МАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР

Полезная модель относится к устройствам для магнитного обогащения магнетитовых руд и может использоваться для получения продуктов высокого качества.
Известен сепаратор, содержащий магнитопровод в виде двух полых цилиндров, расположенных параллельно и горизонтально с регулируемым зазором. Полые цилиндры заключены в кожухи. Кожухи и отклоняющие фартуки выполнены из диэлектрического антифрикционного материала. При движении разделяемого материала между электромагнитными системами он подвергается воздействию бегущих магнитных полей, предотвращающих образование устойчивых флоккул магнитных частиц с немагнитными. Магнитные фракции притягиваются к поверхности кожухов и перемещаются сначала по ним, а потом по поверхности отклоняющих фартуков, напряженность магнитных полей которых плавно уменьшается. Выходя из зоны действия магнитных полей, магнитные частицы попадают в соответствующий бункер (П- RU №2038848, В03С 1/24, опубл. 09.07.1995).
Недостатком этого сепаратора является то, что падающие вниз слабомагнитные и немагнитные фракции изменяют вертикальную траекторию движения на наклонную и, вследствие чего, попадают вместо приемника для немагнитной фракции в магнитную фракцию, разубоживая концентрат.
Известен магнитный сепаратор, содержащий расположенный над лентой конвейера корпус с магнитной системой из постоянных магнитов, установленные с возможностью вращения вокруг вертикальной оси (П- RU №2246358, В03С 1/24, опуб. 20.02.2005, бюл. №5). Вращение корпуса с магнитной системой постоянное с достаточно большой скоростью, а удаление ферромагнитных частиц происходит под действием центробежных сил. Конструкция достаточно сложна и недолговечна, так как при эксплуатации происходит сильный износ вращающихся частей.
Известен многокамерный магнитный сепаратор с бегущим полем. (П.М. RU №72880, В03С 1/12, опубл. 10.05.2008, бюл. №13).
Сепаратор включает размещенные на общей оси вращения немагнитные диски с закрепленными на них постоянными магнитами, снабжен несколькими сепарационными камерами, магнитная система выполнена из магнитных блоков, размещенных по дуге окружности дисков на 360° с чередующейся магнитной полярностью на расстоянии между блоками меньше их ширины, причем расположенные по обе стороны от сепарационной камеры и находящиеся на одной линии блоки имеют направленное расположение векторов магнитной индукции.
Во втором варианте исполнения магнитная система выполнена из чередующихся по окружности диска единичных и сдвоенных с минимальным зазором блоков, причем магнитная полярность единичных блоков противоположна магнитной полярности сдвоенных блоков и магнитные системы по обе стороны сепарационных камер смещены по дуге окружности на угол обеспечивающий нахождение одиночных блоков на линии, проходящей через центр деления сдвоенных блоков и имеющих сонаправленные векторы магнитной индукции.
Недостатком данного технического решения является сложность конструкции и невысокая производительность сепаратора из-за многократного перемагничивания магнитных частиц.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является магнитный сепаратор, включающий корпус, в котором в направлении перемещения руды, подлежащей обогащению, установлены на разных уровнях и друг за другом два магнитных барабана с магнитными системами внутри, корпуса барабанов выполнены из немагнитного материала, магнитная система выполнена внутри барабанов по дуге и составлена из  постоянных магнитов с чередующейся полярностью, при этом магнитная система первого барабана закреплена на оси и располагается на 90°-180° по диаметру барабана, магнитная система второго барабана размещена по дуге 90°-180° выполняют неподвижной из радиально намагниченных постоянных магнитов или круговая магнитная система жестко закреплена на валу барабана и вращается вместе с барабаном по направлению перемещения руды, обечайка второго барабана связана с транспортерной лентой, за счет которой происходит  съем магнитного материала в бункер магнитного продукта. Магнитная система второго барабана выполнена с чередованием максимально намагниченных постоянных магнитов, разделенных между собой ферромагнитными кольцами (концентраторами) вдоль оси магнитного барабана, позволяет получить на поверхности этих концентраторов предельные значения величины магнитной индукции (до 2 Тл) (пол.модель  RU 64947 U1, В03С 1/00, опубл. 27.07.2007, бюл. №21).
