ВИНТОВОЙ СЕПАРАТОР
SCREW SEPARATOR

Изобретение относится к сепарации материалов, обладающих магнитной восприимчивостью, и может быть использовано в горнообогатительной и металлургической промышленности, а также на очистных сооружениях для переработки производственных и бытовых сточных вод и отходов.
Известен магнито-винтовой сепаратор, включающий несущий каркас, состоящий из вертикальной осевой станины, пульпоприемник, магнитную систему, создающую магнитную напряженность в зоне разделения продукта обогащения с направлением магнитных сил на выделяемые зерна в сторону оси сепаратора, винтовой желоб, устройство для разделения и вывода продуктов обогащения. При этом электромагнитная система выполнена в виде вертикально установленного соленоида, а винтовой желоб размещен внутри соленоида (SU 1736610 A1, B03C 1/02, 30.05.1992). Данный сепаратор является по совокупности признаков и назначению наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому.
К недостаткам данного сепаратора относится расположение винтового желоба внутри соленоида, что увеличивает габариты установки, усложняет ее обслуживание, не позволяет вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка винтового сепаратора, который при простоте конструкции, высокой производительности, малой трудоемкости в эксплуатации обеспечивал бы высокую эффективность разделения исходного материала на магнитную и немагнитную части.
Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в увеличении равнодействующей сил, действующих на магнитные частицы, при более низкой напряженности магнитного поля, в снижении энергетических затрат, повышении эффективности обогащения магнитного продукта и в возможности вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.
Указанный технический результат достигается тем, что винтовой сепаратор, включающий несущий каркас, состоящий из вертикальной осевой станины, пульпоприемник, магнитную систему, создающую магнитную напряженность в зоне разделения продукта обогащения с направлением магнитных сил на выделяемые зерна в сторону оси сепаратора, винтовой желоб, устройство для разделения и вывода продуктов обогащения, согласно изобретению содержит распределитель смывной воды для равномерного распределения воды по всему периметру желоба и снабжен устройством для сообщения винтовому желобу вибрационных колебаний, а магнитная система для создания магнитной напряженности расположена внутри винтового желоба.
Кроме того, магнитная система винтового сепаратора может быть вмонтирована в каркас сепаратора.
2
3
Кроме того, вертикальная осевая станина несущего каркаса винтового сепаратора может быть выполнена из любых магнитных сплавов, например ЮНДК-24 или из керамических анизотропных магнитов из феррита бария (ВаО·6FеO).
Кроме того, магнитная система винтового сепаратора может быть выполнена из электромагнитов, питаемых постоянным током, или электромагнитов, питаемых переменным током.
Кроме того, магнитная система винтового сепаратора может быть выполнена из отдельных элементов спиралевидной формы.
Кроме того, магнитная система установлена с регулируемым напряжением магнитного поля в пространстве разделения обрабатываемого материала с величиной напряженности магнитного поля 39790 А/м≤Н≤1671180 А/м.
Кроме того, винтовому желобу сообщают вибрационные колебания в вертикальной плоскости с амплитудой 3-6 мм, частотой 11,7-18,3 Гц.
Кроме того, винтовой желоб изготовлен из пластикового материала звеньями, соединенными между собой с помощью пазов, выполненных в торцевых частях каждого звена, смазанных клеем или без него, а по всей длине укрепленными стяжными шпильками.
Распределитель смывной воды служит для равномерного распределения смывной воды по всему периметру винтового желоба и регулировки ее количества.
Магнитная система, расположенная внутри винтового желоба, увеличивает равнодействующую сил, действующих на магнитные частицы, при более низкой напряженности магнитного поля, обеспечивает снижение энергетических затрат и повышает эффективность обогащения магнитного продукта, а также позволяет вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.
