Реактор с бегущим полем и способ отделения намагничивающихся частиц от жидкости



Реактор с бегущим полем и способ отделения намагничивающихся частиц от жидкости
Реактор с бегущим полем и способ отделения намагничивающихся частиц от жидкости

 


Владельцы патента RU 2513808:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к реактору с бегущим полем и к способу отделения намагничивающихся частиц от жидкости с применением реактора с бегущим полем. Реактор (1) с бегущим полем для отделения намагничивающихся частиц от жидкости (5) содержит трубчатый реактор (2), на наружной окружности которого расположен по меньшей мере один магнит (3) для создания бегущего поля и внутреннее пространство (4) которого предназначено для прохождения потока жидкости (5). Во внутреннем пространстве (4) трубчатого реактора (2) расположено вытеснительное тело (6), которое вводит жидкость (12) во внутреннее пространство (4) трубчатого реактора (2), которая смешивается с протекающей через реактор (2) жидкостью (5). Изобретение позволяет предотвратить загустение, увеличить вязкость жидкости и повысить выход готового продукта. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к реактору с бегущим полем и к способу отделения намагничивающихся частиц от жидкости с применением реактора с бегущим полем. Реактор с бегущим полем содержит трубчатый реактор, на наружной окружности которого расположен по меньшей мере один магнит для создания бегущего поля, а его внутреннее пространство предназначено для прохождения потока жидкости. Во внутреннем пространстве трубчатого реактора расположено вытеснительное тело.

Реакторы с бегущим полем, такие как, например, известные из WO 2010/031613 А1, применяются для отделения намагничивающихся частиц или магнитных частиц от жидкости. В дальнейшем под понятием намагничивающиеся частицы понимаются также магнитные частицы, которые уже намагничены. Намагничивающиеся частицы возникают, например, при обработке руды, когда железную рудную породу, например, мелко размалывают. Для отделения подлежащего получению металла, например магнетита (Fe3O4), от остального материала, например песка, молотую породу смешивают с водой или маслом. В реакторах с бегущим полем намагничивающиеся частицы отделяются из смеси с использованием намагничивания и направленного движения частиц в магнитных полях.

Предварительно изготовленные намагничивающиеся частицы можно также применять для получения из руд соединений посредством использования наделенных химическими функциями или физически активированных намагничивающихся частиц. Подлежащие добыче компоненты в рудах могут быть связаны с частицами химически, например, через сульфидные связи, или физически, например, за счет кулоновского взаимодействия. Аналогичным образом можно с помощью намагничивающихся частиц выделять микроэлементы из раствора, твердые вещества из суспензии или отделять друг от друга жидкости с различными фазами.

При отделении намагничивающихся частиц от жидкости смесь нагнетается через трубчатый реактор или протекает под действием силы тяжести через реактор. Реактор окружен электромагнитными катушками или постоянными магнитами, которые создают магнитное поле внутри реактора. Магнитное поле воздействует на намагничивающиеся частицы в жидкости. Под действием магнитного поля намагничивающиеся частицы перемещаются в направлении стенки, т.е. внутренней стенки трубчатого реактора. Электромагнитные катушки или постоянные магниты создают вдоль продольного направления трубчатого реактора бегущее поле, т.е. магнитное поле изменяет свою амплитуду так, что в продольном направлении, соответственно, в направлении потока жидкости, волнообразно перемещается во времени и пространстве магнитное поле со своей амплитудой.

За счет воздействия бегущего поля перемещенные к стенке намагничивающиеся частицы собираются в агломераты и движутся вдоль стенки в направлении продольной оси реактора, соответственно, с потоком. В концевой зоне реактора в стенке расположены отсасывающие отверстия, которые с помощью управления или регулирования могут открываться и снова закрываться. При открытых отсасывающих отверстиях частицы могут быть отсосаны из реактора. Остальная жидкость без или с сильно уменьшенной концентрацией частиц выпускается, соответственно, откачивается из реактора через выход трубчатого реактора.

Для улучшенного разделения жидкости и движущихся у стенки частиц в зоне отсасывающих отверстий может быть расположен кольцеобразный разделительный экран. Этот экран расположен в виде отрезка трубы с меньшим наружным диаметром в трубе трубчатого реактора с большим внутренним диаметром. Между отрезком трубы разделительного экрана и трубой реактора образован зазор, который является достаточно большим для прохождения через зазор агломератов намагничивающихся частиц вдоль стенки в зоне зазора. Зазор достаточно мал, чтобы пропускать как можно меньше жидкости вместе с движущимися вдоль стенки намагничивающимися частицами. Остальная жидкость, которая не содержит намагничивающихся частиц или по меньшей мере имеет уменьшенную концентрацию намагничивающихся частиц, протекает через внутреннюю зону разделительного экрана, которая полностью окружена кольцеобразным разделительным экраном, к выходу трубчатого реактора.

Намагничивающиеся частицы в зазоре могут выдаваться или отсасываться непосредственно через щелевой выход либо можно применять отсасывающие отверстия в стенке для управляемого или регулируемого отсасывания намагниченных частиц в зазоре.

