Сепаратор магнітний двокаскадний для збагачення сухих сипких слабомагнітних руд

1. Сепаратор магнітний двокаскадний для збагачення сухи х сипких слабомагнітних руд, що включає корпус, в якому в напрямку переміщення руди, що підлягає збагаченню, встановлені на різних рівнях і один за одним два магнітні барабани різної магнітної інтенсивності, магнітна система першого з яких нерухома, розміщена по дузі 90180 ° всередині встановленого з можливістю обертання тонкостінного немагнітного циліндра і складена з окремих постійних магнітів почергової полярності, закріплених на феромагнітному шун ті і намагнічених по нормалі щодо поверхні барабана, а магнітна система другого магнітного барабана виконана з більшою інтенсивністю магнітних сил поля на його робочій поверхні, ніж на робочій поверхні першого барабана, який відрізняється тим, що магнітні системи обох магнітних барабанів виконані із постійних магнітів високої енергії, при цьому магнітна система другого магнітного барабана виконана з постійних магнітів, установлених з чергуванням їхньої полярності по осі барабана, і оснащена пристроєм очищення робочої поверхні від осілих на ній магнітносприйнятливих частинок руди. U 2 UA 1 3 24726 глядати, як функціональні аналоги запропонованому сепаратору, властиві наступні недоліки: - наявність великих магнітних сил взаємного притягування валків до полюсів електромагнітів, що призводить до швидкого зношування і руйнування шарикопідшипникових опор; - низька питома продуктивність; - великі витрати електроенергії; - витрати кабельної, комутаційної апаратури і апаратури захисту котушок електромагнітів. Відомий двокаскадний барабанний магнітний сепаратор [2], в якому реалізується спосіб двоступеневого збагачення сильномагнітних руд Ма гнітний сепаратор [2] включає два магнітні барабани, встановлені на різних рівнях і один за одним в напрямку переміщення роздрібненої сипкої руди, що підлягає магнітному збагаченню. Магнітні барабани змонтовані в одному корпусі, кожен з яких забезпечений пристроями подавання на їхню робочу поверхню руди, розподілювачів потоків руди в процесі її магнітного збагачення і приймачів відсепарованої руди. Кожний з барабанів має свій індивідуальний електропривід. Обидва магнітні барабани уявляють собою тонкостінні немагнітні циліндри, всередині яких встановлена нерухома магнітна система, складена з окремих феритбарієвих постійних магнітів, закріплених на феромагнітному шунті. Кожен з магнітів намагнічений радіально 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. 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, - таких низьких значень магнітних сил поля в робочому об’ємі сапаратора, яких недостатньо для збагачення слабомагнітних руд. Тому традиційно збагачення слабомагнітних руд здійснюють на дво- або багатоступеневих валкових сепараторах [1]. Освоєння високоенергетичних постійних магнітів (Nd-Fe-B) дозволяє створювати магнітні системи сепараторів на постійних магнітах з величиною магнітної індукції і магнітних сил, співмірних з величинами, які отримують на валкових електромагнітних сепараторах, що відкриває шлях для інтенсифікації магнітних систем на постійних магнітах і створення барабанних магнітних сепараторів для збагачення слабомагнітних руд. Але простою заміною в барабанних магнітних сепараторах, в тому числі і в сепараторі [2], слабоенергетичних феритбарієвих постійних магнітів на високоенергетичні (Wd=300-500кДж/м 3) Nd-Fe-B магніти не вдається досягнути достатньої ефективності збагачення слабомагнітних руд. Така заміна повинна супроводжуватися додатково відповідни 4 ми змінами конструкції магнітних систем (топології їх магнітного поля), а також зміною технологічних параметрів і деяких характеристик сепаратора в цілому. Так, збільшення в декілька разів величини магнітної індукції магнітного поля, в якому обертається тонкостінний немагнітний циліндр, на порядок і більше збільшує потужність теплових втрат від протікання вихрових стр умів в цьому циліндрі. Тепло, яке виділяється в циліндрі, передається від нагрітого циліндра через невеликий повітряний проміжок постійним магнітам Nd-Fe-B, які термонестійкі і допускають максимальну температуру не більше 