ВИНТОВОЙ СЕПАРАТОР
SCREW SEPARATOR

Изобретение относится к сепарации материалов, обладающих магнитной восприимчивостью, и может быть использовано в горнообогатительной и металлургической промышленностях, а также на очистных сооружениях для переработки производственных и бытовых сточных вод и отходов.
Известен магнитовинтовой сепаратор, включающий несущий каркас, состоящий из вертикальной осевой станины, пульпоприемник, винтовой желоб, магнитную систему, создающую магнитную напряженность в зоне разделения продукта обогащения с направлением магнитных сил на выделяемые зерна, устройство для разделения и вывода продуктов обогащения. При этом электромагнитная система выполнена в виде вертикально установленного соленоида, а винтовой желоб размещен внутри соленоида (SU 1736610 A1, B03C 1/02, 30.05.1992). Данный винтовой сепаратор является по совокупности признаков и назначению наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому.
К недостаткам данного винтового сепаратора относится расположение винтового желоба внутри соленоида, что увеличивает габариты установки, усложняет ее обслуживание, не позволяет вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка винтового сепаратора, который бы при простоте конструкции, высокой производительности, малой трудоемкости в эксплуатации обеспечивал высокую эффективность разделения исходного материала на магнитную и немагнитную части.
Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в увеличении равнодействующей сил, действующих на магнитные частицы, при более низкой напряженности магнитного поля, в снижении энергетических затрат, повышении эффективности обогащения магнитного продукта и в возможности вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.
Указанный технический результат достигается тем, что винтовой сепаратор, включающий несущий каркас, состоящий из вертикальной осевой станины, пульпоприемник, винтовой желоб, магнитную систему, создающую магнитную напряженность в зоне разделения продукта обогащения с направлением магнитных сил на выделяемые зерна, устройство для разделения и вывода продуктов обогащения, согласно изобретению содержит распределитель смывной воды для равномерного распределения смывной воды по всему периметру желоба и регулировки ее количества, а магнитная система для создания магнитной напряженности расположена внутри винтового желоба.
Магнитная система может быть вмонтирована в каркас сепаратора.
2
3
В одном из возможных вариантов выполнения сепаратора вертикальная осевая станина несущего каркаса может быть выполнена из любых магнитных сплавов, например ЮНДК-24 или из керамических анизотропных магнитов из феррита бария (ВаО·6FeO).
Кроме того, магнитная система может быть выполнена из электромагнитов, питаемых постоянным или электромагнитов, питаемых переменным током.
Кроме того, магнитная система выполнена из отдельных элементов любой формы, например спиралевидной.
В предпочтительном варианте выполнения сепаратора магнитная система установлена с регулируемым напряжением магнитного поля в пространстве разделения обрабатываемого материала. с величиной напряженности магнитного поля от 39790 А/м и выше.
Целесообразно винтовой желоб, выполненный в виде спирали с вертикальной осью, изготавливать из чугунного или стального литья, стального проката, обычно футерованного износостойкой резиной, предпочтительно марки 6253; а также из пластикового материала звеньями, соединенными между собой с помощью пазов, выполненных в торцевых частях каждого звена, смазанных клеем или без него, а по всей длине укрепленными стяжными шпильками.
Винтовые сепараторы с электромагнитной, питаемой постоянным током конструкцией магнитной системы менее надежны по сравнению с винтовыми сепараторами с электромагнитной, питаемой переменным током конструкцией магнитной системы, в связи с тем, что их работа зависит не только от наличия электроэнергии в сети переменного тока, но и от состояния преобразователей и пускорегулирующей аппаратуры сети постоянного тока. Наиболее надежными являются винтовые сепараторы с магнитными системами, набранными из постоянных магнитов. Регулировать напряженность магнитного поля в пространстве разделения обрабатываемого материала винтового сепаратора с магнитной системой, выполненной из постоянных магнитов, например, возможно путем перемещения разделительных элементов (экранов) между магнитами и обрабатываемым материалом, путем управления рабочим магнитным сопротивлением магнитного шунта в цепи постоянного магнита и т.д.
Созданием в зоне разделения продукта обогащения магнитной напряженности можно изменять физические свойства пульпы: диэлектрические, вязкость, скорость движения, поверхностное натяжение и др. С увеличением скорости движения снижается сила трения зерен о стенки винтообразного желоба. Воздействие магнитного поля изменяет теплоту смачивания между жидкостью и твердой поверхностью. Улучшение смачиваемости твердых поверхностей интенсифицирует осаждение частиц. Изменяя смачиваемость поверхностей твердых тел можно повысить эффективность разделения минеральных продуктов.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и фиг.2 изображен вариант выполнения винтового сепаратора.
