Сепаратор магнітний двокаскадний барабанний для збагачення сухих сипких слабомагнітних руд

Корисна модель відноситься до технології магнітного збагачення сухих сипких слабомагнітних руд і може бути використана в гірничодобувній галузі, наприклад, для збагачення окиснених залізних руд. Відомі двокаскадні валкові електромагнітні сепаратори призначені для збагачення сипких слабомагнітних руд [1]. Магнітне поле в таких сепараторах збуджується потужними електромагнітами, які забезпечують отримання на зубцях валків величину магнітної індукції В=(1,2-1,7) Тл. Виникаючі при таких значеннях індукції градієнти напруженності магнітного поля і відповідно величини магнітних сил поля на зубцях валків дозволяють здійснювати на валкових сепараторах збагачення слабомагнітних руд і сепарацію інших слабомагнітних продуктів. Тому валкові сепаратори [1] є основним типом магнітних сепараторів в технології збагачення слабомагнітних руд. Валковим сепараторам [1], які можно розглядати як функціональні аналоги запропонованому сепаратору магнітному двокаскадному барабанному притаманний ряд суттєвих недоліків. Почергова зміна найбільших магнітних сил поля (на виступах зубців валка) і найменших магнітних сил поля ( в пазах між зубцями валка) не забезпечує створення суцільного бар'єру з найбільших магнітних сил уздовж осі валка на шляху переміщення руди, що підлягає збагаченню. Внаслідок цього в процесі збагачення сипкої руди деяка її частина рухається в пазах між зубцями валка в зоні дії таких мінімальних сил, яких недостатньо для успішного збагачення слабомагнітної руди. Наявність великих магнітних сил взаємопритягування валків і полюсів електромагнітів призводить до швидкого зношування і руйнування шарикопідшипникових опор, що теж є суттєвим конструктивним недоліком валкових сепараторів [1]. Наявність відносно невеликого повітряного проміжку між валками і полюсами електромагніта обмежує висоту шару руди, що підлягає збагаченню, обумовлюючи тим самим низьку питому продуктивність сепаратора. Окрім того, електромагнітне збудження магнітного поля вимагає додаткових витрат електроенергії, витрат на апаратуру комутації і захисту та на кабельні лінії. Відомий двокаскадний барабанний магнітний сепаратор [2], в якому реалізується спосіб двоступеневого збагачення сильномагнітних руд. Магнітний сепаратор [2] включає два магнітних барабани, які встановлені на різних рівнях і один за одним в напрямку переміщення роздрібленої сипкої руди, що підлягає магнітному збагаченню. Магнітні барабани змонтовані в одному корпусі, кожен з яких оснащений пристроями подавання на їхню робочу поверхню руди, розподілювачами потоків руди в процесі її магнітного збагачення і приймачами від сепарованої руди. Кожний з барабанів має свій індивідуальний електропривод. Обидва магнітні барабани включають тонкостінні немагнітні циліндри, всередині яких встановлена нерухома магнітна система, складена з окремих феритбарієвих постійних магнітів, закріплених на феромагнітному шунті. Кожен з магнітів намагнічений радіальне щодо робочої поверхні барабана, а самі магніти встановлені всередині барабана по дузі з чергуванням їх полярності в напрямку переміщення руди. Напруженість магнітного поля на поверхні першого магнітного барабана (Н1=80кА/м) менша, ніж відповідна напруженість на другому магнітному барабані (Н2=100кА/м). Швидкість обертання першого барабана більша, ніж швидкість обертання другого барабана. Принцип роботи двокаскадного барабанного магнітного сепаратора [2], грунтується на дії магнітних сил поля на потік сипкої руди, що переміщується на поверхні приведених в рух барабанів. Під дією магнітних сил сильномагнітна фракція руди притягується до поверхні барабанів і за рахунок обертання барабанів виноситься з зони дії магнітних сил і надалі під дією сил тяжіння і відцентрових сил відривається з поверхні барабанів і попадає в приймачі концентрату. Ще на ділянці руху руди в зоні дії магнітних сил поля