220°С, втрачаючи при таких гранично допустимих температурах частин у магнітної індукції на їхній поверхні. Допустима температура нагрівання магнітів накладає обмеження на частоту вихрови х струмів, а значить за інших однакових умов, на швидкість обертів барабанів. В свою чергу обмеження швидкості обертів барабанів супроводжується обмеженням величини відцентрових сил, які діють на частинки руди і є визначальними в процесі розділення магнітних і немагнітних фракцій руди. Тому для ефективного збагачення слабомагнітних руд на магнітних сепараторах барабанного типу необхідно крім заміни в магнітних барабанах слабоенергетичних постійних магнітів магнітами високої енергії (Nd-Fe-B) змінити конструкцію самих магнітних систем, співвідношення між обертами першого і другого магнітних барабанів, їхніми діаметрами, питому величину продуктивності барабанів, висоту шару потоку руди на поверхні барабанів. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення двокаскадного магнітного сепаратора для збагачення сухи х сипких слабомагнітних руд шляхом виконання магнітних систем барабанного сепаратора із високоенергетичних постійних магнітів і зміною конструкції магнітної системи другого магнітного барабана. Поставлена задача вирішується тим, що сепаратор магнітний двокаскадний для збагачення сухи х сипких слабомагнітних руд, що включає корпус, в якому в напрямку переміщення руди, що підлягає збагаченню, встановлюють на різних рівнях і один за одним два магнітні барабани різної магнітної інтенсивності, магнітна система першого з яких нерухома, розміщена по дузі 90°-180° всередині встановленого з можливістю обертання тонкостінного немагнітного циліндра і складена з окремих постійних магнітів почергової полярності, закріплених на феромагнітному шунті і намагнічених по нормалі щодо поверхні барабана, а магнітна система другого магнітного барабана виконана з більшою інтенсивністю магнітних сил поля на його робочій поверхні, ніж на робочій поверхні першого магнітного барабана, при цьому магнітні системи обох магнітних барабанів виконують з постійних магнітів високої енергії і магнітну систему другого магнітного барабана виконують з постійних магнітів, встановлених з чергуванням їхньої полярності по осі барабана та оснащують пристроєм очищення робочої поверхні від осілих на ній магнітносприйнятливих частинок руди. Поставлена задача вирішується тим, що магнітну систему др угого магнітного барабана вико 5 24726 нують з аксіально намагнічених співвісних кільцевих або дискових постійних магнітів, розділених між собою по осі барабана феромагнітними кільцями або дисками, до яких постійні магніти прилягають однойменними полюсами, а вся магнітна система жорстко зафіксована відносно вала магнітного барабана, пристрій очищення робочої поверхні якого включає гнучку немагнітну нескінченну стрічку. Поставлена задача вирішується тим, що гнучку нескінчену стрічку виконують змінної товщини уздовж осі барабана з чергуванням більшої і меншої товщини відповідно в зонах феромагнітних кілець або дисків та в зонах зміни полярності магнітної системи. Поставлена задача вирішується тим, що магнітну систему др угого магнітного барабана розміщують всередині тонкостінного немагнітного циліндра по дузі 90°-180° і виконують нерухомою з радіально намагнічених постійних магнітів, які закріплюють на феромагнітному шун ті. Поставлена задача вирішується тим, що магнітну систему другого магнітного барабана доповнюють постійними радіально намагніченими магнітами, установленими на феромагнітному шунті з чергуванням їхньої полярності в напрямку переміщення руди. Поставлена задача вирішується тим, що на робочій поверхні другого магнітного барабана посередині кожного з полюсів встановлюють немагнітні кільця з клиноподібним поперечним перерізом, які унеможливлюють потрапляння руди, що підлягає збагаченню, в зони дії мінімальних магнітних сил поля. Виконання магнітних систем першого і другого магнітних барабанів з високоенергетичних постійних магнітів Nd-Fe-B забезпечує створення в шарі руди, що підлягає сепарації, магнітних сил поля достатньої величини для ефективного збагачення слабомагнітних руд як на першому, так і на другому магнітному