МАГНИТОЖИДКОСТНЫЙ СЕПАРАТОР
MAGNETIC FLUID SEPARATOR

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых путем разделения с помощью жидких сред по плотности и может быть использовано для извлечения ценных компонентов из руд, а также для очистки вод, включающих в себя различные примеси.
Известен магнитожидкостный сепаратор, состоящий из корпуса, патрубков подачи смеси и отвода магнитной и немагнитной компонент смеси, магнитов и элементов коалесценции. Магниты снабжены вставками из магнитомягкого материала, в виде усеченных пирамид и установленными с обеих сторон каждого магнита. Элементы коалесценции снабжены заслонками в виде пластин, которые увеличивают их размеры сверху вниз по высоте аппарата, и установлены у внутренней стенки корпуса под элементами коалесценции (а.с. №889096 «Магнитожидкостный сепаратор», приоритет 04.01.80, В03С 1/00, опубликовано 15.12.81, бюл. №46).
Однако такой известный сепаратор не позволяет эффективно извлекать ценные компоненты из руд и при переработке вторичного сырья.
Наиболее близким по технической сущности является магнитожидкостный сепаратор, включающий магнитную систему с полюсными наконечниками, имеющими в вертикальной секущей плоскости гиперболической профиль, кожухи, установленные на указанных поверхностях и образующие сепарационную камеру, питатель и приемники продуктов разделения. Сепаратор снабжен дополнительными кожухами, выполненными из немагнитного материала, установленными на нижней и боковой поверхностях полюсных наконечников, сопряженных с их гиперболической поверхностью (а.с. №1505588 «Магнитожидкостный сепаратор», приоритет 09.03.87, В03С 1/30, опубликовано 07.09.89, бюл. №33).
Недостатками данного сепаратора являются низкая производительность, до 20 кг/ч, большой расход магнитной жидкости, до 40 литров на тонну сепарируемого материала.
Задачей заявляемого технического решения является создание магнитожидкостного сепаратора, позволяющего повысить эффективность работы при извлечении ценных компонентов из руд и при переработке вторичного сырья.
Указанный технический результат достигается тем, что магнитожидкостный сепаратор содержит питатель, корпус с рабочей жидкостью, основание корпуса, установленное под углом к горизонтальной поверхности, магнитную систему со щелью и магнитной жидкостью, причем магнитная система расположена с нижней стороны основания, ее силовые магнитные линии направлены перпендикулярно основанию, а магнитная жидкость расположена поверх основания корпуса по всей площади магнитной системы, приемники продуктов разделения исходного материала.
Угол наклона основания к горизонтальной поверхности составляет 15-40 градусов.
Приемник полезного продукта снабжен затвором для разгрузки емкости.
Намагниченность насыщения магнитной жидкости равна от 5 до 15 кА/м.
Отличительными признаками технического решения является то, что магнитожидкостный сепаратор дополнительно снабжен корпусом с рабочей жидкостью, основание корпуса установлено под углом к горизонтальной поверхности, магнитная система расположена с нижней стороны основания корпуса, причем ее силовые магнитные линии направлены перпендикулярно основанию, а магнитная жидкость расположена поверх основания по всей площади магнитной системы.
Угол наклона основания к горизонтальной поверхности составляет 15-40 градусов.
Приемник полезного продукта снабжен затвором для разгрузки емкости.
Намагниченность насыщения магнитной жидкости равна от 5 до 15 кА/м.
Снабжение магнитожидкостного сепаратора корпусом с рабочей жидкостью, параметры плотности которой могут подбираться в зависимости от плотности разделяемого материала, позволяет разделять как сухие, так и смоченные исходные продукты. В качестве рабочей жидкости может использоваться вода или жидкости с иной плотностью, например соленый раствор. Кроме этого, наличие рабочей жидкости улучшает скольжение отводимых по поверхности магнитной жидкости частиц, сокращая тем самым унос самой магнитной жидкости из устройства.
Установленное под углом к горизонтальной поверхности основание корпуса выполняет функцию рабочей поверхности сепаратора, обеспечивая скорость поступательного движения и равномерное стекание сепарируемого исходного материала. Угол наклона основания может изменяться в интервале от 15-40 градусов, установленном экспериментальным путем. Изменение угла наклона зависит от состава исходного материала, подаваемого на сепарацию.
Закрепление магнитной системы, состоящей из постоянных магнитов, с нижней стороны основания с направлением силовых магнитных линий перпендикулярно основанию, позволяет равномерно удерживать магнитную жидкость на наклонной поверхности по всей площади магнитной системы, соответственно, увеличивая тем самым площадь поверхности разделения сепарируемого исходного материала.
Наличие затвора в приемнике тяжелой фракции полезного продукта позволяет сохранить непрерывность процесса сепарации и уберечь магнитную жидкость от вытекания при разгрузке полезного продукта.
Используемая магнитная жидкость может иметь параметры намагниченности от 5 до 15 кА/м, установленные экспериментальным путем и подбираемые в зависимости от плотности сепарируемого исходного материала.
3
Магнитожидкостный сепаратор заявленной конструкции является универсальным устройством, позволяющим разделять материалы с разницей по плотности 1-2 г/см в широких пределах сепарирования по размерам фракции от 20 мкм до 8 мм (как при добыче благородных и редкоземельных металлов, так и при добыче алмазов, демантоидов и др.).
Заявляемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема устройства.
