МАГНИТОГРАВИТАЦИОННЫЙ СЕПАРАТОР
MAGNETO-GRAVITATINAL SEPARATOR

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для разделения минеральных частиц, особенно различающихся крупностью, плотностью и удельной магнитной восприимчивостью.
Известен магнитогидродинамический сепаратор (заявка на изобретение РФ №99101232/03, кл. В03С 1/30, опубл. 27.10.2000). Устройство включает корпус, цилиндрическую систему, на поверхности которой по винтовой линии расположены постоянные магниты, установленную с возможностью вращения внутри магнитоинертной трубы, на внешней поверхности которой выполнена направляющая для перемещения магнитной фракции смеси к узлу разгрузки, патрубки подачи разделяемой смеси и отвода немагнитной фракции, согласно изобретению сепаратор снабжен установленной в корпусе пульсационной камерой с патрубком подачи импульсов, магнитная система установлена с уклоном относительно корпуса, а узел разгрузки магнитной выполнен в виде усеченного конуса с ребрами, расположенными вдоль образующей конуса со стороны разгрузочного отверстия. Недостатками устройства являются сложность конструкции, высокий износ движущихся частей и невозможность использования различия в плотности и крупности частиц для их разделения.
Известен циклонный электромагнитный сепаратор (патент РФ №2116137, кл. В03С 1/24, опубл. 27.07.1998). Устройство содержит корпус с загрузочным и разгрузочным патрубками, размещенную снаружи систему бегущего магнитного поля, внутреннюю гофрированную поверхность, спиральную направляющую потока и запирающий стакан. Недостатками устройства являются сложность конструкции и возможная закупорка рабочих пространств в аппарате за счет образования в аппарате магнитных флоккул (при разделении в жидкой среде).
Известен циклонный электромагнитный сепаратор (заявка на изобретение РФ №2001118532/03, кл. Е03С 1/24, опубл. 10.06.2003). Устройство включает цилиндроконический корпус, внутренняя поверхность которого выполнена гофрированной, расположенную с наружной стороны электромагнитную систему бегущего магнитного поля с магнитопроводами, загрузочный и разгрузочный патрубки со спиральной направляющей движения среды, запирающий стакан, отличающийся тем, что сепаратор дополнительно снабжен ячеистым сердечником, установленным между внутренней поверхностью корпуса и спиральной направляющей. Недостатками данного устройства являются низкая эффективность разделения материалов, особенно если разделяемые частицы имеют незначительное различие в удельной магнитной восприимчивости, также возможная закупорка рабочих пространств в аппарате за счет образования в аппарате магнитных флоккул.
Известен электромагнитный сепаратор, принятый за прототип (заявка на изобретение РФ №2005135057/03, кл. В03С 1/00, опубл. 10.06.2007). Сепаратор содержит устройство подачи сырья, разделитель сырья, согласно изобретению разделитель сырья состоит из немагнитного вертикального продуктопровода цилиндрической формы, расположенного во внутренней области как минимум двух последовательно установленных статоров асинхронных электродвигателей (электромагнитный контур), параллельно подсоединенных к источнику переменного тока, и к выходу продуктопровода коаксиально подсоединены как минимум два трубопровода разного диаметра. Недостатком данного устройства является недостаточная эффективность разделения частиц, особенно при их близкой удельной магнитной восприимчивости, плотности и крупности.
Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности разделения частиц, различающихся крупностью, плотностью и удельной магнитной восприимчивостью.
1
2
2
1
3
1
2
Технический результат достигается тем, что в магнитогравитационном сепараторе, включающем немагнитный цилиндроконический корпус, расположенный во внутренней области электромагнитного контура, связанного с источником тока, патрубки для подачи питания и воды, отвода продуктов разделения, согласно изобретению электромагнитный контур состоит из трех независимых частей: верхней, высотой L, средней, высотой L, расположенных вдоль цилиндрической части корпуса с отношением L/L=2, и нижней, высотой L, расположенной вдоль конической части корпуса, причем верхняя часть электромагнитного контура предназначена для создания вращающегося магнитное поле, средняя часть предназначена для создания направленного бегущего магнитного поля, а нижняя часть предназначена для создания пульсирующего бегущего магнитного поля, причем в конической части корпуса установлен патрубок для подачи воды, глубину h погружения патрубка для подачи питания принимают равной 0,5 L, а внутренний диаметр D патрубка для подачи питания определяют из формулы:
2
1
D=D/4,
1
где D - внутренний диаметр цилиндрической части корпуса, м.