Для достижения эффективного разделения намагничивающихся частиц и жидкости необходимо применять большие силы поля магнитного поля с целью обеспечения возможности полного пронизывания внутренней зоны поперечного сечения трубчатого реактора магнитным полем. Лишь так можно перемещать все или по меньшей мере большую часть намагничивающихся частиц к стенке реактора.

Улучшение разделительного действия при меньших полях и тем самым экономия энергии при применении электрических катушек для создания магнитных полей состоит в применении вытеснительного тела. Вытеснительное тело расположено, например, в виде цилиндра в полом цилиндрическом, соответственно, трубчатом реакторе, предпочтительно посредине, при рассматривании в поперечном сечении. Жидкость протекает в зазоре между стенкой реактора и вытеснительным телом, и поперечное сечение потока ограничено с кругового до круглого кольцеобразного поперечного сечения. Вместо круглого возможны также другие поперечные сечения. Для полного пронизывания магнитным полем кольцеобразного зазора между вытеснительным телом и стенкой трубчатого реактора, в котором протекает жидкость с намагничивающимися частицами, необходимы меньшие силы магнитного поля, чем для полного пронизывания трубчатого реактора без вытеснительного тела.

Указанный выше реактор приводит к эффективному разделению намагничивающихся частиц и жидкости. Однако в зависимости от геометрии разделительного экрана и в зависимости от скорости потока и бегущего поля происходит увеличение концентрации намагничивающихся частиц лишь импульсно. Таким образом, поток ценного материала, который содержит намагничивающиеся частицы, является не непрерывным, а квазинепрерывным и выходит из реактора пульсирующим образом.

Наряду с намагничивающимися частицами отсасывается также определенное количество жидкости, смешанной с частицами. В этой жидкости находятся остатки руды, так называемые хвосты. Для дальнейшего уменьшения концентрации хвостов можно повторно нагнетать смесь с повышенной концентрацией частиц через реактор с бегущим полем. Однако это увеличивает стоимость и затраты времени и приводит к повышению вязкости жидкости.

Поэтому задачей данного изобретения является создание реактора с бегущим полем для отделения намагничивающихся частиц от жидкости и способа его применения, которые предотвращают загустение, соответственно, увеличение вязкости и тем самым обеспечивают возможность улучшенного разделения частиц и жидкости при меньшей стоимости и затратах времени, а также повышенного выхода готового продукта. Кроме того, задачей реактора с бегущим полем и способа является получение непрерывного потока ценного материала из реактора.

Указанная задача решена относительно реактора с бегущим полем для отделения намагничивающихся частиц от жидкости с помощью признаков п.1 формулы изобретения и относительно способа отделения намагничивающихся частиц от жидкости с помощью реактора с бегущим полем - с помощью признаков п.12 формулы изобретения.

Предпочтительные варианты выполнения реактора с бегущим полем согласно изобретению для отделения намагничивающихся частиц от жидкости и способа отделения намагничивающихся частиц от жидкости с помощью реактора с бегущим полем следуют из соответствующих зависимых пунктов формулы изобретения. При этом признаки независимого пункта можно комбинировать с признаками зависимых пунктов, а признаки зависимых пунктов формулы изобретения можно комбинировать друг с другом.

Реактор с бегущим полем согласно изобретению для отделения намагничивающихся частиц от жидкости содержит трубчатый реактор, на наружной окружности которого расположен по меньшей мере один магнит для создания бегущего поля. Внутреннее пространство трубчатого реактора предназначено для прохождения потока жидкости, и во внутреннем пространстве расположено вытеснительное тело. Вытеснительное тело предназначено для ввода жидкости во внутреннее пространство трубчатого реактора.

Жидкость, которая направляется с помощью вытеснительного тела во внутреннее пространство трубчатого реактора, приводит к разбавлению жидкости с намагничивающимися частицами в реакторе. С помощью этой дополнительной жидкости можно изменять поток жидкости с намагничивающимися частицами, который удаляется, соответственно, откачивается из реактора, из пульсирующего в непрерывный поток. Разбавление жидкости с намагничивающимися частицами можно осуществлять, например, с помощью чистой воды или чистого масла, в зависимости от того, является ли жидкость с намагничивающимися частицами водой или маслом. Разбавленную смесь можно подавать в другой реактор, и за счет разбавления смесь остается лучше текучей и обеспечивает возможность более простой обработки и дальнейшего повышения концентрации, соответственно, очистки. С каждым дополнительным проходом через реактор с бегущим полем удаляются хвосты, увеличивается концентрация и чистота желаемых частиц ценного материала или связанного с частицами ценного материала. За счет этого повышается выход подлежащего получению ценного материала.

Таким образом, разбавление жидкостью из вытеснительного тела повышает обрабатываемость ценного материала из реактора, при повторном прохождении улучшенная вязкость жидкости и уменьшенная за счет разбавления плотность частиц повышает подвижность частиц. Тем самым в дополнительном проходе через реактор намагничивающиеся части могут лучше перемещаться к стенке в магнитном поле и лучше отделяться от жидкости с хвостами. За счет лучшего отделения необходимо меньше проходов для достижения желаемого повышения концентрации частиц и очистки хвостов. Это экономит стоимость, затраты времени и повышает выход.