Созданием в зоне разделения продукта обогащения магнитной напряженности можно изменять физические свойства пульпы: диэлектрические, вязкость, скорость движения, поверхностное натяжение и др. С увеличением скорости движения снижается сила трения зерен о стенки винтового желоба. Воздействие магнитного поля изменяет теплоту смачивания между жидкостью и твердой поверхностью. Улучшение смачиваемости твердых поверхностей интенсифицирует осаждение частиц. Изменяя смачиваемость поверхностей твердых тел, можно повысить эффективность разделения минеральных продуктов.
Механические воздействия - вибрации - также приводят к временным изменениям свойств пульпы (снижают при определенных частотах и амплитудах вязкость пульпы и изменяют поверхностное натяжение жидкости). В результате создаются условия для проявления различий (контрастов) в параметрах разделения, которые часто сравнительно малы и при отсутствии вибрации слабо проявляются. Наряду с преобразованием трения на частицы пульпы начинают действовать движущие вибрационные силы, приводящие к увеличению интенсивности процесса разделения, т.е. возможности разделять частицы с мало отличающимися параметрами разделения. Применение вибрации приводит к возникновению вибрационной подъемной силы, что также интенсифицирует разделение минеральных продуктов.
Совместное применение в пространстве разделения обрабатываемого материала напряженности магнитного поля и вибраций позволяет также снизить энергетические затраты при эффективном обогащении магнитного продукта, которого можно добиться с меньшими значениями напряженности магнитного поля.
2
3
2
14
Вертикальная осевая станина несущего каркаса винтового сепаратора может быть выполнена из любых магнитных сплавов, например ЮНДК-24 или из керамических анизотропных магнитов из феррита бария (ВаО·6FеО), а также из ферритов стронция, из металлокерамических соединений типа кобальт-самарий или неодим-железо-бор, из интерметаллида NdFeB и др.
Конструкция магнитной системы данного винтового сепаратора может быть любой: электромагнитной; на постоянных магнитах; выполненной из отдельных элементов, например, спиралевидной формы. Винтовые сепараторы с электромагнитной, питаемой постоянным током конструкцией магнитной системы менее надежны по сравнению с винтовыми сепараторами с электромагнитной, питаемой переменным током конструкцией магнитной системы. Наиболее надежными являются винтовые сепараторы с магнитными системами, набранными из постоянных магнитов. Регулировать напряженность магнитного поля в пространстве разделения обрабатываемого материала винтового сепаратора с магнитной системой, выполненной из постоянных магнитов, например, возможно путем перемещения разделительных элементов (экранов) между магнитами и обрабатываемым материалом, путем управления рабочим магнитным сопротивлением магнитного шунта в цепи постоянного магнита и т.д.
Целесообразно винтовой желоб, выполненный в виде спирали с вертикальной осью, изготавливать из чугунного или стального литья, стального проката, обычно футерованного износостойкой резиной предпочтительно марки 6253; а также из пластикового материала звеньями, соединенными между собой с помощью пазов, выполненных в торцевых частях каждого звена, смазанных клеем или без него, а по всей длине укрепленными стяжными шпильками.
Для повышения эффективности разделения исходного материала винтовому желобу возвратно-поступательные движения (вибрационные колебания) в вертикальной плоскости целесообразно сообщать с амплитудой 3-6 мм и частотой 11,7-18,3 Гц. В качестве устройства для сообщения винтовому желобу возвратно-поступательных движений в вертикальной плоскости может использоваться вибровозбудитель, например кинематический, центробежный, гидравлический, пневматический, электромагнитный, электродинамический, магнитострикционный, электрострикционный.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и фиг.2 изображен вариант выполнения винтового сепаратора.
Винтовой сепаратор состоит из пульпоприемника 1, винтового желоба 2, устройства для разделения и вывода продуктов обогащения 3, распределителя смывной воды 4, вертикальной осевой станины 5 несущего каркаса 6, устройства для сообщения винтовому желобу вибрационных колебаний (вибровозбудителя) 7, магнитной системы для создания воздействия магнитных сил на извлекаемое вещество 8.
