Магнитогидростатический сепаратор

 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, разделения минеральных и других частиц по плотности и может быть использовано для анализа руд, почв, гравитационной сепарации полезных ископаемых, получения мономинерапьных фракций из горных пород, руд и россыпей, а также выделения магнитных фракций из этих материалов. Цель изобре- (хния - повышение качества продуктов разделения . Устройство содержит магнитную систему имеющую форму рейстрека, охватывающего рабочую камеру, сама камера герметична и разделена перегородкой, расположенной в горизонтальной плоскости симметрии рейстрека, на две сообщающиеся между собой секции Разгрузочные патрубки , соединенные с соответствующими отсекателями, расположены в верхней и нижней секциях на выходном торце. Исход ный материал посредством питателя подается в рабочую емкость, размещенную между направляющими рейстрековой магнитной системы, разделенную перегородкой на две секции: верхнюю и нижнюю. Сначала частицы попадают в верхнюю секцию . На них действует сила тяжести, ослабленная выталкивающей силой жидкости, и магнитная сила. Обычно плотность частицы больше плотности жидкости и сила тяжести направлена вниз. Магнитная сила может быть направлена и вверх, и вниз. Если частица немагнитная или слабомагнитная и она находится в верхней секции, то магнитная сила направлена вверх. Легкие частицы удаляются по патрубкам верхней секции. В нижней секции на частицы тоже действуют магнитная сила и сила тяжести, но теперь магнитная сила направлена вверх Поэтому сильномагнитные частицы всплывают вверх и попадают по патрубку в торце секции в отдельный приемник. 2 ил. со XI О CJ 00 XI

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 В 03 С 1/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4763476/03 (22) 04.12.89 (46) 30.12.91. Бюл. N 48 (72) В.Л. Борзов, Т.Ю,Дмитриевская и В.Н.Яременко (53) 621.928 (088.8) (56) Гулеихин Е.В. и др, Сепарация минерального сырья в псевдоутяжеленных средах. Новосибирск: Наука, 1984, с.58-59. (54) МАГНИТОГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ СЕПАРАТОР (57) Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, разделения минеральных и других частиц по плотности и может быть использовано для анализа руд, почв, гравитационной сепарации полезных ископаемых, получения мономинеральных фракций из горных пород, руд и россыпей, а также выделения магнитных фракций из этих материалов. Цель изобретения — повышение качества продуктов разделения. Устройство содержит магнитную систему имеющую форму рейстрека, охватывающего рабочую камеру, сама камера герметична и разделена перегородкой, расположенной в горизонтальной плоскости

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, разделению минеральных и других частиц по плотности и может быть использовано для анализа руд, почв, гравитационной сепарации полезных ископаемых, получения мономинерэльных фракций из горных пород, руд и россыпей, а также выделения магнитных фракций из этих материалов.. Ж 1701387 А1 симметрии рейстрека, на две сообщающиеся между собой секции. Разгрузочные пэтрубки, соединенные с соответствующими отсекателями, расположены в верхней и нижней секциях нэ выходном торце. Исходный материал посредством питателя подается в рабочую емкость, размещенную между направляющими рейстрековой магнитной системы, разделенную перегородкой на две секции: верхнюю и нижнюю, Сначала частицы попадают в верхнюю секцию. На них действует сила тяжести, ослабленная выталкивающей силой жидкости, и магнитная сила, Обычно плотность частицы больше плотности жидкости и сила тяжести направлена вниз. Магнитная сила может быть направлена и вверх, и вниз. Если частица немагнитная или слабомагнитная и она находится в верхней секции, то магнитная сила направлена вверх. Легкие частицы удаляются по патрубкам верхней секции. В нижней секции на частицы тоже действуют магнитная сила и сила тяжести, но теперь магнитная сила направлена вверх. Поэтому сильномагнитные частицы всплывают вверх и попадают по патрубку в торце секции в отдельный приемник. 2 ил.

Известно устройство для разделения минералов по плотности — гравитационное обогащение, например концентрационный стол. Обогащение на столах происходит в тонком слое воды, текущей по наклонной плоскости (деке), Дека имеет нарифления в виде невысоких узких планок, расположенных вдоль длинной стороны стола, и совершает возвратно-поступательное движение

170;l 387

Благодаря силам трения и инерции происходит непрерывное перемещение минеральных частиц вдоль нарифлений..

Вследствие небольшого поперечного наклона деки и подачи воды перпендикулярно нарифлению происходит снос частиц, расслоение их по массе: тяжелые и крупные располагаются в нижних слоях воды, а легкие и мелкие — в верхних.

