Способ магнитной сепарации сыпучих продуктов и сепаратор магнитный для его осуществления

 

Изобретение относится к области магнитной сепарации сыпучих продуктов и может быть использовано в стекольной, горнодобывающей, керамической и других отраслях промышленности. Технический результат - повышение эффективности сепарации. Способ магнитной сепарации включает подачу продукта на поверхность немагнитного вращающегося барабана, внутри которого размещена магнитная система, состоящая из постоянных магнитов чередующейся полярности в направлении движения продукта, осаждение магнитного продукта под действием магнитных сил поля и перечистку магнитного продукта на поверхности этого барабана. Перечистку проводят в магнитном поле, частота изменения полярности которого больше частоты изменения полярности магнитного поля в зоне осаждения магнитного продукта. Способ реализуется в сепараторе, содержащем установленный с возможностью вращения немагнитный барабан, на поверхности которого закреплены очистительные планки, магнитную систему, размещенную внутри немагнитного барабана и состоящую из постоянных магнитов чередующейся полярности в направлении движения продукта. Магнитная система выполнена неоднородной с разным расстоянием между полюсными осями магнитов таким образом, что расстояние между осями полюсов магнитов, расположенных ниже горизонтальной плоскости, которая проходит через ось барабана, меньше расстояния между осями полюсов магнитов, расположенных выше указанной плоскости. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области магнитной сепарации сыпучих продуктов и может быть использовано в стекольной, горнодобывающей, керамической и других отраслях промышленности.

Известен способ [1] для магнитной сепарации сыпучих продуктов, включающий в себя процесс подачи сухих сыпучих продуктов на поверхность вращающегося немагнитного барабана сепаратора, внутри которого размещена магнитная система из постоянных магнитов чередующейся полярности, осаждение магнитного продукта, направление продуктов сепарации в приемники.

Осажденные на поверхности вращающегося немагнитного барабана магнитные частицы выносятся барабаном из зоны действия на них магнитных сил поля и опадают преимущественно под действием сил тяжести и центробежных сил в приемник магнитной фракции. Немагнитная же фракция сепарируемого продукта осыпается с поверхности вращающегося барабана в зоне пересечения горизонтальной плоскости, проходящей через ось барабана, с поверхностью самого барабана.

Для обеспечения такого процесса сепарации достаточно расположить постоянные магниты вдоль поверхности барабана в секторе, который соответствует углу α_сеп=90-120° (α_сеп отсчитывается от вертикальной плоскости, проходящей через ось барабана).

Но при сепарации (или обогащении) некоторых сыпучих продуктов (доломита, известняка, слабомагнитной магнетитовой руды и др.) частички магнитного и немагнитного продукта в зоне действия магнитных сил поля, в особенности на поверхности барабана, слипаются между собою в комки (флокулы, сростки), образуя своеобразный "промежуточный" продукт процесса магнитной сепарации таких продуктов.

Процесс слипания в комки магнитной и немагнитной фракций обусловлен взаимным магнитным притяжением в магнитном поле магнитных частичек, их слипанием в комки (флокулы) и вследствие этого защемлением немагнитных частиц между магнитными. Такой промежуточный продукт сепарации за счет действия на него осаждающих магнитных сил поля перемещается по поверхности барабана и значительной своей частью разгружается в приемник магнитной фракции. Поэтому в устройстве [1] не достигается эффективная сепарация указанных сыпучих продуктов. Для повышения эффективности сепарации таких продуктов процесс сепарации, реализуемый в устройстве [1], дополняется операцией перечистки промежуточного продукта.

Известен способ двустадийного процесса сепарации (осаждение-перечистка), реализуемый в сепараторе [2], который наиболее близок к предлагаемому способу по технической сути и результату и принят в качестве прототипа.

Для осуществления операции перечистки промежуточного продукта в конструкции сепаратора-прототипа [2] предусмотрено расположение магнитной системы не только выше, но и ниже горизонтальной плоскости, проходящей через ось барабана так, что сектор размещения однородной магнитной системы охватывает угол α_ceп>180°.

