря 13. Простір між циліндричним корпусом 11 конфузора 10 і повітряпроводом 12 утворює канал переміщення магнітосприйнятливого продукту 14. Нижнє устя концентратора 9 може мати накладну манжету 15 у вигляді зрізаного конуса, менший діаметр якої менш діаметра сполучення усть концентратора 9 і конфузора 10. Барабани 5 з магнітними елементами 6 можуть бути виконані з увігнутою робочою поверхнею. Вертикальна вісь барабанів 5 з магнітними елементами 6 може бути нахилена під кутом до горизонтальної площини. Сепаратор магнітно-циклонний пневматичний працює в такий спосіб. Після попереднього зневоднювання, вихідна сировина представляє конгломерат дрібнодисперсних і пилоподібних часток, що утримують магнітосприйнятливий компонент. Як показали дослідження, у якості вихідної сировини найбільш ефективно використовувати золи-уносу, що утворюються в результаті роботи теплових електростанцій. У зв'язку зі схильністю дрібнодисперсних часток до коагуляції, для реалізації збагачувального процесу доцільно вихідну сировину не тільки збезводнювати, але й піддавати попередньому здрібнюванню та класифікації. Вихідну сировину завантажують у прийомний бункер, розвантажувальна частина якого з'єднана із трубопроводом пневмосистеми 3 й ежекційним пристроєм, за допомогою якого під дією повітря сировина перетворюється в аеросуміш, вагова й об'ємна концентрація твердого в якій забезпечує можливість її транспортування по трубопроводу. За рахунок тангенціального нагнітального підведення аеросуміші по вхідному парубку 2 в циліндричний корпус 1 вихідна сировина робить вихровий рух, обгинаючи вихлопний патрубок 4. Частки вихідної сировини у зваженому стані піддаються впливу відцентрових і гравітаційних сил. Відбувається первинний поділ аеросуміші за гравітаційною крупністю, при якому важкі й великі частки сировини локалізуються в периферійній частині кільцевого перетину сепаратора поблизу внутрішньої частини стінки корпуса 1. Легкі й дрібні частки розподілені в просторі між вихлопним патрубком і зоною переміщення важких і великих часток сировини. У міру вихрового переміщення потік опускається в нижню частину корпуса 1 й, відповідно, в зону поділу по висоті обмежену нижнім устям вихлопного патрубка 4. У цій зоні здійснюється процес поділу вихідної сировини трьома потоками на складові його компонента. 61113 8 За рахунок утворення зустрічного вихру й підсмоктування повітря через конусну частину концентратора 9, у вихлопний патрубок 4 надходять дрібні пилоподібні частки аеросуміші, утворені в результаті сепарації вихідної сировини на складові компоненти. Ці частки переміщаючись по вихлопному патрубку 4 осаджуються в пилоосаджувальному пристрої. Попередньо сегрегована, за рахунок відцентрових перевантажень, аеросуміш, роблячи спіральний (вихровий) рух, переміщається усередині концентратора й піддається впливу магнітних полів обертових барабанів 5 з магнітними елементами 6. Сили притягання магнітних елементів 6 забезпечують зменшення швидкості руху часток, притискання їх до поверхні конфузору 10, що має циліндричний корпус та перехід магнітосприйнятливих часток з концентратора 9 в конфузор 10 і далі - в канал переміщення магнітосприйнятливого продукту 14 для наступного складування. Переміщення часток відбувається за рахунок того, що магнітні елементи 6 закріплені на барабанах і переміщаються уздовж поверхні сполучення бічної утворюючої концентратора 9 й конфузора 10. Кожен магнітний елемент 6 по черзі захоплюючи магнітосприйнятливі частки переміщає їх уздовж поверхні зони поділу. За зоною поділу припиняється дія магнітної системи 6 і магнітосприйнятлива частка під дією сил гравітації попадає в канал переміщення продукту 14 і далі - на транспортуючий тракт для наступної переробки або складування. Немагнітосприйнятливі частки в нижнім усті концентратора 9 відриваються від його поверхні під дією інерційних сил й, надходячи в прийомну лійку уловлювача 7, віддаляються по розвантажувальному патрубку 8. Вихідна сировина може відрізняться по фізикомеханічних властивостях і гранулометричному складу. Виходячи із цього, режим сепарації для кожного виду сировини повинен бути регламентований відповідно до якісних показників збагачення й одержання відповідних товарних продуктів - концентратів. У заявленому пристрої ефективність пневматичної сепарації визначається просторовим положенням конструктивних елементів, які формують повітряні потоки