СЕПАРАТОР МАГНИТНЫЙ ДВУХКАСКАДНЫЙ БАРАБАННЫЙ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ СУХИХ СЫПУЧИХ СЛАБОМАГНИТНЫХ РУД

Полезная модель относится к технологии магнитного обогащения сухих сыпучих слабомагнитных руд и может быть использована в горнодобывающей отрасли, например, для обогащения окисленных железных руд.
Известны двухкаскадные валковые электромагнитные сепараторы предназначенные для обогащения сыпучих слабомагнитных руд [1]. Магнитное поле в таких сепараторах возбуждается мощными электромагнитами, которые обеспечивают получение на зубцах валков величину магнитной индукции В=(1,2-1,7) Тл. Возникающие при таких значениях индукции градиенты напряженности магнитного поля и соответственно величины магнитных сил поля на зубцах валков позволяют осуществлять на валковых сепараторах обогащение слабомагнитных руд и сепарацию других слабомагнитных продуктов. Поэтому валковые сепараторы [1] являются основным типом магнитных сепараторов в технологии обогащения слабомагнитных руд.
Валковые сепараторы [1], которые можно рассматривать как функциональные аналоги предложенному сепаратору магнитному двухкаскадному барабанному, имеют ряд существенных недостатков.
Поочередное изменение наибольших магнитных сил поля (на выступах зубцов валка) и наименьших магнитных сил поля (в пазах между зубцами валка) не обеспечивает создания сплошного барьера из наибольших магнитных сил вдоль оси валка на пути перемещения руды, подлежащей обогащению. Вследствие этого в процессе обогащения сыпучей руды некоторая ее часть движется в пазах между зубцами валка в зоне действия таких минимальных сил, которых недостаточно для успешного обогащения слабомагнитной руды.
Наличие больших магнитных сил взаимопритяжения валков и полюсов электромагнитов приводит к быстрому изнашиванию и разрушению
шарикоподшипниковых опор, что тоже является существенным конструктивным недостатком валковых сепараторов [1].
Наличие относительно небольшого воздушного промежутка между валками и полюсами электромагнита ограничивает высоту слоя руды, подлежащей обогащению, обусловливая тем самым низкую удельную производительность сепаратора. Кроме того, электромагнитное возбуждение магнитного поля требует дополнительных расходов электроэнергии, расходов на аппаратуру коммутации и защиты и на кабельные линии.
1
2
Известный двухкаскадный барабанный магнитный сепаратор [2], в котором реализуется способ двухступенчатого обогащения сильномагнитных руд. Магнитный сепаратор [2] включает два магнитных барабана, которые установлены на разных уровнях и друг за другом в направлении перемещения раздробленной сыпучей руды, которая подлежит магнитному обогащению. Магнитные барабаны смонтированы в одном корпусе, каждый из которых оснащен устройствами подачи на их рабочую поверхность руды, распределителями потоков руды в процессе ее магнитного обогащения и приемниками просепарированной руды. Каждый из барабанов имеет свой индивидуальный электропривод. Оба магнитных барабана включают тонкостенные немагнитные цилиндры, внутри которых установлена неподвижная магнитная система, составлена из отдельных феритбариевых постоянных магнитов, закрепленных на ферромагнитном шунте. Каждый из магнитов намагничен радиально относительно рабочей поверхности барабана, а сами магниты установлены внутри барабана по дуге с чередованием их полярности в направлении перемещения руды. Напряженность магнитного поля на поверхности первого магнитного барабана (H=80 кА/м) меньше, чем соответствующая напряженность на втором магнитном барабане (Н=100 кА/м). Скорость вращения первого барабана больше, чем скорость вращения второго барабана.
Принцип работы двухкаскадного барабанного магнитного сепаратора [2],
заключается в действии магнитных сил поля на поток сыпучей руды, что перемещается на поверхности приведенных в движение барабанов. Под действием магнитных сил сильномагнитная фракция руды притягивается к поверхности барабанов и за счет вращения барабанов выносится из зоны действия магнитных сил и в дальнейшем под действием сил притяжения и центробежных сил отрывается из поверхности барабанов и попадает в приемники концентрата. Еще на участке движения руды в зоне действия магнитных сил поля немагнитная (и менее всего магнитная) фракция руды, под действием центробежных сил и сил притяжения попадает в приемники немагнитной фракции (хвосты). Часть руды, которая перемещается на поверхности первого барабана и представляет собой смесь немагнитной фракции и "бедных сростков" (промпродукт) попадает на нижний барабан, где она тоже разделяется на концентрат, промпродукт и хвосты.
