МАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР
MAGNETIC SEPARATOR

Настоящее изобретение касается магнитного сепаратора для сухого сепарирования частиц материала с различной магнитной чувствительностью.
Растущая нехватка воды, а также, например, недостаточная и плохая доступность воды в различных регионах, а также высокая стоимость и локальные высокие требования к экологии при использовании мокрых способов обогащения, в частности минеральных сырьевых материалов, способствуют тому, что все в большей степени приобретают значение альтернативные способы сухого обогащения, то есть способы, которые не требуют использования воды.
Железные руды часто выделаются из твердых каменистых пород. При этом находятся вкрапленные в рудных породах присутствующие ценные рудные минералы вместе с вредными сопровождающими их минералами, которые обозначаются также как горная порода. Чтобы их разделить между собой, то используют известные способы обогащения или же, например, способы разделения, заключающиеся в том, чтобы подавать твердую горную породу на многоступенчатое размельчение, чтобы, тем самым, в результате выполненного размельчения разделить между собой минерал руды и горную породу. Затем можно добиться сортировки между минералом руды и горной породой, используя различные свойства обоих сортируемых материалов. При этом необходимо принимать во внимание, что чем меньше степень вкрапливания рудного материала, тем мельче должен быть он также размельчен. Это означает, что необходимо размельчение до размеров пыли в области до, примерно, 100 μm и меньше.
Именно с учетом того, что качество рудных залежей во всем мире ухудшается, становится все более трудоемким их обогащение и затем сортировка соответствующих горных пород.
С учетом этих обоих указанных выше аспектов возникает, с одной стороны необходимость все большего размельчения или же более высокая степень освоения, а также, с другой стороны, при недостатке воды, оказывается желательным разрабатывать способы сухой сортировки, которые учитывают свойства, например, железных руд, но также других руд, как например, хромовые руды, титановые руды, медные руды, кобальтовые руды, вольфрамовые руды, марганцевые руды, никелевые руды, танталовые руды или различные другие редкие земельные руды. Далее заявленное изобретение может использоваться также для обогащения вторичных минеральных сырьевых материалов, как шлаки, зола, другие отходы доменных материалов, как например, фильтровальные трубки, окалина, если должны быть сконцентрированы или отделены магнитные или магнетизируемые частицы. В этой связи существуют различные восприимчивости среди руд и каменистой породы, чтобы на основе этих свойств осуществлять разделение.
В этом отношении для их разделения известны различные системы мокрого обогащения или же магнитные сепараторы влажного разделения, которые функционируют в основном с помощью воды как носителя влажной среды и могут применяться при широком диапазоне размеров зерен, а именно в отношении их мелких размеров.
Однако, существует желание непосредственно с учетом все растущего недостатка воды, а также повышенных расходов на транспортировку воды в отдаленные области, имеющие недостатки воды, как уже было указано использовать системы сухого магнитного сепарирования, которые могут применяться для разделения твердых зерен в диапазоне ниже 100 μm. В этом отношении уже известны различные способы сухого магнитного разделения, как например, из патентов GB 624103 или DE 2443487, которые работают только частично удовлетворительно также при размерах зерен менее 100 μm.
Задача заявленного изобретения состоит в том, чтобы предложить магнитный сепаратор для сухого разделения частиц материала с различными магнитными восприимчивостями, который может использоваться в более широком диапазоне размеров зерен, в частности, также ниже 100 μm.
Эта задача решается с помощью заявленного магнитного сепаратора, описанного признаками пункта 1 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты выполнения изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения, а также в описании со ссылкой на чертежи и на пояснения к ним.
В заявленном магнитном сепараторе предусмотрено, что этот сепаратор имеет цилиндр, вращающийся вокруг его продольной оси, и неподвижное внутри цилиндра и простирающееся в основном по длине цилиндра, магнитное устройство. Магнитное устройство выполнено для создания в основном непрерывного магнитного поля в продольном направлении цилиндра.
Далее предусматривается сортировочная камера, которая простирается, по крайней мере, вдоль части поверхности оболочки цилиндра по окружности цилиндра и параллельно продольной оси цилиндра вдоль по высоте цилиндра. При этом оказывается предпочтительным, если сортировочная камера имеет в поперечном сечении максимально ширину, которая соответствует в основном ширине магнитного устройства, и максимально глубине, которая соответствует в основном ширине магнитного устройства.
Далее имеет магнитный сепаратор средства для подачи дисперсных частиц материала в сортировочную камеру и средства для производства потока транспортировочного воздуха через сортировочную камеру, при этом во время работы частицы материала транспортируются с помощью потока транспортировочного воздуха.
Дополнительно предусматривается мотор, чтобы вращать цилиндр вокруг его продольной оси, при этом во время работы поверхность оболочки цилиндра движется в результате вращения цилиндра в основном вертикально к направлению потока транспортировочного воздуха и при этом магнитное устройство и цилиндр выполнены таким образом и так расположены относительно друг друга, что магнитное поле имеет в области части поверхности оболочки с сортировочной камерой и в сортировочной камере достаточную силу, чтобы притягивать частички материала по поверхности оболочки.