немагнітна (і найменш магнітна) фракція руди, під дією відцентрових сил і сил тяжіння попадає в приймачі немагнітної фракції (хвости). Частина руди, що переміщується на поверхні першого барабана і являє собою суміш немагнітної фракції і "бідних" зростків (промпродукт) попадає на нижній барабан, де вона теж розділяється на концентрат, промпродукт і хвости. Недоліком двокаскадного барабанного сепаратора [2], який приймається в якості прототипу, є його неприйнятна ефективність для збагачення слабомагнітних руд, що обумовлюється, в першу чергу, низькою магнітною енергією феритбарієвих постійних магнітів, з яких складена магнітна система сепаратора [2], і як наслідок цього - отримання таких низьких значень магнітних сил поля в робочому об'ємі сепаратора, яких недостатньо для збагачення слабомагнітних руд. Освоєння високоенергетичних постійних магнітів (Nd-Fe-B) дозволяє створювати магнітні системи сепараторів на постійних магнітах з величиною магнітної індукції і магнітних сил, співмірних з відповідними величинами, які отримують на валкових електромагнітних сепараторах, що відкриває шлях створенню барабанних магнітних сепараторів для збагачення слабомагнітних руд. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення двокаскадного барабанного магнітного сепаратора для його використання в технологічному процесі збагачення сухих сипких слабомагнітних руд. Поставлена задача вирішується тим, що сепаратор магнітний двокаскадний барабанний для збагачення сухих сипких слабомагнітних руд, що включає корпус, в якому в напрямку переміщення руди, що підлягає збагаченню, встановлені на різних рівнях і один за одним два магнітних барабани різної магнітної інтенсивності, магнітна система кожного з яких нерухома, розміщена по дузі 90°-180° всередині встановленого з можливістю обертання тонкостінного немагнітного циліндра і складена з окремих постійних магнітів почергової полярності в напрямку обертання магнітного барабана, а магнітна система другого магнітного барабана виконана з більшою інтенсивністю магнітних сил поля на його робочій поверхні, ніж на робочій поверхні першого барабана. Магнітну систему кожного з магнітних барабанів виконують із постійних магнітів високої енергії, ширина полюсів яких зменшується в кожному з магнітних барабанів в напрямку їх обертання, при цьому ширина першого полюса магнітної системи першого магнітного барабана більша за ширину першого полюса магнітної системи другого магнітного барабана. Поставлена задача вирішується тим, що постійні магніти першого і другого магнітних барабанів намагнічують радіально щодо тонкостінного немагнітного циліндра. Поставлена задача вирішується тим, що постійні магніти другого магнітного барабана намагнічують тангенційно щодо тонкостінного немагнітного циліндра, а самі магніти розділені по колу між собою пластинчастими або клиноподібними феромагнітними вставками концентраторами, до яких магніти прилягають однойменними полюсами. Поставлена задача вирішується тим, що кожний з магнітних барабанів приводять в рух індивідуальним регульованим по швидкості електроприводом. Поставлена задача вирішується тим, що діаметр першого магнітного барабана більший за діаметр другого магнітного барабана при меншій швидкості обертання першого барабана за швидкість обертання другого барабана. Виконання магнітних систем обох магнітних барабанів з постійних магнітів високої енергії (Nd-Fe-B) дозволяє в запропонованому двокаскадному сепараторі в декілька разів збільшити величину магнітної індукції на робочій поверхні барабанів і відповідно на порядок збільшити магнітні сили поля (порівняно з сепаратором - прототипом [2]). Отримані величини магнітних сил поля (Fм=1013А2/м3) достатні для ефективного збагачення слабомагнітних руд. Але сама по собі проста заміна в магнітних системах сепаратора [2] постійних магнітів малої енергії магнітами високої енергії (Nd-Fe-B) недостатньо ефективна, якщо одночасно з такою заміною матеріалу