При движении комков промежуточного продукта сепарации ниже горизонтальной плоскости, проходящей через ось барабана, происходит перечистка этого продукта, заключающаяся в разрушении комков в момент их перемагничивания в магнитном поле чередующейся полярности и опадании немагнитной фракции под действием силы тяжести и центробежных сил в приемник немагнитной фракции. При этом эффективность перечистки тем выше, чем больше частота перемагничивания промежуточного продукта, которая достигается увеличением частоты изменения полярности магнитного поля.

Следует отметить, что требование к топологии магнитного поля на разных этапах процесса сепарации (осаждение и перечистка) разное.

Так, на первом этапе сепарации - в зоне осаждения требуется большая ширина полюсного деления магнитной системы, обусловленная большей высотой слоя сепарируемого продукта и необходимой длиной пути пробега магнитных частичек для их осаждения на поверхности барабана. При этом частота перемагничивания сепарируемого продукта должна быть небольшая.

На втором этапе сепарации - в зоне перечистки уже тонкого слоя (оставшегося на поверхности барабана после первого этапа сепарации) движущегося промежуточного продукта требуется магнитная система меньшей ширины полюсного деления магнитной системы, обусловленная уже необходимой частотой перемагничивания продукта.

В сепараторе-прототипе в зоне перечистки используется магнитная система такая же, как и в зоне осаждения, что не позволяет достичь высокой эффективности сепарации на этапе перечистки и является недостатком сепаратора-прототипа.

В основе изобретения поставлена задача повышения эффективности сепарации путем увеличения частоты изменения полярности магнитного поля в зоне перечистки за счет уменьшения расстояния между полюсными осями магнитов в этой зоне.

Поставленная задача реализуется в способе магнитной сепарации сыпучих продуктов, включающем подачу продукта на поверхность вращающегося немагнитного барабана, внутри которого размещена магнитная система из постоянных магнитов чередующейся полярности в направлении движения продукта, осаждение магнитного продукта под действием магнитных сил поля, перечистку магнитного продукта на поверхности этого барабана и направление продуктов сепарации в приемники, причем перечистка происходит в магнитном поле, частота изменения полярности которого больше частоты изменения полярности магнитного поля в зоне осаждения.

Поставленная задача реализуется в способе магнитной сепарации сыпучих продуктов, при котором скорость вращения немагнитного барабана устанавливается такой величины, при которой суммарные механические силы, действующие на отрыв немагнитной фракции продукта перечистки больше, чем все альтернативные силы, которые удерживают этот продукт на поверхности немагнитного барабана.

Поставленная задача реализуется в сепараторе магнитном, включающем установленный с возможностью вращения немагнитный барабан, на поверхности которого закреплены очистные планки, магнитную систему, размещенную внутри немагнитного барабана и состоящую из постоянных магнитов чередующейся полярности в направлении движения продукта, при этом магнитная система сепаратора выполнена неоднородной с разным расстоянием между полюсными осями магнитов таким образом, что расстояние между осями полюсов магнитов, расположенных ниже горизонтальной плоскости, проходящей через ось барабана, меньше расстояния между полюсными осями магнитов, расположенных выше указанной плоскости.

Поставленная задача реализуется в сепараторе магнитном, в котором магниты, расположенные ниже горизонтальной плоскости, проходящей через ось барабана, или часть этих магнитов выполнены из магнитного материала с удельной магнитной энергией, отличной от удельной магнитной энергии магнитов, расположенных выше указанной плоскости.

Поставленная задача реализуется в сепараторе магнитном, в котором магниты, расположенные ниже горизонтальной плоскости, проходящей через ось барабана, или часть этих магнитов установлены с возможностью их радиального перемещения.

Поставленная задача реализуется в сепараторе магнитном, в котором очистные планки выполнены разной высоты.