в процесі технологічного режиму. До цих конструктивних елементів відносяться: регулятор підсмоктування повітря 13, уловлююча лійка 7 з розвантажувальним патрубком 8 і вихлопний патрубок 4. Перераховані елементи виконують рухливими з можливістю зміни положення по вертикалі щодо осі корпуса й наступної фіксації. Зміна положення може здійснюватися або в ручному режимі або за допомогою засобів автоматичної системи керування, яка адаптує параметри вихідної сировини з оптимальним протіканням технологічного циклу. Зміна положення устя вихлопного патрубка 4 визначає формування основної зони поділу вихідної сировини, а положення регулятора підсмоктування повітря й уловлювача 7 з розвантажувальним патрубком 8 визначає параметри висхідних і зустрічно-направлених потоків. 9 Крім того, розміщення лійки уловлювача 7 коаксіально повітропроводу 13 дозволяє забезпечити високоефективне очищення збагачуваної сировини від пилоподібних часток. Виконання лійки уловлювача 7 меншим діаметром, чим діаметр повітропроводу 12, дозволяє не міняти вектор напрямку руху висхідного потоку повітря, минаючого шар збагачуваного матеріалу. Пульсація руху магнітосприйнятливих часток під періодичним впливом магнітного поля, що переміщається, може привести до захоплення цих часток спадним потоком хвостів збагачення, що переміщаються у лійку уловлювача 7. Це приводить до неминучих втрат корисного компонента й негативно позначається на техніко-економічним показникам збагачувального процесу. Для попередження втрат корисного компонента, в устя сполучення концентратора 9 й конфузора 10 розміщають конічну накладну манжету 15 у вигляді зрізаного конуса, менший діаметр якого менш діаметра сполучення устя концентратора 9 й конфузора 10. Бічна поверхня манжети 15 нахилена під кутом до вертикальної площини і магнітосприйнятливі частки при русі нагору утримуються нею до моменту впливу наступного магнітного елемента 6. Взаємодія магнітної системи 6 з магнітосприйнятливими частками істотно залежить від їхніх параметрів поверхні барабана 5 з магнітними елементами. Так як зона поділу сепаратора являє собою тіло обертання, то підвищення ступеня впливу магнітної складової може бути досягнуто за рахунок того, що барабани 5 з обертовими магнітними елементами 6 виконані з увігнутою або вигнутою робочою поверхнею. Це максимально збільшує охоплення магнітною системою 6 зони поділу, підвищуючи сепараційні характеристики збагачувального агрегату. Виконані дослідження показали, що при спіральному спадному потоці, що утримує магнітосп 61113 10 рийнятливі частки, найбільший вплив магнітної системи 6 встановленої на обертовому барабані 5 забезпечується в тому випадку, коли вектор напрямку руху потоку збігається з вектором напрямку обертання барабана 5 з магнітною системою 6. Стосовно до заявленої конструкції сепаратора, вертикальна вісь барабанів 5 з обертовими магнітними елементами 6 нахилена під кутом до горизонтальної площини. При такій конструкції кут нахилу осі барабанів 5 визначається параметрами спадного потоку й залежить від його швидкості, розміщення вхідного патрубка 2 й геометричних розмірів циклонного апарата 1, а також гранулометричного складу збагачуваної суміші. Зміна нахилу осі барабанів 5 з магнітною системою 6 може виконуватися при переробці партій вихідної сировини, яка відрізняється по своїх фізико-механічних властивостях і вмісту корисного компонента. Зміна положення магнітного барабана 5 може здійснюватися за допомогою автоматизованої системи управління, враховуючі динамічну зміну параметрів збагачуваної сировини. Додатковим засобом регулювання параметрів сепарації є зміна частоти обертання барабанів 5 з магнітною системою 6 Дослідно-промислові випробування сепаратора показали його високу ефективність при збагаченні сировини, представленої золою-уносу промислових енергетичних установок. При роботі магнітно-циклонного пневматичного сепаратора забезпечується можливість глибокого збагачення вихідної сировини й одержання трьох видів продуктів, що представляють собою коштовну високоліквідну сировину. Використання сепаратора дозволяє знизити негативні впливи на екологію промислового регіону за рахунок можливості повної утилізації золиуиосу н запобігання значного пиловиділення у відкритих шламосховищах. 11 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 61113 Підписне 12 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601