Для обеспечения возможности подачи жидкости через вытеснительное тело в реактор вытеснительное тело может быть выполнено в виде трубопровода. Трубопровод предназначен для прохождения потока жидкости, и на конце трубопровода во внутреннем пространстве трубчатого реактора может быть расположено по меньшей мере одно отверстие для ввода жидкости во внутреннее пространство трубчатого реактора. За счет этого возможно добавление жидкости из вытеснительного тела в поток жидкости с намагничивающимися частицами в трубчатом реакторе в пространственной зоне, в которой намагничивающиеся частицы уже в виде агломератов объединены на стенках с помощью бегущего поля. Добавление жидкости и тем самым изменение условий протекания вплоть до образования вихрей не создает помех процессу движения намагничивающихся частиц в направлении стенки и агломерации.

Хорошая выдача жидкости из вытеснительного тела в трубчатый реактор в управляемом или регулируемом или задаваемом виде потока обеспечивается, когда по меньшей мере одно отверстие выполнено в виде сопла. Таким образом, можно впрыскивать, соответственно, целенаправленно вводить жидкость в поток жидкости с намагничивающимися частицами и оказывать благоприятное влияние на получаемый поток, а также смешивание потоков.

На одном конце вытеснительного тела может быть расположен во внутреннем пространстве трубчатого реактора разделительный экран. Это может приводить к лучшему отделению намагничивающихся частиц, перемещаемых вдоль стенки трубчатого реактора, от жидкости во внутреннем пространстве реактора на удалении от стенки. Таким образом, намагничивающиеся частицы с небольшим количеством жидкости, называемые в последующем остаточной жидкостью, могут перемещаться вдоль зазора между разделительным экраном и трубчатым реактором. Основной поток жидкости, который не содержит или содержит лишь немного намагничивающихся частиц, протекает не через зазор, а посредине через разделительный экран. Таким образом, с помощью разделительного экрана поток частиц с остаточной жидкостью отделяется от основного потока без намагничивающихся частиц, соответственно, лишь с небольшим количеством намагничивающихся частиц. От отсасывания намагничивающихся частиц через отсасывающие отверстия в стенке реактора можно отказаться. Технические затраты уменьшаются. Даже при применении отсасывающих отверстий отсасывается лишь остаточная жидкость с намагничивающимися частицами, а не основной поток жидкости, за счет чего в этом случае происходит лучшее отделение намагничивающихся частиц от жидкости (основного потока).

По меньшей мере одно отверстие для ввода жидкости во внутреннее пространство трубчатого реактора может быть расположено в разделительном экране. За счет этого разбавляется не основной поток жидкости, которая выходит из реактора, а лишь часть остаточной жидкости с намагничивающимися частицами, которая находится между экраном и стенкой трубчатого реактора.

Разделительный экран может быть выполнен в виде полого цилиндра, соответственно, кольца, с перемычками между одним концом вытеснительного тела во внутреннем пространстве трубчатого реактора и разделительным экраном. Перемычки могут быть трубчатыми и соединять друг с другом по текучей среде вытеснительное тело и разделительный экран. За счет этого основная жидкость без намагничивающихся частиц, соответственно, с сильно уменьшенной концентрацией намагничивающихся частиц может протекать между перемычками внутри, соответственно, в окружении разделительного экрана и покидать реактор, без смешивания снова с остаточной жидкостью и с намагничивающимися частицами. Остаточная жидкость с намагничивающимися частицами может выходить из реактора непосредственно через зазор между разделительным экраном и стенкой реактора или отсасываться через отверстия в стенке, без вхождения снова в соединение с основным потоком.

Полая цилиндрическая форма разделительного экрана обеспечивает благоприятные условия протекания жидкостей в зоне разделительного экрана. Полая цилиндрическая форма экрана с продольной осью, параллельной направлению потока жидкости с намагничивающимися частицами, обеспечивает небольшое сопротивление потоку при входе жидкости в зону экрана, и тем самым необходима меньшая мощность насоса.

Разделительный экран и вытеснительное тело могут быть выполнены из одного гомогенного тела. Это приводит к особенно механически стабильной конструкции. Предпочтительно, в качестве материала для вытеснительного тела и разделительного экрана выбирается немагнитный материал. В качестве материала можно применять, например, пластмассу. За счет этого намагничивающиеся частицы не прилипают к разделительному экрану и не создается препятствий для отделения, или магнитные поля не создают помех для движения намагничивающихся частиц.

Трубчатый реактор и/или вытеснительное тело могут быть выполнены в форме полого цилиндра с круглой поверхностью поперечного сечения. Это обеспечивает особенно простую конструкцию и благоприятные условия для потока через реактор без большого сопротивления потоку при высокой механической стабильности.