магнітів не змінити саму конструкцію магнітних систем, взаємозв'язаних між собою в одному технологічному процесі двоступеневого збагачення сухих сипких слабомагнітних руд. Широкий діапазон величин магнітної сприйнятливості слабомагнітних руд (наприклад, подрібнених окиснених залізних руд), який обумовлений і крупністю окремих зерен руди, і неоднорідністю зростків (рудних і нерудних зерен) вимагає відповідної неоднорідності магнітного поля, в якому переміщується руда в процесі її магнітного збагачення. Проведені експериментальні дослідження показали, що для досягнення найефективнішого збагачення окиснених залізних руд, магнітна система кожного з барабанів двокаскадного сепаратора повинна виконуватись зі зменшенням ширини полюсів в напрямку переміщення руди в кожному з магнітних барабанів при більшій ширині першого полюса першого магнітного барабана порівняно з другим барабаном. Для цього сепаратор виконують з більшою величиною діаметра першого магнітного барабана, ніж діаметр другого барабана. Швидкість обертання другого барабана встановлюють більшої величини, ніж першого з метою отримання надругому барабані більших відцентрових сил. Для досягнення ще більшої неоднорідності топології магнітного поля двох магнітних барабанів в корисній моделі запропоновано магнітну систему другого магнітного барабана виконувати в двох варіантах. По першому варіанту магнітну систему виконують традиційно для барабанних сепараторів з радіальне намагнічених полюсів, встановлених на феромагнітному шунті. По другому варіанту для досягнення найбільших магнітних сил на поверхні магнітної системи магніти намагнічують тангенційно щодо поверхні барабана, встановлюють по дузі та розділяють між собою пластинчастими або клиноподібними концентраторами. Саме в зоні зовнішньої поверхні концентраторів отримують найбільші осаджуючі магнітні сили. Така магнітна система найбільш ефективна при збагаченні невеликого шару потоку руди, особливо руди з найменшою величиною магнітної сприйнятливості. Велика неоднорідність магнітних і інших властивостей (наприклад, вологості) руди, що підлягає збагаченню, вимагає мати можливість налагоджувати режим збагачення як при введенні сепаратора в експлуатацію, так і при його переналагоджуванні в зв'язку зі зміною складу руди вже в процесі експлуатації сепаратора. Для цього, крім традиційного переналагодження сепаратора системою розподілювачів потоку руди в сепараторі, пропонується додатково оптимізацію процесу збагачення досягати незалежною зміною швидкості обертання кожного з барабанів сепаратора, наприклад, за рахунок електроприводу кожного з них від частотнорегульованих по швидкості асинхронних двигунів. На Фіг.1 зображена конструктивна схема магнітного двокаскадного барабанного сепаратора. На Фіг.2 зображена в поперечному перерізі магнітна система першого магнітного барабана. На Фіг.3 зображена в поперечному перерізі магнітна система другого магнітного барабана з радіальне намагніченими постійними магнітами. На Фіг.4 зображена в поперечному перерізі магнітна система другого магнітного барабана з тангенційно намагніченими постійними магнітами. Сепаратор магнітний двокаскадний барабанний для збагачення сухих сипких слабомагнітних руд (Фіг.1) включає корпус 1, в якому один за одним в напрямку переміщення руди, що підлягає збагаченню, встановлені на різних рівнях два магнітних барабана 2 і 3. Перший магнітний барабан 2 включає встановлений з можливістю обертання тонкостінний немагнітний циліндр 4, всередині якого закріплена магнітна система 5. Магнітна система 5 складається з постійних магнітів високих енергій (Nd-Fe-B), намагнічених радіально щодо тонкостінного циліндра 4 і встановлених з чергуванням їхньої полярності в напрямку переміщення руди. Другий магнітний барабан 3 включає складену з постійних магнітів високої енергії магнітну систему 6, розміщену всередині встановленого з можливістю обертання тонкостінного циліндра 7. Сепаратор