Недостатком данного сепаратора является возможность его использования для обогащения только наиболее слабомагнитных руд, магнитная система второго барабана с величиной магнитной индукции (до 2 Тл) не позволяет использовать сепаратор для обогащения руд с высокой магнитной восприимчивостью.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в увеличении производительности устройства, а также в повышении эффективности и качества очистки сепарируемых магнетитовых руд за счет выполнения круговой магнитной системы из чередующихся 18 магнитных полюсов с возможностью ее вращения от отдельного регулируемого электропривода от вращения обечайки барабана.
Технический результат полезной модели достигается за счет того, что магнитный сепаратор, включающий два немагнитных барабана, в каждом из которых расположены магнитные системы, выполненные из постоянных магнитов, приемники продуктов разделения сепарации, новым является то, что магнитная система нижнего барабана выполнена по дуге 360° с большей интенсивностью магнитных сил поля на его рабочей поверхности, чем на рабочей поверхности верхнего барабана, обечайка и магнитная система нижнего барабана находятся на одном валу, но имеют разные электроприводы вращения. Кроме того, обечайка нижнего барабана связана с транспортерной лентой, с которой происходит съем магнитного материала, а для натяжения и удерживания ленты установлен натяжной ролик.
Существенными признаками полезной модели являются магнитная система нижнего барабана кругового типа на постоянных магнитах с чередующейся полярностью с вращением навстречу подаваемой руде. Магнитная система нижнего выполнена круговой на 360° и вращается от отдельного электропривода навстречу подаваемой руде, при этом ось вращения магнитной системы совпадает с осью вращения барабана. Магнитная система нижнего барабана выполнена с большей интенсивностью магнитных сил поля на его поверхности, чем на рабочей поверхности верхнего барабана. Обечайка нижнего барабана связана с транспортерной лентой, для натяжения и удерживания ленты установлен натяжной ролик. Каждый магнитный барабан имеет свой электропривод вращения.
Заявителем не выявлены технические решения, тождественные заявленной полезной модели, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна».
На фиг. 1 схематически показан магнитный сепаратор - вид спереди (разрез).
На фиг. 2 показан вид сбоку (разрез).
Магнитный сепаратор состоит из двух магнитных барабанов, расположенных один над другим. Верхний барабан 1 выполнен с неподвижной магнитной системой 2 с электроприводом барабана 8. Нижний магнитный барабан 3 выполнен с круговой магнитной системой 4, имеющей свой электропривод 10. Обечайка нижнего барабана 3 вращается на валу независимо от магнитной системы 4 за счет собственного электропривода 9 и приводит в движение транспортерную ленту 5. Под верхним барабаном 1 на раме закреплен делительный шибер 7 для разделения веера обогащаемого материала. В нижней части нижнего барабана 3 сепаратора также установлен делительный шибер 7 для отделения продуктов сепарации на магнитный продукт М.П. и немагнитный продукт Нм.П. Транспортерная лента 5 используется для съема магнитного продукта с круговой магнитной системы. Для натяжения и удерживания ленты установлен натяжной ролик ленты 6. Каждый из магнитных барабанов имеет свой индивидуальный электропривод.
Заявляемый для патентования магнитный сепаратор работает следующим образом (фиг. 1, 2).
Исходный рудный материал подается через загрузочный бункер сверху на цилиндрическую поверхность верхнего магнитного барабана 1, расположенного в корпусе сепаратора.
Под действием магнитных сил наиболее магнитовосприимчивые частицы руды, преодолевая центробежную силу, притягиваются к поверхности барабана 1 и выносятся на этой поверхности в результате вращения барабана из зоны действия магнитных сил и в дальнейшем под действием центробежных и гравитационных сил трансформируются в приемник концентрата М.П. Немагнитный продукт под действием центробежных и гравитационных сил еще в зоне действия магнитных сил отрывается от поверхности барабана и направляется делительным шибером 7 на нижний барабан с бегущим магнитным полем, где и происходит окончательное разделение на магнитный М.П. и немагнитный продукт Нм.п. (хвосты).