По меньшей мере одно отверстие может быть расположено на окружности. Как правило, вместо одного отверстия применяется несколько отверстий с целью обеспечения возможности ввода жидкости через опорное тело во все зоны зазора между стенкой реактора и экраном. В одном предпочтительном варианте выполнения предусмотрено, что на окружности расположено шесть отверстий в точках пересечения окружности с парой лучей, исходящих из средней точки круга, при этом угол между парой лучей составляет угол 60°, 120°, 180°, 240° и 300°. Отверстия лежат, как правило, непосредственно на конце опор. Получается конструкция, аналогичная колесу со спицами, при этом на концах спиц находятся выходные отверстия.

В качестве жидкости можно применять, среди прочего, воду и/или масло как в качестве жидкости с намагничивающимися частицами, так и в качестве подмешиваемой через вытеснительное тело жидкости. Предпочтительно, при применении воды в качестве жидкости с намагничивающимися частицами (и хвостами) в качестве подмешиваемой жидкости применяется также вода, однако, чистая вода. При применении масел в качестве жидкости с намагничивающимися частицами (и хвостами) в качестве подмешиваемой жидкости применяется также масло, однако чистое масло. Однако жидкости могут также содержать воду или масло в качестве лишь одного компонента.

По меньшей мере один магнит для создания бегущего поля, который расположен на наружной периферии трубчатого реактора, может содержать электромагниты и/или постоянные магниты. С помощью электромагнитов, которые выполнены, например, в виде катушек, можно просто и с возможностью хорошего управления создавать магнитное бегущее поле. В качестве альтернативного решения или дополнительно можно применять также постоянные магниты, при этом для создания бегущего поля постоянные магниты перемещаются вдоль трубчатого реактора.

Способ согласно изобретению отделения намагничивающихся частиц от жидкости с помощью указанного выше реактора с бегущим полем содержит стадию направления второй жидкости, в частности воды, через трубчатое вытеснительное тело во внутреннее пространство трубчатого реактора. Через трубчатый реактор пропускают поток первой жидкости, в частности суспензии из намагничивающихся частиц и воды.

Первая жидкость может протекать в промежуточном пространстве между вытеснительным телом и стенкой трубчатого реактора во внутреннем пространстве трубчатого реактора вдоль продольной оси трубчатого реактора, а вторая жидкость может протекать из внутреннего пространства вытеснительного тела через трубчатые перемычки на конце трубчатого вытеснительного тела по меньшей мере к одному отверстию, в частности к шести сопловым отверстиям, в разделительном экране между вытеснительным телом и трубчатым реактором. При этом первая и вторая жидкости могут смешиваться в зоне между разделительным экраном и трубчатым реактором, и первая жидкость может протекать между перемычками в полном окружении разделительным экраном.

Поток первой жидкости и поток второй жидкости могут встречаться друг с другом в зоне отверстий под углом по существу 90°. При этом достигается особенно хорошее смешивание.

В качестве альтернативного решения первую и вторую жидкости можно смешивать по принципу противотока. Первую и вторую жидкости можно также смешивать при одинаковом направлении потока, в частности при завихренном потоке.

Связанные со способом отделения намагничивающихся частиц от жидкости с помощью реактора с бегущим полем преимущества аналогичны преимуществам, указанным выше применительно к реактору с бегущим полем.

Предпочтительные варианты выполнения изобретения с предпочтительными модификациями согласно признакам зависимых пунктов формулы изобретения, которые, однако, не имеют ограничительного характера, поясняются ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

фиг.1 - разрез вдоль направления потока жидкости 5 в реакторе 1 с бегущим полем, согласно изобретению;

фиг.2 - поперечный разрез реактора 1 с бегущим полем, согласно фиг.1, в зоне крепления разделительного экрана 9 на вытеснительном теле 6 с помощью перемычек 11.

На фиг.1 показан реактор 1 с бегущим полем, согласно изобретению. Реактор 1 с бегущим полем содержит трубчатый реактор 2, который состоит, например, из цилиндрической трубы из пластмассы или других немагнитных материалов. На наружной окружности трубчатого реактора 2 расположены магниты, например, электромагниты из электрических катушек. Катушки расположены вдоль продольного направления реактора 2 смежно друг с другом вдоль наружной окружности реактора 2 так, что они могут создавать во внутреннем пространстве 4 реактора 2 магнитное бегущее поле.

Магнитное бегущее поле пронизывает все внутреннее пространство 4 реактора 2, через которое протекает жидкость с намагничивающимися частицами 5, вдоль поперечного сечения реактора 2 в зоне магнитов 3. Жидкость с намагничивающимися частицами 5 протекает с направлением потока, параллельным продольному направлению трубчатого реактора 2 во внутреннем пространстве 4 реактора 2, и за счет магнитного поля магнитов 3 на намагничивающиеся частицы действует сила, которая перемещает их в направлении внутренней стенки 10 реактора 2. За счет выполнения магнитного поля в виде бегущего поля намагничивающиеся частицы перемещаются вдоль стенки 10 в направлении потока 5. В зависимости от выполнения бегущего поля намагничивающиеся частицы могут перемещаться при необходимости также противоположно направлению потока 5. В качестве магнитного бегущего поля следует в дальнейшем понимать магнитное поле, амплитуда которого со временем перемещается, соответственно, изменяется в пространстве, т.е. движется, аналогично волне.