В основе изобретения лежат несколько основных замыслов и знаний, оказывающих эффект совместно в комбинации. Прежде всего, было установлено, что для эффективной работы магнитного сепаратора оказывается необходимым, чтобы в сортировочной камере, через которую протекает транспортировочный поток воздуха с подаваемыми дисперсными частицами материала существовало достаточно сильное магнитное поле, так что могло осуществляться сепарирование различных частиц материала, зависящих от их различной магнитной восприимчивости. При этом предпочитается, чтобы сортировочная камера имела такие размеры, чтобы магнитное поле, которое производится магнитным устройством, простиралось, по крайней мере, внутри пространства сортировочной камеры, в частности которое простирается вдоль цилиндра,
Аналогичным образом альтернативно или факультативно может быть также обеспечено, чтобы поток транспортировочного воздуха с подаваемыми дисперсными частицами материала таким образом протекал через сортировочную камеру, чтобы все частицы с высокой вероятностью направлялись через достаточно сильное магнитное поле. Это может, например, достигаться благодаря отклонениям потока в сортировочной камере или тому подобное. Также и такое конструктивное выполнение является основным замыслом изобретения, который реализуется с помощью заявленного магнитного сепаратора.
Это может быть достигнуто при доступных магнитных устройствах, например, благодаря тому, что сортировочная камера соответственно выполняется с такими размерами, что она в поперечном сечении имеет максимальную ширину, которая в основном соответствует ширине магнитного устройства, а также имеет максимальную глубину, которая в основном соответствует половине ширины магнитного устройства. В данном случае необходимо учитывать, что максимальная глубина также зависит от силы магнитного поля. Однако в данном случае могут быть отклонения при определенных обстоятельствах, если используется более сильное магнитное устройство.
Наряду с наличием достаточного магнитного поля внутри сортировочной камеры было также в соответствии с заявленным изобретением установлено, что для сортировки при хорошем качестве оказывается также выгодным, чтобы создавалось непрерывное магнитное поле вдоль продольного направления цилиндра и, тем самым, по всему большому пространству сортировочной камеры. Это предоставляет то преимущество, что магнитное поле может, с одной стороны, в основном воздействовать по всей длине сортировочной камеры на сепарируемые частички материала. С другой стороны, возникает при этом преимущество, в противовес непрерывному магнитному полю, что во время транспортировки магнитное поле воздействует непрерывно на частички материала в сортировочной камере и не прерывается даже на короткое время. Это приводит к лучшим результатам сортировки. Необходимо также учитывать, что частички материала, которые притягиваются к поверхности оболочки цилиндра с помощью магнитного поля, при прерывающемся магнитном поле, по крайней мере, при кратковременном прерывании не подвергаются больше воздействию магнитного поля и, тем самым, отрываются опять от поверхности оболочки.
Наконец, в основе заявленного изобретения лежит утверждение, что для наиболее чистого сепарирования частиц материала с различной магнитной восприимчивостью для получения наилучшего результата необходимо предусмотреть, чтобы направление транспортировочного потока воздуха осуществлялось в основном вертикально относительно направления вращения цилиндра. Это приводит к тому, что выделенные на цилиндре частички материала в результате вращения цилиндра удаляются плавно и быстро из сортировочной камеры. Если образуется слишком толстый слой из выделенных частичек материала на цилиндре, то магнитное поле ослабевает в целом этого, что, в результате, приводит к ухудшению результатов сортировки или же сепарирования.
В этом отношении в соответствии с заявленным изобретением было также установлено, что для хорошей сортировки оказывается предпочтительным, чтобы сортировка или же сепарирование осуществлялась в равномерном потоке. Это означает, что транспортировочный воздух в системе или же воздушный поток в системе и поток частичек материала перемещались в одном и том же направлении, то есть в равномерном потоке.
В основном магнитное устройство может иметь любую конструкцию. Предпочтительно, однако, нашел применение трехполюсный магнит с расположением полюсов N-S-N или S-N-S. При этом N-Pol означает северный полюс и S-Pol означает южный полюс. Речь может идти как о постоянном магните, так и о электромагните. Трехполюсный магнит в смысле заявленного изобретения может быть выполнен таким образом, что средний полюс функционирует как, как бы, двойной или общий полюс и линии магнитного поля проходят между средним полюсом и между соответствующими двумя внешними полюсами. Предпочтительным при использовании трехполюсного магнита является то, что магнитные линии в середине сортировочного пространства концентрируются в соответствии с геометрией сортировочного пространства и конструкции магнитного устройства и, тем самым, достигается их высокая эффективность и может производиться сильное воздействующее на частички материала магнитное поле.
Затем на сортировочной камере может быть предусмотрена сборочная камера, расположенная в направлении вращения цилиндра, которая находится в основном за пределами магнитного поля магнитного устройства. Поскольку магнитное поле в сборочной камере уже больше не воздействует на поверхность оболочки цилиндра, то притянутые первоначально магнитным полем к поверхности оболочки цилиндра частички материала уже не остаются более притянутыми на ней или же не удерживаются более на ней. Это означает, что частички материала в сборочной камере освобождаются и отпадают от поверхности оболочки цилиндра. Иными словами, представляется возможным благодаря такой конструкции поданные из сортировочной камеры частички материала принимать в сборочной камере и от нее транспортировать их дальше. В этой связи предпочитается, чтобы магнитное поле распространялось только внутри сортировочной камеры так, чтобы сортировочная камера могла предусматриваться примыкающей к сборочной камере, предпочтительно непосредственно к сборочной камере.
Далее представляется возможным образовывать на поверхности оболочки цилиндра захватывающие пластинки. Эти захватывающие пластинки, которые простираются преимущественно параллельно продольной оси цилиндра, облегчают транспортировку частичек материала, которые благодаря магнитному полю притягиваются к поверхности оболочки цилиндра. С помощью захватывающих пластинок достигается или же облегчается то, что притянутый материал, несмотря на вращающийся барабан, не остается в поле действия магнитного поля, но материал проскальзывает барабан и транспортируется из магнитного поля.
