Способ магнитной сепарации зернистого материала с различной шероховатостью поверхностей

 

(19)SU(11)1124492(13)A1(51)  МПК ⁶    _{B03C1/00, B24D3/34}(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.01.2013 - прекратил действиеПошлина:

(54) СПОСОБ МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ ЗЕРНИСТОГО МАТЕРИАЛА С РАЗЛИЧНОЙ ШЕРОХОВАТОСТЬЮ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Изобретение относится к способам разделения зернистого материала по степени шероховатости поверхностей зерен, и может быть использовано в обогащении и сельском хозяйстве, а также при производстве сверхтвердых материалов, в частности шлифпорошков из синтетических алмазов и других твердых материалов. Известен способ изготовления шлифпорошков из твердых материалов, включающий рассев материала на ситах и его магнитную сепарацию в зависимости от количества ферромагнитных примесей, определяющих прочность зерен материала. На прочность зерен алмазов, кроме размеров, формы и примесей, влияет шероховатость их поверхностей. Зерна правильной формы с шероховатой поверхностью имеют более низкую прочность. Шероховатые зерна, попадая в целевой продукт, снижают среднюю прочность порошка и способствуют увеличению неравномерности порошка по прочности, что отрицательно сказывается на работоспособности инструмента. Наиболее близким к данному по технической сущности и достигаемому результату является способ магнитной сепарации зернистого материала с различной шероховатостью поверхностей, включающий покрытие поверхностей зернистого материала ферромагнитным материалом абразивной обработкой ферромагнитных тел зернистым материалом и последующую магнитную сепарацию зернистого материала. Однако данный способ не обеспечивает достаточного качества магнитной сепарации. Целью изобретения является повышение качества сепарации за счет придания ферромагнитному материалу остаточного магнетизма. Для достижения указанной цели в известном способе магнитной сепарации зернистого материала с различной шероховатостью поверхностей, включающем покрытие поверхностей зернистого материала ферромагнитным материалом абразивной обработкой ферромагнитных тел зернистым материалом и последующую магнитную сепарацию зернистого материала, покрытие поверхностей зернистого материала ферромагнитным материалом осуществляют во вращающемся магнитном поле, при этом используют ферромагнитные тела в форме стержней. Кроме того, зернистый материал перед магнитной сепарацией подвергают вибрации. Сущность заявляемого способа заключается в следующем. При помещении зерен шлифпорошков в емкость с ферромагнитными телами и их взаимном перемещении эти зерна, контактируя с поверхностью металла, обволакиваются тонкой пленкой ферромагнитных частиц, а затем под воздействием вибраций указанные частицы легко сбрасываются с поверхности гладких зерен, а на поверхности шероховатых зерен ферромагнитные частицы удерживаются. Причем, чем более шероховатой является поверхность зерна, тем большее количество ферромагнитных частиц удерживается на его поверхности. Поэтому после проведения обработки заявляемым способом зерна шлифпорошков приобретают магнитную восприимчивость в первом приближении, пропорциональную шероховатости зерен. При сепарации затем в магнитном поле шлифпорошки разделяются на немагнитную фракцию, в которую попадают зерна правильной формы с гладкими гранями, т.е. обладающие повышенной прочностью, и магнитную зерна с шероховатой поверхностью. Для более качественного протекания процесса предлагается относительное перемещение ферромагнитных тел и зерен шлифпорошка производить путем создания в емкости, заполненной указанными телами и зернами, вращающегося электромагнитного поля. При этом ферромагнитные тела выполняются в виде стержней. Под воздействием вращающегося электромагнитного поля неравноосные тела интенсивно перемещаются относительно стенок емкости и зерен шлифпорошка (на равновесные тела, например тары, такого движения не обеспечивают). При этом обеспечивается эффективное нанесение ферромагнитных частиц при минимальном переизмельчении шлифпорошков. Дополнительный положительный эффект заключается также и в том, что после воздействия электромагнитного поля ферромагнитные частицы обладают остаточным магнетизмом, который облегчает магнитную сепарацию. Полученная по предлагаемому способу изготовления шлифпорошков немагнитная фракция содержит в основном частицы самой правильной формы (округлой формы) с гладкой поверхностью граней, т.