ГРАВИЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР
GRAVITATIONAL ELECTROMAGNETIC SEPARATOR

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для повышения извлечения мелких плотных минералов.
Известен аппарат - концентрационный стол, который имеет трапециевидные или ромбические деки, вдоль которых крепятся узкие рейки - рифли, высота которых уменьшается в направлении к торцевой части деки стола. Также стол имеет опорное устройство с механизмом регулирования поперечного наклона деки, приводной механизм (Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения, стр.197. М., Недра, 1993).
Недостатки стола в низкой удельной производительности, трудности обогащения мелких частиц, а также низкой эффективности разделения при обогащении частиц с небольшим различием по плотности.
Известен магнитогидродинамический сепаратор. Данное 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, отличающиеся тем, что сепаратор снабжен установленной в корпусе пульсационной камерой с патрубком подачи импульсов, магнитная система установлена с уклоном относительно корпуса, а узел разгрузки выполнен в виде усеченного конуса с ребрами, расположенными вдоль образующей конуса со стороны разгрузочного отверстия (заявка на изобретение РФ №9910232/03, кл. В03С 1/30, опубл. 27.10.2000).
Недостатками устройства являются сложность конструкции, высокий износ движущихся частей, а также низкое извлечение плотных мелких частиц.
Известно устройство, принятое за прототип, в котором исходное питание подается в зону разделения, подвергается воздействию виброфлокулярной ферромагнитной средой, гармоническими механическими колебаниями в горизонтальном направлении, разделению продуктов по магнитной восприимчивости и плотности, причем пондеромоторная составляющая бегущего поля ферромагнитной среды направлена против действия силы тяжести, а вращательная составляющая - в направлении разгрузки удельно-легкого и ферромагнитного продукта (а.с. СССР №1026829А, 07.07.1983, B03C 1/04).
Основными недостатками устройства являются недостаточно высокое извлечение самых мелких минералов, невысокая удельная производительность и сложность конструкции.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение извлечения частиц, особенно мелких, увеличение удельной производительности и упрощение конструкции сепаратора.
Технический результат достигается тем, что в гравиэлектромагнитном сепараторе, содержащем подвижную деку с нарифлениями, лоток для приема питания и смывной воды, приводной механизм стола, приемники для продуктов разделения, электромагнитную систему, согласно изобретению дека выполнена в виде круга, который разделен на два и более секторов, каждый из которых имеет круговые нарифления с прогрессивно возрастающей высотой от центра к периферии деки, оснащенной высокочастотным шаговым двигателем, обеспечивающим ее непрерывное вращение и подачу противоимпульсов для сдвига частиц в направлении, противоположном ее вращению, над поверхностью которой расположен трехфазный модульный индуктор бегущего магнитного поля.
Заявляемое устройство поясняется чертежом, на котором изображен вид аппарата сверху. Сепаратор имеет сливной порог для разгрузки концентрата (1); сливной порог для разгрузки хвостов (2) и сливной порог для разгрузки промпродукта (3). Также аппарат имеет круглую вращающуюся деку (4) с нарифлениями (5). Питание на поверхность деки подается из распределительного бункера (6). Над поверхностью деки расположены трехфазные модульные индукторы (7).
Количество угловых секторов деки стола может быть произвольным. Количество сливных порогов также может быть разным и зависит от конечной задачи получения различных по составу конечных продуктов сепарации. Как правило, их 3. В частности, опытный образец спроектирован на три вида выходных продуктов: концентрат, промпродукт и хвосты.
«Жесткость» вибрации стола обеспечивается высокочастотным шаговым двигателем, который обеспечивает непрерывное вращение стола в заданном направлении, давая при этом кинетическую энергию твердым частицам, а также центробежную силу для принудительного движения пульпы от центра к периферии. С заранее заданной частотой и скважностью на привод подаются противоимпульсы для сдвига частиц в направлении, противоположном вращению; таким образом, воспроизводится работа традиционного стола с механической кулисой, но при существенно большей крутизне фронтов противосил.