Недостатком известного устройства является то, что на нем можно разделить «астицы, имеющие разницу в плотности не менее 1 г/см, а также то, что для разделения частиц по плотности их надо предварительно расклассифицировать по крупности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является наклонный

ФГС-сепаратор с отсечкой разделительных продуктов по высоте слоя магнитной жидкости и разгрузкой со стороны вертикальной поверхности ее слоя, Однако в этом устройстве качество продуктов разделения невысоко, так как фракция тяжелых частиц засоряется магнитными частицами. Выделение магнитных частиц необходимо производить до загрузки в сепаратор. Поэтому технологические . возможности данного устройства ограничены только разделением исходного продукта по плотности (удельному secy), Эти недостатки связаны с неэффективным использованием области магнитного поля, т.е. с конструкцией магнитной системы и рабочей камеры, Цель изобретения — повышение качества получаемого продукта и расширение его технологических воэможностей путем очищения фракции тяжелых частиц от магнитных и выделения магнитных частиц в отдельный продукт в самом устройстве.

Указанная цель достигается тем, что в магнитогидростатическом сепараторе, содержащем магнитную систему, заполнен. ную магнитной жидкостью рабочую камеру, снабженную патрубком подачи питания, расположенным на входном торце камеры, отсекателями разделенных продуктов, установленными на противоположном входному выходном торце камеры на разной высоте, и разгрузочные патрубки, соединенные с соответствуюгцими отсекателями, магнитная истема имеет форму рейстрека, охватывающего рабочую камеру, сама камера герметична и разделена перегородкой, расположенной в горизонтальной плоскости симметрии рейстрека, на две сообщающиеся между собой секции, разгрузочные патрубки, соединенные с t.,îîòâåòñòâóþo èv отсекателями, расположены в верхней секции на выходном торце камеры и в нижней секции на входном торце, причем ниж30

45 же производительность сепаратора, указанные отличительные признаки в других технических решениях с проявлением аналогичных свойств не известны, Это дает основание считать предлагаемое техническое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображена схема сепаратора, вид сбоку, разрез; на фиг.2 — то >ке, вид сверху.

Сепаратор включает в себя магнитную систему1, выполненную в форме рейстрека, который может быть изготовлен из сверхпроводника. между его направляющими находится закрытая рабо .ая камара 2, заполненная пара- или ферромагнитной жидкостью. Камера соединена с питателем

3 патрубком 4 подачи питания и разделена горизонтальной перегородкой 5 на две сеции: верхнюю 6 и нижнюю 7, Перегородка 5 расположена в плоскости наибольшего значения магнитной силы. В торце верхней секции на выходе находится один или более (на фиг.1 два) патрубка 8 слива с соответствующими приемниками 9 продуктов сепарации.

Верхняя секция соединена с нижней (на фиг,1 это соединение показано с помощью перемычки 10). На выходном торце нижней секции, который на фиг.1 и 2 расположен под входом верхней секции, находятся два или более (на фиг.1 два) пагрубка 11 и 12 ний разгрузочный патрубок верхней секции соединен с входом в нижнюю секцию, а число разгрузочных патрубков нижней секции не менее двух.

5 Выполнение магнитной системы в форме рейстрека существенно и отвечает указанной цели по следующим причинам, Его прямолинейные токовые участки обеспечивают постоянную конфигурацию поля маг10 нитных сил (градиента квадрата индукции ма нитного поля) f = 0,5 grad(B ) по всей длине рейстрека, что создает постоянные условия для разделения частиц на всем пути их следования от входа в рабочую камеру до t5 выхода и повышает качество (чистоту) разделения продукта ( — величина индукции магнитного поля), Величина индукции магнитного поля рейстрека имеет наибольшее значение в горизонтальной плоскости его симметрии. Перегородка рабочей камеры, расположенная в этой плоскости, разделяет рабочую камеру на две секции, причем в нижней секции происходит очищение фракции тяжелых частиц от магнитных, что также повышает качество продуктов разделения, Поскольку камера герметично закрыта и жидкость можно прокачивать насосом, а не пускать самотеком, то можно путем увеличения скорости потока пульпы поднять так1701 387 слива с приемниками соответственно тяжелой и магнитной фракций, Для более четкого деления и избежания краевых эффектов магнитной системы в рабочей емкости 2 предусмотрена установка горизонтальных пластин-делителей 13. Для облегчения удаления ферромагнитных частиц возможна установка транспортера 14 с ребрами.

Сепаратор работает следующим образом.

Исходный материал посредством питателя 3 подается по патрубку 4 подачи в рабочую емкость 2, размещенную между направляющими рейстрековой магнитной системы 1, разделенную перегородкой 5 на две секции: верхнюю 6 и нижнюю 7.

Сначала частицы попадают в верхнюю сек цию 6. На них действует сила тяжести, ослабленная выталкивающей силой жидкости F<= (рч-р )gV и магнитная сила

Fz=(x4-xo) 0,5 grad (В ) V р0, где рч и р0—

1 плотность частицы и жидкости соответственно; хч и xo — относительные магнитные восприимчивости частицы и жидкости; g— ускорение силы тяжести; V — объем частицы.