барабані. Магнітна система сепаратора з чергуванням аксіально намагнічених постійних магнітів, розділених між собою феромагнітними кільцями (концентраторами) уздовж осі магнітного барабана, дозволяє отримати на поверхні цих концентраторів граничні (найбільш досяжних) значення величини магнітної індукції (до 2Тл) і відповідно величини магнітних сил поля (до 1014А2 /м 3). При такому варіанті виконання магнітної системи другого магнітного барабана досягається збагачення найбільш слабомагнітних руд і др уги х продуктів. Топологія магнітного поля магнітної системи з чергуванням полярності полюсів уздовж осі барабана формує незмінний профіль магнітних сил в напрямку руху потоку руди на всій ділянці уздовж магнітної системи, що збільшує час неперервної дії на магнітну фракцію руди магнітних сил того самого (однакового) напрямку, і тим самим інтенсифікує процес осадження магнітних фракцій руди на робочу поверхню. Виконанням гнучкої нескінченної стрічки змінної товщини уздовж осі другого магнітного барабана досягається при необхідності подальше покращення осадження на робочу поверхню стрічки 6 за рахунок унеможливлення попадання руди, що транспортується на стрічці, в зони дії найменших сил магнітного поля. Збільшення в цих зонах товщини стрічки одночасно зміцнює її механічну міцність. При виконанні другого магнітного барабана з магнітною системою, яка обертається разом з барабаном, зникає проблема нагрівання магнітного барабана вихровими струмами (що має місце в першому магнітному барабані) і знімається тим самим обмеження на швидкість обертання цього барабана і відповідно на величину відцентрових сил, що діють на частинки руди. В цьому випадку швидкість другого магнітного барабана визначається тільки конструктивними і технологічними параметрами сепаратора. Перехід в магнітній системі другого магнітного барабана від чергування полярності полюсів в напрямку переміщення руди до чергування полярності полюсів уздовж осі барабана призводить до різкого зменшення нагрівання барабана, наведеними в ньому вихровими струмами, що пояснюється взаємопротилежними напрямками електрорушійних сил наведених в тілі немагнітного циліндра уздовж його осі при його обертанні відносно магнітної системи. Зменшення нагрівання немагнітного барабана, яке залежить від швидкості його обертання, зменшує обмеження на величину цієї швидкості і тим самим відповідно зменшує обмеження на величину відцентрових сил, які є визначальними в процесах магнітного збагачення руди. Розміщенням на робочій поверхні другого магнітного барабана з нерухомою магнітною системою немагнітних кілець в зонах дії мінімальних магнітних сил підвищується ефективність збагачення за рахунок унеможливлення попадання в ці зони руди. Так як магнітна система з чергуванням полярності магнітів уздовж осі барабана не супроводжується перемагніченням руди в напрямку її р уху, то в разі необхідності перемагнічення руди для усунення її флокуляції (грудкування) магнітну систему другого магнітного барабана виконують «гібридною» за рахунок доповнення магнітної системи з чергуванням полярності полюсів уздовж осі барабана магнітною системою з чергуванням полярності полюсів в напрямку обертання барабана. На Фіг.1 зображена конструктивна схема магнітного двокаскадного сепаратора з рухомою магнітною системою другого магнітного барабана. На Фіг.2 зображена конструктивна схема магнітного двокаскадного сепаратора з нерухомою магнітною системою другого магнітного барабана. На Фіг.3 зображена в поздовжньому перерізі магнітна система другого магнітного барабана з феромагнітними кільцями. На Фіг.4 зображений в поперечному перерізі другий магнітний барабан, охоплений нескінченною стрічкою. На Фіг.5 зображена в поперечному перерізі гнучка стрічка змінної товщини. На Фіг.6 зображена в поздовжньому перерізі нерухома магнітна система другого барабана з радіально намагніченими магнітами. 