Также на заявляемом столе наблюдается удлинение траектории и соответствующего времени осаждения плотных фракций в постели стола в π раз при неизменной площади концентрационного стола (в сравнении с традиционным аппаратом). Центробежная сила, возникающая при вращении стола, во-первых, повышает его производительность, во-вторых, позволяет обогащать более мелкие частицы, чем на прототипе. Удельная производительность стола также повышается из-за большего количества рифлей, приходящихся на единицу его поверхности (у прототипа значительная часть поверхности не имеет рифлей и, следовательно, не участвует в процессе разделения).
При установке неподвижного линейного индуктора (одного или нескольких) в локальной радиально направленной зоне обеспечивается электромагнитная активизация пондеромоторных сил над всей сепарируемой поверхностью (при этом не обязательна коммутация электромагнитного поля, так как при круговом проходе поверхности пульпы под зоной электромагнитного поля фактически будет бегущая волна рыхления постели стола). Индуктор позволяет создать на поверхности стола особую разделительную - виброфлокулярную среду (магнитные частицы для ее создания или содержатся в руде, или добавляются в исходное питание), которая обладает высокой плотностью и характеризуется низкими значениями коэффициента сопротивления движению в среде и градиентной силы, являющейся причиной взаимного засорения концентрата и хвостов. В момент столкновения с виброфлокулой энергия частицы гасится, и она опускается на дно. Удельно-тяжелые частицы (в том числе весьма мелкие и с низким коэффициентом сферичности) под действием гравитационной силы проходят сквозь селективно взвешенный слой, преодолевая Архимедову силу. Удельно-легкие частицы, столкнувшиеся с виброфлокулой из магнетитовых зерен, не могут преодолеть действие Архимедовой силы, подхватываются и перемещаются потоком дальше.
Стол работает следующим образом: исходное питание из распределительных секторов вымывается на поверхность стола (количество воды меняется в зависимости от крупности и плотности обогащаемого материала). На частицу, находящуюся на поверхности стола, действует сила тяжести, сила гидродинамического давления потока воды, центробежная сила, сила инерции (возникающая из-за ассиметричности движения деки), сила трения. Кроме того, под воздействием бегущего магнитного поля на его поверхности возникают виброфлокулы. Под воздействием этих факторов происходит расслоение частиц в соответствии с их плотностью и крупностью, затем частицы попадают в соответствующие сборники.
Данный стол позволяет обогащать более мелкие частицы, чем прототип, из-за наличия центробежной составляющей и более эффективной работы индуктора, соответственно растет извлечение плотных минералов. Также стол имеет большую удельную производительность, т.к. он имеет больше рифлей на единицу поверхности, кроме того, под действием центробежной силы разделение частиц происходит быстрее. Кроме того, в прототипе площадь поля гравитационного осаждения и транспортировки твердой фазы должна быть на 70-80% перекрыта бегущим трехфазным магнитным полем, что заставляет устанавливать весьма массивный и энергоемкий индуктор, который к тому же имеет низкую технологичность, весьма высокую сложность изготовления индуктора и практически нулевую ремонтопригодность. Эти недостатки отсутствуют в заявляемой конструкции.
Например, заявляемое изобретение проверялось на искусственной смеси из вольфрама (2%), кварца (85%) и магнетита (13%), крупность материала составляла - 0,071 мм. При этом были получены следующие результаты: выход плотного продукта - 14,6%, промежуточного - 15,1%, легкого - 70,3%. Содержание вольфрама в плотном продукте - 12,4%, в промежуточном - 1,1%, в легком - 0,05%. Извлечение в плотный продукт - 90%, в промежуточный - 8,3%, в легкий - 1,7%.
Для сравнения на такой же смеси на прототипе были получены следующие результаты: выход плотного продукта - 17,3%, промежуточного - 19,6%, легкого - 63,1%. Содержание вольфрама в плотном продукте - 9,8%, в промежуточном - 1,8%, в легком - 0,23%. Извлечение в плотный продукт - 77,3%, в промежуточный - 16,1%, в легкий - 6,6%.
2
2
Производительность прототипа составляла 17 кг·ч/м поверхности стола, а у заявляемого аппарата 26 кг·ч/м.