ВАЛКОВЫЙ СЕПАРАТОР НА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТАХ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ СЛАБОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к области разделения слабомагнитных материалов по магнитным свойствам и может быть использована в горнорудной, металлургической, стекольной, абразивной и других отраслях промышленности. Сепаратор предназначен для сухого и мокрого магнитного обогащения материалов.
Известен валковый сепаратор (А.с. СССР №589022, опубл. 25.01.78, В03С 1/10) для обогащения полезных ископаемых, включающий магнитную систему, параллельно установленные валки с кольцевыми выступами и нарифлениями, питающее устройство и приемники продуктов разделения. Данное устройство позволяет разделять тонкоизмельченные материалы.
Недостатками этого сепаратора является:
- наличие электромагнитной системы, что приводит к большому расходу электроэнергии на возбуждение магнитного поля;
- возникновение вихревых токов в валках, тормозящих вращение последних, что приводит также к большому расходу электроэнергии, потребляемой приводами валков;
- малая протяженность рабочей зоны между валками и, следовательно, низкая эффективность сепарации.
Известен роликовый магнитный сепаратор (А.с. СССР №184189, опубл 21.07.66) для обогащения слабомагнитных руд, состоящий из нескольких пар вращающихся роликов, выполненных из чередующихся рабочих дисков и постоянных магнитов. Постоянные магниты имеют чередующуюся полярность вдоль осей роликов.
К недостаткам этого устройства можно отнести малую протяженность рабочей зоны между валками и, следовательно, низкую эффективность сепарации. Кроме того, имеют место вихревые токи в стальных частях валков между магнитами, что требует повышенной мощности электропривода.
Известен магнитный сепаратор (А.с. СССР №882623, опубл. 23.11.81, В03С 1/12) для обогащения тонкоизмельченных слабомагнитных руд, включающий вращающуюся цилиндрическую магнитную систему из постоянных магнитов с железными вставками, приспособления для удаления магнитного продукта и приемники продуктов разделения. Магнитная система сепаратора выполнена в виде концентрических колец с вертикальной осью вращения, при этом сепаратор снабжен магнитопроводами, установленными вдоль боковых поверхностей колец в чередующейся последовательности с приспособлениями для удаления магнитного продукта.
Существенным недостатком является то, что неподвижные шунтирующие магнитопроводы не обеспечивают снижения магнитного поля до величины, необходимой для смыва слабомагнитных частиц, что приводит к зарастанию как слабомагнитными, так и сильномагнитными частицами рабочей зоны.
Известен магнитный сепаратор (А.с. SU №1128983, опубл. 15.12.84, В03С 1/10) для мокрого магнитного обогащения, включающий валок из магнитомягкого материала с выступами и уступами на поверхности, электромагнитную систему с полюсами, питатель, приемники продуктов разделения.
Недостаток устройства - большой расход электроэнергии на возбуждение электромагнитной системы и вращение валков, в которых наводятся вихревые токи, тормозящие вращение.
Известен магнитный барабанный сепаратор (Патент RU №68363, опубл. 27.11.2007, В03С 1/00) для обогащения сухих сыпучих слабомагнитных руд или других слабомагнитных продуктов. Сепаратор состоит из корпуса, в котором в направлении перемещения руды установлены магнитные барабаны, магнитная система которых неподвижна и размещена внутри установленного с возможностью вращения тонкостенного немагнитного цилиндра. Магнитные системы барабанов выполнены из постоянных магнитов высокой энергии.
Недостаток этого устройства заключается в том, что наиболее эффективная часть магнитного поля «съедается» зазором между магнитной системой и обечайкой барабана, а также толщиной обечайки барабана, что приводит к снижению эффективности сепарации.