Посредине во внутреннем пространстве 4 трубчатого реактора 2 расположено вытеснительное тело 6 с продольной осью, параллельной или совпадающей с продольной осью трубчатого реактора. Вытеснительное тело 6 вытесняет жидкость и за счет этого уменьшает имеющееся для прохождения жидкости пространство 4. Для полного пронизывания уменьшенного пространства 4 магнитным полем необходимы меньшие магниты, соответственно, меньшие силы тока при применении электромагнитов. Это экономит затраты труда, материал и/или энергию.

Вытеснительное тело 6 выполнено аналогично трубчатому реактору 2 в виде полой цилиндрической трубы, однако с меньшей наружной окружностью, чем внутренняя окружность трубчатого реактора 2. Между наружной окружностью вытеснительного тела 6 и внутренней окружностью трубчатого реактора 2 образован зазор, соответственно, внутреннее пространство 4, в котором протекает жидкость 5 с намагничивающимися частицами, т.е. первая жидкость. Внутри полой цилиндрической трубы вытеснительного тела 6, т.е. во внутреннем пространстве вытеснительного тела 6, протекает вторая жидкость 12.

Если первая жидкость 5 выполнена из тонко размолотой железной руды, взвешенной в воде, то в качестве второй жидкости можно применять воду, в частности чистую воду. Намагничивающиеся частицы в этом случае являются частицами магнетита, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле. Если применяется масло для образования суспензии, то можно в качестве второй жидкости применять масло, в частности чистое масло. Можно также применять растворители в качестве составляющих частей жидкости или смеси жидкостей.

Вытеснительное тело 6 соединено на конце 7 через перемычки 11 с разделительным экраном 9. Разделительный экран 9 выполнен полым цилиндрическим, кольцеобразным с наружной окружностью кольца меньше внутреннего диаметра трубчатого реактора 2. Средние оси кольцеобразного или трубчатого разделительного экрана 9 и трубчатого реактора 2 могут быть параллельными или предпочтительно идентичными. За счет этого разделительный экран 9 имеет меньшее сопротивление относительно потока первой жидкости 5. Между стенкой 10, т.е. внутренней стенкой трубчатого реактора 2, и наружной окружной поверхностью кольцеобразного разделительного экрана 9 образован узкий проходной зазор, через который движутся, соответственно, протекают перемещенные с помощью бегущего поля намагничивающиеся частицы с небольшим количеством первой жидкости 5. Основная часть первой жидкости 5, которая не имеет или имеет лишь небольшое количество намагничивающихся частиц, протекает через внутренний диаметр разделительного экрана 9.

Намагничивающиеся частицы в первой жидкости 5 собираются в зоне трубчатого реактора перед разделительным экраном 9 с помощью магнитного поля на стенке 10 и тем самым могут быть частично, соответственно, полностью удалены в средней зоне на расстоянии от стенки 10. За счет разделительного экрана 9 механически отделяется основная часть первой жидкости 5, которая не содержит или содержит лишь небольшое количество намагничивающихся частиц, от собирающихся на стенке 10 намагничивающихся частиц с остаточной жидкостью 5. В бегущем поле намагничивающиеся частицы могут агломерироваться, т.е. они собираются на стенке 10 не с равномерным распределением, а с объединением в «кучки». Затем «кучки» перемещаются с помощью магнитного поля вдоль стенки 10 к выходу трубчатого реактора 2, отделенного от выхода для основной части жидкости 5, которая не содержит или содержит небольшое количество намагничивающихся частиц, и могут там с небольшим остатком жидкости 5 отводиться, откачиваться или вытекать из реактора 2. Основную часть жидкости 5 с хвостами, из которой частично или полностью удален ценный материал (намагничивающиеся частицы), но которая содержит нежелательные остаточные составляющие руды (например, песок), можно удалять, выпускать, соответственно, откачивать из реактора 2 в средней зоне, удаленной от внутренней зоны кольцеобразного разделительного экрана 9.

В качестве альтернативного решения удаления агломератов 14 намагничивающихся частиц с остатком жидкости 5 через выход в стенке трубчатого реактора 2 могут быть расположены отверстия, которые можно открывать при прохождении агломерата 14, и тем самым можно целенаправленно отсасывать агломераты 14.

За счет повышенной доли намагничивающихся частиц остаточная жидкость 5 с намагничивающимися частицами, которая удаляется из реактора 2 через отверстия или из выхода в зазоре между разделительным экраном 9 и трубчатым реактором 2, становится густотекучей, соответственно, имеет большую вязкость. Это может приводить к закупориванию отверстий или выходов из зазора и к проблемам при дальнейшей обработке. Поэтому в соответствии с изобретением нагнетают, вводят или впрыскивают вторую жидкость, в частности чистую жидкость, такую как чистая вода или чистое масло, в зазор между разделительным экраном 9 и стенкой 10 трубчатого реактора 2. Это приводит к разбавлению остаточной жидкости 5 с агломерированными намагничивающимися частицами 14, что предотвращает закупоривание выходов, соответственно, выпускных отверстий, и облегчает дальнейшую обработку намагничивающихся частиц.