Недостатком двухкаскадного барабанного сепаратора [2], который принимается в качестве прототипа, является его неприемлемая эффективность для обогащения слабомагнитных руд, что обусловливается, в первую очередь, низкой магнитной энергией феритбариевых постоянных магнитов, из которых составлена магнитная система сепаратора [2], и как следствие этого - получение таких низких значений магнитных сил поля в рабочем объеме сепаратора, которых недостаточно для обогащения слабомагнитных руд.
Освоение высокоэнергетических постоянных магнитов (Nd-Fe-B) позволяет создавать магнитные системы сепараторов на постоянных магнитах с величиной магнитной индукции и магнитных сил, соизмеримых с соответствующими величинами, которые получают на валковых электромагнитных сепараторах, что открывает путь созданию барабанных магнитных сепараторов для обогащения слабомагнитных руд.
В основу полезной модели поставлена задача совершенствования двухкаскадного барабанного магнитного сепаратора для его использования в технологическом процессе обогащения сухих сыпучих слабомагнитных руд.
Поставленная задача решается тем, что сепаратор магнитный двухкаскадный барабанный для обогащения сухих сыпучих слабомагнитных руд, который включает корпус, в котором в направлении перемещения руды, подлежащей обогащению, установлены на разных уровнях и друг за другом два магнитных барабана разной магнитной интенсивности, магнитная система каждого из которых неподвижна, размещена по дуге 90°-180° внутри установленного с возможностью вращения тонкостенного немагнитного цилиндра и составлена из отдельных постоянных магнитов поочередной полярности в направлении вращения магнитного барабана, а магнитная система второго магнитного барабана выполнена с большей интенсивностью магнитных сил поля на его рабочей поверхности, чем на рабочей поверхности первого барабана. Магнитную систему каждого из магнитных барабанов выполняют из постоянных магнитов высокой энергии, ширина полюсов которых уменьшается в каждом из магнитных барабанов в направлении их вращения, при этом ширина первого полюса магнитной системы первого магнитного барабана больше ширины первого полюса магнитной системы второго магнитного барабана.
Поставленная задача решается тем, что постоянные магниты первого и второго магнитных барабанов намагничивают радиально относительно тонкостенного немагнитного цилиндра.
Поставленная задача решается тем, что постоянные магниты второго магнитного барабана намагничивают тангенциально относительно тонкостенного немагнитного цилиндра, а сами магниты разделены по кругу между собой пластинчатыми или клинообразными ферромагнитными вставками-концентраторами, к которым магниты прилегают одноименными полюсами.
Поставленная задача решается тем, что каждый из магнитных барабанов приводят в движение индивидуальным регулируемым по скорости электороприводом.
Поставленная задача решается тем, что диаметр первого магнитного
барабана больше диаметра второго магнитного барабана при меньшей скорости вращения первого барабана относительно скорости вращения второго барабана.