Известно устройство (Патент RU №2209684, опубл. 10.10.2002, В03С 1/10) для непрерывной магнитной сепарации слабомагнитных материалов как сухим, так и мокрым способом, состоящее из магнитной системы с полюсными наконечниками, установленных между наконечниками ферромагнитных тел, приспособления для подачи материала, стенок и перегородок для задания наклона траектории движения и приспособлений для отвода немагнитного и магнитного продуктов. При мокром обогащении устройство снабжено приспособлением для подачи воды.
Недостатками этого сепаратора являются:
- сложность конструкции;
- зарастание ферромагнитных тел слабомагнитными продуктами сепарации, что требует периодического отключения магнитного поля (обмоток возбуждения) для очистки рабочей зоны;
- наличие электромагнитной системы, способной к отключению, для снятия магнитного поля при очистке рабочей зоны (возбуждение электромагнитной системы требует большого расхода электроэнергии).
В качестве прототипа заявляемого устройства выбран полиградиентный магнитный сепаратор (А.с. SU 1747172, опубл. 15.07.92, В03С 1/10) для мокрой магнитной сепарации слабомагнитных руд. Сепаратор включает выполненный с возможностью вращения на валу рабочий орган, поверхность которого образована постоянными магнитами чередующейся полярности, полиградиентную среду и съемник концентрата. Кроме того устройство снабжено дополнительными магнитами, цилиндрическим магнитопроводом и радиально расположенными ферромагнитными пластинами, один конец которых закреплен на магнитопроводе, а другой выполнен с полюсными наконечниками, выступающими над поверхностью рабочего органа. При этом дополнительные магниты расположены над основными и соединены в группы, каждая их которых заключена между ферромагнитными пластинами. Причем основные магниты и дополнительные магниты обращены к ферромагнитным пластинам полюсами, имеющими одноименную полярность.
К недостаткам прототипа, кроме сложности конструкции, можно отнести тот факт, что слабомагнитные частицы крупностью более 3-5 мм могут не удерживаться полиградиентной средой. Это приводит к низкой эффективности сепарации, что подтверждается показателями, приведенными в таблице. Другим недостатком является то, что полиградиентная среда со временем зарастает сильномагнитными частицами, после чего сепарация прекращается.
Задачей настоящей полезной модели, является создание универсального магнитного сепаратора, позволяющего осуществлять сепарацию слабомагнитных материалов крупностью 0-8 мм при работе как в сухом, так и в мокром режимах при большей эффективности и минимальном потреблении электроэнергии.
Для решения поставленной задачи предлагается следующая конструкция сепаратора (фиг.). Основным рабочим органом сепаратора является магнитный валок (4). Валок представляет собой полый цилиндр, на поверхности которого закреплены кольцевые магниты Nd-Fe-B чередующейся полярности с наклеенными на них кольцевыми дисками из магнитомягкой стали. Валок насаживается на цилиндрический хвостовик вала, который вращается в подшипниках, установленных в корпусе. На другом конце вала устанавливается шкив клиноременной передачи.
Удаление магнитного продукта с поверхности валка производится с помощью съемника концентрата, выполненного в виде вращающейся щетки (3). Щетка состоит из резиновых лопастей, закрепленных на основании. Щетка насажена на вал аналогично валку.
Валок и щетка размещены внутри корпуса ванны (6), в которой происходит процесс разделения и сбор продуктов сепарации.
Ванна представляет собой коробчатую конструкцию, внутри которой в нижней ее части установлена перегородка (7), делящая ванну на два отсека с выпускными патрубками (8). Над перегородкой установлен поворотный шибер-отсекатель, позволяющий регулировать ширину зоны приема каждого из отсеков. Поворот шибера производится с помощью рукоятки (5), расположенной на лицевой поверхности ванны. Угол поворота шибера определяется по шкале. После установки шибера в заданное положение он закрепляется фиксирующей гайкой.
Механизм привода состоит из мотор-редуктора (9). Вращение от редуктора к валку и щетке передается клиновым ремнем.
Подача исходного материала в сепартор осуществляется с помощью электровибрационного питателя (1) через течку (2).