Магнитожидкостный сепаратор содержит питатель 1 для подачи смоченного исходного материала, установленный на корпусе 2 из немагнитного материала, с рабочей жидкостью 3; наклонное основание 4 корпуса 2, являющееся рабочей поверхностью сепаратора, магнитную систему 5 со щелью 6, состоящую из постоянных магнитов, установленных перпендикулярно щели 6, с направлением силовых магнитных линий 14 перпендикулярно основанию 4, на основании 4 размещена магнитная жидкость 7 в виде ферроколлоидного раствора на основе, например, силикона или керосина, приемник полезного продукта, снабженный направляющей 8, затвором 9 и емкостью для его разгрузки 10; приемник легкой фракции 11 разделяемого исходного материала (не показан). Наклон основания регулируется специальным механизмом (не показан). Для придания устойчивого положения сепаратору корпус 2 сепаратора снабжен опорными стойками 12. Устройство снабжено также трубкой 13 для выравнивания давления рабочей жидкости над основанием и направляющей 8.
Магнитожидкостный сепаратор работает следующим образом. Разделение исходного материала осуществляется по плотности. Исходный сепарируемый материал в виде немагнитной смоченной смеси поступает из питателя 1 ровным слоем в верхнюю часть корпуса 2, заполненного рабочей жидкостью 3, опускается вниз, стекает по наклонному основанию 4 и попадает в магнитную жидкость 7, удерживаемую силовыми магнитными линиями 14 магнитной системы 5 на наклонном основании 4 и равномерно распределенную относительно поверхности магнитной системы 5. Тяжелая фракция полезного продукта с плотностью, превышающей плотность магнитной жидкости 7, тонет в ней и далее, скользя по наклонной поверхности основания 4, попадает в щель 6. Далее попадает в приемник полезного продукта - емкость 10 по направляющей 8 через затвор 9. При заполнении емкости 10 перекрывается затвор 9, емкость разгружается, после этого затвор открывается вновь. Легкая фракция, плотность которой ниже плотности магнитной жидкости 7, скользя по наклонной поверхности основания поверх магнитной жидкости 7 и минуя щель 6, попадает в другой приемник продуктов разделения исходного материала 11. Угол наклона основания относительно горизонтальной поверхности регулируется механизмом и может меняться от 15 до 40 градусов. Намагниченность насыщения магнитной жидкости равна от 5 до 15 кА/м.
Примеры конкретного выполнения устройства
3
3
3
3
3
Пример 1. Смоченный исходный продукт в виде пульпы, из которой необходимо извлечь золото, подается из питателя 1 в корпус 2 с рабочей жидкостью 3. В качестве рабочей жидкости используют воду. Исходный продукт тонет в воде, попадает на наклонную поверхность основания 4, далее стекает по нему к магнитной жидкости 7 и разделяется в ней по плотности. В этом случае угол наклона основания относительно горизонтальной поверхности составляет 35-40 градусов. Частицы золота имеют плотность 19,3 г/см. Намагниченность насыщения магнитной жидкости 7 равна 10 кА/м, а плотность магнитной жидкости составляет 0,9 г/см. Магнитная индукция магнитной системы 5 равна 0,15 Тл, что позволяет удерживать магнитную жидкость на наклонной поверхности основания 4 корпуса. Псевдоутяжеление составляет 18,5 г/см. В магнитной жидкости тонет и попадет в щель 6 по направляющей 8 и далее в емкость полезного продукта 10 фракция разделяемого исходного продукта с плотностью, превышающей 18,5 г/см. Легкая фракция с плотностью менее 18,5 г/см поверх магнитной жидкости 7, минуя щель 6, стечет по наклонной поверхности основания 4 в приемник легкой фракции 11.
3
3
3
3
3
3
Пример 2. Смоченный исходный продукт в виде пульпы, из которой необходимо извлечь алмазы (плотность 3,514 г/см) или демантоид (плотность 3,8 г/см), подается из питателя 1 в корпус 2 с рабочей жидкостью 3. В качестве рабочей жидкости используют воду. Исходный продукт тонет в воде, попадает на наклонную поверхность основания 4, далее стекает по ней и разделяется по плотности в магнитной жидкости 7. В этом случае угол наклона поверхности основания 4 составляет 15-20 градусов. Магнитная система 5 с магнитной индукцией на поверхности 0,15 Тл позволяет удерживать магнитную жидкость 7 на наклонной поверхности основания слоем. При этом магнитная жидкость имеет намагниченность насыщения 7 кА/м, ее плотность составляет 0,85 г/см. Псевдоутяжеление составляет 3,4 г/см. В магнитной жидкости тонет и попадет в щель 6 по направляющей 8 и в емкость полезного продукта 10 фракция разделяемого исходного продукта с плотностью, превышающей 3,4 г/см. Легкая фракция с плотностью менее 3,4 г/см поверх магнитной жидкости 7, минуя щель 6, стечет по наклонной поверхности основания 4 в приемник легкой фракции 11.
Проведенные промышленные испытания заявляемого изобретения показали эффективность его работы при извлечении ценных компонентов из руд и ценных компонентов при переработке вторичного сырья. Положительным показателем работы заявленного устройства является отсутствие факторов загрязнения окружающей среды, отсутствие подвижных частей в устройстве (кроме механизма вывода легкой фракции в отвал), низкое энергопотребление, простота монтажа и эксплуатации.