Способ разделения частиц по плотности и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области разделения твердого материала в суспензии под воздействием магнитного и электрического полей и может быть использовано в горнодобывающей, обогатительной, химической и других областях промышленности. Способ разделения частиц по плотности включает наложение магнитного поля и ортогонального ему электрического тока на электропроводящую суспензию частиц. Одновременно с наложением магнитного поля и электрического тока осуществляют наложение вибрационного поля. Электрический ток формируют в направлении, параллельном направлению силам земного тяготения. Устройство для разделения частиц по плотности включает сепарационную камеру из непроводящего и немагнитного материала. Камера расположена в магнитном поле, заполненном электролитом. Электроды, входные и выходные приспособления расположены в сепарационной камере. Устройство дополнительно снабжено вибратором и упругими элементами. Электроды расположены в верхней части сепарационной камеры и в нижней части накопительных емкостей. Техническим результатом является снижение расхода электроэнергии и повышение точности разделения частиц. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области разделения твердого материала в суспензии под воздействием магнитного и электрического полей и может быть использовано в горнодобывающей, обогатительной, химической и других областях промышленности.

Известен способ, использующий принцип воздействия ортогональных магнитного и электрического полей на частицы в суспензии [см. Андрес У.Ц. Магнитогидродинамическая сепарация зернистых смесей. М.: «Цветметинформация», 1967, 71 с.].

Недостатком данного способа является низкая эффективность разделения и большой расход электроэнергии.

Известно устройство для магнитогидродинамической сепарации, включающее емкость из непроводящего и немагнитного материала, помещенную в магнитное поле, электроды, установленные на торцевых стенках емкости в зоне действия магнитного поля, и приспособление для подвода сепарируемого материала и удаления продуктов сепарации [см. а.с. СССР №732014, МПК⁸ В03С 9/00, опубл. 05.05.1980].

Недостатками данного устройства являются незначительная эффективность разделения, ограниченное число одновременно селектируемых сортов частиц, равное одному виду частиц, и большой расход электроэнергии.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ разделения частиц по плотности, включающий наложение магнитного поля и ортогонального ему электрического тока на электропроводящую суспензию частиц [см. патент РФ №2078618, МПК⁸ В03С 1/32, опубл. 10.05.1997].

Недостатками прототипа способа являются большой расход электроэнергии, так как используют принцип отклонения траектории частиц по вертикали. Энергетически это невыгодно, так как при этом необходимо заставить частицы преодолевать силу земного тяготения. Это требует большой плотности тока или больших величин индукции магнитного поля, от которых зависит сила Лоренца, являющаяся основной причиной рассматриваемого физического эффекта - расслаивания частиц разной плотности по высоте сепарационной камеры, поэтому способ не нашел практического применения.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для разделения частиц по плотности, включающее сепарационную камеру из непроводящего и немагнитного материала, расположенную в магнитном поле, заполненную электролитом, электроды, расположенные в сепарационной камере, входные и выходные приспособления [см. патент РФ №2078618, МПК⁸ В03С 1/32, опубл. 10.05.1997].

Недостатками устройства-прототипа являются большой расход электроэнергии, так как используют принцип отклонения траектории частиц по вертикали, кроме того, использование соленоидов, из-за неоднородности магнитного поля по его длине, не может обеспечить высокую точность разделения частиц.

Задачей предлагаемого технического решения является снижение расхода электроэнергии и повышение точности разделения частиц.

Решение технической задачи достигается тем, что в известном способе разделения частиц по плотности, включающем наложение магнитного поля и ортогонального ему электрического тока на электропроводящую суспензию частиц, согласно изобретению электрический ток формируют в направлении, параллельном направлению силам земного тяготения, при одновременном наложении вибрационного поля.

Распределение частиц осуществляют в восходящем потоке электропроводящей суспензии.

А также достигается устройством для разделения частиц по плотности, включающем сепарационную камеру из непроводящего и немагнитного материала, расположенную в магнитном поле, заполненную электролитом, электроды, расположенные в сепарационной камере, входные и выходные приспособления, где согласно изобретению сепарационная камера снабжена вертикальными делительными перегородками, образующими накопительные емкости, вибратором с упругими элементами, при этом электроды расположены в верхней части сепарационной камеры и в нижней части накопительных емкостей и выполнены из перфорированных пластин.

Накопительные емкости выполнены конусообразными и снабжены патрубками для подачи электролита или воды, причем выходные приспособления для вывода продуктов сепарации выполнены в виде патрубков с гидрозатворами, а верхняя часть сепарационной камеры снабжена сливным патрубком.