Предпочтительным является, если во время работы магнитного сепаратора в сборочной камере будет создаваться более высокое статическое давление, чем в сортировочной камере. Благодаря такой разнице давления устанавливается воздушный поток от сборочной камеры в направлении сортировочной камеры. В результате этого достигается то, что не магнетизируемые или слабо магнетизируемые частички материала не могут транспортироваться от сортировочной камеры в сборочную камеру, но осуществляется транспортировка материала в основном только притянутых к поверхности оболочки цилиндра частичек материала от сортировочной камеры в сборочную камеру. Разница давления между обеими камерами производит, тем самым, герметизирующий противоток, направленный против транспортировки притянутого материала.
В области между поверхностью оболочки цилиндра, сортировочной камеры, а также сборочной камеры образуется предпочтительно герметизирующая зона, в результате чего воздушный поток от сборочной камеры в сортировочную камеру может регулироваться и изменяться. Благодаря воздушному потоку может достигаться дополнительная последующая очистка полученного продукта, который состоит преимущественно из магнетизируемых частичек материала. Поток воздуха, который протекает через герметизирующую зону между сборочной камерой и сортировочной камерой в направлении сборочной камеры, отрывает часть частичек материла, скопившихся на поверхности оболочки цилиндра, обратно в сортировочную камеру. Вследствие этого происходит то, что, поскольку в результате покрытия не магнетизируемых частичек магнетизируемыми частичками также и не магнетизируемые частички откладываются на оболочке цилиндра, то эти частички совместно с частью магнетизируемых частичек материала опять выдуваются и попадают обратно в сортировочную камеру. Там они заново подаются в процесс непрерывной сортировки, так что с высокой вероятностью не магнетизируемые частики материала не откладываются заново и, тем самым, может улучшаться чистота магнетизируемого материала.
Факультативно, а также как и альтернативно могут быть предусмотрены в этой зоне обязательные вдувные или очистительные сопла, с помощью которых может запускаться воздух на поверхность оболочки цилиндра. Это обязательное продувание воздухом, которое может обозначаться также как очистительное продувание, вызывает такой же эффект как и поток воздуха, проходящий через герметизирующую зону. Благодаря возможности регулирования потока воздуха или же воздуха, пропускаемого через вдувные сопла, может регулироваться чистота произведенного продукта.
В основном средства для производства потока воздуха через сортировочную камеру могут выполняться любой конструкции. Например, может воздух активно вдуваться в сортировочную камеру. Предпочтительным является однако, чтобы магнитный сепаратор функционировал относительно окружающего воздуха в среде пониженного давления с помощью воздуходувки, которая высасывает воздух из магнитного сепаратора. Функционирование в условиях пониженного давления имеет то преимущество, что размельченные до очень мелких размеров частички материала остаются внутри магнитного сепаратора и не могут покинуть его через возможные отверстия. В результате этого уменьшаются проблемы загрязнения окружающей среды пылью или тому подобное. Под воздухом или подаваемым воздухом может пониматься в смысле заявленного изобретения окружающий воздух, но также и соответствующий газ как технологический газ или же воздух или тому подобное.
Вследствие этого предпочитается, чтобы в конце сортировочной камеры подсоединялся пылевой фильтр и чтобы после пылевого фильтра предусматривалась воздуходувка для магнитного сепаратора. С помощью такой конструкции достигается то, что не магнетизируемые частички материала, которые транспортируются через сортировочную камеру, могут сепарироваться из транспортировочного потока воздуха с помощью пылевого фильтра. Расположение воздуходувки для магнитного сепаратора после пылевого фильтра, который отсасывает воздух наружу из сортировочной камеры, создает преимущество в том, что с одной стороны для воздуходувки создается относительно меньшая пылевая нагрузка, то есть от мелких частичек материала, и с другой стороны может быть реализована уже описанная выше конструкция, в которой функционирует магнитный сепаратор в условиях пониженного давления.
После средств для подачи дисперсных частичек материала в сортировочную камеру, например, в потоке транспортировочного воздуха, который ведет к сортировочной камере, предпочтительно предусматривать участок ускорения для частичек материала. Этот участок ускорения служит для того, чтобы поданные дисперсные частицы материала ускорять на коротком участке до скорости транспортировочного потока воздуха. Это может быть выполнено, например, с помощью уменьшения поперечного сечения в трубопроводах, проходящих к сортировочной камере. Дополнительно могут быть предусмотрены в местах или в зоне зауженного поперечного сечения другие средства для диспергирования частичек материала в потоке транспортировочного воздуха, например, кулачки, смещенные зубья или также статические смесители.
После средств для подачи дисперсных частиц материала в поток транспортировочного воздуха и перед сортировочной камерой или же на ее входе может предусматриваться диффузор, который служит для того, чтобы далее диспергировать частички материала в потоке транспортировочного воздуха. Диффузор может быть реализован, например, путем увеличения или же расширения поперечного сечения потока в трубопроводах. Он служит для того, чтобы подаваемую смесь частичек материала диспергировать далее и устанаваливать скорость потока до желаемой скорости на входе. При этом оказывается предпочтительным, если диффузор имеет угол расширения в пределах от 4° до 6°, чтобы минимизировать отрыв потока и/или его разделение. Другое преимущество диффузора состоит в том, что скорость потока транспортировочного воздуха уменьшается в сортировочной камере и, тем самым, становится возможным медленное и прямолинейное прохождение транспортировочного воздушного потока по поверхности оболочки цилиндра.