Магнитный продукт верхнего барабана 1 выводится из процесса сепарации и поступает в бункер магнитного продукта М.П. Немагнитный продукт (хвосты) верхнего барабана 1 поступает на нижний магнитный барабан 3 с бегущим магнитным полем 4. Под действием кругового магнитного поля 4 все магнитные включения, находящиеся в составе сепарируемого продукта, в момент прохождения по магнитной системе 4 извлекаются, притягиваются и удерживаются на транспортерной ленте 5. Съем магнитного материала с транспортерной ленты 5 происходит при удалении материала от магнитной системы 4.
Магнитный продукт нижнего барабана 3 объединяется с магнитным продуктом верхнего барабана 1 в специальном сборнике магнитного продукта М.П., а немагнитный продукт (хвосты) поступает в сборник немагнитного продукта Нм.П.
Магнитные частицы с меньшей магнитной величиной восприимчивости (промпродукт) делительным шибером 7 направляются на поверхность нижнего барабана 3, который имеет магнитную систему с большей интенсивностью, чем верхний барабан 1. Интенсивность магнитного поля нижнего барабана 3 создает условия для осуществления процесса последующего обогащения промпродукта, которого не произошло на верхнем барабане 1.
Успешному обогащению магнитной руды на втором магнитном барабане способствует более тонкий слой руды на поверхности транспортерной ленты 5, с которой происходит съем магнитного продукта. В результате на нижнем барабане в результате обогащения получают готовый концентрат и немагнитный продукт (хвосты).
Выполнение магнитной системы нижнего барабана из постоянных магнитов высокой энергии ниодим - железо - бор позволяет в предложенном сепараторе в несколько раз увеличить величину магнитной индукции на поверхности барабана и соответственно значительно увеличить магнитные силы поля (в сравнении с магнитным сепаратором-прототипом). Напряженность магнитного поля, равная 210 МТл достаточна для эффективного обогащения руд.
Магнитная система нижнего барабана выполнена по всему диаметру (круговая) и вращается от отдельного регулируемого электропривода навстречу движению сепарируемого материала, при этом ось вращения магнитной системы совпадает с осью вращения барабана.
Сепарируемый материал находится в бегущем поле, что повышает селективность извлечения за счет создания « кипящего слоя ».
Технические характеристики сепаратора с бегущим магнитным полем
Предложенный для патентования магнитный сепаратор был смонтирован на ОАО «ВГОК» и показал свою работоспособность при обогащении магнетитовых руд.
На предложенном магнитном сепараторе заявителем была проведена большая серия опытов на различных режимах обогащения (см. таблица 2). Опыты проводили на дробильно-обогатительном участке шахты «Южная» ОАО «ВГОК».
Базовый вариант
Проводили сухую магнитную сепарацию по схемам и параметрам, близким к патенту, взятого в качестве прототипа.
Использовали сепараторы сухого магнитного обогащения:
первый прием - БМ-6 (Н - 110 МТл., скорость 60 об./мин);
второй прием - ПБС 40/20 (Н - 215 МТл., скорость 58 об./мин).
Вариант с бегущим магнитным полем (по заявляемому сепаратору)
Первый прием - сепаратор сухого магнитного обогащения
БМ-6 (Н - 100 МТЛ, скорость 60 об./мин)
Перечистка хвостов - ленточный сепаратор с бегущим магнитным полем -
(Н -220 МТл., скорость вращения магнитной системы 140 об./мин, скорость ленты - 1,1 м/с)
Из таблиц результатов испытаний видно, что в варианте CMC:
при использовании ленточного сепаратора с бегущим магнитным полем был получен промпродукт с массовой долей железа на 3,5% выше базового варианта.
При обогащении полученных промпродуктов методом ММС:
из промпродукта с применением бегущего магнитного поля - сквозной выход концентрата увеличивается на 0,3%, сквозное извлечение выше на 1,6% и массовая доля железа в нем возрастает на 0,6%.
На предложенном заявителем магнитном сепараторе в сравнении с базовым вариантом из меньшего количества промпродукта CMC (на 7,6%) получили концентрат ММС на 0,3% больше. Таким образом, использование данного сепаратора позволяет уменьшить объем измельчения промпродукта, которое является одной из наиболее затратных операций при обогащении руд.
Магнитный сепаратор позволяет повысить эффективность разделения магнетитовых руд. Сепаратор прост в изготовлении и имеет большой срок службы.