Производительность питателя определяется амплитудой колебаний лотка
В случае мокрого обогащения устройство снабжено приспособлением для подачи воды (10), переливным устройством (11) для обеспечения требуемого уровня пульпы в ванне сепаратора и сменными насадками на выпускных патрубках (8), обеспечивающими требуемый водный режим при различной производительности.
Сепаратор работает следующим образом.
При сухом обогащении: подлежащий сепарации сухой материал, предварительно очищенный от сильномагнитных примесей, подается в бункер электровибропитателя. С лотка питателя материал через вертикальную течку поступает на поверхность вращающегося магнитного валка. Немагнитные частицы отделяются от поверхности валка под действием центробежных и гравитационных сил и разгружаются в отсек немагнитного продукта до делительного шибера. Магнитные частицы удерживаются на поверхности валка и выносятся в зону разгрузки магнитного продукта. Удаление магнитных частиц с поверхности валка производится механически с помощью щетки.
При мокром обогащении: подлежащий сепарации сухой материал, предварительно очищенный от сильномагнитных примесей, подается в бункер электровибропитателя. С лотка питателя материал через вертикальную течку поступает на поверхность жидкой среды (пульпы), уровень которой контролируется переливным устройством и сменными насадками на разгрузочных патрубках. Жидкая среда (пульпа) создается подаваемой через патрубки устройства (10) технологической и промывной водой и поступающим на обогащение материалом. Далее частицы материала поступают на поверхность вращающегося магнитного валка и под действием гравитационных сил разгружаются в отсек немагнитного продукта до делительного шибера. Магнитные частицы удерживаются на поверхности валка и выносятся в зону разгрузки магнитного продукта. С поверхности валка магнитные частицы удаляются с помощью щетки.
В зависимости от степени магнитной восприимчивости материала, крупности его частиц и условий обогащения, подбирается наиболее эффективный режим работы сепаратора:
- производительность;
- скорость вращения валка;
- положение шибера ванны.
Существенным преимуществом заявляемого сепаратора по сравнению с прототипом является минимальное потребление электроэнергии, т.к. не требуются обмотки возбуждения постоянного тока для создания магнитного поля и не требуется установка электродвигателя большой мощности для вращения валка, преодолевающего тормозящее действие вихревых токов в валке.
Примеры сепарации материала при различных скоростях вращения валка приведены в таблице 1 (мокрая сепарация) и таблице 2 (сухая сепарация).
Таблица 1
На модели устройства сепарировалась руда крупностью 0-8 мм, состоящая из сидерита и кварца. Процесс мокрый. Производительность 300 кг/ч.
Скорость вращения валков, об/мин
Наименование продуктов
Выход, %
Содержание Fe, %
Извлечение Fe, %
магнитный
70,6
29,1
99,27
50
немагнитный
29,4
3,59
0,73
исходный
100,0
21,6
100,0
магнитный
60,6
32,1
89,6
70
немагнитный
39,4
5,73
10,4
исходный
100,0
21,7
100,0
Таблица 2
На модели устройства сепарировалась руда крупностью 0-8 мм, состоящая из сидерита и кварца. Процесс сухой. Производительность 300 кг/ч.
Скорость вращения валков, об/мин
Наименование продуктов
Выход, %
Содержание Fe,%
Извлечение Fe, %
магнитный
62,0
33,4
95,4
70
немагнитный
38.0
2,6
4,6
исходный
100,0
21,7
100,0
магнитный
52,3
37,2
89,7
100
немагнитный
47,7
4,7
10,3
исходный
100,0
21,7
100,0
Испытания предложенного сепаратора показали, что обеспечивается разделение слабомагнитного материала крупностью 0-8 мм как сухим, так и мокрым способом, при существенно более простом по сравнению с прототипом конструктивном исполнении с большей эффективность и меньшем потреблении электроэнергии.