Магнитожидкостный сепаратор
MAGNETOFLUIDIC SEPARATOR

Изобретение относится к области разделения твердых частиц по плотности и может быть использовано в горнодобывающей, химической и других областях промышленности, в частности для эффективного выделения мелкого золота из руды и концентратов.
Известен барабанный магнитный сепаратор, включающий цилиндрический рабочий орган, снабженный брызгалами, магнитную систему, установленную с наружной стороны рабочего органа, перегородки, размещенные внутри рабочего органа, питатель и приемник магнитного концентрата, при этом перегородки выполнены в виде прямоугольных пластин и размещены параллельно продольной оси рабочего органа и перпендикулярно по отношению друг к другу (RU 134453,опубл. 20.11.2013).
Недостатком данного устройства является низкая производительность, вызванная необходимостью периодического проведения принудительной ручной съемки концентрата вследствие регулярного налипания концентрата на рифленые внутренние стенки желоба.
Известен проходной магнитный сепаратор с высоким содержанием рудной пульпы и жидкой фракцией со сверхдлинной зоной сепарации (CN 112138868А, опубл. 29.12.2020). Сепаратор состоит из сепарационной камеры, пологого вала сепарационной камеры, магнитной системы сепарации с углом охвата магнита 270-360 градусов, магнитной системы для разгрузки руды, дуговой пластины корпуса с канавкой и вертикальную разделительную пластину корпуса с канавкой, прикрепленную к наклонной пластине корпуса с канавкой. Разделительный цилиндр расположен на одной стороне вертикальной разделительной пластины корпуса с пазом, а камера подачи руды и воронка для концентрата расположены с другой стороны вертикальной разделительной пластины корпуса с пазом.
Недостатком конструкции является сверхдлинная зона сепарации.
Известен магнитогравитационный сепаратор, включающий магнитную систему, вмежполюсном зазоре которой установлена сепарационная камера с возможностью вибрации, заполненная магнитной жидкостью, загрузочное и разгрузочное приспособления (SU 1719085, опубл. 22.01.1990).
Недостатком известного устройства является низкое извлечение золота в концентрат при переработке мелкозернистого сырья из твердых частиц с малой разницей в плотности или высоким содержанием легких и средних по плотности частиц.
Наиболее близким по технической сущности и назначению является магнитожидкостный сепаратор для извлечения золота из минерального сырья (RU 2634768, опубл. 03.11.2017). Сепаратор состоит из магнитной системы, в межполюсном зазоре которой расположена сепарационная камера с разделительной перегородкой, заполненная магнитной жидкостью и снабженная механическим вибратором. В сепарационной камере расположена решетка, выполненная из вертикально установленных немагнитных токопроводящих пластин, соединенных в электрическую цепь с источником переменного тока. Для подачи в магнитожидкостный сепаратор исходного сырья и разгрузки продуктов сепарации он снабжен бункером с распределительным лотком и приемниками продуктов сепарации для мелких частиц (хвостов) и для тяжелых частиц (золота).
К недостаткам известного магнитожидкостного сепаратора относятся:
- низкая эффективность разделения частиц из-за накопления при длительной работе на днище желоба нетранспортируемых частиц, в том числе парамагнетиков, образующих неподвижный уплотненный слой, что затрудняет движение концентрата в среде магнитной жидкости;
- низкая удельная производительность сепаратора вследствие линейной его формы;
- отсутствие возможности точной регулировки скорости перемещения частиц вдоль сепарационной камеры и тем самым оптимального времени нахождения частиц в магнитной жидкости.
Задачей предлагаемого технического решения является улучшение эксплуатационных характеристик магнитожидкостного сепаратора.
Технический результат - повышение эффективности разделения частиц по плотности за счет исключения негативного влияния накопления частиц на днище неподвижного желоба.
Технический результат достигается тем, что в магнитожидкостном сепараторе, включающем магнитную систему в виде постоянных магнитов, в межполюсном зазоре которой установлено сепарационное устройство с перегородкой, заполненное магнитной жидкостью, загрузочное и разгрузочное приспособления, согласно изобретению, сепарационное устройство выполнено из кольцевого неподвижного желоба с днищем, снабженного прорезью, за внешним контуром которого расположена магнитная система в виде кольцевых магнитов, при этом внутри неподвижного желоба расположен подвижный желоб, образованный двумя наклоненными зеркально друг другу кольцевыми плоскостями, которые жестко связаны с радиальными перегородками трапециевидной формы основанием вверх с закрепленными в нижней части скребками в форме лопаток, причем подвижный желоб связан траверсой с валом и электродвигателем, а в зоне загрузки и разгрузки, соответственно, расположены мешалка и устройство в виде колеса со щетками.