7 24726 На Фіг.7 зображений поперечний переріз другого магнітного барабана з радіально намагніченими магнітами. На Фіг.8 зображений поздовжній переріз магнітної системи другого магнітного барабана з немагнітними кільцями. На Фіг.9 зображений поперечний переріз магнітної системи другого магнітного барабана, доповненої постійними магнітами з чергуванням полюсності магнітів в напрямку переміщення руди. На Фіг.10 зображена розгортка магнітної системи другого магнітного барабана, доповненої постійними магнітами з чергуванням полюсності магнітів в напрямку переміщення руди. Сепаратор магнітний двокаскадний для магнітного збагачення сухи х сипких слабомагнітних руд (Фіг.1, Фіг.2) включає корпус 1, в якому один за одним в напрямку переміщення руди, що підлягає сепарації, установлені на різних рівнях два магнітні барабани 2 і 3. Перший магнітний барабан 2 включає установлений з можливістю обертання тонкостінний немагнітний циліндр 4, всередині якого нерухомо закріплена магнітна система 5. Магнітна система 5 складається з постійних магнітів високої енергії, намагнічених радіально щодо поверхні тонкостінного циліндра 4 і установлених з чергуванням їхньої полярності в напрямку переміщення руди. Другий магнітний барабан 3 (Фіг.1) включає магнітну систему 6 складену із постійних магнітів високої енергії, розміщену по дузі 360° і жорстко закріплену на валу з можливістю обертання разом з цим валом. Магнітний барабан 3 оснащений пристроєм 7 очищення робочої поверхні від осілих на неї магнітносприйнятливих частинок руди, який включає натягувальний барабан 8 і гнучку немагнітну нескінченну стрічку 9. Пристрій 7 виконує функцію транспортування руди, що підлягає сепарації, на другий магнітний барабан 3 і очищення його робочої поверхні від осілих на стрічку 9 магнітносприйнятливих частинок руди (концентрату). Кожний магнітний барабан має свій індивідуальний електропривід. Сепаратор оснащений пристроєм 10 подавання руди (віброживильник), системою розподілювачів 11 фракцій руди після її збагачення на першому магнітному барабані 2 і системою розподілювачів 12 фракцій руди після її збагачення на другому магнітному барабані 3. Вихідними фракціями руди, що підлягала збагаченню на обох барабанах є: збагачена руда (концентрат), проміжний продукт (промпродукт) і збіднена слабомагнітна фракція (хвости). Другий магнітний барабан 3 може мати інше виконання (Фіг.2) і включати нерухому магнітну систему 13, розміщену всередині установленого з можливістю обертання тонкостінного немагнітного циліндра 14 уздовж внутрішньої поверхні цього циліндра по дузі 90°-180°. Подавання промпродукту на другий магнітний барабан 3 здійснюють віброживильником 15. На Фіг.3 зображена в поздовжньому перерізі магнітна система 6. Магнітна система 6 складена з кільцевих постійних магнітів високих енергій 16, намагнічених аксіально, феромагнітних кілець 17, 8 до яких магніти прилягають однойменними полюсами. Кільцеві магніти і феромагнітні кільця установлені на поверхні немагнітного порожнистого циліндра 18. Зустрічний напрямок намагнічення суміжних кільцевих магнітів витісняє магнітний потік Ф кожного з магнітів в робочий об’єм магнітного барабана 3 переважно з зовнішньої поверхні вузьких феромагнітних кілець 17. Внаслідок цього на поверхні феромагнітних кілець 17 магнітна індукція досягає найбільших значень (2-2,2)Тл, величина якої швидко зменшується в радіальному напрямку, створюючи тим самим великі градієнти магнітного поля і найбільші магнітні сили поля. При такому варіанті виконання магнітної системи другого магнітного барабана 3 полярність магнітного поля почергово змінюється уздовж осі барабана. Величина магнітних сил поля Fм , як це зображено на Фіг.5, теж почергово змінює свою величину від максимального значення Fм max на поверхні феромагнітних кілець 17 до мінімального значення Fм min посередині кільцевих магнітів 16. Виконання гнучкої стрічки (Фіг.4 поз. 9) змінної товщини від Δmах до Δmin (Фіг.5 поз.19) закриває зони дії мінімальних магнітних сил (Fм min) від потрапляння в ці зони руди, що транспортується на поверхні стрічки 19. Зміною конфігурації і площі перерізу стрічки 19 в зонах збільшення її товщини можна формувати поперечний профіль потоку руди і ефективність осадження магнітної фракції руди на поверхню стрічки 19. Магнітна система 13 (Фіг.2) другого магнітного барабана 3 складена, як це зображено на Фіг.6, з радіально намагнічених постійних магнітів 20, установлених на магнітному шунті 21 з почерговою зміною їхньої