е. частицы, которые обладают наиболее высокой прочностью, и поскольку менее прочные частицы выделились в магнитную фракцию, обе фракции обладают более высокой однородностью прочностных свойств, что приводит к повышению качества шлифпорошков и эффективности изготавливаемого из них инструмента. П р и м е р. Изготавливается шлифпорошок из синтетических алмазов зернистостью 400/ 315 марки АС50 для использования в буровом инструменте. Исходный продукт синтеза после обогащения и химической очистки подвергается рассеву на ситах на зернистости. Выделенный между ситами с размерами ячеек 400 и 315 мкм шлифпорошок и ферромагнитные тела, изготовленные в виде неравноосных стальных стержней, помещают в цилиндр, выполненный из немагнитного материала. Цилиндр помещают в вихревой аппарат ПА-100, в емкости создается вращающееся электромагнитное поле. Смесь шлифпорошка и стержней подвергается взаимному относительному перемещению. Режимы работы на вихревом аппарате следующие:
Масса загрузки исходного
порошка, карат 1000
Масса загрузки ферро-
магнитных тел, г 120
Время обработки, мин 2
Размеры ферромагнитных тел
длина, мм 18-20
диаметр, мм 1,5-1,8
Частота вращения электро-
магнитного поля, об/мин 3000
Величина магнитной
индукции, Гс 0,15˙10⁴
После обработки порошка на вихревом аппарате производят извлечение стальных стержней из смеси с использованием постоянных магнитов. Порошок, отделенный от ферромагнитных тел, засыпают на сито с размером ячеек 200 мкм и подвергают вибрации в течение 10 мин на вибрационной установке конструкции ИСМ (режимы: частота вибрации 250 колебаний/мин, амплитуда 8 мм). После вибрационного воздействия шлифпорошок направляется на магнитную сепарацию. Магнитную сепарацию проводят на электромагнитном сепараторе при следующих режимах:
Масса загрузки алмазного
порошка, г 500
Сила тока, А 2
Зазор между питающим
лотком и роликом, мм 1,9
Выход немагнитной фракции порошка (целевой фракции) составил 40% от общего количества порошка, полученного после рассева на ситах. Прочность исходного продукта, измеренная по методике ГОСТ 9206-80 "Порошки алмазные", составила 62, ОН, а прочность целевой фракции составила 92,8Н, т.е. достигнуто увеличение прочности на 40%
Прочность шлифпорошка марки АС50 зернистостью 400/315 полученного по прототипу, составила 72,2Н, т.е. достигнуто увеличение прочности всего на 10%
Применение предлагаемого способа изготовления шлифпорошка из сверхтвердых материалов позволяет повысить прочность порошка на 25-30% по сравнению с применяемым способом. Использование, например, в буровых коронках зерен алмазов, выделенных по предлагаемому способу, позволит повысить износостойкость буровых коронок на 20-30% и производительность труда.

Формула изобретения

1. СПОСОБ МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ ЗЕРНИСТОГО МАТЕРИАЛА С РАЗЛИЧНОЙ ШЕРОХОВАТОСТЬЮ ПОВЕРХНОСТЕЙ, включающий покрытие поверхностей зернистого материала ферромагнитным материалом абразивной обработкой ферромагнитных тел зернистым материалом и последующую магнитную сепарацию зернистого материала, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сепарации за счет придания ферромагнитному материалу остаточного магнетизма, покрытие поверхностей зернистого материала ферромагнитным материалом осуществляют во вращающемся магнитном поле, при этом используют ферромагнитные тела в форме стержней. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что зернистый материал перед магнитной сепарацией подвергают вибрации.