Выполнение сепарационного устройства в виде желоб в желобе с использованием кольцевых магнитов, обеспечивает постоянный зазор между полюсами на всем протяжении устройства и неизменный градиент напряженности магнитного поля по глубине, а также возможность равномерного перемещения разделяемых частиц в объеме жидкости подвижного желоба вдоль неподвижного, движения и дальнейшего осаждения плотных частиц в неподвижном желобе.
Радиальные перегородки трапециевидной формы основанием вверх образуют подвижные камеры с перемещающейся вдоль неподвижного желоба в них магнитной жидкостью, что позволяет использовать максимально эффективно объем магнитной жидкости с учетом необходимости уменьшения зазора между полюсами магнита сверху вниз к днищу.
Наличие скребков в форме лопаток позволяет принудительно перемещать по днищу камеры осевшие частицы концентрата и исключить образование неперемещаемого слоя осадка, в том числе из парамагнетиков.
Установка мешалки в зоне загрузки обеспечивает принудительное равномерное распределение разделяемых частиц по объему магнитной жидкости в зоне загрузки питания и уменьшает вероятность задержки частиц концентрата из-за стесненного движения частиц, слипания и пр.
Колесо со щетками в зоне разгрузки позволяет зачерпывать, поднимать и выталкивать именно твердые частицы без жидкости с ее поверхности и некоторой глубины, при этом не создавать помех движению радиальным перегородкам.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид (разрез по А-А), а на фиг. 2 - разрез по Б-Б.
Магнитожидкостный сепаратор содержит сепарационное устройство в форме неподвижного кольцевого желоба 1, образованного двумя наклоненными зеркально друг к другу кольцевыми плоскостями 2 и днищем 3 с прорезью 4, за внешним контуром которого расположена магнитная система в виде кольцевых постоянных магнитов 5. Внутри желоба на траверсе 6 подвешены радиальные перегородки 7 трапециевидной формы основанием вверх, с закрепленными на них скребками в форме лопатки 8. Радиальные перегородки жестко связывают две наклоненные зеркально друг другу кольцевые плоскости, образующие подвижный кольцевой желоб 9 без днища внутри неподвижного желоба 1 (сообщающиеся сосуды). Траверса связана с валом 10 и приводится во вращение электродвигателем 11. Сепаратор снабжен питателем исходного материала 12, установленным над неподвижным желобом, мешалкой 13 в зоне загрузки исходного материала, разгрузочным устройством всплывшей фракции, например, в виде колеса со щетками 14, разгрузочными лотками для хвостов (всплывшей фракции) 15 и концентрата (осевшей фракции) 16.
Сепаратор работает следующим образом.
Подбирают магнитную жидкость оптимальной плотности, заполняют ею неподвижный кольцевой желоб 1. Магнитная система 5 при этом удерживает магнитную жидкость и не позволяет ей вытекать из прорези 4. Подвижный желоб 9 с перегородками 7 посредством вала 10 и электродвигателя 11 связанных траверсой 6, приводится во вращение. Мешалка 13 и колесо-щетка 14 приводятся в движение механически, например, индивидуальными электрическими моторами, с определенной экспериментально оптимальной скоростью для обеспечения равномерной загрузки и разгрузки продуктов разделения. На поверхность магнитной жидкости над прорезью 4 с помощью питателя 12 подается немагнитный исходный материал в сухом виде или в виде смоченного той же магнитной жидкостью. Частицы материала под действием гравитационной, архимедовой силы, силы сопротивления жидкости и магнитных сил приобретают различную скорость осаждения и в зависимости от нее распределяются (зависают) по глубине желоба. Наиболее плотные частицы, например, золота, осаждаются на днище 3 неподвижного желоба и скользящими скребками 8 перемещаются к прорези 4, где и разгружаются по лотку 16 для концентрата. Частицы с меньшей плотностью всплывают и за счет радиальных перегородок 7 переносятся в приповерхностную зону погружения щеток колеса 14, где механически выносятся с поверхности магнитной жидкости на лоток для хвостов.
Оптимизация процесса сепарации исходного материала производится изменением скоростей вращения : кольцевого желоба без днища, колеса со щетками и мешалки.
Благодаря предлагаемой конструкции достигается более эффективное разделение частиц по плотности за счет исключения негативного влияния накопления частиц на днище неподвижного желоба.