Магнитный сепаратор высокого напряжения для влажных сред

 

Использование: для магнитной сепарации. Сущность изобретения: магнитный сепаратор высокого напряжения для влажных сред содержит по меньшей мере один сепарационный блок, образованный одной камерой, в которой обрабатываемый продукт циркулирует сверху вниз, и средства для создания магнитного поля, перпендикулярного направлению истечения обрабатываемого продукта. В сепараторе использованы постоянные магниты, связанные с полярными деталями для создания магнитного поля. Предусматриваются средства для перемещения магнитов или полярных деталей с магнитами между первым положением, в котором магниты или полярные детали тесно прижимаются к стенкам и таким вторым положением, при котором магнитное поле в камере будет достаточно слабым для того, чтобы магнитные частицы могли удаляться из камеры протоком промывочной жидкости. 6 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к высоконапряженным магнитным сепараторам для влажных сред, образованным по меньшей мере одной сепарационной камерой, через которую сверху вниз проходит обрабатываемый продукт в виде жидкости или пульпы, содержащей отделяемые частицы, и магнитами или обмотками, создающими в камере магнитное поле, силовые линии которого перпендикулярны направлению истечения обрабатываемого продукта. Сепарационная камера может содержать матрицу, образованную из желобчатых пластин, шариков, железной шерсти и т.д. через которую циркулирует обрабатываемый продукт.

Известен магнитный сепаратор высокого напряжения для влажных сред, содержащий по меньшей мере один сепарационный блок, образованный одной камерой, в которой обрабатываемый продукт циркулирует сверху вниз, и средства для создания магнитного поля, перпендикулярного направлению истечения обрабатываемого продукта. Средства, создающие магнитное поле, образованы постоянными магнитами, связанными с полярными деталями, прижатыми к стенкам указанной камеры. Предусматриваются средства для перемещения указанных магнитов между первым положением, в котором магниты тесно прижимаются к полярным деталям, и таким вторым положением, что при удалении от стенок магнитное поле в камере является достаточно слабым для того, чтобы магнитные частицы могли удаляться из камеры потоком промывочной жидкости.

Цель изобретения повышение эффективности работы сепаратора за счет исключения магнитных потерь.

Указанная цель достигается за счет того, что в сепараторе магниты тесно прижимаются к стенкам сепарационной камеры в режиме очистки и удалены от стенок в режиме регенерации. Магниты могут перемещаться посредством домкратов, управляемых программируемым автоматом, одновременно с клапанами, размещенными на каналах питания и отвода сепарационной камеры, для прижатия к стенкам камеры в течение сепарационной фазы и удаления от них в течение фазы отвода магнитных составляющих. Продолжительность каждой из фаз определяется заранее или зависит, например, от степени забивания камеры.

Обычным образом сепарационная камера может представлять собой трубчатый корпус из немагнитного материала, содержащий матрицу, образованную из желобчатых пластин, шариков, расширенного металла и т.д. и занимающий все сечение камеры. Она может также представлять собой трубчатый участок из упругого деформируемого материала, такого как резина или пластмасса, имеющий в нормальном состоянии круглое или выпуклое сечение, и который сплющивается между магнитами в течение сепарационной фазы с образованием плоской трубы. Магниты могут представлять собой комплект элементарных магнитов, направление намагничиваемости которых перпендикулярно направлению истечения обработанного продукта в сепарационной камере. Можно использовать набор магнитов и плоских полярных деталей. В этом случае направление намагничивания магнитов параллельно направлению истечения обрабатываемого продукта. Полярные детали, расположенные по обе стороны от сепарационной камеры, могут размещаться в одной и той же плоскости, перпендикулярной направлению истечения обрабатываемого продукта, и иметь одну и ту же полярность или противоположные полярности, или вертикально смещаться на один полушаг. В случае, когда сепаратор содержит только одну сепарационную камеру, он обязательно работает в прерывистом режиме. Для непрерывного режима работы соединяют несколько одинаковых элементарных блоков. Каждый блок содержит одну сепарационную камеру, постоянные магниты, полярные детали, и средства для отодвигания постоянных магнитов от камеры и прижатия их к ее стенкам и циклически питается обрабатываемыми продуктами и промывочной жидкостью. Различные блоки питаются последовательно для возможности непрерывной работы. Различные блоки могут быть неподвижными и могут соединяться с одной стороны с каналом подачи обрабатываемых продуктов и с коллектором очищенных продуктов, и с другой стороны с источником промывочной жидкости и с коллектором магнитных составляющих через комплект клапанов, открытие и закрытие которых программируются для обеспечения циклической работы сепарационных блоков.

Сепарационные блоки могут быть подвижными и перемещаемыми между сепарационной зоной, которая снабжена средствами подачи обрабатываемых продуктов и сбора очищенных продуктов, и промывочной зоной, снабженной средствами распределения промывочной жидкости и сбора магнитных составляющих. В случае устройства, содержащего только два блока, движение может быть поочередным. В общем случае сепарационные блоки будут связаны друг с другом для образования кольца или бесконечной цепи и будут перемещаться шаг за шагом, всегда в одном и том же направлении. Можно предусмотреть несколько сепарационных и промывочных зон вдоль кольца или бесконечной цепи. Согласно изобретению продольное движение блоков будет сопровождаться поперечным перемещением магнитов, когда блоки будут переходить из одной зоны в другую.

В варианте каждый блок может содержать две камеры или более, которые будут последовательно подаваться между магнитами в одной сепарационной зоне, содержащей, кроме того, средства подачи обрабатываемого продукта и сбора очищенного продукта, затем удаляться от этой зоны и подаваться в промывочную зону, снабженную средствами распределения промывочной жидкости и сбора магнитных составляющих. Магниты, нормально прижатые к стенкам камеры, находящейся в сепарационной зоне, периодически от нее отодвигаются для возможности перемещения камер. Так как магниты и/или полярные детали, расположенные по обе стороны сепарационной камеры, имеют противоположные полярности, средства, использованные для удаления их от сепарационной камеры, должны будут преодолевать силу магнитного притяжения. Часть использованной энергии может быть рекуперирована при движении сближения магнитов или полярных деталей, в частности когда используют несколько блоков, работающих последовательно.

На фиг. 1 показан сепарационный блок, вертикальный разрез; на фиг.2 и 3 то же, вид сверху в течение сепарационных и промывочных фаз; на фиг.4 и 5 сепарационный блок, содержащий сепарационную камеру другой конструкции, вид сверху; на фиг.6 выполнение магнитной схемы одного сепарационного блока; на фиг. 7 соединение двух сепарационных блоков для обеспечения непрерывного режима работы.

Сепарационный блок (фиг.1-3) образован одной сепарационной камерой 10, размещенной между двумя постоянными магнитами 12 с противоположными полярностями. Каждый магнит жестко связан с якорем 14 L-образного сечения. Два якоря образуют замкнутую магнитную схему с магнитами и камерой 10, когда магниты прижимаются к противоположным стенкам камеры 10 (фиг.2). Сепарационная камера образована оболочкой из немагнитного материала прямоугольного сечения и открытую на своих двух концах. Она заполняется вертикальными желобчатыми пластинами или другими элементами, такими как прутки, железная окалина и т. д. из мягкого магнитного материала, которые создают в междужелезном пространстве градиенты напряженности магнитного поля, позволяющие магнитным частицам обрабатываемого продукта закрепляться на указанных элементах. На своем верхнем конце камера 10 подсоединяется к каналу 16 подачи обрабатываемого продукта через электроклапан 18 и к каналу 20 воды под давлением через электроклапан 22. Коллектор 24 размещается под камерой 10 и соединяется с двумя каналами 26 и 28, через электроклапаны 30 и 32, которые позволяют направлять собранные продукты в двух разных направлениях. Домкраты 34 позволяют перемещать магниты и якоря перпендикулярно большим сторонам камеры 10 и выдерживать магниты прижатыми к этим сторонам (фиг.2) или удаленными от них (фиг.3).

Этот сепарационный блок работает следующим образом: на первой фазе магниты 12 прижимаются к большим сторонам камеры 10 (фиг.2), открываются клапаны 18 и 30, а клапаны 22 и 32 закрываются. Обрабатываемый продукт в виде пульпы циркулирует сверху вниз в камере 10 между вертикальными пластинами. Магнитные частицы подвергаются воздействию сил притяжения, которые отклоняют их к пластинам и удерживают их на них. Очищенный продукт собирается в коллекторе 24 и выводится через канал 26. На второй фазе магниты удаляются от камеры (фиг.3), клапаны 18 и 30 закрыты, а клапаны 22 и 32 открыты. Магнитные частицы, которые больше не подвергаются воздействию магнитного поля, увлекаются в этом случае водой под давлением, циркулирующей в камере 10, и удаляются через канал 28. Продолжительность первой фазы может определяться заранее: в частности, если содержание магнитных частиц в обрабатываемом продукте мало изменяется во времени. В варианте переход от первой ко второй фазе может осуществляться, когда степень забивания камеры, оцененная, например, по измерению расхода или потери нагрузки, достигает заранее определенного значения.

Магниты должны разделяться расстоянием, достаточным для того, чтобы магнитное поле в камере 10 было практически нулевым, при этом силовые линии магнитного поля каждого магнита смыкаются в этом случае через междужелезное пространство, выполненное между магнитом, камерой 10 и подсоединенным якорем. Магниты 12 представляют собой сборку элементарных магнитов путем склеивания на самарии кобальте или на неодиме железе боре. Направление намагничивания перпендикулярно большим сторонам камеры 10. В варианте каждый комплект магнит 12 якорь 14 мог бы быть заменен набором магнитов 40 и полярных деталей 42 (фигура 6). Направление намагничивания магнитов параллельно направлению истечения обрабатываемого продукта в камере 10 (стрелка F).

На фиг.4 и 5 показан другой способ выполнения сепарационной камеры. Она здесь представляет собой упруго деформируемую трубу 110, из резины или пластмассы, которая имеет обычно круглое сечение (фиг.5) и принимает сплюснутую форму, когда она сжимается между магнитами 12 (фиг.4). Предпочтительно труба заполняется таким материалом, как железная окалина, который может упруго сжиматься без больших усилий, чтобы не мешать деформации трубы и возвращения ее в первоначальную форму. Провода из мягкого магнитного материала, расположенные продольно или навитые, для образования трубчатого кожуха, могли бы проникать вглубь стенки трубы для создания градиентов напряженности магнитного поля на внутренней стороне трубы. Фиг.4 соответствует сепарационной фазе, при этом магниты сближаются и раздавливают трубу 110. На промывочной фазе (фиг. 5) магниты отдаляются друг от друга и труба снова принимает свою круглую форму.

Для возможности непрерывной обработки продукта необходимо объединять несколько сепарационных блоков. В общем случае, когда промывочная фаза является более короткой, чем сепарационная, для обеспечения непрерывной работы достаточно двух блоков. Схема такой установки показана на фиг.7. Каналы подачи обрабатываемого продукта 16 и воды под давлением 20 соединены с камерами 10^I и 10^II через электроклапаны 18^I и 18^II и 22^I и 22^II Коллекторы 24^I и 24^II, размещенные под камерами 10^I и 10^II, позволяют направлять выходящие из камер продукты к одному выходу очищенного продукта или одному выходу магнитного продукта в зависимости от положения селектора, схематически показанного поворотной заслонкой 50^I, 50^II. Клапаны 18^I, 18^II, 22^I и 22^II, селекторы 50^I и 50^II, а также не показанные на фигуре домкраты, перемещающие магниты 12^I, 12^II, управляются программируемым автоматом или микроЭВМ по заранее составленной и изменяемой программе таким образом, что в каждый момент по меньшей мере один из блоков находится в сепарационной фазе.

Число используемых блоков в установке зависит от расхода обрабатываемого продукта. Использование стандартных блоков позволяет уменьшить стоимость и облегчает обслуживание, причем неисправный блок может быть быстро заменен запасным блоком. Для удаления зерен немагнитных составляющих, удержанных магнитной флокуляцией, может быть предусмотрена промежуточная промывочная фаза с выдерживанием магнитного поля.

В изобретение входят все модификации, которые могут вноситься в описанные способы выполнения путем замены эквивалентными техническими средствами.

Формула изобретения

1. МАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ВЛАЖНЫХ СРЕД, содержащий по меньшей мере один сепарационный блок, образованный одной камерой, в которой обрабатываемый продукт циркулирует через насадку из ферромагнитного материала, средства для создания магнитного поля, перпендикулярного направлению истечения обрабатываемого продукта, причем указанные средства образованы постоянными магнитами, связанными с полярными деталями, средства для перемещения указанных магнитов между первым положением, в котором они создают в указанной камере магнитное поле достаточного напряжения для обеспечения задерживания магнитных частиц обрабатываемого продукта указанной насадкой, и вторым положением, в котором напряжение магнитного поля в указанной камере достаточно снижено для обеспечения отделения магнитных частиц от указанной насадки и удаления из камеры потоком промывочной жидкости, отличающийся тем, что магниты тесно прижаты к стенкам указанной камеры, когда они в первом положении, и удалены от указанных стенок, когда они во втором положении.

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что средства для перемещения магнитов выполнены в виде домкратов, управляемых программируемым автоматом или микроЭВМ, одновременно с клапанами, размещенными на каналах входных и выходных патрубков таким образом, что магниты прижимаются к стенкам камеры в течение сепарационной фазы и отдаляются от них в течение промывочной фазы.

3. Сепаратор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что камера представляет собой трубчатый корпус из немагнитного материала.

4. Сепаратор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что указанная камера представляет собой отрезок трубы из упруго - деформируемого материала, имеющий в нормальном состоянии круглое или выпуклое сечение, а указанная насадка выполнена с возможностью сопротивляемости объемному сжатию.

5. Сепаратор по пп.1 - 4, отличающийся тем, что сепарационный блок содержит две камеры или более, средства для перемещения камер между первой зоной, в которой размещаются магниты и которая снабжена средствами подачи обрабатываемого продукта и сбора очищенного продукта, и второй зоной, снабженной средствами распределения промывочной жидкости и сбора магнитных составляющих, и их подачи, одной за другой, в первую, затем во вторую зону и средства для координации движений камер и магнитов и/или полярных деталей.

6. Сепаратор по пп.1 - 4, отличающийся тем, что он содержит несколько сепарационных блоков и средства для циклического соединения каждого сепарационного блока с одной стороны с каналом подачи обрабатываемого продукта и коллектором очищенных продуктов и с другой стороны с источником промывочной жидкости и коллектором магнитных составляющих.

7. Сапаратор по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что он содержит несколько сепарационных блоков и средства для их подвода, одного за другим, в сепарационную зону, снабженную средствами подачи обрабатываемого продукта и сбора очищенного продукта, затем в промывочную зону, снабженную средствами распределения промывочной жидкости и сбора магнитных составляющих.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7