Технический результат достигается также тем, что он снабжен ультразвуковым диспергатором, установленным в верхней части цилиндроконического корпуса.
Применение предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет увеличить эффективность разделения частиц, особенно различающихся крупностью, плотностью и удельной магнитной восприимчивостью.
Магнитогравитационный сепаратор поясняется чертежами, на фиг.1 изображен вертикальный разрез устройства, на фиг.2 изображен разрез А-А, где:
1 - патрубок для ввода исходного питания;
2 - цилиндроконический корпус из немагнитного материала;
1
3 - верхняя часть электромагнитного контура, высотой L, предназначенная для создания вращающегося магнитного поля;
2
4 - средняя часть электромагнитного контура, высотой L, предназначенная для создания направленного бегущего магнитного поля;
3
5 - нижняя часть электромагнитного контура, высотой L, предназначенная для создания пульсирующего вращающегося магнитного поля;
6 - патрубок для отвода продуктов разделения - магнитной либо более крупной и тяжелой фракции;
7 - патрубок для отвода продуктов разделения - немагнитной либо немагнитной и менее плотной и крупной фракции;
8 - патрубок для подачи воды;
1
L - высота верхней части электромагнитного контура;
2
L - высота средней части электромагнитного контура;
3
L - высота нижней части электромагнитного контура;
h - глубина погружения патрубка 1 для подачи питания.
1
2
2
1
3
1
2
3
Устройство состоит из цилиндроконического корпуса 2, установленного неподвижно и расположенного во внутренней области электромагнитного контура. Электромагнитный контур состоит из трех частей: верхней 3, высотой L, средней 4, высотой L, расположенных вдоль цилиндрической части корпуса с отношением L/L=2, и нижней 5, высотой L, расположенной вдоль конической части корпуса. Верхняя часть 3 электромагнитного контура, высотой L, создает вращающееся магнитное поле. Средняя часть 4 электромагнитного контура, высотой L, создает направленное бегущее магнитное поле. Нижняя часть 5 электромагнитного контура, высотой L, создает пульсирующее магнитное поле. В верхнюю часть цилиндроконического корпуса 2 введен патрубок 1 для ввода исходного питания на глубину h. В нижней части корпуса 2 установлен патрубок 6 для отвода продуктов разделения магнитной либо магнитной, тяжелой и крупной фракции. В верхней части корпуса установлен патрубок 7 для отвода продуктов разделения немагнитной либо немагнитной и менее плотной и крупной фракции. В конической части корпуса 2 установлен патрубок 8 для подачи воды.
1
2
3
Изобретение относится к магнитогравитационным устройствам обогащения минерального сырья. Основными принципами разделения в данных сепараторах является различие в удельной магнитной восприимчивости, плотности и крупности минеральных зерен, из которых состоит обогащаемое сырье. Предлагаемое устройство предназначено для работы с материалами, в которых более крупные и/или плотные частицы обладают магнитными свойствами. Исходный обогащаемый материал в предлагаемом устройстве попадает в зону действия верхней части 3 электромагнитного контура, создающей вращающееся магнитное поле высотой L, при этом содержащиеся в нем магнитные частицы ускоряют свое движение вниз с образованием магнитных флоккул, в которые захватываются также и немагнитные частицы (т.е. образуется «псевдосросток»). Легкие, мелкие и немагнитные частицы за счет наличия восходящего потока удаляются из аппарата через патрубок 7, установленный тангенциально по отношению к цилиндрическому корпусу 2 и с возможностью его движения по направлению к оси аппарата. Это позволяет точнее регулировать разгрузку слива. В следующей зоне - средней части 4 электромагнитного контура высотой L - зоне бегущего, направленного вниз магнитного поля на частицы действует дополнительная магнитная сила, направленная вниз. При этом, во-первых, магнитные частицы движутся вниз быстрее, что увеличивает скорость разделения, во-вторых, образуется магнитная среда, в которой на частицы действуют силы типа архимедовой, т.е. образуется подобие тяжелосредного сепаратора и соответственно происходит разделение еще и по плотности, т.е. магнитные и плотные частицы движутся вниз, а легкие, немагнитные и мелкие - вверх (за счет действия восходящего потока воды, подаваемой по патрубку 8 для подачи воды). В третьей зоне - нижней части 5 электромагнитного контура высотой L - на частицы действует пульсирующее магнитное поле. При этом с частицами происходит то же самое, что и в «средней» зоне, но за счет пульсаций магнитного поля магнитные флоккулы разрушаются и «застрявшие» в них немагнитные частицы освобождаются и вымываются в верхнюю зону аппарата. Скорость восходящего потока подбирают таким образом, чтобы мелкие и менее плотные частиц достаточно эффективно выносились в верхнюю часть аппарата и разгружались через сливной патрубок 7.