В сортировочной камере, в частности, в зоне входа потока транспортировочного воздуха может располагаться устройство для производства накатывающегося потока в потоке транспортировочного воздуха одинакового или противоположного направления. Такое устройство может быть выполнено, например, в форме треугольного и/или с изменяющимся угловым наклоном листа, благодаря форме которого и его направлению могут производиться два противоположно направленных вращающихся накатывающихся потока. Благодаря этим накатывающимся потокам может повышаться вероятность того, что магнетизируемые частички материала до выхода из сортировочной камеры попадают, по крайней мере, один раз в зону вблизи от оболочки цилиндра и, тем самым, попадают в зону достаточного влияния магнитного поля, чтобы оказаться на оболочке цилиндра. Следующее преимущество состоит в том, что благодаря созданию накатывающегося потока может достигаться большее поперечное сечение и тем самым более высокая пропускная способность сортировочной камеры, поскольку это не является обязательным, чтобы магнитное поле было бы достаточно сильным по всему поперечному сечению сортировочной камеры, так как с помощью накатывающегося потока подаваемые частички материала из областей со слишком слабым магнитным полем могут также транспортироваться в область с достаточно сильным магнитным полем.
В основном сортировочная камера может иметь в поперечном сечении любые формы. Предпочтительным является, если форма имеет прямоугольное поперечное сечение с закругленными или же загнутыми углами. Подобное поперечное сечение оказалось наиболее предпочтительным, так как оно наилучшим образом соответствует образующемуся магнитному полю магнитного устройства и, тем самым, может достигаться простейшим образом то, что в сортировочной камере не имеется областей или имеются очень незначительные области, в которых магнитное поле было бы недостаточно сильным.
Преимущественно выполнен магнитный сепаратор таким образом, чтобы минимизировать поступление фальшивого воздуха. Это, в частности, особенно актуально, когда магнитный сепаратор функционирует при пониженном давлении. Благодаря конструкции с минимальным поступлением фальшивого воздуха предотвращается то, чтобы всасывался нежелательный воздух снаружи магнитного сепаратора в магнитный сепаратор, в частности, в сортировочную камеру и, тем самым, уменьшалась бы скорость потока в сортировочной камере. Также в этом случае требуется меньше энергии для воздуходувки, чтобы производить поток с желаемой достаточной скоростью.
Предпочтительно, чтобы магнитный сепаратор функционировал непрерывно. В этой связи особое значение имеет то, что предусматривается непрерывный выход магнетизированных частичек материала, притягиваемых на поверхности оболочки цилиндра, из сортировочной камеры в сборную камеру, так что магнитный сепаратор может функционировать непрерывно. В результате этого оказывается также влияние на то, что оказывается возможной непрерывная подача сепарируемых частичек материала благодаря диспергированию в потоке транспортируемого воздуха, который непрерывно протекает через сортировочную камеру. Такое конструктивное решение имеет то преимущество, что может достигаться высокий коэффициент полезного действия, так как нет необходимости в том, чтобы, например, для удаления магнетизируемых частичек материала останавливать установку и затем запускать ее заново.
Предпочтительным является также, чтобы длина сортировочной камеры и/или скорость потока транспортировочного воздуха выбиралась бы такой и регулировалась бы таким образом, чтобы продолжительность задержки частичек материала в сортировочной камере составляла бы от 0,01 до 2 сек. Подобная задержка в камере оказалась достаточной, чтобы достигались хорошая чистота и сепарирование обоих типов частичек материла, как магнетизируемых, так и не магнетизируемых. С другой стороны желательно поддерживать продолжительность задержки, по возможности, на наименьшем уровне, так как в таком случае может достигаться более высокая пропускная способность этой же самой установки.
Заявленное изобретение поясняется ниже более подробно на примере показанных схематически примеров его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи более подробно. На чертежах изображено:
На фиг. 1 показан общий вид заявленного магнитного сепаратора;
На Фиг. 2 показан вид сверху на средства для дисперсной подачи материала согласно участку II, изображ1нному на Фиг. 1;
На Фиг. 3 показан частичный вырез вдоль по линии III на Фиг. 1;
На Фиг. 4 показан вырез по линии IV на Фиг. 1;
На Фиг. 5 показан разрез по заявленному магнитному сепаратору;
На Фиг. 6 показан в увеличенном масштабе участок VI на Фиг. 5;
На фиг. 7 показан разрез по заявленному магнитному сепаратору; и
На фиг 8 показан в увеличенном масштабе участок VIII на Фиг. 7.
На Фиг. 1 изображен схематически общий вид заявленного магнитного сепаратора 1. Ниже поясняются более подробно его конструкция и функционирование, при этом как его конструктивные элементы, так и подача сепарируемых частичек 5 материала в направлении сепарирования магнетизируемых частичек 6 материала и не магнетизируемых частичек 7 материала.
В смысле заявленного изобретения следует понимать под магнетизируемыми частичками и не магнетизируемыми частичками 6, 7 материала, что они имеют различную магнитную восприимчивость и магнетизируемые частички 6 материала могут сильнее подвергаться воздействию магнитного поля, чем не магнетизируемые частички 7 материала. При этом также является обязательным, чтобы не магнетизируемые частички 7 материала были полностью не магнетизируемыми.
В дальнейшем необходимо учитывать, что необязательно должны реализоваться соответственно все вместе отдельные признаки магнитного сепаратора, только потому, что они в приведенном ниже описании в одном примере конструктивного выполнения показаны и описаны вместе. Представляется также возможным, при конструктивном выполнении магнитного сепаратора соответственно реализовать только отдельные признаки, но это следует рассматривать всегда как в соответствии с заявленным изобретением.
Сепарируемые частички 5 материала содержатся предварительно в бункере 3, из которого они транспортируются далее с помощью шнекового транспортера 4 и могут далее транспортироваться для сепарации в магнитный сепаратор 1. Находящиеся в бункере для сепарации частички 5 материала имеют, например, небольшие размеры от D90<30 μm до D90<500 μm. По шнековому транспортеру 4 попадают частички 5 к средству 50 для диспергированной подачи частичек материала в сортировочную камеру 30 магнитного сепаратора 1.
Значение D90 описывает распределение частичек при распределении зерен, что при 90 М-% является меньше и при 10 М-% больше, чем заданный диаметр граничного зерна.
Это средство 50 может иметь различную конструкцию. В конструктивной форме, показанной на фиг. 1, которая показана на Фиг. 2 в увеличенном масштабе, имеет средство 50 качающийся рештак 52 с зубчатыми концами 53. Под этими концами 53 находится загрузочная воронка 54, которая соединена с трубопроводом, направленным к сортировочной камере 30.
Зубцы 53 на конце качающегося рештака 52 предназначены для того, чтобы передавать частички 5 материала, механически хорошо распределяя их и, по возможности, равномерно по всему поперечному сечению загрузочной воронки 54.
Магнитный сепаратор 1 функционирует при пониженном давлении относительно окружающей среды. Для этой цели предусмотрено средство 60 для производства потока транспортировочного воздуха в конце магнитного сепаратора 1, что будет описано ниже подробнее. Благодаря существующему пониженному давлению в магнитном сепараторе 1 засасывается в загрузочную воронку 54 окружающий воздух как транспортировочный воздух, в котором диспергируются частички 5 материала.
Другая возможность для диспергированной подачи частичек 5 материала должна, например, диспергированная подача реализовываться с помощью дозирующей ленты и желоба для транспортировочного воздуха. В качестве другой возможности предусматривается вращающаяся тарелка, на которую подаются частички 5 материала, которая обтекается воздухом и, тем самым, частички 5 материала подаются по отдельности в поток воздуха. Аналогично возможно решение по принципу сифона, которое соответствует в основном прямому продуванию соплом выхода из бункера. В трубопроводе от бункера 3 к сортировочной камере 30 может затем достигаться дальнейшее смешение и диспергирование соответственно благодаря изменениям направления, а также предусмотренному в трубопроводе смесителю и/или производящей турбулентные потоки статической или динамической конструкции.
В основном возможны также и в описанном здесь варианте конструктивного выполнения подобные статические и/или динамические конструкции.
В изображенном на Фиг. 1 варианте конструктивного выполнения предусмотрен перед входом транспортировочного воздушного потока 61 в сортировочную камеру 30 ускорительный участок 41. Этот ускорительный участок 41 реализуется в основном благодаря сужению поперечного сечения трубопроводов и, тем самым, служит для постоянного ускорения частичек 5 потока в транспортировочном воздухе 61. В области самого узкого места ускорительного участка 41 могут устанавливаться дополнительно еще отбивные элементы, например, кулачки или смещенные зубцы, и/или статические смесители, чтобы добиваться дальнейшего диспергирования, то есть, по возможности, равномерного распределения частичек 5 материала в потоке транспортировочного воздуха 61.
Скорость потока в сортировочной камере 30 может регулироваться, например, толщиной средств 60 для производства потока транспортировочного воздуха, которые далее будут описаны подробно. Дополнительно можно предусмотреть на ускорительном участке 41 плоское сопло Вентури, которое аналогично влияет на скорость потока поступающего транспортировочного воздуха 61 в сортировочную камеру 30 и, тем самым, также на скорость потока транспортировочного воздуха.
В представленном варианте конструктивного выполнения исходят из того, что в конце ускорительного участка 41 завершается как ускорение, так и смешивание частичек 5 материала с транспортировочным воздухом 61 и существует, по возможности, равномерное распределение. Для того, чтобы добиться, по возможности, хорошего сепарирования магнетизируемых частичек 6 материала и не магнетизируемых частичек 7 материала, желательно пропускать частички 5 материала, по возможности, медленно вдоль магнитного устройства 20, которое будет описано далее подробно. Поскольку, однако, тем самым, достигаемая пропускная способность уменьшалась бы, то желательно, чтобы частички 5 материала пропускались как можно быстрее вдоль магнитного устройства 20, при этом однако должно достигаться достаточно продолжительное их нахождение в магнитном поле.
При этом может быть предусмотрео, чтобы перед входом в сортировочную камеру 30 располагать диффузор 42. Тем самым, достигается то, что поток транспортировочного воздуха 61 расширяется и сортируемый материал, возможно, диспергируется еще больше, так что становится возможным хорошее сепарирование. Диффузор 42 может, например, реализоваться благодаря расширению поперечного сечения транспортировочного канала, при этом угол диффузора 42 должен оптимально находиться в диапазоне между 4° и 6°, чтобы минимизировать срывы потока и/или его расслоение. Далее благодаря расширению поперечного сечения транспортировочного канала достигается то, что уменьшается скорость потока транспортировочного воздуха 61 с частичками 5 материала, так что они транспортируются медленнее через магнитное поле 25, описываемое ниже более подробно, в результате чего становится возможным более длительное время его воздействия.
Затем протекает транспортировочный воздух 61 с частичками 5 материала по возможности медленно и прямолинейно через подсоединенную сортировочную камеру 30. Сортировочная камера 30 имеет, как показано на Фиг. 4, в основном прямоугольное поперечное сечение с закругленными или же загнутыми углами. Длинная сторона сортировочной камеры 30 ограничивается вращающимся цилиндром 10. Внутри цилиндра 10 находится магнитное устройство 20, которое выполнено предпочтительно как трехполюсный магнит 21. Цилиндр 10 изготовлен, предпочтительно, из не магнетизируемого или почти из не магнетизируемого материала, например, из алюминия.
Ниже описывается конструкция магнитного устройства 20, а также конструкция цилиндра 10 более подробно со ссылкой на Фиг. 4.
Как уже было описано, является магнитное устройство 20, предпочтительно, трехполюсным магнитом 21. В описанном далее конструктивном выполнении речь идет об электромагните. В смысле заявленного изобретения следует при этом понимать, что магнитное устройство 21 выполнено таким образом, что оно имеет центральный полюс 23, а также два распложенных сбоку от него других полюса 22 и 24, которые являются противоположными полюсами относительно центрального полюса 23. Иными словами, на среднем полюсе 23 совпадает полюс обоих внешних магнитов.
Изображенное на Фиг. 4 конструктивное выполнение магнитного устройства 20 является электромагнитом, который имеет железный сердечник 26, а также катушку 27, чтобы создавать магнитное поле 25. Катушка наматывается при этом на средний полюс 23. Магнитное поле 26 простирается в основном вдоль направления потока в сортировочной камере 30. При этом ширина 31 и глубина 32 сортировочной камеры 30 выполнены таким образом, что внутреннее пространство сортировочной камеры 30, по возможности, полностью заполняется магнитным полем 25. Это, в частности, означает, что магнитное поле 25 внутри сортировочной камеры 30 оказывается достаточно сильным, чтобы притягивать магнетизируемые частички 6 материала.
Само магнитное устройство 20 располагается внутри цилиндра 10 и, в основном, выполнено герметичным относительно окружающего воздуха. Это имеет то преимущество, что магнетизируемые, таким образом, частички 6 не могут попадать непосредственно на магнит и, таким образом, могут уменьшать его мощность или же, например, загрязнять его на продолжительное время.
Магнетизируемые частички 6 притягиваются к поверхности оболочки 11 цилиндра 10 под действием магнитного поля 25 и удерживаются на ней. Цилиндр, который может обозначаться как барабан, выполнен таким образом, что он может вращаться вокруг своей продольной оси 12. Для этого предусмотрен мотор 18. Благодаря направлению вращения 13 цилиндра 10 часть магнитной поверхности 11, как показано на Фиг. 4, выходит из зоны действия магнитного поля 25. Эта часть находится за пределами сортировочной камеры 30. Поскольку в этой зоне магнитное поле 25 больше не действует или же является недостаточно сильным, то отпадают магнетизируемые частички 6 опять на поверхность оболочки 11 цилиндра 10 и могут быть вытолкнуты из магнитного сепаратора 1. Для лучшей транспортировки магнетизируемых частичек 6 из сортировочной камеры 30 предусматриваются дополнительно на поверхности оболочки 11 захватывающие пластинки 14. Благодаря предусмотренным захватывающим пластинкам 14 на поверхности оболочки 11 достигается то, что при выходе во время вращения цилиндра 10 из зоны действия магнитного поля 25 магнетизируемые частички 6 не притягиваются опять в дальнейшем магнитным полем 25 и предотвращается, чтобы они, как бы, скользили вдоль поверхности оболочки 11 цилиндра 10 и не следовали бы в направлении вращения. Иными словами, предотвращается то, чтобы они во время вращения выходили из зоны действия магнитного поля. Так как захватывающие пластинки 14 представляют собой дополнительное возвышение, то, тем самым, облегчается выход магнетизируемых частичек 6 из зоны действия магнитного поля 25.
Альтернативно или дополнительно к захватывающим пластинкам 14 могут также предусматриваться другие соответствующие устройства на поверхности оболочки 11 цилиндра 10. Например, таковыми могут быть желобки, углубления или тому подобное.
Как показано на Фиг. 1, примыкает к сортировочной камере 30 сборочная камера 40, в которой улавливаются магнетизируемые частички 6. На нижнем конце сборочной камеры 40 находится, например, шлюзовое колесо 47, чтобы захватывать магнетизируемые частички 6 из сборочной камеры 40, не пропуская фальшивый воздух в магнитный сепаратор 1. Разумеется, может захватывающее устройство выполняться другим образом, если в результате этого минимизируется поступление фальшивого воздуха.
Не магнетизируемые частички 7 материала остаются в сортировочной камере 30 и транспортируются в потоке транспортировочного воздуха 61 в направлении пылевого фильтра 80. В этом пылевом фильтре 80 отделяются не магнетизируемые частички 7 материала из транспортировочного потока 61 и могут затем через второе шлюзовое колесо 37 аналогично отводиться из магнитного сепаратора 1. Наконец, к пылевому фильтру 80 подсоединяется воздуходувка 62, служит как средство 60 для производства потока транспортировочного воздуха и высасывает воздух через магнитный сепаратор 1.
В последующем поясняется более подробно с ссылкой на Фиг. 5 и 6, в частности, зона, расположенная между сортировочной камерой 30 и сборочной камерой 40. При этом на Фиг. 6 изображен в увеличенном масштабе вид на область VI на Фиг. 5. Обе фигуры представляют собой поперечное сечение по магнитному сепаратору 1 в соответствии с заявленным изобретением.
Как уже было описано, функционирует магнитный сепаратор 1 в условиях пониженного давления относительно окружающей среды. Дополнительно предусматривается, что в сборочной камере 40 существует более высокое статическое давление, чем в сортировочной камере 30. Это означает, что воздух или же газы протекают, как правило, от сборочной камеры 40 в направлении к сортировочной камере 30. Для того, чтобы оказывать влияние, в частности, на количество потока и/или на его скорость предусматривается область уплотнения 70 в месте контактирования между сортировочной камерой 30, сборочной камерой 40 и поверхностью оболочки 11 цилиндра 10. Благодаря этой области уплотнения 70 протекает на основании разницы давления воздушный поток от сборочной камеры 40 в направлении к сортировочной камере 30. Соответственно, предусмотрены в области уплотнения 70 устройства, как уплотнители или язычки, которые в этом месте уменьшают воздушный поток или же могут оказывать на него влияние.
В отношении изображенного на Фиг. 5 и 6 варианта конструктивного выполнения предусмотрено уплотнение 72 между сортировочной камерой 30 и сборочной камерой 40. Это уплотнение больше, в частности длиннее, чем расстояние между двумя захватывающими пластинками 14, так что в общем зазоре с захватывающими пластинками 14 образуется тип камеры с замкнутым объемом воздуха, которая функционирует как шлюз для передачи воздуха от сборочной камеры 40 в сортировочную камеру 30. Расстояние между уплотнением 72 и верхней частью захватывающей пластинки 14 может регулироваться, в результате чего может регулироваться поток воздуха, проходящий от сборочной камеры 40 в сортировочную камеру 30.
В этой связи служат захватывающие пластинки 14 также для того, чтобы улучшить запор воздуха между сортировочной камерой 30 и сборной камерой 40. В основном расстояние между уплотнителями и захватывающими пластинками 14 регулируется. В результате этого может регулироваться воздушный поток 71, который образуется против направления вращения 13 цилиндра 10. Задачей воздушного пока является отрывание с поверхности оболочки 11 или же захватывающих пластинок 14 притянутых магнетизируемых частичек 6 материала и не магнетизируемых частичек 7 материала и сбрасывание их обратно в сортировочную камеру 30. Таким образом, может достигаться последующая очистка частичек 5 материала. Разумеется воздушный поток 71 не устанавливается настолько сильным, что все частички 5 материала могут в основном отрываться. Как уже было описано, может варьироваться сила и объем воздушного потока 71 путем регулирования уплотнителей. В этой связи, предусматривается также впуск воздуха для сборочной камеры 40 с помощью которого может аналогично варьироваться количество воздуха, проникающего в сборочную камеру, так что в данном случае можно также оказывать влияние на воздушный поток 71.
Аналогичным образом предусматривается также уплотнение 73 на другой стороне контактного места сборочной камеры 30 и сортировочной камеры 40, как показано на Фиг. 5. Здесь желательно, по возможности, более надежное уплотнение.
Для лучшей очистки магнетизируемых частичек 6 материала может предусматриваться еще другое устройство. Это устройство поясняется более подробно со ссылкой на Фиг. 7 и 8. На Фиг. 7 показан аналогично схематически разрез по магнитному сепаратору 1 в соответствии с заявленным изобретением, при этом Фиг. 8 изображает в увеличенном масштабе зону VIII на Фиг. 7. Эта зона касается опять зоны уплотнения 70.
Дополнительно к воздушному потоку предусмотрены здесь очистительные сопла 65, которые активно продувают поверхность оболочки 11 цилиндра 10. Такое активное продувание может, с одной стороны, вызывать активное поступление воздуха, с другой стороны, представляется также возможность всасывать воздух благодаря существующему пониженному давлению, который затягивается в этом направлении. Смысл дополнительных очистительных сопел 65 состоит, аналогично, как и воздушных потоков 71 в том, чтобы сдувать находящийся на поверзности оболочки 11 материал и направлять его для дальнейшей очистки в сортировочную камеру 30.
Еще лучшее сепарирование достигается благодаря тому, что, как описано ниже со ссылкой на Фиг. 3, предусматривается устройство для производства накатывающегося потока 44 в сортировочную камеру 30. Это устройство может быть выполнено в форме треугольного листа с регулируемым углом наклона или дельта крыла. Существенным при этом является то, что оно производит два накатывающихся потока 45, которые направлены в противоположные стороны и дополнительно обеспечивают то, что частички 5 материала, которые находятся внутри сортировочной камеры 30, транспортируются, по возможности, вблизи от поверхности оболочки 11 цилиндра 10 и, таким образом, магнетизируемые частички 6 притягиваются к поверхности оболочки 11.
Поток транспортировочного воздуха 61 в сортировочной камере 30 должен быть, по возможности, равномерным, в частности ламинарным. Это можно рассматривать в смысле заявленного изобретения как проходящий, по возможности, параллельно барабану или же магнитной оси поток, при этом это также включает в себя выше описанные накатывающиеся потоки. Предпочтительно устанавливается скорость потока транспортировочного воздуха 61 таким образом, что она соответствует в общем, примерно, скорости свободного падения частиц 5 материала. При этом скорость, обычно, составляет в диапазоне между 3 м/сек до 7 м/сек.
