УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ ИЗ СУСПЕНЗИИ
APPARATUS FOR DEPOSITING FERROMAGNETIC PARTICLES FROM SUSPENSION

Изобретение касается устройства для осаждения ферромагнитных частиц из суспензии согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.
Существует множество технических заданий, в которых ферромагнитные частицы должны сепарироваться из суспензии. Важной областью, в которой возникает эта задача, является сепарация ферромагнитных частиц ценных веществ из суспензии размолотой руды. При этом речь идет здесь не только о частицах железа, которые должны сепарироваться из руды, но и о других веществах, таких как, например, содержащие медь частицы, которые сами не являются ферромагнитными, могут химически связываться с ферромагнитными частицами, например, магнетитом, и так селективно выделяться из суспензии со всей рудой. Под рудой при этом понимается сырье из горных пород, содержащее частицы ценного вещества, в частности, соединения металлов, которые в последующем процессе восстановления восстанавливаются с получением металлов.
Способы магнитного осаждения или способы магнитной сепарации служат для того, чтобы селективно извлекать ферромагнитные частицы из суспензии и осаждать их. При этом оказалась целесообразной конструкция установок для магнитного осаждения, включающая в себя трубчатый реактор, на котором установлены катушки, чтобы на внутренней стенке реактора создавалось магнитное поле, в котором скапливаются ферромагнитные частицы, которые отводятся оттуда надлежащим образом.
Этот способ магнитной сепарации при собственном рассмотрении уже является предпочтительным, но качество осаждения (качество концентрата) магнитных частиц при этом еще требует оптимизации.
Задача изобретения заключается в том, чтобы усовершенствовать установку для магнитной сепарации таким образом, чтобы усовершенствовалось качество осаждения ферромагнитных частиц.
Решение задачи заключается в устройстве для осаждения ферромагнитных частиц из суспензии с признаками п. 1 формулы изобретения.
Предлагаемое изобретением устройство отличается тем, что оно включает в себя трубчатый реактор, через который может протекать суспензия, содержащая ферромагнитные частицы. Реактор имеет, если смотреть в направлении протекания, первую область и вторую область. Кроме того, реактор имеет средства для создания магнитного поля, предпочтительно магнитные катушки, которые создают предпочтительно перемещающееся вдоль внутренней стенки реактора магнитное поле вдоль внутренней стенки реактора. Трубчатый реактор имеет во второй области трубу для стекания жильной породы и охватывающий эту трубу канал для осаждения концентрата. При этом ректор выполнен таким образом, что площадь поперечного сечения трубчатого реактора во второй области больше, чем в первой области.
Таким образом, трубчатый реактор расширяется во второй области по сравнению с площадью его поперечного сечения в первой области и одновременно разделяется на центрально расположенную в трубчатом реакторе трубу для стекания жильной породы и на охватывающий эту трубу канал для осаждения концентрата. Ферромагнитные частицы, которые, удерживаемые магнетизмом, прилипают к внутренней стенке реактора и движутся вдоль этой стенки, во второй области отводятся через расширение реактора наружу, при этом остаток суспензии, который не содержит или содержит только небольшое количество ферромагнитных частиц, называемый также жильной породой или по-английски «tailing» (хвосты), в середине реактора стекает в трубу для стекания жильной породы.
Таким образом, за счет силы тяжести наибольшая часть жильной породы попадает в трубопровод для стекания жильной породы, а не в канал для осаждения концентрата, который во второй области как бы отводится наружу. В результате этого качество концентрата, то есть выход магнитных частиц, которые содержатся в концентрате, значительно выше, чем в применявшихся до сих пор системах по уровню техники.
Под магнитными частицами, в частности, понимаются и далее также называются так ферромагнитные частицы. Сюда относятся также названные вначале композитные частицы, которые состоят из химического соединения между ферромагнитной частицей и немагнитным веществом.
Трубчатый реактор имеет, как правило, круглое поперечное сечение. Круглое поперечное сечение, в частности, целесообразно, чтобы обеспечивать равномерное магнитное поле и изготавливать трубу реактора с оптимальными затратами. У круглого реактора вместо термина «площадь поперечного сечения» может также использоваться сопоставимый с ним термин «диаметр реактора». Если форма поперечного сечения реактора отличается от круглой формы, то используемый позднее в специальном описании термин «диаметр» должен рассматриваться как эквивалент термина «площадь поперечного сечения».
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения площадь поперечного сечения трубы для стекания жильной породы во второй области имеет по меньшей мере такой же размер или больше, чем диаметр или, соответственно, площадь поперечного сечения реактора в первой области. Это означает, что концентрат в канале для осаждения концентрата выносится наружу настолько, чтобы жильная порода во второй области могла беспрепятственно течь дальше, и для этого у нее имеется в распоряжении по меньшей мере такое же поперечное сечение, как в первой области реактора в целом. Вероятность, что притянутая силой тяжести жильная порода по ошибке попадет в канал для осаждения концентрата, при этой конструкции значительно меньше, чем в уровне техники.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения, если смотреть в направлении протекания, предусмотрена третья область, в которой реактор еще раз расширяется и разделяется на другой канал для осаждения концентрата и охваченную этим каналом трубу для стекания. При этом снова имеется то же допущение, что диаметр или, соответственно, площадь поперечного сечения реактора в третьей области больше, чем во второй. При этом снова следует стремиться к тому, чтобы диаметр трубы для стекания жильной породы в третьей области имел по меньшей мере такой же размер, как диаметр реактора во второй области. Эта третья область, которая с геометрической точки зрения представляет собой вторую ступень в реакторе, действует так же, как и расширение реактора во второй области, концентрат еще раз отводится наружу по каналу для стекания концентрата, и еще оставшаяся от первой ступени жильная порода может под действием силы тяжести стекать по широкой трубе для стекания жильной породы.