1
2
3
2
1
1
2
Устройство работает следующим образом. Через патрубок 1 для ввода исходного питания исходный материал для обогащения подается в цилиндроконический корпус 2, выполненный из немагнитного материала (например, полиуретана для исключения нежелательного взаимодействия корпуса 2 с частями электромагнитного контура). Попадая в зону действия верхней части 3 электромагнитного контура, высотой L, создающей вращающееся магнитное поле, минеральные частицы устремляются вниз за счет действия на них магнитных сил и сил тяжести. Из части 3 частицы перемещаются под действием сил тяжести в среднюю часть 4 электромагнитного контура, высотой L, создающую направленное бегущее магнитное поле. Под действием магнитных сил бегущего поля магнитные минеральные частицы за счет образования флоккул с большей интенсивностью устремляются вниз к патрубку 6 для отвода продуктов разделения - магнитной либо магнитной и тяжелой фракции, при этом происходит еще и гравитационное разделение В нижней части 5 электромагнитного контура, высотой L, создающей пульсирующее магнитное поле, флоккулы, образованные в части 3 и 4, разрушаются. Немагнитные либо немагнитные и менее плотные и крупные частицы разгружаются через патрубок 7 для отвода продуктов разделения - немагнитной либо немагнитной и менее плотной (крупной) фракции. Для возможности варьирования, при получении магнитного либо магнитного и тяжелого продукта в конической части сепаратора установлен патрубок 8 подачи воды, выполненный также из немагнитного материала. Таким образом, сочетание воздействия на обогащаемый продукт различных магнитных полей и восходящего потока воды позволяет получать широкий спектр товарного продукта на выходе. Отношение высоты L к высоте L принимают равной двум для обеспечения наиболее эффективного образования флоккул и гравитационного разделения. Глубину h погружения патрубка 1 для подачи исходного питания принимают равной 0,5 L, м, для обеспечения наибольшего охвата обогащаемого продукта воздействием магнитного поля от верхней части 3 электромагнитного контура. Внутренний диаметр D патрубка для подачи питания определяют из формулы:
2
1
D=D/4,
1
где D - внутренний диаметр цилиндрической части корпуса, м, для обеспечения определенного режима течения обогащаемого продукта в корпусе 2 при условии обеспечения достаточно высокой производительности предлагаемого устройства. При необходимости более интенсивного разделения слипшихся минеральных частиц устанавливается ультразвуковой диспергатор в верхней части цилиндроконического корпуса 2.
1
2
1
2
3
2
2
2
Проверка эффективности работы предлагаемого устройства проводилась на лабораторной модели следующих размеров: D=60 мм, D=15 мм, L=50 мм, L=100 мм, L=80 мм. На данной модели, в верхней части 3 устройства магнитное поле создавали при помощи статора электродвигателя, в средней части 4 - при помощи линейного индуктора и в нижней 5 - при помощи линейного индуктора, снабженного специальным электронным прерывателем. Эксперименты проводились на железной руде. В данной руде содержатся яркоокрашенные гидроокислы, пригодные для использования в качестве железоокисных пигментов, и как вредная примесь темноцветные минералы. Основной решаемой задачей было удаление этих темноцветных минералов. Как показали данные минералогического анализа, эти темноцветные минералы (преимущественно мартит, магнетит, гематит) отличались большей крупностью, плотностью и магнитной восприимчивостью, чем «пигментные» минералы. Поэтому на экспериментальной установке разделение вышеуказанных компонентов руды происходило весьма эффективно. Так, такой важный показатель, как укрывистость пигмента снижался до 11-12 г/м на заявляемом аппарате, против 15-17 г/м на гидравлическом классификаторе (при близких выходах пигментной части). С использованием ультразвукового диспергатора укрывистость получалась еще несколько меньшей 10-10,5 г/м, также при этом наблюдался некоторый рост (на 2,5-3%) выхода пигментного продукта.
Применение данного устройства обеспечивает следующие преимущества:
- увеличение эффективности разделения материалов;
- упрощение конструкции.