Магнітний сепаратор (варіанти)

1. Магнітний сепаратор, що містить робочий орган, розділений на камери, заповнені поліградієнтним середовищем, магнітні системи, патрубки пульпи і води, приймачі продуктів розподілу, еластичні ущільнення камер і робочого органа, привід, який відрізняється тим, що робочий орган у вигляді ротора або неперервної водопроникної стрічки установлено з зазором у вертикальний дугоподібний канал, плавно-спіралеподібно розширений в радіальному напрямку в нижній частині, в якій внутрішня стінка каналу виконана водопроникною, а коаксіально зовнішній стінці каналу установлена з можливістю поздовжнього переміщення перего 37543 не використовуються. Немає також технічного рішення, виключаючого появу сил на межі поділу "вода-повітря", проявляючих себе на ділянці між промивкою і змивом магнітного матеріалу і виносячих з собою слабкоутримувані частинки з немагнітним продуктом. Відомо, що на ефективність сепарації чинить вплив також сегрегація слабомагнітних частинок по крупності перед магнітною зоною для одношарового (або першошарового) висадження слабомагнітних частинок крупністю менше 20 мкм на елементах поліградієнтного середовища і час перебування частинок у магнітному полі, а на продуктивність, і в деякій мірі на ефективність, - закупорка робочих зазорів поліградієнтного середовища, особливо на ділянці входу пульпи, сильномагнітними частинками, які в тій чи іншій мірі знаходяться в пульпі живлення. Сегрегація для одношарового (або першошарового) висадження слабомагнітних частинок не здійсненна в відомих пристроях, тому що пульпа через поліградієнтне середовище рухається як суміш усіх частинок в водному середовищі. Час сепарації залежить від швидкості протікання пульпи через поліградієнтне середовище і товщини цього середовища, і в відомих конструкціях складає десяті долі секунди (при сепарації, наприклад, окислених залізних руд). В основу винаходу поставлено задачу створення магнітного сепаратора, в якому шляхом оптимального використання впливу на процес сепарації магнітних, гідродинамічних, гравітаційних і відцентрових сил забезпечується підвищення і продуктивності і ефективності. Поставлена задача, по першому варіанту пристрою, вирішується тим, що в магнітному сепараторі, вміщуючому робочий орган, розділений на камери, заповнені поліградієнтним середовищем, магнітні системи, патрубки пульпи і води, приймачі продуктів розподілу, еластичні ущільнення камер і робочого органу, привод, згідно винаходу, робочий орган (наприклад, ротор, неперервна водопроникна стрічка і тому подібне) установлено з зазором у вертикальний дугоподібний канал, плавно-спіралеподібно розширений в радіальному напрямку в нижній частині, в якій внутрішня стінка каналу виконана водопроникною, а коаксіально зовнішній стінці каналу установлена з можливістю подовжнього переміщення перегородка, у верхній частині каналу установлено патрубок пульпи, на віддаленні від якого розміщені вздовж каналу магнітні системи, причому зовнішня магнітна система виконана з можливістю переміщення. По другому варіанту пристрою, в магнітному сепараторі, вміщуючому робочий орган, розділений на камери, заповнені поліградієнтним середовищем, магнітні системи, патрубки пульпи і води, приймачі продуктів розподілу, еластичні ущільнення камер і робочого органу, привод-робочий орган (наприклад, барабан, неперервна водонепроникна стрічка і тому подібне), установлений з зазором до зовнішньої стінки, утворює разом з нею вертикальний дугоподібний канал, плавно-спіралеподібно розширений в радіальному напрямку в нижній частині, в якій коаксіально стінці установлена з можливістю подовжнього переміщення перегородка, у верхній частині каналу установлено патрубок пульпи, на віддаленні від якого розміщені вздовж каналу магнітні системи, причому зовнішня магнітна система виконана з можливістю переміщення. Застосування сукупності ознак створює умови для приведення гідродинамічних, гравітаційних та відцентрових сил, які