Вторую жидкость для разбавления можно просто подавать через вытеснительное тело, поскольку подача через отверстия в стенке 10 трубчатого реактора может создавать проблемы при движении намагничивающихся частиц по стенке 10. Как показано на фиг.1, вторая жидкость проходит, нагнетается или направляется через внутреннюю часть трубчатого вытеснительного тела 6, через трубчатые перемычки 11 к отверстиям 8 в разделительном экране, и из отверстий вводится в зазор между разделительным экраном 9 и стенкой 10 трубчатого реактора 2. За счет этого первая жидкость 5 с намагничивающимися частицами разбавляется второй жидкостью 12 в зоне зазора.

На фиг.2 для лучшей иллюстрации показана зона трубчатого реактора 2 с разделительным экраном 9, перемычками 11 и вытеснительным телом 6 в поперечном разрезе перпендикулярно показанному на фиг.1 разрезу вдоль оси трубчатого реактора 2, соответственно, вытеснительного тела 6.

Кольцеобразный разделительный экран 9 механически стабильно соединен через перемычки 11 с вытеснительным телом 6. Между перемычками 11 находится пространство, через которое можно отводить основную часть жидкости без намагничивающихся частиц, соответственно, с сильно уменьшенной концентрацией намагничивающихся частиц, соответственно, она может протекать через внутреннее пространство 4 кольцеобразного разделительного экрана 9. Между разделительным экраном 9 и стенкой трубчатого реактора 2 образован зазор, который образует внутреннее пространство 4, соответственно, промежуточное пространство, через которое из реактора 2 удаляются агломерированные намагничивающиеся частицы 14, которые перемещаются вдоль стенки 10 и в котором добавляется, соответственно, подмешивается вторая жидкость 12 для разбавления. Вторая жидкость 12 подается через трубчатое вытеснительное тело 6, через соединенные с ним с возможностью прохождения текучей среды трубчатые перемычки 11, отверстия 8 в разделительном экране, которые могут быть выполнены в виде сопел. Через отверстия 8 вторая жесткость 12 вводится в зазор между стенкой 10 трубчатого реактора 2 и разделительным экраном 9. Таким образом, перемычки 11 соединяют механически стабильно и с возможностью прохождения текучей среды вытеснительное тело 6 с разделительным экраном 9, соответственно, с зонами отверстий 8 в разделительном экране 9. Разделительный экран 9, перемычки 11 и вытеснительное тело могут быть выполнены из одного гомогенного тела.

Как показано на фиг.1, можно вторую жидкость 12 для разбавления подавать в зазор под прямым углом 13 к поверхности стенки 10, соответственно, разделительному экрану 9, соответственно, направлению потока первой жидкости 5. За счет этого образуется, с одной стороны, общий поток жидкостей 5, 12, который обеспечивает хорошее перемешивание жидкостей 5 и 12, например, за счет образования вихря. С другой стороны, в зазоре образуется частичный поток, который противодействует входу жидкости 5 с хвостами, за счет чего достигается улучшение отделения намагничивающихся частиц от хвостов. На движение намагничивающихся частиц почти или совсем не оказывает отрицательного влияния поток, поскольку оно в зависимости от ширины зазора по существу определяется бегущим полем.

В качестве альтернативы углу 13 в 90° возможны также другие углы. Так, например, можно за счет подходящего выбора угла вызывать противоположные потоки или одинаково направленные потоки жидкостей 5 и 12.

Изобретение не ограничивается указанными выше вариантами выполнения. Варианты выполнения можно также комбинировать друг с другом. В частности, в качестве жидкостей или частиц можно использовать ряд различных материалов.

1. Реактор (1) с бегущим полем для отделения намагничивающихся частиц от жидкости (5), содержащий трубчатый реактор (2), на наружной окружности которого расположен по меньшей мере один магнит (3) для создания бегущего поля и внутреннее пространство (4) которого предназначено для прохождения потока жидкости (5), при этом во внутреннем пространстве (4) трубчатого реактора (2) расположено вытеснительное тело (6), отличающийся тем, что вытеснительное тело (6) предназначено для ввода жидкости (12) во внутреннее пространство (4) трубчатого реактора (2).

2. Реактор (1) с бегущим полем по п.1, отличающийся тем, что вытеснительное тело (6) выполнено в виде трубопровода, предназначенного для прохождения потока жидкости (12), и на одном его конце во внутреннем пространстве (4) трубчатого реактора (2) расположено по меньшей мере одно отверстие (8) для ввода жидкости (12) во внутреннее пространство (4) трубчатого реактора (2).

3. Реактор (1) с бегущим полем по п.2, отличающийся тем, что по меньшей мере одно отверстие (8) выполнено в виде сопла.

