МАГНИТНЫЙ ВАЛКОВЫЙ СЕПАРАТОР НА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТАХ

Сепаратор предназначен для сухого обогащения слабомагнитных материалов и может быть использован в металлургической, горнорудной, стекольной, абразивной и других отраслях промышленности.
Известен безленточный барабанный магнитный сепаратор (Деркач В.Г., Дацюк Н.С., "Электромагнитные процессы обогащения", М.: Пирометаллургия, 1947, с.96), оснащенный индукционным очищающим устройством для очистки рабочей поверхности барабана от осажденной на нее магнитной фракции сепарируемого продукта.
Очищающее индукционное устройство сепаратора выполнено в виде индукционной щетки, представляющей собой деревянный ролик, на поверхности которого радиально установлены стальные ферромагнитные штифты, магнитно взаимодействующие с магнитной системой, размещенной внутри барабана, обусловливая тем самым возникновение магнитных сил поля, направленных от рабочей поверхности барабана к штифтам. Под действием этих сил и осуществляется очистка рабочей поверхности барабана от осажденной на нее магнитной фракции продукта, частицы которой магнитными силами "перетягиваются" с поверхности барабана на радиальные выступы штифтов. В дальнейшем, в результате вращения индукционной щетки, ферромагнитные штифты с осажденной на них магнитной фракцией отдаляются от магнитной системы барабана, действие магнитных сил ослабляется, и частицы магнитной фракции под действием силы тяжести и смывной воды отрываются от поверхности штифтов и опадают в приемник магнитной фракции просепарированного продукта.
Известен безленточный барабанный сепаратор (Авторское свидетельство СССР №570399, МПК B03C 1/100, опубл. 12.09.1977 г), также оснащенный индукционным очищающим устройством для очистки рабочей поверхности барабана. Предложенное в барабанном сепараторе усовершенствование очищающей индукционной щетки (Деркач В.Г., Дацюк Н.С., "Электромагнитные процессы обогащения", М.: Пирометаллургия, 1947, с.96) за счет изменения длины щетки в процессе работы сепаратора и выполнения ее внешней поверхности из радиально закрепленных стальных проволок не изменяет ни сам физический принцип очистки рабочей поверхности сепаратора, ни характер магнитного взаимодействия очищающей индукционной щетки, с магнитной системой, размещенной внутри барабана сепаратора.
Вышеописанные магнитные сепараторы имеют ряд недостатков, которые ограничивают область их применения:
"Щеточная" конструкция очищающих индукционных устройств в магнитных сепараторах принципиально ограничивает массу ферромагнитных частиц на внешней поверхности устройств.
Это ограничение приводит к непригодности использования подобных устройств для очистки рабочей поверхности сепараторов барабанного типа от осажденных на нее очень мелких и менее магнитных частиц магнитной фракции сепарируемого продукта.
Поэтому безленточные барабанные сепараторы в основном используются только в процессах обогащения сильномагнитных (магнетитовых) руд с большими магнитными зернами.
Известен безленточный роликовый магнитный сепаратор (Патент RU №2388547 B03C 1/10, опубл. 10.05.2010), включающий установленный с возможностью вращения магнитный ролик, очищающее устройство для очистки рабочей поверхности ролика от осажденных на нее частиц магнитной фракции сепарируемого продукта, питатели, разделители и приемники просепарированного продукта. Очищающее устройство выполняют магнитоиндукционным в виде сплошного ферромагнитного тела с заостренными к поверхности ролика выступами. Через них вдоль ролика замыкаются магнитные потоки системы постоянных магнитов ролика, магнитное взаимодействие которых с выступами ферромагнитного тела создает вдоль оси ролика поле магнитных сил, направленных от рабочей поверхности ролика к заостренным выступам ферромагнитного тела.
Недостатком этого сепаратора является низкая эффективность разделения мелкодисперсных частиц (менее 75 мкм).
В качестве прототипа заявляемого устройства выбран магнитный сепаратор с сильным магнитным полем (Патент США №5051177, опубл. 24.09.91, B03C 1/00), предназначенный в основном для сухой сепарации, хотя может быть применен и для мокрой сепарации продуктов с низкой магнитной восприимчивостью. Сепаратор состоит из ротора, питающего лотка, двух приемников для магнитных и парамагнитных частиц, разделенных отсекателем, и вращающейся щетки. Ротор состоит из вала на горизонтальной оси, на котором насажены постоянные магниты кольцеобразной формы, чередующиеся с ферромагнитными дисками. Все диски прижаты один к другому гайками. Магниты намагничены вдоль оси вала и установлены так, что рядом расположены противоположные полюса. Кроме того, периферическая поверхность магнитов покрыта слоем керамического материала. Для разгрузки притянутых магнитных частиц используется щетка, которая устанавливается н, одном уровне с осью сепаратора. Диаметр цилиндра щетки равен диаметру ротора, а скорость ее вращения равна скорости вращения ротора, причем направление вращения их совпадает.
К недостаткам прототипа, кроме сложности в эксплуатации, можно отнести тот факт, что в процессе сепарации происходит обволакивание сильномагнитными частицами рабочего органа сепаратора. Это явление приводит к снижению эффективности сепарации поскольку щетка не способна удалить сильномагнитные частицы с поверхности ротора.
