БЛОК МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ СЕПАРАТОРА

Предлагаемый блок магнитной системы сепаратора предназначен для использования в сырьевой промышленности в таком оборудовании, как барабанные сепараторы, железоотделители и т.п. для сухого и мокрого обогащения руд, содержащих магнитные минералы, для регенерации тяжелых суспензий, а также выделения ферромагнитных предметов из потока немагнитных материалов.
Известен блок магнитной системы сепаратора, который содержит пакеты пластин постоянных ферритовых магнитожестких магнитов (феррита бария, феррита стронция) [В.В. Кармазин, В.И. Кармазин. Магнитные, электрические и специальные методы обогащения полезных ископаемых. Том 1 - М.: Издательство московского государственного горного университета, 2005], расположенные в продольном направлении, причем в каждом пакете несколько пластин расположено в радиальном направлении на стальном ферромагнитном основании. Например, согласно рис.5.7 в указанном учебном пособии в пакете имеется семь пластин. Намагничивание в блоке осуществляется по высоте пакета ферритовых пластин в радиальном направлении как от нижней пластины к верхней, так и наоборот, в зависимости от полярности блока. Блок закреплен на ярме магнитной системы при помощи шпильки, закрепленной на стальном основании, и гайки.
Блоки, установленные в магнитных сепараторах, имеют чередующиеся вдоль движения материала полярности. Для увеличения эффективной глубины магнитного поля вследствие увеличения его индукции в рабочей зоне и уменьшения «провала» магнитных сил, имеющего место на оси блока, в промежутках между блоками размещены дополнительные магниты, которые намагничены в направлении, перпендикулярном направлению намагниченности блоков.
Магнитные блоки на основе ферритовых пластин могут обеспечить формирование на рабочей поверхности барабана сепаратора, т.е. на расстоянии 12-14 мм от блоков, магнитное поле с индукцией 0,17-0,18 Тл при эффективной глубине около 40 мм от поверхности барабана. Эти
практически предельные значения магнитной индукции и эффективной глубины поля, которые можно получить в известном сепараторе, накладывают естественные ограничения на эффективность их использования, выражаемую в потерях ценного компонента с отвальными хвостами и уменьшением удельной производительности сепараторов.
Другим недостатком известных блоков магнитной системы сепаратора является их большие габаритные размеры и масса, что ведет к удорожанию всего оборудования и повышенному расходу электроэнергии.
n
мин
n
cp
t
n
макс
Известно, что основной величиной, характеризующей магнитные системы является силовой параметр, задаваемый составляющими вектора магнитной силы f=HgradH, где Н напряженность магнитного поля. При этом составляющие должны быть оптимизированы по двум параметрам, обозначаемым р и q, где р=(f)/(f) отношение минимального значения нормальной составляющей вектора f к его среднему значению, а q=(f/f)максимальное значение отношения величины тангенциальной составляющей вектора f к величине нормальной составляющей. Для цилиндрической поверхности магнитной системы нормальная и тангенциальная составляющие представляют собой радиальную и азимутальную соответственно.
мин
мaкc
мин
макс
мин
макс
Оптимизация структуры магнитного поля такой системы заключается в обеспечении того, чтобы значение параметра р было бы не менее заданной величины р, а значение параметра q было бы не более заданной величины q. Значения р и q задают для каждой магнитной системы исходя из требований к технологическому процессу магнитной сепарации. Так, например, чрезмерно малое значение р для магнитных систем сепараторов, в которых разделение на магнитную и немагнитную фракции происходит в результате конкуренции магнитных и центробежных сил, приводит к попаданию части магнитных частиц в немагнитную фракцию. Большие значения q приводят к «зависанию» магнитных частиц в соответствующих областях рабочей зоны системы, что не только отрицательно сказывается на процессе магнитной сепарации, но вызывает повышенный износ барабана сепаратора.