13
2
3
Выполнение магнитных систем обоих магнитных барабанов из постоянных магнитов высокой энергии (Nd-Fe-B) позволяет в предложенном двухкаскадном сепараторе в несколько раз увеличить величину магнитной индукции на рабочей поверхности барабанов и соответственно на порядок увеличить магнитные силы поля (сравнительно с сепаратором - прототипом [2]). Получаемые величины магнитных сил поля (Fм≈10 А/м) достаточные для эффективного обогащения слабомагнитных руд. Но сама по себе простая замена в магнитных системах сепаратора [2] постоянных магнитов малой энергии магнитами высокой энергии (Nd-Fe-B) недостаточно эффективная, если одновременно с такой заменой материала магнитов не изменить саму конструкцию магнитных систем, взаимосвязанных между собой в одном технологическом процессе двухступенчатого обогащения сухих сыпучих слабомагнитных руд. Широкий диапазон величин магнитной восприимчивости слабомагнитных руд (например, измельченных окисленных железных руд), который обусловлен и крупностью отдельных зерен руды, и неоднородностью сростков (рудных и нерудных зерен) требует соответствующей неоднородности магнитного поля, в котором перемещается руда в процессе ее магнитного обогащения. Проведенные экспериментальные исследования показали, что для достижения самого эффективного обогащения окисленных железных руд, магнитная система каждого из барабанов двухкаскадного сепаратора должна выполняться с уменьшением ширины полюсов в направлении перемещения руды в каждом из магнитных барабанов при большей ширине первого полюса первого магнитного барабана сравнительно со вторым барабаном. Для этого сепаратор выполняют с большей величиной диаметра первого магнитного барабана, чем диаметр второго барабана.
Скорость вращения второго барабана устанавливают большей величины, чем первого с целью получения на втором барабане больших центробежных сил.
Для достижения еще большей неоднородности топологии магнитного поля двух магнитных барабанов в полезной модели предложено магнитную систему второго магнитного барабана выполнять в двух вариантах. По первому варианту магнитную систему выполняют традиционно для барабанных сепараторов из радиально намагниченных полюсов, установленных на ферромагнитном шунте. По второму варианту для достижения наибольших магнитных сил на поверхности магнитной системы магниты намагничивают тангенциально относительно поверхности барабана, устанавливают по дуге и разделяют между собой пластинчатыми или клинообразными концентраторами. Именно в зоне внешней поверхности концентраторов получают наибольшие осаждающие магнитные силы. Такая магнитная система наиболее эффективная при обогащении небольшого слоя потока руды, особенно руды с наименьшей величиной магнитной восприимчивости.
Большая неоднородность магнитных и других свойств (например, влажности) руды, подлежащей обогащению, требует иметь возможность налаживать режим обогащения как при вводе сепаратора в эксплуатацию, так и при его переналадке в связи с изменением состава руды уже в процессе эксплуатации сепаратора.
Для этого, кроме традиционной переналадки сепаратора системой распределителей потока руды в сепараторе, предлагается дополнительно оптиматизацию процесса обогащения достигать независимым изменением скорости вращения каждого из барабанов сепаратора, например, за счет электропривода каждого из них от частотнорегулирумых по скорости асинхронных двигателей.
На фиг.1 изображена конструктивная схема магнитного двухкаскадного барабанного сепаратора.
На фиг.2 изображено поперечное сечение магнитной системы первого магнитного барабана.
На фиг.3 изображено поперечное сечение магнитной системы второго магнитного барабана с радиально намагниченными постоянными магнитами.
На фиг.4 изображено поперечное сечение магнитной системы второго магнитного барабана с тангенциально намагниченными постоянными магнитами.
Сепаратор магнитный двухкаскадный барабанный для обогащения сухих сыпучих слабомагнитных руд (фиг.1) включает корпус 1, в котором друг за другом в направлении перемещения руды, подлежащей обогащению, установленные на разных уровнях два магнитных барабана 2 и 3. Первый магнитный барабан 2 включает установленный с возможностью вращения тонкостенный немагнитный цилиндр 4, внутри которого закреплена магнитная система 5. Магнитная система 5 состоит из постоянных магнитов высоких энергий (Nd-Fe-B), намагниченных радиально относительно тонкостенного цилиндра 4 и установленных с чередованием их полярности в направлении перемещения руды.
Второй магнитный барабан 3 включает составленную из постоянных магнитов высокой энергии магнитную систему 6, размещенную внутри установленного с возможностью вращения тонкостенного цилиндра 7.
Сепаратор оснащен системой распределителей 8 потока руды в процессе ее обогащения и системой распределителей 9 обогащенной руды, вибропитателями 10, 11 первого и второго барабанов.
1
3
Магнитная система первого магнитного барабана 2 (фиг.2) включает постоянные магниты 12 выполненные с разной шириной полюсов (от наибольшей ширины τ к наименьшей ширине τ). Постоянные магниты 12 устанавливают на ферромагнитном шунте 13.
