УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ МЕЛКИХ ЧАСТИЦ
DEVICE FOR SEPARATION OF SMALL PARTICLES

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для разделения преимущественно мелких минеральных частиц, различающихся по плотности (дополнительное различие частиц в удельной магнитной восприимчивости и крупности повышает эффективность действия сепаратора).
Известен электромагнитный сепаратор, который содержит устройство подачи сырья, разделитель сырья, и отличается тем, что разделитель сырья состоит из немагнитного вертикального продуктопровода цилиндрической формы, расположенного во внутренней области, как минимум, двух последовательно установленных статоров асинхронных электродвигателей, параллельно подсоединенных к источнику переменного тока, и к выходу продуктопровода коаксиально подсоединены, как минимум, два трубопровода разного диаметра (Заявка RU №2005135057/03, кл. В03С 1/00, опубл. 10.06.2007).
Основным недостатком данного аппарата будет сравнительно низкая эффективность разделения частиц, особенно мелких и с небольшим различием в плотностях разделяемых компонентов.
Известен центробежный концентратор, который используется для обогащения руд благородных металлов и платины, содержащих магнитную фракцию. Концентратор содержит вращающуюся чашу с накопительными канавками, питающий патрубок, подающий исходное сырье на дно чаши, устройство слива. В концентраторе неподвижно установлена многополюсная магнитная система с магнитопроводом, окружающим питающий патрубок. Между магнитной системой и внутренней поверхностью чаши расположена концентрическая разделительная перегородка, укрепленная на чаше. На внешней стороне разделительной перегородки может быть выполнена винтовая канавка (Заявка RU №2000122352/03, кл. В03C 1/30, опубл. 27.12.2001).
Такой аппарат неэффективно обогащает руды, содержащие небольшое количество магнитных фракций, а также мелкие классы материала.
Также известен центробежный магнитогравитационный сепаратор, включающий корпус, вертикально установленный ротор в виде тонкостенного цилиндрического барабана, магнитную систему с внешней стороны ротора, питатель в верхней части ротора, а также устройство для слива легкой фракции в нижней части ротора, который отличается тем, что ротор содержит на нижнем торце внутри барабана кольцевой бортик, образующий во вращающемся роторе накопительную ванну для тяжелой фракции, а каналы питателя для подачи сырья в ротор направлены на внутреннюю поверхность барабана (Заявка RU №2001134519/03, кл. В03С 1/32, опубл. 27.08.2003).
Основными недостатками данного аппарата будут невысокая эффективность разделения частиц небольшой крупности и небольшое различие в плотности.
Известен сепаратор, принятый за прототип, который выполнен в виде полого цилиндра и оснащенный приводом для вращения вокруг вертикальной оси, патрубки для подачи питания и вывода продуктов разделения, разгрузочный патрубок, расположенный коаксиально корпусу в нижней части аппарата и выполненный в виде полого цилиндра (А.с. SU № 957966 A1, кл. В03В 5/34, опубл. 15.09.1982).
Основным недостатком данного аппарата является недостаточно высокая эффективность разделения частиц, особенно мелких и с низким коэффициентом сферичности.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности разделения полезных ископаемых, особенно мелких и с низким коэффициентом сферичности.
Технический результат достигается тем, что сепаратор включает корпус, выполненный в виде полого цилиндра и оснащенный приводом для вращения вокруг вертикальной оси, патрубок для подачи питания, а также патрубок для вывода продуктов разделения, выполненный в виде полого цилиндра и расположенный коаксиально корпусу в нижней части аппарата, согласно изобретению в канавках на внутренней поверхности корпуса или на полом немагнитном цилиндре, расположенном вокруг корпуса, через равные расстояния расположены обмотки, подключенные к источнику электрического тока.
Техническое решение также достигается тем, что в обмотках создается импульсное бегущее магнитное поле.
Предлагаемый аппарат поясняется фиг.1 (обмотки расположены в канавках на внутренней поверхности корпуса), на которой изображен вертикальный разрез устройства. Аппарат состоит из цилиндрического корпуса (1), внутри которого смонтированы электрические обмотки (2), которые подключены к источнику электрического тока. Исходное питание подается через патрубок (3), удельнолегкий продукт разгружается через патрубок (4), а удельнотяжелый продукт разгружается в пространстве между корпусом (1) и разгрузочным патрубком (4).