Для оптимизации структуры магнитного поля в известном блоке каждый блок соседствует с дополнительным небольшим магнитом, вектор магнитного поля которого направлен поперечно по отношению к направлению вектора
магнитного поля основного магнита. Очевидно, что наличие дополнительного магнита, его монтаж и обслуживание требуют дополнительных затрат.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание такого блока магнитной системы сепаратора, который позволяет повысить эффективность обогащения железных руд по сравнению с известными техническими решениями при уменьшенных габаритных размерах и массе самого блока. Очевидно, что эффективность обогащения железных руд можно повысить за счет снижения потерь ценного компонента с отвальными хвостами и повышения удельной производительности сепараторов. Кроме того, для эффективного обогащения магнетитовых руд часто необходимо иметь на поверхности барабана сепаратора магнитное поле с индукцией более 0,2 Тл и эффективной глубиной более 50 мм, чего нельзя получить в известном сепараторе.
Задача решена использованием блока, сформированного из одиночных пластин высокоэнергетичного магнита на основе редкоземельных элементов, причем в каждой пластине сторона, обращенная к рабочей зоне сепаратора, выполнена в виде нескольких граней или с закруглением по радиусу, и каждая пластина установлена в пазы, образованные ферромагнитным основанием и немагнитными бортами, к которым примыкают боковые грани магнитной пластины.
макс
Использование в магнитных системах предлагаемого блока пластин на основе высокоэнергетичных редкоземельных (РЗ) магнитов типа Nd-Fe-B позволяет получить при заданном шаге, т.е. расстоянии между осями двух соседних блоков, существенно большие значения магнитной индукции в рабочей зоне сепаратора, чем позволяет получить использование блоков на основе ферритовых магнитов. Благодаря различной величине параметра ВН, т.е. максимального энергетического произведения, характеризующего мощность магнита, для ферритовых и РЗ магнитов блок на основе РЗ магнитов может быть выполнен значительной меньшей высоты и, соответственно, массы, чем блок на основе ферритовых магнитов, для получения поля с одним значением магнитной индукции.
Кроме того, оптимизация магнитного поля по параметрам р и q обеспечена формой той стороны магнитной пластины, которая обращена к рабочей зоне сепаратора. Эта форма, в свою очередь, определяется размерами и взаимным
положением граней этой стороны или радиусом ее закругления. При этом при значениях шага полюсов до 130-150 мм и индукции магнитного поля 0,2-0,3 Тл можно не использовать дополнительные магниты с азимутальной намагниченностью, что упрощает расчет, изготовление и обслуживание всей конструкции.
Кроме того, выполнение боковых граней пластины под углом менее 90° с наклоном к радиальной оси блока и немагнитных бортов под таким же углом к ферромагнитному основанию позволяет образовать соединение типа «ласточкин хвост», предающее дополнительную механическую прочность креплению пластины в блоке.
Далее полезная модель описана со ссылками на чертежи, на которых:
фиг.1 изображает в разрезе частичный вид сбоку барабана сепаратора;
фиг.2 изображает в увеличенном масштабе вид А блоков магнитной системы барабана сепаратора, изображенного на фиг.1;
фиг.3 изображает в сечении Б-Б вид блока магнитной системы, показанной на фиг.2.
На фиг.1 изображена предлагаемая магнитная система, которая содержит магнитные блоки 2, 3, установленные на ярме 1. Стрелками обозначены направления векторов намагниченности. Каждый магнитный блок 2, 3 содержит магнитную пластину 4, выполненную из РЗ, которая установлена на стальном ферромагнитном основании 5 (фиг.2 и 3), образующем вместе с немагнитными бортами 6 паз. Борта и боковые грани пластины 4 могут быть выполнены наклонными к основанию. В этом случае пластина 4 и основание 5 с бортами 6 образуют соединение типа «ласточкин хвост». Для фиксации пластины 4 в продольном направлении, т.е. направлении, параллельном оси барабана сепаратора, зазоры между ее боковыми гранями и бортами 6 заполнены компаундом. Магнитные блоки 2, 3 закреплены на ярме 1 с помощью шпилек с гайками 7.
Такое конструктивное решение обеспечивает прочное крепление пластин 4 на основаниях 5, а форма рабочей поверхности пластин 4 обеспечивает формирование оптимального по силовым характеристикам магнитного поля в рабочей зоне барабана сепаратора, что подтверждено в реальных производственных условиях.