Винтовой сепаратор состоит из пульпоприемника 1, винтового желоба 2, устройства для разделения и вывода продуктов обогащения 3, распределителя смывной воды 4, вертикальной осевой станины 5 несущего каркаса 6, магнитной системы для создания воздействия магнитных сил на извлекаемое вещество 7.
2
3
Одним из вариантов данного винтового сепаратора является выполнение у несущего каркаса вертикальной осевой станины из любых магнитных сплавов, например ЮНДК-24 или из керамических анизотропных магнитов из феррита бария (ВаО·6FeO).
Винтовой сепаратор работает следующим образом.
Включается магнитная система 7. Из распределителя смывной воды 4 подается равномерно распределяемая по всему периметру внутреннего борта желоба смывная вода, которая образует поток небольшой глубины. Исходный материал (пульпа) поступает в пульпоприемник 1. При этом гасится скорость исходного взвесенесущего потока (пульпы), формируется поток с кинематической структурой, близкой к винтовому, а также осуществляется плавный ввод потока в винтовой желоб 2, смонтированный на несущем каркасе 6. Далее пульпа по винтовому желобу 2 под действием силы тяжести стекает вниз в виде тонкого, разной глубины по сечению желоба потока. По мере прохождения потока пульпы в закрученном потоке помимо гравитационных (силы тяжести), гидродинамических (динамический напор воды), центробежных сил на зерна материала также воздействуют магнитные силы. Из общего потока движущейся пульпы выделяются металломагнитные частицы, изменяющие свой путь по направлению движения магнитной силы. Тяжелые частицы, обладающие магнитными свойствами, концентрируются у внутреннего борта винтового желоба, а легкие частицы, не обладающие магнитными свойствами, - у внешнего. Под действием силы тяжести или динамического напора воды частички, не обладающие магнитными свойствами (хвосты), свободно удаляются из этой зоны, в то время как частички, обладающие магнитными свойствами, удерживаются в магнитном поле и транспортирующей системой устройства для разделения и вывода продуктов обогащения 3 выносятся в другую сторону.
Пример
Было проведено опытно-промышленное опробование разработанного способа разделения минеральных продуктов на магнитные и немагнитные части. Для этого величину напряженности магнитного поля в пространстве разделения обрабатываемого материала создавали при следующих значениях: 35000 А/м, 39790 А/м, 860000 А/м, 1671180 А/м, 1700000 А/м. Для проведения опытов была взята руда с исходным содержанием железа, равным 37,2%.
Сравнительные результаты обогащения руды на магнитовинтовом сепараторе (прототипе) и предлагаемом в различных режимах
Способ
Напряженность магнитного поля, А/м
Массовая доля железа в исходном продукте, %
Массовая доля железа в концентрате, %
Массовая доля железа в хвостах, %
Извлечение железа в концентрат, %
Прототип
нет данных
37,2
53,2
12,4
86,9
Предлагаемый
39790
37,2
53.8
11.8
87.4
Предлагаемый
860000
37,2
55.3
11.3
87.6
Предлагаемый
1671180
37,2
56.1
10.4
88.4
Предлагаемый
35000
37,2
52,1
12,6
87,2
Предлагаемый
1700000
37,2
54,5
11,7
87,3
Из таблицы видно, что при одинаковой массовой доле железа в одинаковом исходном продукте предлагаемый способ разделения минеральных продуктов на магнитные и немагнитные части позволяет уменьшить массовую долю железа в хвостах с 12,4% до 10,4%, повысить качество концентрата с 53,2% до 56,1%, при повышении извлечения с 86,9% до 88,4%.
Существенное улучшение показателей обогащения обеспечивается при напряженности магнитного поля в пределах 39790 А/м до 1671180 А/м. Регулирование напряженности магнитного поля винтового желоба осуществляется при изменении типа обрабатываемого исходного продукта, а также установлении оптимального режима при колебаниях вещественного состава в процессе переработки.
Использование данного винтового сепаратора дает возможность повысить эффективность разделения исходного материала на магнитную и немагнитную части за счет увеличения равнодействующей сил, действующих на магнитные частицы, при более низкой напряженности магнитного поля, обеспечивает снижение энергетических затрат, а также позволяет вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.