діють на частинки матеріалу в силовому магнітному полі, в одну площину площину руху робочого органу, і виконати по довжині робочої зони наступне: розділення швидкості пульпи на високу абсолютну швидкість, рівну швидкості руху робочого органу і зумовлюючу продуктивність процесу сепарації, і на низьку відносну (відносно поліградієнтного середовища), за-лежну від результуючої гравітаційних і відцентрових сил та від ступеня розширення каналу і зумовлюючу ефективність процесу сепарації; висадження (після завантаження камер пульпою) слабким розсіяним магнітним полем, створюваним магнітними системами, сильномагнітних частинок не на вході в поліградієнтне середовище, а по всьому обсягу; сегрегацію слабомагнітного матеріалу по крупності на ділянці робочої зони до магнітних систем для одношарового (або першошарового) висадження в сильному магнітному полі частинок крупністю менше 20 мкм, а потім висадження більш крупних частинок; виключення зони поділу "вода - повітря" в першому варіанті пристрою і значне послаблення її впливу на сепарацію в другому варіанті пристрою (із-за низької відносної швидкості пульпи); збільшення в декілька разів часу перебування частинок в магнітному полі із-за подовження робочої зони; зміну індукції магнітного поля в робочій зоні, в залежності від властивостей збагачуваного матеріалу, положенням магнітних систем відносно одна одної, що особливо важливо для магнітних систем на постійних магнітах. Таким чином, заявлена сукупність ознак дозволяє оптимально використати магнітні, гідродинамічні, гравітаційні та відцентрові сили, а також усунути або послабити сили на межі поділу "водаповітря", що забезпечить підвищення і продуктивності, і ефективності сепарації, тобто забезпечує причинно-наслідковий зв'язок. Винахід пояснюється кресленнями: на фіг. 1 робоча зона першого варіанту сепаратора, розріз; на фіг. 2 - розріз по А-А на фіг. 1; на фіг. 3 - той же розріз, приклад виконання робочої зони; на фіг. 4 нижня частина робочої зони другого варіанту сепаратора; на фіг. 5 - розріз по Б-Б на фіг. 4. Перший варіант пристрою. Сепаратор вміщує робочий орган 1 (у вигляді ротора, неперервної водопроникної стрічки і т.п.) з камерами 2, заповненими поліградієнтним середовищем 3. Робочий орган 1 установлено з зазором до внутрішньої стінки 4 і зовнішньої стінки 5 вертикального дугоподібного каналу 6, в нижній розширеній частині якого установлена з можливістю подовжнього переміщення перегородка 7. В верхній частині каналу 6 установлено поза дією магнітного поля патрубок пульпи 8, на віддаленні від якого вздовж каналу 6 розміщені внутрішня магнітна система 9 і зовнішня магнітна система 10. Торцеві стінки 11 робочого органу 1 контактують з еластичними ущільненнями 12, закріпленими на стінках 4 і 5. Камери 2 розділені між собою еластичними ущіленнями 13, закріпленими на перегородках 14. Нижня розширена частина каналу 6 через 2 37543 водопроникну (наприклад, перфоровану) частину внутрішньої стінки 4 з'єднана з патрубком води 15. На виході із робочої зони установлено приймачі немагнітного і магнітного продуктів 16 і 17, відповідно. Робочий орган 1 приводиться до руху приводом 18. На прикладі виконання робочої зони сепаратора робочий орган 1 спільно зі стінками 4 і 5 утворює вертикальний дугоподібний канал 6. Робочий орган 1 може бути виконано у вигляді ротора із торцевих стінок 11, з'єднаних перегородками 14, спільно утворюючих камери 2, або у вигляді неперервної стрічки, складеної із шарнірно з'єднаних між собою камер 2. На думку авторів, переважно робочий орган 1 виконати у вигляді ротора діаметром 0,9 – 1,2 м, довжиною 2,5 3,0 м, висотою камер (в діаметральному перерізі) 20-60 мм. Поліградієнтне середовище 3 може бути виконано у вигляді пакетів з зазором набраних тонких зносостійких плоских і гладких пластин з чергуючимися немагнітними і градієнтними зонами, причому пластини розміщені в площині руху робочого органу 1, або у вигляді таких же пакетів із просічно-витяжних