оснащений системою розподілювачів 8 потоку руди в процесі її збагачення і системою розподілювачів 9 збагаченої руди віброживильниками 10, 11 першого і другого барабанів. Магнітна система першого магнітного барабана 2 (Фіг.2) включає постійні магніти 12 виконані з різною шириною полюсів (від найбільшої ширини t1 до найменшої ширини t3). Постійні магніти 12 установлюють на феромагнітному шунті 13. Другий магнітний барабан 3 (Фіг.1) може виконуватись в двох варіантах. По першому варіанту виконання магнітну систему 6 (Фіг.1) конструктивно виконують аналогічною магнітній системі першого барабана (Фіг.2), але з меншою шириною полюсів магнітів 14 (Фіг.3) (t1 Фіг.2 > t4 Фіг.3). Магніти 14 намагнічені радіально і встановлені на феромагнітному шунті 15. Діаметр D2 (Фіг.3) другого магнітного барабана менший за діаметр D1 (Фіг.2) першого магнітного барабана. По другому варіанту виконання магнітної системи другого магнітного барабана постійні магніти 16 (Фіг.4) намагнічені тангенційно щодо поверхні тонкостінного циліндра 17 (Фіг.4). По колу між полюсами 16 установлені клиноподібні або пластинчасті феромагнітні концентратори 18, до яких магніти прилягають однойменними полюсами. Постійні магніти 16 і феромагнітні концентратори 18 закріплені на нерухомому немагнітному порожнистому циліндрі 19. Запропонований магнітний сепаратор працює наступним чином: суху сипку слабомагнітну руду віброживильником 10 (Фіг.1) подають на поверхню першого магнітного барабана 2, який обертаючись переміщує на своїй поверхні потік руди в зоні дії магнітних сил. Під дією магнітних сил найбільш магнітосприйнятливі частинки руди, долаючи відцентрову силу, притягуються до поверхні барабана і виносяться на цій поверхні внаслідок обертання барабана з зони дії магнітних сил і надалі під дією відцентрових і гравітаційних сил транспортуються через розподілювачі руди 8 в приймачі концентрату руди. Немагнітний продукт під дією відцентрових і гравітаційних сил через систему розподілювачів 8 направляють в приймачі немагнітного продукту (хвости). Магнітні частинки руди з меншою магнітною сприйнятливістю тіла (промпродукт) системою розподілювачів 8 (Фіг.1) подають на поверхню віброживильника 11 (Фіг.1), звідки подають на поверхню другого магнітного барабана, який обертається швидше, ніж перший магнітний барабан (створюючи більші відцентрові сили) і має більшої інтенсивності магнітну систему. Процес збагачення руди (промпродукту) на другому магнітному барабані здійснюється аналогічно процесу на першому барабані, але при других силах магнітного поля, відцентрових силах і шару руди на поверхні барабана. На виході другого барабана отримують знову три продукти (концентрат, промпродукт і хвости), розподіл яких здійснюється розподілювачами 9 (Фіг.1). Запропонований двокаскадний магнітний сепаратор експериментальне досліджувався на НВФ "Продекологія" (м. Рівне) і показав свою працездатність в процесі збагачення слабомагнітних залізних руд. Результати досліджень наведені в таблиці: Таблиця Стадія магнітного збагачення І-стадія II-стадія (перечистка промпродукт а І-стадії) Всього Живлення Магнітний продукт Промпродукт Немагнітний продукт Клас Вміст Вміст Вміст Вміст Продуктивність, Вихід, Вихід, Вилучення. Вхід Вилучення, Вихід, Вилучення, крупності Fe, Fe, Fe, Fe, т/год % % % ,% % % % , мм % % % % Гематит-мартитові кварцити четвертого залізистого горизонту 40 100 39,34 28,6 51,62 37,57 39,1 41,21 40,9 32,3 26,2 21,53 30 40 +0-10 39,1 41,21 6,50 49,50 8,19 21,9 42,00 23,4 10,6 34,5 9,31 100 45,75 21,9 42,00 23,4 42,9 28,25 30,84 39,34 35,1 51,23 Найбільш перспективна галузь використання розробленого двокаскадного сепаратора - переробка відвалів окиснених залізних руд. Джерело інформації: 1. В.А. Грамм, К.В. Николаенко, А.Г. Федоров "Машинист магнитных сепараторов", Москва, "Недра", 1990г., стр.82. 2. В.А. Грамм, К.В. Николаенко, А.Г. Федоров "Машинист магнитных сепараторов", Москва, "Недра", 1990г., стр.44.