4. Реактор (1) с бегущим полем по п.2, отличающийся тем, что на конце вытеснительного тела (6) расположен во внутреннем пространстве (4) трубчатого реактора (2) разделительный экран (9), который предназначен для отделения намагничивающихся частиц, перемещаемых вдоль стенки (10) трубчатого реактора (2), от жидкости (5) во внутреннем пространстве (4) реактора (2) на удалении от стенки (10).

5. Реактор (1) с бегущим полем по п.4, отличающийся тем, что по меньшей мере одно отверстие (8) для ввода жидкости (12) во внутреннее пространство (4) трубчатого реактора (2) расположено в разделительном экране (9).

6. Реактор (1) с бегущим полем по п.4 или 5, отличающийся тем, что разделительный экран (9) выполнен в виде полого цилиндра с перемычками (11) между одним концом вытеснительного тела (6) во внутреннем пространстве (4) трубчатого реактора (2) и разделительным экраном (9), в частности, с трубчатыми перемычками (11), которые соединяют друг с другом по текучей среде вытеснительное тело (6) и разделительный экран (9).

7. Реактор (1) с бегущим полем по п.4 или 5, отличающийся тем, что разделительный экран (9) и вытеснительное тело (6) выполнены из одного гомогенного тела.

8. Реактор (1) с бегущим полем по п.6, отличающийся тем, что разделительный экран (9) и вытеснительное тело (6) выполнены из одного гомогенного тела.

9. Реактор (1) с бегущим полем по любому из пп.1-5 или 8, отличающийся тем, что трубчатый реактор (2) и/или вытеснительное тело (6) выполнены в форме полого цилиндра с круглой поверхностью поперечного сечения.

10. Реактор (1) с бегущим полем по п.6, отличающийся тем, что трубчатый реактор (2) и/или вытеснительное тело (6) выполнены в форме полого цилиндра с круглой поверхностью поперечного сечения.

11. Реактор (1) с бегущим полем по любому из пп.2-5, отличающийся тем, что по меньшей мере одно отверстие (8) расположено на окружности, в частности на окружности расположено шесть отверстий в точках пересечения окружности с парой лучей, исходящих из средней точки круга, при этом угол между парой лучей составляет угол 60°, 120°, 180°, 240° и 300°.

12. Реактор (1) с бегущим полем по п.1, отличающийся тем, что жидкость (5, 12) содержит воду и/или масло или состоит по существу из воды и/или масла.

13. Реактор (1) с бегущим полем по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один магнит (3) для создания бегущего поля, который расположен на наружной окружности трубчатого реактора (2), содержит электромагниты и/или постоянные магниты.

14. Способ отделения намагничивающихся частиц от жидкости (5) с помощью реактора (1) с бегущим полем по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что вторую жидкость (12), в частности воду, направляют через трубчатое вытеснительное тело (6) во внутреннее пространство (4) трубчатого реактора (2), через который пропускают поток первой жидкости (5), в частности суспензии из намагничивающихся частиц и воды.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что первая жидкость (5) протекает в промежуточном пространстве между вытеснительным телом (6) и стенкой (10) трубчатого реактора (2) во внутреннем пространстве (4) трубчатого реактора (2) вдоль продольной оси трубчатого реактора (2), а вторая жидкость (12) протекает из внутреннего пространства (4) вытеснительного тела (6) через трубчатые перемычки (11) на конце трубчатого вытеснительного тела (6) по меньшей мере к одному отверстию (8), в частности, к шести сопловым отверстиям (8) в разделительном экране (9) между вытеснительным телом (6) и трубчатым реактором (2), при этом первая и вторая жидкость (12) смешиваются в зоне между разделительным экраном (9) и трубчатым реактором (2), и первая жидкость (5) протекает между перемычками (11) в полном окружении разделительным экраном (9).

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что поток первой жидкости (5) и поток второй жидкости (12) встречаются друг с другом в зоне отверстий (8) под углом по существу 90°.

17. Способ по п.15, отличающийся тем, что первую и вторую жидкость (12) смешивают по принципу противотока и/или первую жидкость (5) и вторую жидкость (12) смешивают при одинаковом направлении потока, в частности при завихренном потоке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к магнитному обогащению и может быть использовано для магнитной сепарации широкого класса пульп из минеральных смесей, а также в сухом виде.
Изобретение относится к способам, которые реализуют роботу обогатительного оборудования, предназначенного для переработки техногенно образованного магнитовосприимчивого сырья, гранулометрический состав которого представлен мелкими, мелкодисперсными и пылевидными фракциями.

Изобретение относится к магнитному обогащению и может быть использовано для селективного разделения широкого класса минеральных смесей по их магнитным свойствам.

Изобретение относится к областям энергетики и экологической защиты окружающей среды и может использоваться для обработки скважинных артезианских вод и для очистки промышленных и бытовых стоков.

Изобретение относится к области разделения материалов по электропроводности во вращающемся магнитном поле и может быть использовано для сухой сепарации сыпучих немагнитных материалов, содержащих проводники и диэлектрики, в частности для извлечения частиц цветных металлов из порошков крупностью от 1 до 5 мм.