Данные способ и устройство для разделения частиц по плотности позволят снизить расход электроэнергии и повысить точность разделения частиц за счет устранения неоднородности магнитного поля в рабочем пространстве сепарационной камеры.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства, разрез по А-А, на фиг.2 - разрез по В-В.

Устройство для разделения частиц по плотности состоит из сепарационной камеры 1 из непроводящего и немагнитного материала, заполненной электролитом и помещенной в магнитное поле магнитной системы 2. Сепарационная камера 1 снабжена вертикальными делительными перегородками 3, образующими конусообразные накопительные емкости 4 для продуктов сепарации, а в верхней части сепарационной камеры 1 и нижней части конусообразных накопительных емкостях 4 расположены разнополярные перфорированные электроды 5.

Устройство снабжено вибратором 6 и упругими элементами 7, входными 8 и выходными приспособлениями с гидрозатворами 9. В конусной части накопительных емкостей 4 выполнены патрубки 10 для подачи электролита или воды с целью создания в рабочем пространстве сепарационной камеры 1 восходящего потока разделяемой суспензии. Для слива излишков электролита сепарационная камера снабжена сливным патрубком 14. Под выходными приспособлениями с гидрозатворами 9 установлены приемники 11, 12 и 13 для вывода продуктов сепарации.

Устройство работает следующим образом.

Сепарационную камеру 1 заполняли электролитом. На электроды 5 и обмотки возбуждения магнитной системы 2 подавали напряжение, включали вибратор 6. Электрический ток формировали в направлении, параллельном направлению силам земного тяготения, при одновременном наложении вибрационного поля. Распределение частиц осуществляли в восходящем потоке электропроводящей суспензии.

Исходный материал с помощью входного приспособления 8 подавали в сепарационную камеру 1 и в процессе осаждения за счет действия электромагнитной выталкивающей силы разделяли по плотности: легкие минералы отклонялись сильнее и попадали в приемник 11, тяжелые частицы осаждались в приемник 13, а промпродукты - в приемник 12. Таким образом, выделяли несколько видов частиц разной плотности и электропроводности при минимальных затратах электроэнергии.

В предложенном способе и устройстве использовали принцип отклонения частиц по горизонтали при их разделении. Для этого достаточно создания в объеме электропроводящей суспензии небольшой силы Лоренца (10-15% силы земного тяготения), что позволило на порядок снизить уровень интенсивности магнитного или электрического поля, а следовательно, и уменьшить энергозатраты.

Для эксперимента использовали электромагнитную систему ПЭ-160 с индукцией магнитного поля в рабочем зазоре до 0,6 тесла, сепарационную камеру 1 из оргстекла (300×100×15 мм) с электродами 5 из нержавеющей стали, заполненную 20%-ным раствором едкого натра, источник постоянного тока ВС-5А. Эксперименты проводили на смеси галенита пирита и кальцита крупностью 1-0,2 мм. Материал подавали в сепарационную камеру 1 с производительностью 2-5 кг/час. После серии наладочных опытов при плотности тока в электролите 0,7 А/м и токе в обмотках электромагнита 6 А достигали эффективного разделения смеси. Степень взаимозасорения продуктов сепарации не превышала 12%. Вибрационное воздействие на сепарационную камеру 1 снижало засорение продуктов до 5-8%.

Использование предлагаемых способа и устройства для разделения частиц по плотности по сравнению с прототипами позволят повысить селективность концентрирования частиц разной плотности в широком диапазоне их изменения, снизить расход электроэнергии.

1. Способ разделения частиц по плотности, включающий наложение магнитного поля и ортогонального ему электрического тока на электропроводящую суспензию частиц, отличающийся тем, что одновременно с наложением магнитного поля и электрического тока осуществляют наложение вибрационного поля, а электрический ток формируют в направлении, параллельном направлению сил земного тяготения.

2. Устройство для разделения частиц по плотности, включающее сепарационную камеру из непроводящего и немагнитного материала, расположенную в магнитном поле, заполненную электролитом, электроды, расположенные в сепарационной камере, входные и выходные приспособления, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено вибратором и упругими элементами, при этом электроды расположены в верхней части сепарационной камеры и в нижней части накопительных емкостей.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что накопительные емкости выполнены конусообразными.

4. Устройство по каждому из пп.2 и 3, отличающееся тем, что конусообразные накопительные емкости снабжены патрубками для подачи электролита или воды, причем выходные приспособления для вывода продуктов сепарации выполнены в виде патрубков с гидрозатворами, а верхняя часть сепарационной камеры снабжена сливным патрубком.