Повышение эффективности сепарации в предложенном способе достигается интенсификацией процесса перечистки скомковавшихся между собой магнитных и немагнитных фракций за счет значительного (в несколько раз) увеличения частоты их перемагничивания в магнитном поле чередующейся полярности.

Частое перемагничивание указанных комков приводит к их периодическому разрушению и разделению на магнитную фракцию, уносимую поверхностью барабана, и немагнитную фракцию, осыпающуюся под действием сил тяжести и центробежных сил с поверхности барабана.

Установка скорости вращения немагнитного барабана, при которой силы, действующие на отрыв немагнитной фракции с поверхности барабана и выносных планок, больше, чем альтернативные силы, которые удерживают эту фракцию на поверхности барабана и выносных планок, обеспечивает эффективное осыпание немагнитной фракции в зоне перечистки.

Применение в предложенном сепараторе магнитов в зоне осаждения и в зоне перечистки из магнитных материалов с разной удельной магнитной энергией позволяет улучшить процесс перечистки сепарируемого продукта за счет оптимизации интенсивности магнитного поля в зоне перечистки независимо от требования к оптимизации интенсивности магнитного поля в зоне осаждения.

Установка магнитов, расположенных ниже горизонтальной плоскости, с возможностью их радиального перемещения позволяет в предложенном устройстве перенастраивать магнитную систему соответственно требованиям процесса перечистки разных продуктов и в разных режимах.

Выполнение очистных планок разной высоты позволяет улучшить процесс перечистки сепарируемого продукта за счет сугубо механического разрушения (разрыхления) скомковавшихся продуктов сепарации планками меньшей высоты.

При этом высота меньших планок выбирается таким образом, чтобы часть магнитной фракции под действием магнитных сил поля могла перескакивать через них, освобождая из защемления немагнитный продукт.

На фиг.1 изображена конструктивная схема сепаратора магнитного.

На фиг.2 изображена развертка магнитной системы сепаратора.

На фиг.3 изображена магнитная система сепаратора с радиальным регулированием магнитов в зоне перечистки.

Для реализации способа используют сепаратор магнитный, который включает установленный с возможностью вращения в корпусе 1 немагнитный барабан 2, на поверхности которого размещены очистные планки 3, 4, с расположенной внутри барабана магнитной системой 5, 6.

Магнитная система представляет собой радиально намагниченные постоянные магниты чередующейся полярности, расположенные вдоль поверхности барабана 2 как выше 5, так и ниже 6 горизонтальной плоскости 7, проходящей через ось барабана.

При этом, как видно из развертки магнитной системы, изображенной на фиг.2, та часть магнитной системы 5, которая расположена выше горизонтальной плоскости 7, имеет ширину полюсного расстояния (полюсный шаг) τ₁ больше, чем полюсный шаг τ₂ той части магнитной системы 6, что расположена ниже горизонтальной плоскости 7 (τ₁>τ₂).

Магнитная система с полюсным шагом τ₁ соответствует дуге ατ₁ ≈ 90°, а с шагом τ₂ - дуге ατ₂=(90-120°).

В магнитном сепараторе предусматривается устройство 8 подачи продукта на поверхность немагнитного барабана 2 и приемники немагнитного продукта 9 и магнитного продукта 10.

Предлагаемый сепаратор магнитный, обеспечивает двустадийный процесс магнитной сепарации сыпучих продуктов и работает следующим образом.

Сыпучий продукт из устройства подачи 8 подается на поверхность немагнитного барабана 2 и перемещается в направлении вращения барабана (под действием сил тяжести, сил трения и центробежных сил) к горизонтальной плоскости 7.

На этом этапе сепарации сепарируемый продукт движется в зоне действия магнитной системы с большим полюсным шагом (τ₁).