В особых случаях может быть предпочтительным дополнительное увеличение количества ступеней.
В другом предпочтительном варианте осуществления предусмотрено промывочное устройство, с помощью которого промывочная жидкость может подаваться в канал для осаждения концентрата. Эта промывочная жидкость способствует дополнительному вымыванию жильной породы, которая еще имеется в концентрате или, соответственно, которая случайно попала в канал для осаждения концентрата.
При этом целесообразно, если канал для осаждения концентрата в направлении протекания после входа промывочной жидкости сужен. Это способствует тому, чтобы над сужением при входе промывочной жидкости возникало избыточное давление, и жильная порода с промывочной жидкостью двигалась против направления протекания по каналу для осаждения концентрата и направлялась назад в трубу для стекания жильной породы.
Такого рода промывочное устройство с описанным принципом действия может быть расположено во второй и/или третьей области. Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения и другие признаки содержатся в дальнейшем описании фигур. При этом речь идет только о приведенных в качестве примера вариантах осуществления, которые не являются ограничением области охраны п. 1 формулы изобретения.
При этом показано:
фиг. 1: схематичное изображение поперечного сечения устройства для магнитной сепарации по уровню техники;
фиг. 2: схематичное изображение поперечного сечения устройства для магнитной сепарации с расширенным во второй области поперечным сечением реактора;
фиг. 3: устройство для магнитной сепарации в соответствии с фиг. 2, снабженное дополнительным промывочным устройством;
фиг. 4: устройство для магнитной сепарации в соответствии с фиг. 2, снабженное второй ступенью расширения поперечного сечения реактора;
фиг. 5: устройство для магнитной сепарации в соответствии с фиг. 4, снабженное промывочным устройством в третьей области, и
фиг. 6: устройство для магнитной сепарации в соответствии с фиг. 5, снабженное дополнительным промывочным устройством во второй области.
На фиг. 2 схематично в поперечном сечении изображено устройство для магнитной сепарации, которое включает в себя трубчатый реактор 6. Вокруг трубчатого реактора 6 расположены средства для создания магнитного поля, которые выполнены в виде катушек 14. Катушки 14 вращательно-симметрично расположены вокруг реактора 6, и с их помощью создается находящееся внутри, в частности, на внутренней стенке реактора, здесь наглядности ради не изображенное магнитное поле. Посредством этого магнитного поля ферромагнитные частицы, которые содержатся в текущей через реактор суспензии 4, притягиваются к внутренней стенке 16 реактора и откладываются на ней. В частности, путем надлежащего управления различными катушками 14 магнитное поле может быть выполнено таким образом, чтобы оно перемещалось в направлении 8 протекания суспензии 4 вдоль внутренней стенки 16 реактора 6. Такого рода магнитное поле называется также перемещающимся полем.
При необходимости внутри реактора 6 может быть расположено также трубчатое, предпочтительно цилиндрическое вытесняющее тело 5, посредством которого суспензия 4 вытесняется ближе к стенке 16 реактора и при этом приносит в радиус действия магнитного поля больше ферромагнитных частиц.
Прилегающие к внутренней стенке реактора ферромагнитные частицы направляются перемещающимся полем в направлении 8 протекания вдоль стенки 16.
Устройство 2 отличается тем, что реактор 6 имеет вторую область 12, в которой реактор 6 ступенчато расширяется в площади его поперечного сечения. Если исходить из того, что в одном из предпочтительных вариантов осуществления реактора 6 речь идет о цилиндрическом реакторе с круглым поперечным сечением, то диаметр 21 реактора 6 в первой области 10 меньше, чем диаметр 22 реактора 6 во второй области 12. Кроме того, реактор во второй области 12 разделяется на трубу 18 для стекания жильной породы и охватывающий ее канал 20 для осаждения концентрата. Канал 20 для осаждения концентрата в переходе от первой области 10 ко второй области 12 проходит наискосок наружу, при этом труба 18 для стекания жильной породы предпочтительно имеет по меньшей мере такой же диаметр 24, что и диаметр 21 реактора 6 в первой области.
Движение суспензии 4 в вертикально ориентированном реакторе по существу происходит под действием силы тяжести, которая обозначена стрелкой 38. В переходе между первой областью 10 и второй областью 12 с приблизительно неизменным поперечным сечением трубы для жильной породы нет существенной движущей силы, которая могла бы направлять ее в канал 20 для осаждения концентрата.