1
4
2
Второй магнитный барабан 3 (фиг.1) может выполняться в двух вариантах. По первому варианту исполнения магнитную систему 6 (фиг.1) конструктивно выполняют аналогичной магнитной системе первого барабана (фиг.2), но с меньшей шириной полюсов магнитов 14 (фиг.3) (τ фiг.2>τ фиг.3). Магниты 14 намагничены радиально и установлены на ферромагнитном шунте 15. Диаметр D
1
(фиг.3) второго магнитного барабана меньше диаметра D (фиг.2) первого магнитного барабана. По второму варианту исполнения магнитной системы второго магнитного барабана постоянные магниты 16 (фиг.4) намагничены тангенциально относительно поверхности тонкостенного цилиндра 17 (фиг.4). По кругу между полюсами 16 установлены клинообразные или пластинчатые ферромагнитные концентраторы 18, к которым магниты прилегают одноименными полюсами. Постоянные магниты 16 и ферромагнитные концентраторы 18 закреплены на неподвижном немагнитном полом цилиндре 19.
Предложенный магнитный сепаратор работает следующим образом: сухую сыпучую слабомагнитную руду вибропитателем 10 (фиг.1) подают на поверхность первого магнитного барабана 2, который вращаясь перемещает на своей поверхности поток руды в зоне действия магнитных сил.
Под действием магнитных сил наиболее магнитовосприимчивые частицы руды, преодолевая центробежную силу, притягиваются к поверхности барабана и выносятся на этой поверхности в результате вращения барабана из зоны действия магнитных сил и в дальнейшем под действием центробежных и гравитационных сил транспортируются через распределители руды 8 в приемники концентрата руды. Немагнитный продукт под действием центробежных и гравитационных сил через систему распределителей 8 направляют в приемники немагнитного продукта (хвосты). Магнитные частицы руды с меньшей магнитной восприимчивостью тела (промпродукт) системой распределителей 8 (фиг.1) подают на поверхность вибропитателя 11 (фиг.1), откуда далее промпродукт подается на поверхность второго магнитного барабана, который вращается быстрее, чем первый магнитный барабан (создавая большие центробежные силы) и имеет большей интенсивности магнитную систему. Процесс обогащения руды (промпродукту) на втором магнитном барабане осуществляется аналогично процессу на первом барабане, но при других силах магнитного поля, центробежных силах и слоя руды на поверхности барабана. На выходе второго барабана получают опять три продукта
(концентрат, промпродукт и хвосты), распределение которых осуществляется распределителями 9 (фиг.1).
Предложенный двухкаскадный магнитный сепаратор экспериментально исследовался на НПФ "Продэкология" (г.Ровно) и показал свою работоспособность в процессе обогащения слабомагнитных железных руд. Результаты исследований приведены в таблице:
Питание
Магнитный продукт
Промпродукт
Немагнитный продукт
Стадия магнитного обогащения
Производительность, т/час
Клас крупности, мм
Выход, %
Содержание Fe, %
Выход, %
Содержание Fe, %
Извлечение, %
Выход, %
Содержание Fe, %
Извлечение, %
Выход, %
Содержание Fe, %
Извлечение, %
Гематит-мартитовые кварциты четвертого железистого горизонта
I - стадия
40
100
39,34
28,6
51,62
37,57
39,1
41,21
40,9
32,3
26,2
21,53
II - стадия (перечистка промпродукта I - стадии)
30
+0-10
39,1
41,21
6,50
49,50
8,19
21,9
42,00
23,4
10,6
34,5
9,31
Итого
40
100
39,34
35,1
51,23
45,75
21,9
42,00
23,4
42,9
28,25
30,84
Наиболее перспективная отрасль применения двухкаскадного сепаратора-переработка отвалов окисленных железных руд.
Источники информации:
1. В.А.Грамм, К.В.Николаенко, А.Г.Федоров «Машинист магнитных сепараторов», Москва «Недра», 1990 г., стр.82.
2. В.А.Грамм, К.В.Николаенко, А.Г.Федоров «Машинист магнитных сепараторов», Москва «Недра», 1990 г., стр.44.