Изобретение относится к области магнитного обогащения магнетитовых руд для получения продуктов высокого качества. .

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к устройствам для очистки колошниковых газов доменных печей. .

Изобретение относится к области магнитной сепарации, а именно к устройствам для извлечения магнитовосприимчивых частиц из жидкостных сред, и может быть использовано в горнодобывающей, металлургической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к разделению зернового вороха, и может быть использовано для сепарации семян сельскохозяйственных культур.

Изобретение касается устройства для осаждения ферромагнитных частиц из суспензии. Устройство включает в себя вертикально ориентированный трубчатый реактор, через который может протекать суспензия, у которого имеется, если смотреть в направлении протекания, первая область и вторая область и средства для создания магнитного поля вдоль внутренней стенки реактора. Трубчатый реактор во второй области включает в себя трубу для стекания жильной породы и охватывающий эту трубу канал для осаждения концентрата. Площадь поперечного сечения трубчатого реактора во второй области больше, чем в первой области. Средства для создания магнитного поля вдоль внутренней стенки реактора, по меньшей мере, частично охватывают вторую область. В направлении протекания предусмотрена третья область реактора с трубой для стекания жильной породы и охватывающим эту трубу каналом для осаждения концентрата. Площадь поперечного сечения реактора в третьей области больше, чем во второй области. Технический результат - повышение выхода магнитных частиц. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Группа изобретений относится к вариантам устройства для выделения ферромагнитных частиц из суспензии. По одному из вариантов устройство для выделения ферромагнитных частиц из суспензии содержит трубчатый реактор, имеющий вход и выход, и предназначенный для прохождения через него потока суспензии, кольцеобразный экран, который разделяет внутреннее пространство реактора на внутренний кольцевой зазор и наружный кольцевой зазор, соединенный с трубопроводом для отвода отделенных частиц, средства для создания воздействующего на реактор бегущего магнитного поля и клапан для установки поперечного сечения раскрыва наружного кольцевого зазора. Предусмотрен управляющий блок, соединенный со средством создания бегущего магнитного поля и с клапаном и выполненный с возможностью регулирования поперечного сечение раскрыва наружного кольцевого зазора в зависимости от фактического положения амплитуды и/или фазы бегущего магнитного поля. По другому из вариантов, устройство для выделения ферромагнитных частиц из суспензии содержит мембранный насос, сторона всасывания которого входит в реактор и интергированный в трубопровод. Предусмотрен управляющий блок, соединенный со средством создания бегущего магнитного поля и с мембранным насосом и выполненный с возможностью регулирования рабочего хода мембранного насоса в зависимости от фактического положения амплитуды и/или фазы бегущего магнитного поля. Технический результат - повышение эффективности выделения ферромагнитных частиц из суспензии. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к вихретоковому отделению и может быть использовано для отделения металлических частиц от потока частиц. Вихретоковый сепаратор содержит барабан сепаратора, выполненный с возможностью формирования из потока частиц по меньшей мере первой фракции частиц, движущейся от барабана по первой траектории, и второй фракции частиц, движущейся от барабана по второй траектории, подающее устройство, размещенное спереди по потоку от барабана сепаратора, для подачи частиц к указанному барабану сепаратора, и разделительный элемент, выполненный сзади по потоку от барабана сепаратора для разделения первой фракции частиц и второй фракции частиц. Сепаратор дополнительно содержит сенсорное устройство, выполненное с возможностью обнаружения частиц, по меньшей мере их количества и/или свойств материала, по меньшей мере части одной из фракций частиц. Разделительный элемент установлен с возможностью перемещения на сепараторе таким образом, что расстояние (d) между разделительным элементом и барабаном сепаратора, и/или ориентация разделительного элемента относительно барабана сепаратора, и/или скорость транспортировки подающего устройства являются регулируемыми в зависимости от сигнала сенсорного устройства на основании количества и/или свойств материала обнаруженных частиц. Сенсорное устройство содержит передающую часть, такую как оптический излучатель, выполненную с возможностью передачи энергии в форме луча, и принимающую часть, такую как оптический приемник, для измерения отражения и/или затухания при прохождении частицей пучка энергии, причем сенсорное устройство содержит третью сенсорную часть, такую как электрическая катушка, выполненную с возможностью обнаружения электромагнитных характеристик частиц, проходящих указанную третью сенсорную часть. Сенсорное устройство содержит секцию обнаружения, выполненную с возможностью обеспечения прохождения выборки (т.е. небольшого процента) первой фракции частиц. Сенсорное устройство выполнено с возможностью вычисления содержания металла первой фракции частиц на основании сенсорных подсчетов и заданного отношения средней массы частиц между неметаллическими и металлическими частицами, а сепаратор выполнен с возможностью регулировки положения разделительного элемента, по существу, непрерывно, например каждые несколько секунд, на основании указанного сигнала от сенсорного устройства. Технический результат - повышение эффективности отделения частиц от потока отходов. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх