Пристрій для сепарації високодисперсної залізорудної сировини за допомогою комбінованого впливу постійних та змінних магнітних полів

Реферат: Пристрій для сепарації високодисперсної залізорудної сировини за допомогою комбінованого впливу постійних та змінних магнітних полів містить платформу для розміщення залізорудної сировини та платформу для накопичення залізорудного концентрату, які виконані з немагнітних матеріалів, постійний магніт на основі сплаву NdFeB, електромагніт зі змінним магнітним полем. Електромагніт, який створює змінне магнітне поле, приєднаний до системи горизонтального переміщення, завдяки чому він може займати місце або над платформою з залізорудною сировиною, або над платформою для концентрату, а постійний магніт розташований знизу платформи з залізорудною сировиною і приєднаний до системи вертикального переміщення, що дозволяє змінювати індукцію постійного магнітного поля в сировині, при цьому система керування вмиканням електромагніта і переміщенням рухомих частин пристрою забезпечує почергове перебування залізорудної сировини у середовищі спочатку постійного, а потім змінного магнітного поля. UA 114796 U (12) UA 114796 U UA 114796 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі технологій збагачення залізних руд методом магнітної сепарації, зокрема до виробництва залізорудних концентратів з високодисперсної залізорудної сировини та може бути використана в лабораторіях гірничо-збагачувальних комбінатів, а також в наукових та навчальних установах відповідного профілю. До високодисперсної залізорудної сировини відносяться матеріали хвостосховищ гірничо-збагачувальних комбінатів, шламосховищ та відходів металургійних підприємств, а також залізорудна сировина з різних етапів технологічних процесів переробки та збагачення залізних руд. Різні типи магнітних сепараторів, які використовують для розділення рудної та нерудної компоненти постійні магнітні поля, змінні магнітні поля, біжучі магнітні поля, електромагнітні поля та вібромагнітні поля, описано в монографії [1]. Загальним недоліком цих магнітних сепараторів є те, що їх ефективність суттєво знижується під час роботи з високодисперсною залізорудною сировиною, що обумовлено формуванням в процесі сепарації флокул під впливом магнітного поля. Це призводить до необхідності застосування процесів дешламації залізорудної сировини, під час яких втрачається значна кількість рудних мінералів. Оскільки високодисперсні частинки в багатьох випадках складають значну частину залізорудної сировини, то дешламація призводить до появи великої кількості відходів, а також створює екологічні проблеми, що пов'язані з забрудненням довкілля високодисперсними оксидами та гідроксидами заліза. Відомий магнітний сепаратор з біжучим магнітним полем [2], який складається з радіально розташованих магнітів, живильника та приймачів магнітної і немагнітної фракцій, в якому магнітна система представлена набором постійних магнітів, закріплених на циліндричному магнітопроводі. Недоліком такого сепаратора є те, що неможливо регулювати вплив магнітних та конкуруючих сил на частинки магнітної фракції, тому що за рахунок великої напруженості магнітного поля в процесі сепарації формуються флокули, які захоплюють немагнітний матеріал та в кінцевому підсумку знижують якість залізорудних концентратів. Прототипом (найближчим аналогом) корисної моделі є магнітний сепаратор з біжучим магнітним полем для збагачення подрібнених сильномагнітних рудних матеріалів [3], що містить нерухомий барабан, виконаний з немагнітного матеріалу, співвісно розташовану усередині барабану магнітну систему з магнітним полем, що біжить, яка складається з радіально розташованих магнітів, живильника, жолоба й приймачів магнітної і немагнітної фракцій. Але в процесі такої сепарації також формуються флокули з магнітного та немагнітного матеріалу, в результаті чого немагнітний матеріал потрапляє до концентрату, знижуючи його якість. В основу корисної моделі поставлено задачу розробки та створення пристрою для виробництва високоякісних залізорудних концентратів з високодисперсної сировини. Поставлена задача вирішується тим, що в запропонованій корисній моделі на високодисперсну залізорудну сировину спочатку діють постійним магнітним полем, яке створює флокули, що являють собою стійкі утворення з високодисперсних рудних та нерудних частинок залізорудної сировини. Після формування флокул на залізорудну сировину діють змінним магнітним полем, яке піднімає магнітні частинки вгору, при цьому частинки рухаються в повітрі в пучність змінного магнітного поля. Під час знаходження в повітрі флокули здійснюють обертальний рух, оскільки полярність змінного магнітного поля, вздовж якого орієнтуються флокули, змінюється з частотою змінного магнітного поля. Швидке обертання флокул в просторі призводить до їх руйнування, завдяки дії відцентрових сил, та, відповідно, до розділення рудних (магнетит) та нерудних (кварц) частинок. Після руйнування флокул магнітні (рудні) частинки продовжують рухатися в пучність змінного магнітного поля, а немагнітні (нерудні) частинки припиняють рухатися в цьому напрямку. Для перевірки ефективності описаних вище процесів, пов'язаних з розділенням рудних (магнітних) та нерудних (немагнітних) високодисперсних частинок, нами було створено прилад, який складається з основних вузлів, що зображені на Фіг. 1, Фіг. 2 та Фіг. 3. На цих кресленнях цифрами позначені наступні вузли. Електромагніт (1), що створює змінне магнітне поле, та магніт (2), що створює постійне магнітне поле. Електромагніт (1) розташовано вище платформи (3), на якій знаходиться залізорудна сировина, а магніт (2) нижче цієї платформи. Живлення електромагніта (1) здійснюється за рахунок джерела змінного струму. Індукція змінного магнітного поля (В1), створеного електромагнітом (1) в залізорудній сировині, може змінюватись за рахунок зміни величини електричного струму, в тому числі за рахунок включення-виключення електричного струму. Постійний магніт (2), який розміщено нижче платформи (3), може переміщуватись у вертикальному напрямку за допомогою спеціальної системи (4), що призводить до зміни величини індукції постійного магнітного поля (В2) в залізорудній сировині. 1 UA 114796 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 За допомогою спеціальної системи (5) електромагніт (1) може обертатися на 180 градусів, таким чином розміщуючись над платформою (6), яка призначена для накопичення залізорудного концентрату. Всі розглянуті вузли сепаратора закріплено на платформі (7), яка забезпечує стійкість всього приладу. Роль платформ (3) і (6) можуть виконувати також рухомі стрічки з немагнітного матеріалу. Магніт (2) може бути як постійним магнітом, так і електромагнітом, по обмотках якого протікає постійний електричний струм. В такому випадку індукція магнітного поля В2 в залізорудній сировині може змінюватись не тільки за рахунок вертикального переміщення магніту (2), а й за рахунок зміни величини електричного струму. Величина індукції магнітного поля В 1 в залізорудній сировині, може змінюватися як за рахунок зміни величини змінного електричного струму, так і за рахунок переміщення магніту (1) у вертикальному напрямку за допомогою спеціальної системи (5). Приклад реалізації. Для демонстрації ефективності запропонованого пристрою та його промислової придатності був побудований аналог напівпромислової установки, за допомогою якої було отримано залізорудний концентрат та хвіст з високодисперсної залізорудної сировини. Вихідний зразок залізорудної сировини, яка підлягала сепарації, за даними рентгенофазового аналізу, був представлений, переважно, магнетитом та кварцом, з розміром зерен менше 0.05 мм. Загальний вміст заліза у вихідному зразку сировини дорівнював близько 40 мас. %. Процедура отримання залізорудного концентрату включала три етапи. Схема, що ілюструє перший етап наведена на Фіг. 1. На цьому етапі величина індукції змінного магнітного поля (В 1) в залізорудній сировині дорівнює нулю (В 1=0). Постійне магнітне поле з індукцією В2 в залізорудній сировині створювалось за допомогою постійного магніту (2). Це постійне магнітне поле створювало в залізорудній сировині флокули, що проілюстровано на Фіг. 1. На другому етапі (Фіг. 2) постійний магніт був віддалений від руди так, що індукція постійного магнітного поля в руді дорівнювала приблизно нулю (В20). Потім на електромагніт подавалася напруга частотою 50 Гц. В результаті протікання змінного електричного струму по обмотках електромагніта (1), створювалось змінне магнітне поле (В10), яке взаємодіяло з рудною сировиною. Величина В1 встановлювалась такою, щоб вгору, в пучність змінного магнітного поля, піднімалися, в основному, тільки флокули, які були створені постійним магнітним полем. Потік флокул залізорудної сировини в повітрі від платформи (3) до електромагніту (1) проілюстровано на Фіг. 2. Фотографія реального потоку залізорудної сировині від платформи до електромагніта представлено на Фіг. 4. Під час переміщення в пучність змінного магнітного поля, флокули здійснюють (завдяки зміні полярності магнітного поля) обертальний рух, що проілюстровано на Фіг. 2. Прицьому флокули змінюють свою орієнтацію в просторі з частотою змінного магнітного поля. Завдяки обертальному руху, на частинки флокул діють відцентрові сили, які розривають флокули. В результаті руйнування флокул в повітрі з'являються окремі рудні (магнітні) та нерудні (немагнітні) частинки. Після цього в пучність змінного магнітного поля (на поверхню електромагніта) потрапляють, в основному, тільки магнітні частинки, що проілюстровано за допомогою Фіг. 2. На третьому етапі (Фіг. 3) електромагніт (1), на поверхні якого знаходяться магнітні частинки концентрату, за допомогою спеціальної системи (5) повертається на 180 градусів в горизонтальній площині. В результаті цього електромагніт розташовується над платформою (6), яка виконує роль накопичувача концентрату. Коли електромагніт (1) розташовано над платформою (6), його живлення електричним струмом вимикають. В результаті магнітне поле електромагніта (1) зникає (В1=0), а концентрат падає на платформу (6). Описані три етапи повторюють декілька разів. Управління роботою електромагнітів виконується в автоматичному режимі за допомого спеціальної комп'ютерної програми. В результаті описаної процедури на платформі (6) накопичується залізорудний концентрат, а на платформі (3) залишаються хвости залізорудної сировини. Дифрактограми вихідної залізорудної сировини та концентрату, що були отримані за допомогою рентгенофазового аналізу, представлено на Фіг. 5 та Фіг. 6, відповідно. На цих дифрактограмах рефлекси з позначенням Mag відповідають магнетиту, а з позначенням Q - кварцу. Наведені дифрактограми показують, що вихідна руда представлена, переважно, магнетитом і кварцом, а концентрат - магнетитом. Рефлекси на дифрактограмі хвоста (дані не наведено), отриманого в результаті процесів сепарації, показують, що хвіст складається в основному з кварцу. Концентрація заліза, визначена за допомогою рентгенофлюоресцентного аналізу, дорівнювала в концентраті приблизно 69,5 мас. %, а в хвості 9 мас. %. 60 2 UA 114796 U 5 Джерела інформації: 1. Кармазин В.И., Кармазин В.В., Магнитные методы обогащения. - М.: НЕДРА, 1984. - 505 с. 2. Патент СРСР SU, № 1750733, Магнітний сепаратор, МПК В03С1/24, заявл. 31.08.1990, опубл. 30.07.1992. 3. Патент України № 75286, МПК В03С 1/02, В03С 1/10, В03С 1/23, В03С 1/24, 15.03.2006, Бюл. № 3, "Магнітний сепаратор для збагачення здрібнених сильномагнітних рудних матеріалів", Єгурнов О.І., Младецький І.К. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 Пристрій для сепарації високодисперсної залізорудної сировини за допомогою комбінованого впливу постійних та змінних магнітних полів, який містить платформу для розміщення залізорудної сировини та платформу для накопичення залізорудного концентрату, які виконані з немагнітних матеріалів, постійний магніт на основі сплаву NdFeB, електромагніт зі змінним магнітним полем, який відрізняється тим, що електромагніт, який створює змінне магнітне поле, приєднаний до системи горизонтального переміщення, завдяки чому він може займати місце або над платформою з залізорудною сировиною, або над платформою для концентрату, а постійний магніт розташований знизу платформи з залізорудною сировиною і приєднаний до системи вертикального переміщення, що дозволяє змінювати індукцію постійного магнітного поля в сировині, при цьому система керування вмиканням електромагніта і переміщенням рухомих частин пристрою забезпечує почергове перебування залізорудної сировини у середовищі спочатку постійного, а потім змінного магнітного поля. 3 UA 114796 U 4 UA 114796 U Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 5