Задачей настоящей полезной модели является создание магнитного сепаратора, позволяющего осуществлять сепарацию слабомагнитных мелкодисперсных материалов в сухом режиме при большей эффективности за счет лучшей очистки рабочей поверхности валка от прилипших к нему сильномагнитных частиц.
Для решения поставленной задачи предлагается следующая конструкция сепаратора (фиг.1). Основным рабочим органом сепаратора является магнитный валок (4). Валок представляет собой полый цилиндр, на поверхности которого закреплены кольцевые магниты Nd-Fe-B чередующейся полярности с наклеенными на них кольцевыми дисками из магнитомягкой стали. Валок насаживается на цилиндрический хвостовик вала, который вращается в подшипниках, установленных в корпусе. На другом конце вала устанавливается шкив клиноременной передачи.
Удаление сильно- и слабомагнитного продукта с поверхности валка производится с помощью одно-, двух- или многозаходного вращающегося шнека (3), лопасти которого выполнены из эластичного упругого материала и закреплены на основании (фиг.2). Шнек насажен на вал аналогично валку. Валок и шнек размещены внутри корпуса ванны (6), в которой происходит процесс разделения и сбор продуктов сепарации.
Ванна представляет собой коробчатую конструкцию, внутри которой в нижней ее части установлены регулируемые перегородки (7), делящие ванну на отсеки с выпускными патрубками (8) и позволяющие регулировать ширину зоны приема каждого из отсеков с помощью рукояток (5). После установки каждой из перегородок в заданное положение, они закрепляются фиксирующей гайкой.
Вращение от редуктора к валку и шнеку передается клиновым ремнем от разных двигателей, скорость вращения каждого из них регулируется с помощью теристорных преобразователей частоты, причем отношение скорости вращения шнека к скорости вращения валка находится в пределах - 1,5÷2. Данный интервал был установлен опытным путем (см. табл.1)
Подача исходного материала в сепаратор осуществляется с помощью электровибрационного питателя (1) через течку (2).
Производительность питателя определяется амплитудой колебаний лотка.
Сепаратор работает следующим образом:
Подлежащий сепарации сухой материал, подается в бункер электровибропитателя. С лотка питателя материал через течку поступает на поверхность вращающегося магнитного валка. Немагнитные частицы отделяются от поверхности валка под действием центробежных и гравитационных сил и разгружаются в отсек немагнитного продукта до делительной перегородки. Слабомагнитные и сильномагнитные частицы притягиваются к валку. Удаление слабомагнитных и сильномагнитных частиц с поверхности валка производится механически с помощью одно-, двух- или многозаходного вращающегося шнека, при воздействии которого они сдвигаются на край валка, где кончается зона действия магнитов, а затем разгружаются в отсек магнитного продукта.
В зависимости от степени магнитной восприимчивости материала, крупности его частиц и условий обогащения, подбирается наиболее эффективный режим работы сепаратора:
- производительность;
- скорость вращения валка;
- скорость вращения шнека;
- положение делительных перегородок ванны.
Существенным преимуществом заявляемого сепаратора по сравнению с прототипом является обеспечение эффективной разгрузки сильномагнитных частиц с поверхности валка. В результате не происходит зарастание валка сильномагнитными частицами, приводящее к существенному снижению эффективности сепарации.
Примеры осуществления изобретения:
Таблица 1
Влияние отношения скорости вращения шнека к скорости вращения валка на эффективность сепарации
Исходное питание: ильменит - 70%, кварц - 25%, магнетит - 5%
Скорость вращения валка - 140 об/мин.
Наименование продуктов
Выход, %
Содержание ильменита, %
Извлечение ильменита, %
Скорость вращения шнека - 120 об/мин.
Магнитный
57,3
98,2
80,4
Немагнитный
42,7
32,16
19,6
Исходный
100,0
70,0
100,0
Скорость вращения шнека - 150 об/мин.
Магнитный
61,4
98,3
86,2
Немагнитный
38,6
13,8
13,8
Исходный
100,0
70,0
100,0
Скорость вращения шнека - 180 об/мин.
Магнитный
65,2
98,1
91,4
Немагнитный
34,8
1,83
8,6
Исходный
100,0
70,0
100,0
Скорость вращения шнека - 210 об/мин.
Магнитный
68,7
98,0
96,2
Немагнитный
31,3
8,5
3,8
Исходный
100,0
70,0
100,0
Скорость вращения шнека - 240 об/мин.
Магнитный
69,5
98,1
97,4
Немагнитный
30,5
6,0
2,6
Исходный
100,0
70,0
100,0
Скорость вращения шнека - 280 об/мин.
Магнитный
69,4
98,0
97,2
Немагнитный
30,6
6,5
2,8
Исходный
100,0
70,0
100,0
Из показателей, приведенных в таблице 1, видно следующее:
- содержание ильменита в магнитном продукте близко для всех скоростей вращения шнека;
- извлечение ильменита в магнитный продукт достигает максимума, равного 97,4% при скорости вращения шнека 240 об/мин, и близко к максимуму при скоростях 210 и 280 об/мин., что соответствует отношениям к скорости вращения валка 1,5 и 2.