Благодаря варьированию скорости потока могут достигаться различные эффекты. Так, с помощью более высокой, то есть быстрой скорости потока транспортировочного воздуха 61 в сортировочной камере 30 может достигаться более высокая пропускная способность при постоянной загрузке пылью, то есть при одинаковой загрузке частичками 5 материала на единицу объема транспортировочного воздуха 61. При сохраняющейся пропускной способности уменьшается нагрузка пылью или же частичка материала, в результате чего повышается чистота магнетизируемых частичек 6 материала, выброшенных в сортировочную камеру 40.
Если уменьшается скорость транспортировочного потока воздуха 61, то увеличивается время нахождения в магнитной поле 25 и, тем самым, выброс магнетизируемых частичек 6 в выброшенной их доле.
Как вытекает из общей концепции магнитного сепаратора 1, главными признаками для заявленного магнитного сепаратора 1 являются такие, что частички 5 материала, которые сепарируются, транспортируются в одном потоке с транспортировочным воздухом 61. Дополнительно важным является то, что поток транспортировочного воздуха 61 и направление вращения 13 цилиндра 10 в основном направлены перпендикулярно относительно друг друга, так что магнетизируемые частички 6 материала, которые притянуты к поверхности оболочки 11 цилиндра 10, удаляются, по возможности, медленно из магнитного поля 25, и, таким образом, не оказывается влияния на производительность магнитного устройства 20. Если они остаются притянутыми более длительное время, то создаваемое магнитное поле 25 ослабевало бы на длительное время и, тем самым, имелся бы ухудшенный коэффициент полезного действия магнитного сепаратора 1.
В основном представляется возможным располагать несколько заявленных магнитных сепараторов 1 друг за другом, чтобы получать независимо от силы магнитного поля и отдельных сортируемых частичек 5 материала материал различного качества. Аналогичным образом представляется возможным реализовать это с помощью разделенной на две части сборочной камеры 40, в которой в верхней ее части собирается материал с другими свойствами, чем тот, который собирается в ее нижней части. В этом отношении представляется также возможным предусматривать вдоль продольной оси цилиндра магнитные устройства 20 с магнитным полем различной силы.
С помощью заявленного магнитного сепаратора 1 достигается, кроме того, чрезвычайно выгодное закономерное увеличение производительности большее, чем по сравнению с аналогично сконструированным магнитным сепаратором, известным из уровня техники.
Для повышения пропускной способности известных барабанных магнитный сепараторов это может достигаться, как правило, путем увеличения ширины барабана, увеличения до допустимой толщины слоя материала магнетизируемых частичек и/или числа оборотов барабана, то есть скорости вращения. Как уже было описано, толщина слоя материала на барабане не может возрастать без негативного влияния на выбрасывание и чистоту материала, а также на силу магнитного поля. Аналогичным образом относится это и к числу оборотов барабана. После определенного числа оборотов барабана центробежная сила оказывается настолько большой, что притянутые частички материала в результате вращения опять сбрасываются с барабана и, тем самым, могут транспортироваться с помощью барабана из магнитного поля. Это означает, что поскольку скорость выгрузки барабана, а также толщина слоя на барабане при его увеличенных размерах должны оставаться постоянными, то пропускная способность часто может быть увеличена только за счет увеличения ширины барабана. Это обстоятельство обосновывается также тем, что при известных барабанных магнитных сепараторах, в противоположность заявленному изобретению, не достигается то, что в основном притягиваются только магнетизируемые частички на барабане. В случае известных барабанных магнитных сепараторов вследствие этого желательно, чтобы слой магнетизируемых частичек, удерживаемых на барабане, был, по возможности тонким, то есть в идеальном случае толщиной в одно зерно.
В соответствии с этим согласно изобретению можно благодаря сортировочной камере увеличивать ее во всех трех направлениях: по ширине, высоте и длине. Если скорость потока в сортировочной камере поддерживается постоянной, то увеличивается пропускная способность заявленного магнитного сепаратора в этом случае в квадратной зависимости в противоположность к пропорциональной зависимости согласно известному уровню техники. Если скорость потока может увеличиваться с увеличением установки и ее размеров, то получается закономерное увеличение производительности с еще более высокой потенцией. При этом проявляется преимущество заявленного технического решения по сравнению с известными барабанными магнитными сепараторами: в случае заявленного магнитного сепаратора не является необходимым, предусматривать только один тонкий слой толщиной в одно зерно магнетизируемых частиц на барабане, потому что благодаря диспергированным частичкам в потоке транспортировочного воздуха и общей конструкции магнитного сепаратора оказываются в основном только магнетизируемые частички на барабане или же на оболочке цилиндра. Таким образом, не возникает никаких проблем с числом оборотов, как в случае известных барабанных магнитных сепараторов и для чистоты не имеет значения, насколько медленно вращается барабан и какой толщины является слой магнетизируемых частичек на барабане.
Такая выгодная закономерность увеличения производительности предоставляет то преимущество, что заявленный магнитный сепаратор 1 может применяться также при больших размерах установки без необходимости использования неэкономичных размеров установки.
С помощью заявленного магнитного сепаратора представляется, тем самым, возможным мелкие частички материала с размером в диапазоне от D90<30 μm до D90<500 μm эффективно сепарировать сухими.