Такая магнитная система обеспечивает "выброс" магнитного полиградиентного поля на большую высоту (соответствующую высоте слоя сепарируемого продукта) и малую частоту перемагничивания магнитовосприимчивых примесей продукта по мере их перемещения в магнитном поле чередующейся полярности, то есть такая магнитная система отвечает требованиям процесса осаждения магнитных примесей на поверхность барабана. Одновременно с процессом осаждения магнитных примесей происходит процесс слипания в комки магнитных и немагнитных фракций сепарируемого продукта и образование за счет этого, кроме магнитной и немагнитной фракций в исходном продукте, еще и своеобразной промежуточной фракции, которая движется на поверхности барабана вместе с магнитной фракцией.

Первый этап сепарации завершается опаданием (отрывом) немагнитной фракции сепарируемого продукта с поверхности барабана преимущественно в зоне горизонтальной плоскости 7.

Относительно тонкий слой продукта, который остался на поверхности барабана, состоящий из магнитной и промежуточной фракций, перемещается за счет действия магнитных сил поля или за счет воздействия планок 3, 4 в зону действия магнитного поля, созданного магнитной системой с меньшим полюсным шагом τ₂.

Такая магнитная система соответствует требованию процесса перечистки промежуточной фракции сепарируемого продукта, а именно: частому перемагничиванию комков магнитных и немагнитных фракций.

Частота перемагничивания зависит от частоты вращения барабана, ширины полюсного деления магнитной системы τ₂ и может достигать величины до 100 Гц.

Таким образом, в зоне ниже горизонтальной плоскости 7, проходящей через ось барабана, происходит процесс перечистки промежуточной фракции, заключающийся в разрушении образовавшихся комков и опадании немагнитного продукта в приемник 9, вынос и опадание оставшейся магнитной фракции в приемник магнитной фракции 10.

Использованная литература

1. Патент России №2164448, МПК В 03 С 1/10.

2. Справочник по обогащению руд. - М.: Недра, 1983, с. 164 и 165.

Формула изобретения

1. Способ магнитной сепарации сыпучих продуктов, включающий подачу продукта на поверхность немагнитного вращающегося барабана, внутри которого размещена магнитная система из постоянных магнитов чередующейся полярности в направлении движения продукта, осаждение магнитного продукта под действием магнитных сил поля и перечистку магнитного продукта на поверхности этого барабана, направление продуктов сепарации в приемники, отличающийся тем, что перечистку проводят в магнитном поле, частота изменения полярности которого больше частоты изменения полярности магнитного поля в зоне осаждения магнитного продукта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость вращения немагнитного барабана устанавливается такой величины, при которой суммарные механические силы, действующие на отрыв немагнитной фракции продукта перечистки, больше, чем все альтернативные силы, удерживающие этот продукт на поверхности немагнитного барабана.

3. Сепаратор магнитный, включающий установленный с возможностью вращения немагнитный барабан, на поверхности которого закреплены очистительные планки, магнитную систему, размещенную внутри немагнитного барабана, состоящую из постоянных магнитов чередующейся полярности в направлении движения продукта, отличающийся тем, что магнитная система выполнена неоднородной с разным расстоянием между полюсными осями магнитов, таким образом, что расстояние между осями полюсов магнитов, расположенных ниже горизонтальной плоскости, проходящей через ось барабана, меньше расстояния между осями полюсов магнитов, расположенных выше указанной плоскости.

4. Сепаратор магнитный по п.3, отличающийся тем, что магниты, расположенные ниже горизонтальной плоскости, проходящей через ось барабана, или часть этих магнитов выполнены из магнитного материала с удельной магнитной энергией, отличной от удельной магнитной энергии магнитов, расположенных выше указанной плоскости.

5. Сепаратор магнитный по п.3 или 4, отличающийся тем, что магниты, расположенные ниже горизонтальной плоскости, проходящей через ось барабана, или часть этих магнитов установлена с возможностью их радиального перемещения.

6. Сепаратор магнитный по любому из пп.3-5, отличающийся тем, что очистительные планки выполнены разной высоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3