полярності уздовж осі барабана. Магнітна система нерухома і установлена по дузі 90°-180° уздовж внутрішньої поверхні немагнітного тонкостінного циліндра 14 (Фіг.7). Магнітний потік кожного полюса Ф (Фіг.6) замикається між суміжними постійними магнітами 20 протилежної полярності. Феромагнітний шунт 21 зменшує магнітний опір для потоку Ф полюсів і збільшує тим самим величину потоку Ф на робочій поверхні магнітного барабана 3. Найбільші значення магнітної індукції і магнітних сил поля виникають в площині зміни полярності магнітів уздовж осі барабана. Так як топологія магнітного поля в напрямку переміщення руди, що підлягає збагаченню, не змінюється, то частина окремих "стр умків" загального потоку руди будуть рухатись тільки в зонах дії мінімальних магнітних сил поля, погіршуючи процес збагачення в цілому. Для збільшення ефективності осадження магнітної фракції руди, як це зображено на Фіг.8, в зонах дії мінімальних сил на поверхні немагнітного циліндра 14 встановлюють немагнітні кільця 22, які унеможливлюють потрапляння в ці зони руди, що підлягає збагаченню, на такому магнітному барабані. Для збагачення руди, яка схильна до грудкування і створення флокул, др угий магнітний барабан 3 виконують з "гібридною" магнітною системою за рахунок доповнення магнітної системи 13 магнітного барабана 3 постійними магнітами 23 з чергу 9 24726 ванням їхньої полярності в напрямку переміщення руди (Фіг.9). На Фіг.10 зображена розгортка на площині магнітної системи за Фіг.9. При переміщенні руди в полі змінної полярності і інтенсивності відбувається її перемагнічення, що призводить до послаблення або повного усунення процесу флокуляції. Запропонований магнітний сепаратор працює наступним чином. Суху сипку слабомагнітну руду віброживильником 10 (Фіг.1) подають на поверхню першого магнітного барабана 2, яка далі переміщується на його поверхні в напрямку обертання барабана. Під дією магнітних сил найбільш магнітносприйнятливі 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 в приймачі концентрату р уди. Немагнітний продукт під дією відцентрових і гравітаційних сил ще в зоні дії магнітних сил відривається з поверхні барабана і направляється системою розподілювачів 11 в приймачі немагнітного продукту (хвостів). Магнітні частинки руди з меншою величиною магнітної сприйнятливості тіла (промпродукт) системою розподілювачів 11 направляються на поверхню пристрою 7 очищення робочої поверхні (нескінченну стрічку 9) другого барабана 3, який має більшу швидкість обертання, менший діаметр і більшої інтенсивності магнітну систему, ніж в першому барабані 2. Інтенсивність магнітного поля і його топологія (наявність феромагнітних кілець 10 концентраторів і чергування полярності полюсів уздовж осі барабана) на другому магнітному барабані створюють умови для здійснення процесу подальшого збагачення промпродукту, яке не відбулося на першому барабані 2. Успішному збагаченню руди на другому магнітному барабані 3 сприяє більш тонкий шар руди на поверхні стрічки (в зв'язку із зменшенням продуктивності другого барабана порівняно з першим). В результаті на другому ступені збагачення отримують готові ви хідні продукти: концентрат, хвости і новий промпродукт, який можна використати в подальших процесах збагачення. Запропонований двокаскадний магнітний сепаратор експериментально досліджувався на НВФ "Продекологія" (м. Рівне) і показав свою ефективність в процесі збагачення слабомагнітних залізних руд. Так при збагаченні гематитових кварцитів крупністю -5+0мм, з вмістом 36% Feзаг.. отримані: концентрат для агломерації (Feзаг.=58%), промпродукт (Feзаг.=51%) і хвости (Feзаг.=23%). При збагаченні мартит-гематитових залізних руд крупністю -10+0мм з вмістом Feзаг.=38% отримані: руда агломерована (Feзаг.=51%), промпродукт (Feзаг.=42%) і хвости (Feзаг.=29%). Джерела інформації: 1. В.А.Грамм, К.В.Николаенко, А.Г.Федоров "Ма шинист магнитных сепараторов", Москва, "Недра", 1990г., стр.82. 2. В.А.Грамм, К.В.Николаенко, А.Г.Федоров "Ма шинист магнитных сепараторов", Москва, "Недра", 1990г., стр.44. 11 24726 12 13 Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 24726 Підписне 14 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601