Вариант с расположением обмоток вокруг корпуса поясняется чертежом (фиг.2 - вертикальный разрез) и состоит из цилиндрического корпуса (1), патрубка для подачи исходного питания (3), неподвижного цилиндрического корпуса с обмотками, подключенными к источнику электрического тока и разгрузочного патрубка (4).
Устройство, предлагаемое в п.1, может использоваться в следующих случаях:
1. Разделяемые компоненты различаются по плотности, а магнитные частицы искусственно вводятся в аппарат (или содержатся в достаточном количестве, >10% в исходном сырье). Тогда на плотные частицы действует центробежная сила, «отжимающая» их к стенкам аппарата, а легкие частицы перемещаются ближе к оси (причем в отличие от широко известных центробежных концентраторов направление вращения все время меняется относительно вертикальной оси и, следовательно, на частицы действует нестационарное центробежное поле). Одновременно на внутренней поверхности за счет бегущего магнитного поля образуются «гребни» (своеобразная постель) из магнитных частиц, которые движутся вниз. Причем, чем ближе к стенкам аппарата, тем эти гребни плотнее (т.к. магнитное поле имеет большую напряженность). Частицы плотных минералов захватываются этими гребнями и транспортируются вниз, находясь близко к станкам. Легкие минералы вытесняются к оси аппарата и разгружаются через разгрузочный патрубок 4.
2. Разделяемые компоненты различаются по плотности и удельной магнитной восприимчивости, причем более плотные компоненты являются более магнитными. В этом случае разделение происходит особенно эффективно. Плотные и магнитные частицы перераспределяются к стенкам аппарата за счет действия центробежной и одновременно магнитной силы. Легкие и немагнитные перераспределяются к оси аппарата и разгружаются через патрубок 4.
Устройство с расположением обмоток на полом немагнитном цилиндре (фиг.2) работает аналогично. Но такое решение приводит к тому, что магнитная постель получается более разрыхленной. При этом наблюдается увеличение содержания плотных минералов в концентрате.
Устройство по п.2 работает так же, как и устройство по п.1. Но здесь используется импульсное бегущее магнитное поле. Это приводит к тому, что магнитные флоккулы, в которые могут «захватываться» не только плотные, но и легкие минералы, постоянно разрушаются, при этом получатся более чистый концентрат. Для создания импульсного поля электрическая система аппарата снабжена электронным прерывателем.
1
5
Для проверки работы заявляемого устройства была создана лабораторная модель, имеющая следующие размеры: высота L 30 см, внутренний диаметр L 5. Частота вращения вокруг вертикальной оси подбирается индивидуально под конкретный материал, в частности, на данной установке применялись частоты от 5 до 15 колебаний в секунду. Углы вращения вокруг вертикальной оси также подбирается индивидуально под конкретный материал. В данном случае углы варьировались от 40 до 200°. Магнитное поле создавалось при помощи линейного индуктора или линейного индуктора, снабженного специальным электронным прерывателем. Для питания электромагнитной системы использовался источник трехфазного напряжения 3×380 В, частота - 50 Гц.
Испытания на аппарате по п.1 (обмотки в канавках) проводились на искусственной смеси, содержащей 1% вольфрама, 20% магнетита и остальное кварц. Магнетит использовался в качестве улавливающей постели. Результаты, полученные при частоте вращения 10 колебаний в секунду, угле поворота 100° (крупность питания - 0,15 мм), следующие: выход плотного продукта составлял 14,6%, содержание в нем вольфрама 6,8%, извлечение вольфрама 88,6%.
Испытания на аппарате (обмотки на полом немагнитном цилиндре) проводились на искусственной смеси, содержащей 1% вольфрама, 20% магнетита и 79% кварца. Результаты, полученные частоте вращения 10 колебаний в секунду, углу поворота 100° (крупность питания - 0,15 мм) следующие: выход плотного продукта составлял 7,8%, содержание в нем вольфрама 12,7%, извлечение вольфрама 88,9%.
Испытания на аппарате по п.2 проводились на такой же искусственной смеси, содержащей 1% вольфрама, 20% магнетита и 79% кварца. Результаты, полученные при частоте вращения 10 колебаний в секунду, угле поворота 100° (крупность питания - 0,15 мм), следующие: выход плотного продукта составлял 7,8%, содержание в нем вольфрама 11,8%, извлечение вольфрама 91,2%.
Применение заявляемого устройства позволяет повысить эффективность выделения мелких частиц.