Уравнение движения частицы выглядит следующим образом.

{рч — po)g+ (хч хо) grad (В2)/2/po = рча, где а — ускорение частицы.

Обычно плотность частицы больше плотности жидкости и сила F1 направлена вниз. Сила Fz может быть направлена и вверх, и вниз. Все зависит от соотношения рч и х0, а также от направления glad (В ).

Если частица немагнитная или слабомагнитная (хч < х0) и она находится в верхней секции 6, где grad (В ) направлен вниз, то Fz направлена вверх и конкурирует с силой F1.

Если по величине сила Fz больше F1, то частица всплывает, занимая положение, соответствующее ее плотности. Удаление легких частиц происходит по патрубкам 8 в приемники 9. Тяжелые и попавшие к ним сильномагнитные частицы с хч > х подаются в нижнюю секцию. Более точно можно сформулировать условие попадания частицы на дно верхней следующим образом: рч > р + (х0 — x<)grad (В )/18/и, (1)

В нижней секции на частицы тоже действует магнитная сила и сила тяжести, уравнение их движения запишется в виде (1), но теперь F2 направлена вверх, так как grad(B2) направлен вверх к перегородке 5, Поэтому сильномагнитные частицы всплывут вверх и попадут по патрубку 11 в торце секции в

Отдельный приемник. Немагнитные и тяжелые частицы не будут всплывать.

Пример. Рейстрек имеет размеры; высота 10 см; ширина 3 см, длина 50 см.

Имеется смесь частиц: кварц р1=2,7 г/см,х1=4 10 =0;

5 золото pa=7,8 г/см, xi=10 =0; свинец рз-13,8 г/см, хз=-2 .10 =0; э ильменит р4=4,4 г/см, х4=1800 .10

Рабочая среда — насыщенный раствор парамагнитной соли MnClg с xo=900 10

10 po=1,43 г/см . С помощью сверхпроводяз щей обмотки из NbTI можно создать такое магнитное поле в области перегородки, что grad (В )= 100 Тл/м, при этом

В= 4 Тл, grad(B)=25 Тл/м. Для кварца

15 Р1={2,7 — 1,4) 10 9 8= 1,5 10 Н/м:

F2= (Π— 900) 10 100= 90 10 Нlм ;

Р 1+Р2=-75 10 Н /м, т.е кварц всплывает со дна верхней секции и будет удален верхним патрубком.

Для золота F)= (7,8 — 1,4) 10 9,8 =

= 63 10 Н/м; F2= (Π— 900) 10 100=

= -90 10 Н/м; F1+ Fz =-15 10 Н/м, т,е. золото всплывает со дна, но не дойдет до самого верха секции, а прекратит подъем на высоте примерно 0,048 м, так как при этом магнитна сила и сила тяжести сравняются по величине и будут направлены в противоположные стороны.

Действительно, на этой высоте индук30 ция магнитного поля составляет 4 Тл-0,048м 25Тл/м=2„8Тл, Р2=(0 — 900) 10 2,8 х х 25=63 10 Н/м =- F>.

Для свинца Fq= (13,8-1,4) 10 9,8 =

= 115 10 Н/м и он совсем не всплывает, так как во всей секции, даже на дне, магнитная сила Fz меньше силы тяжести. Свинец пройдет в нижнюю секцию рабочей камеры, Туда же попадет ильменит, так как для него:

F194,4 — 1,4) 10 9,8=30 10 Н/м ;

40 Fz=(-900+1800) 106 100=90 10 H/мз

Направление сил одинаковое (вниз).

В нижней секции свинец не всплывет, так же как и в верхней. Магнитная сила, действующая на частицы свинца, направлена, как и сила тяжести, вниз. По нижнему патрубку свинец будет удален в приемник тяжелых продуктов. Частицы ильменита всплывут, так как магнитная сила для них направлена вверх и превышает силу тяжести, Поэтому ильменит можно удалить через верхний патрубок этой секции.

Таким образом, исходная смесь за один проход будет разделена на четы ре фракции, причем выделена и магнитная фракция при хорошем качестве очистки тяжелых частиц от сильномагнитных, Формула изобретения

Магнитогидростатический сепаратор. содержащий магнитную систему, заполнен

1701387 ную магнитной жидкостью рабочую камеру с патрубком подачи питания, расположенным на входном торце камеры, отсекатели разделенных продуктов, установленные на разной высоте в камере, и разгрузочные патрубки, соединенные с соответствующими отсекателями, отличающийся тем, что, с целью повышения качества продуктов разделения, магнитная система имеет форму рейстрека, охватывающего рабочую камеру, которая выполнена герметичной и разделена перегороДкой, расположенной в горизонтальной плоскости симметрии рей5 стрека, на две сообщающиеся между собой верхнюю и нижнюю секции, а разгрузочные патрубки, соединенные с соответствующими отсекателями, расположены в верхней и нижней секциях на выходных торцах.