В принципе, реактор 6 не обязательно должен быть установлен вертикально, он может также иметь горизонтальную компоненту направления, при этом суспензия при необходимости под давлением нагнетается в реактор 6.
Движущиеся вдоль внутренней стенки 16 реактора ферромагнитные частицы следуют по стрелке 36 на фиг. 2 в канал 20 для осаждения концентрата. Качество осаждения, то есть концентрация ферромагнитных частиц, которая попадает в канал 20 для осаждения концентрата, выше, чем у устройства уровня техники, которое, например, изображено на фиг. 1. Соответствующие признаки на фиг. 1, так как они имеют такое же название, что и признаки на фиг. 2, но не относятся к изобретению, снабжены звездочкой. На фиг. 1 можно видеть, что трубчатый реактор 6* во второй области продолжается с тем же диаметром, что и в первой области, только труба 18* для стекания жильной породы сужается в противоположность устройству в соответствии с фиг. 2. Вследствие этого нежелательным образом возможно отведение частей жильной породы большего размера по каналу 20* для осаждения концентрата. Концентрат в соответствии с фиг. 1, таким образом, не так высококонцентрирован, как это происходит с помощью устройства на фиг. 2. При необходимости необходимы несколько проходов концентрата в других сепарационных устройствах 2* для достижения того же результата, который достигается с помощью устройства 2 в соответствии с фиг. 2 в одной отдельной ступени.
На фиг. 3 изображено устройство 2 для магнитной сепарации, аналогичное фиг. 2, которое, однако, имеет дополнительное промывочное устройство 32. По трубопроводу 40 для промывочной жидкости, который здесь в качестве примера центрально расположен в трубчатом реакторе 6, промывочная жидкость 34 направляется в канал 20 для осаждения концентрата. В этом случае целесообразно, если канал 20 для осаждения концентрата сужается ниже ввода промывочной жидкости 34. Это поясняется сужением или, соответственно, уменьшением размера 44 на фиг. 3. Под понятием «ниже» при этом следует понимать, что сужение 44 в направлении 8 протекания расположено ниже промывочного устройства, что на практике, когда движение суспензии 4 определяется силой тяжести, также топографически может называться ниже. Благодаря сужению 44 канала 20 для осаждения концентрата создается избыточное давление, которое приводит к тому, что нежелательным образом попавшая в канал 20 жильная порода по стрелке 42 вытесняется назад в трубу 20 для стекания жильной породы.
На фиг. 4 теперь изображено устройство для магнитной сепарации, снабженное двухступенчатым трубчатым реактором 6. В противоположность реактору 6 на фиг. 3 реактор 6' на фиг. 4 имеет дополнительное расширение площади его поперечного сечения или, соответственно, его диаметра в виде, если смотреть в направлении 8 протекания, дополнительной ступени. При этом можно также говорить о двухступенчатом реакторе 6'. Может быть также целесообразно применять реактор с количеством ступеней более двух. Реактор 6' имеет третью область 26, в которой реактор 6' еще раз разделяется на канал 20' для осаждения концентрата и трубу 18' для стекания жильной породы. Площадь поперечного сечения или, соответственно, при круглом поперечном сечении диаметра 28 третьей области 26 реактора 6', таким образом, больше, чем диаметр 24 второй области 12. Также целесообразным образом труба 18' для стекания жильной породы выполнена так, что она имеет такое же или большее поперечное сечение или, соответственно, диаметр 30, что и диаметр 24 или, соответственно, поперечное сечение реактора 6' во второй области 12.
Дополнительное расширение реактора 6' в третьей области 26 действует так же, как это уже было описано в связи со второй областью 12. Избыточная жильная порода может беспрепятственно под действием силы тяжести или силы продавливания вытекать через трубу 18 для осаждения жильной породы.
Уже было упомянуто, что не изображенное явно магнитное поле, которое создается катушками 14, представляет собой перемещающееся поле, которое, в частности, следует направлению 8 протекания и в дальнейшем ходе направлению 36 отвода магнитных частиц. При этом необходим тщательный расчет магнитных катушек 14 и выбор достаточно высоких электрических токов в катушках в переходной зоне между первой областью 10 и второй областью 12 или, соответственно, второй областью 12 в третью область 26, чтобы обеспечивать надежный отвод концентрата.
На фиг. 5 и 6 изображен в каждом случае двухступенчатый трубчатый реактор 6', причем на фиг. 5 предусмотрено промывочное устройство 32' в третьей области 26, а на фиг. 6 как во второй области 12, так и в третьей области 26 в каждом случае установлено промывочное устройство 32 или, соответственно, 32'. Струя промывочной воды устройства 32, 32' для промывочной воды вызывает завихрение транспортируемой вдоль внутренней стенки 16 реактора вниз смеси из магнитного и попутно транспортируемого немагнитного материала, то есть жильной породы. В то время как магнитный материал в направлении 8 протекания ниже выхода 34 промывочной жидкости снова притягивается к стенке реактора, жильная порода транспортируется промывочной жидкостью 34 по стрелке 42 назад в трубу 18' или, соответственно, 18 для отвода жильной породы.