стальних сіток. На думку авторів, переважніше перший варіант, тому що він утворює менше тіньових ділянок, не потребує великих напору і витрачання води і більш зносостійкий. Магнітні системи 9 і 10 можуть бути виконані електромагнітними, на постійних магнітах або комбінованими. Вектор індукції магнітного поля в міжмагнітному (всередині каналу 6) просторі може бути розміщений в будь-якій площині. На думку авторів, переважніше магнітні системи виконати на постійних магнітах, а вектор індукції спрямувати перпендикулярно до площини руху робочого органу 1, тобто горизонтально. При такому виконанні магнітного сепаратора магнітні сили, діючі на поліградієнтне середовище 3, врівноважують робочий орган 1 в міжмагнітному просторі, як якір у електромашини, а на вході-виході магнітних силових ліній в цей простір складаються умови для утворення між еластичними ущіленнями 12 і торцьовими стінками 11 робочого органу 1 ущільнення із сильномагнітних частинок, утримуваних магнітним полем, що робить ущільнення "вічними". Окрім того, відпаде необхідність у створенні високої індукції магнітного поля в робочій зоні із-за досягнення малих (порядку 50-150 мм/с) відносних швидкостей пульпи (або її складових) в поліградієнтному середовищі. Досить створити індукцію порядку 0,4 - 0,6 Тл між елементами поліградієнтного середовища, що досяжно на відомих постійних магнітах (при збагаченні окислених залізних руд, наприклад), або 0,025-0,05 Тл (при збагаченні тонкоподрібнених сильномагнітних руд, наприклад). Другий варіант пристрою. Сепаратор вміщує робочий орган (у вигляді барабана, неперервної водонепроникної стрічки і т.п. 1 із камерами 2, заповненими поліградієнтним середовищем 3. Робочий орган 1, включаючий в себе внутрішню стінку 4, установлений з зазором до зовнішньої стінки 5, утворює спільно з нею вертикальний дугоподібний канал 6, в нижній частині якого установлена з можливістю подовжнього переміщення перегородка 7. В верхній частині кана лу 6 установлено поза дією магнітного поля патрубок пульпи 8, на віддаленні від якого вздовж каналу 6 розміщені внутрішня магнітна система 9 і зовнішня магнітна система 10. Торцьові стінки 11 робочого органу 1 контактують з еластичними ущільненнями 12, закріпленими на стінці 5. Камери 2 розділені між собою еластичними ущіленнями 13, закріпленими на перегородках 14. На виході із робочої зони установлено патрубок води 15 і приймачі немагнітного і магнітного продуктів 16 і 17, відповідно. Робочий орган 1 приводиться до руху приводом 18. Робочий орган 1 може бути виконано у вигляді барабана із циліндричної стінки 4, торцьових стінок 11 і з'єднуючих їх перегородок 14, спільно утворюючих камери 2, або у вигляді неперервної стрічки, складеної із шарнірно з'єднаних між собою камер 2. На думку авторів, переважно робочий орган 1 виконати у вигляді барабана діаметром 0,9 - 1,2 м, довжиною 2,5 - 3,0 м, висотою камер (в діаметральному перерізі) 20-60 мм. Поліградієнтне середовище 3 і магнітні системи 9 і 10 виконуються ідентично першому варіанту пристрою. Сепаратор працює наступним чином. Перший варіант пристрою. Вихідний матеріал надходить через патрубок пульпи 8 в камери 2 в об'ємі, рівному об'єму пустот замкненої порожнини, утвореної стінками 4, 5 і 11, перегородками 14 і ущільненнями 12 і 13, і проходить через поліградієнтне середовище 3 до внутрішньої стінки 4. Рухаючись далі з робочим органом 1 з однаковою абсолютною швидкістю (порядку 0,5 - 1,5 м/с), матеріал відразу ж потрапляє в зону дії слабкого розсіяного магнітного поля, утворюваного магнітними системами 9 і 10, і одночасно сегрегує, під дією гравітаційних сил, на похилій поверхні внутрішньої стінки 4 на більш великі і важкі - біля самої стінки, на дрібні і легкі - витаючі всередині камери 2. Сильномагнітні частинки з малими швидкостями і без захвату немагнітних частинок притягуються до елементів поліградієнтного середовища 3 по всьому обсягу останнього і далі не перешкоджають процесу сепарації, а