Винтовой сепаратор работает следующим образом.
Включается магнитная система 8 и устройство для сообщения винтовому желобу вибрационных колебаний 7. Из распределителя смывной воды 4 подается равномерно распределяемая по всему периметру внутреннего борта винтового желоба 2 смывная вода, которая образует поток небольшой глубины. Исходный материал (пульпа) поступает в пульпоприемник 1. При этом гасится скорость исходного взвесенесущего потока (пульпы), формируется поток с кинематической структурой, близкой к винтовому потоку, а также осуществляется плавный ввод потока в винтовой желоб 2, смонтированный на несущем каркасе 6. Далее пульпа по винтовому желобу 2 под действием силы тяжести стекает вниз в виде тонкого, разной глубины по сечению желоба потока. При этом винтовой желоб 2 совершает вибрационные колебания в вертикальной плоскости, передаваемые ему устройством для сообщения винтовому желобу вибрационных колебаний (вибровозбудителем) 7. В результате этого разрыхляется исходный материал и повышается эффективность разделения. По мере прохождения потока пульпы в закрученном потоке помимо гравитационных (силы тяжести), гидродинамических (динамический напор воды), центробежных сил на зерна материала также воздействуют магнитные силы. Из общего потока движущейся пульпы выделяются металломагнитные частицы, изменяющие свой путь по направлению движения магнитной силы. Тяжелые частицы, обладающие магнитными свойствами, концентрируются у внутреннего борта желоба, а легкие частицы, не обладающие магнитными свойствами, - у внешнего. Под действием силы тяжести или динамического напора воды частички, не обладающие магнитными свойствами (хвосты), свободно удаляются из этой зоны, в то время как частички, обладающие магнитными свойствами, удерживаются в магнитном поле и транспортирующей системой устройства для разделения и вывода продуктов обогащения 3 выносятся в другую сторону.
Пример
Было проведено опытно-промышленное опробование разработанного винтового сепаратора. Для проведения опытов была взята руда с исходным содержанием железа, равным 37,2%. Величину напряженности магнитного поля в пространстве разделения обрабатываемого материала создавали при следующих значениях: 35000 А/м, 39790 А/м, 860000 А/м, 1671180 А/м, 1700000 А/м. Режим вибрационных колебаний осуществляли при амплитуде от 2,8 до 6,2 мм с частотой от 11,5 до 18,5 Гц в разных комбинациях. Наиболее результативные варианты показаны в таблице.
Из таблицы видно, что при одинаковой массовой доле железа в одинаковом исходном продукте обогащение на предлагаемом винтовом сепараторе позволяет уменьшить массовую долю железа в хвостах с 12,4 до 5,63%, повысить качество концентрата с 53,2 до 59,1% при повышении извлечения с 86,9 до 93,8%.
Обогащение на предлагаемом винтовом сепараторе при напряженности магнитного поля 35000 А/м, амплитуде вибрационных колебаний 6,2 мм и частоте 11,5 Гц, а также при напряженности магнитного поля 1700000 А/м, амплитуде вибрационных колебаний 2,8 мм и частоте 18,5 Гц не позволяет существенно повысить показатели обогащения. Существенное улучшение показателей обогащения обеспечивается при режиме вибрационных колебаний с амплитудой от 3 до 6 мм и частотой колебаний в пределах 11,7-18,3 Гц. Регулирование напряженности магнитного поля и вибрационных колебаний винтообразного желоба осуществляется при изменении типа обрабатываемого исходного продукта, а также установлении оптимального режима при колебаниях вещественного состава в процессе переработки.
Изобретение дает возможность повысить эффективность разделения исходного материала на магнитную и немагнитную части за счет создания условий для проявления различий (контрастов) в параметрах разделения, за счет увеличения равнодействующей сил, действующих на магнитные частицы, снизить энергетические затраты, а также позволяет вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.