слабомагнітні, продовжуючи сегрегувати, уводяться робочим органом 1 в зону сильного рівномірного і зжатого магнітного потоку в зазорі між магнітними системами 9 і 10. В першу чергу, завдяки градієнту індукції, на елементах поліградієнтного середовища 3 одношарово закріплюються дрібні слабомагнітні частинки. Потім матеріал уводиться в зону, де відцентрові сили починають переважати гравітаційні в напрямку дії відцентрових сил, завдяки чому великі і важкі слабомагнітні частинки хвилеподібно і з малими швидкостями переміщуються через нерухому (відносно поліградієнтного середовища) водну фазу пульпи і, багаторазово контактуючи з поліградієнтним середовищем, висаджуються на ньому поверх раніше висаджених дрібних частинок, одночасно захищаючи їх від змиву вихорами води. При подальшому посуванні робочого органу 1 немагнітні частинки під дією підсумовуючихся гравітаційних і відцентрових сил переміщуються до зовнішньої стінки 5 каналу 6 і надійно там утримуються. В нижній частині канал 6 розширюється, водна фаза пульпи в об'ємі розширення каналу 6 плавно ви 3 37543 водиться із поліградієнтного середовища 3, а на її місце з тією ж швидкістю надходить вода із патрубка води 15, вимиваючи слабкоутримувані та немагнітні частинки. Перегородкою 7 матеріал розділяється на немагнітний продукт, надходячий в приймач немагнітного продукту 16, і магнітний продукт, який змивається водою з того ж патрубка води 15 в приймач магнітного продукту 17. Швидкість руху робочого органу 1 здійснюється приводом 18. Другий варіант пристрою. Ідентично першому варіанту пристрою процес сепарації відбувається на ділянці робочої зони аж до розширення каналу 6: після завантаження вихідним матеріалом камер 2 сильномагнітні частинки висаджуються на елементах поліградієнтного середовища 3 по всьому обсягу останнього, матеріал сегрегує по крупності, дрібні слабомагнітні частинки в першу чергу одношарово закріплюються на елементах поліградієнтного середовища 3, потім на ньому висаджуються великі слабомагнітні частинки, а немагнітні частинки проходять через поліградієнтне середовище 3 до зовнішньої стінки 5 каналу 6 і надійно там утримуються. В нижній частині канал 6 розширюється, водна фаза пульпи в об’ємі каналу 6 плавно виводиться із поліградієнтного середовища 3, а на її місце надходить зовнішнє повітря. Відрив плівки води від внутрішньої стінки 4 не чинить ніякого діяння на матеріал, тому що магнітні частинки перемістились уже в поліградієнтне середовище 3 і закріпились на ньому, а немагнітні частинки розмістились біля стінки 5. Водна фаза пульпи частково або повністю виводиться із поліградієнтного середовища 3 з малими відносними швидкостями і не чинить помітного впливу на висаджені магнітні частинки. Перегородкою 7 матеріал розділяється на немагнітний продукт, надходячий в приймач немагнітного продукту 16, і магнітний продукт, який змивається водою з патрубка води 15 в приймач магнітного продукту 17. Швидкість руху робочого органу 1 здійснюється приводом 18. Таким чином, варіанти виконання робочої зони сепаратора дозволяють створити магнітний сепаратор, який забезпечить високу продуктивність і ефективність витягнення тонкоподріблених магнітних матеріалів при мінімальних енерго- і трудовитратах. Магнітний сепаратор (варіанти) по даному винаходу створено як експериментальний зразок, випробування якого будуть проведені в ІV кварталі 1999 р., а в 2000 році намічено серійне виготовлення по заявках гірничо-збагачувальних комбінатів Дніпропетровщини. Джерела інформації. 1. В.И.Кармазин, В.В.Кармазин «Магнитные методы обогащения». – М.: Недра, 1984. - С. 339340, 376. 2. Л.А. Ломовцев, Б.А. Кравец, Ю.А. Давыдов «Оборудование для магнитного обогащения слабомагнитных руд за рубежом». – М., 1985, (Обзорная информация / Ин-т «Черметинформция», сер. «Обогащение руд», вып. 2. - С. 12 - 15) - прототип. 4 37543 Фіг. 1 5 37543 Фіг. 2 Фіг. 3 6 37543 Фіг. 4 Фіг. 5 7 37543 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 8