МАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР
MAGNETIC SEPARATOR

Изобретение относится к области магнитной сепарации, а именно к устройствам для извлечения магнитовосприимчивых частиц из жидкостных сред, и может быть использовано в горнодобывающей, металлургической и других отраслях промышленности.
Известен магнитный сепаратор для обогащения магнитных руд и материалов, содержащий корпус, внутри которого расположен барабан с магнитной системой, загрузочное и разгрузочные устройства, магнитные керамические пластины для снижения потери металла в хвостах, расположенные в разгрузочном устройстве [1].
Недостатком этого магнитного сепаратора является захват немагнитных частиц породы и сростков в объем флокул, образующихся на барабане, без последующего разрушения последних и вывода немагнитных частиц и сростков в хвосты, что приводит к ухудшению селективности процесса сепарации и качества концентрата.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является магнитный сепаратор, содержащий корпус, внутри которого концентрично размещены немагнитный барабан, установленный с возможностью вращения, и магнитная система, состоящая из двух секций и жестко соединенная с основанием сепаратора. В первой секции магнитный материал флокулируется на барабане и после вращения последнего выносится в зону между магнитными системами, в которой магнитный продукт разгружается с барабана, разбавляется водой и подвергается воздействию колебаний. Под действием магнитного поля магнитный продукт во второй секции снова притягивается к барабану и выносится в зону разгрузки концентрата [2]. Этот сепаратор принят нами в качестве прототипа.
Недостатками прототипа являются более низкая удельная производительность, частичное выделение в концентрат раскрытых зерен магнетита, также захват частиц пустой породы и сростков.
Задачей данного изобретения является улучшение качества получаемого концентрата за счет селективного разделения и многоступенчатой перечистки магнитного компонента в процессе сепарации.
Это достигается тем, что в магнитном сепараторе, содержащем корпус, внутри которого концентрично размещены немагнитный барабан, установленный с возможностью вращения, и магнитная система, жестко соединенная с основанием сепаратора, загрузочное и разгрузочные устройства, магнитная система выполнена в виде постоянных магнитов с чередующейся полярностью и возрастающей амплитудой напряженности магнитного поля по направлению движения барабана в первой рабочей зоне сепаратора, во второй его зоне постоянные магниты имеют одинаковую амплитуду напряженности магнитного поля, величина которой превышает величину амплитуды в первой зоне при заданном шаге полюсов в обеих зонах, а в третьей зоне сепаратора установлен постоянный магнит с амплитудой напряженности магнитного поля, обеспечивающей удержание магнетита над зоной разгрузки хвостов сепаратора, при этом в четвертой зоне сепаратора размещены постоянные магниты, величина амплитуды напряженности магнитного поля и шага полюсов меньше, чем во второй, причем в барабан встроены ферромагнитные стержни. На внутренней поверхности корпуса, во второй рабочей зоне сепаратора, закреплены дугообразные подпружиненные диафрагмы с постоянными магнитами, взаимодействующими с полюсами магнитной системы. Кроме того, сепаратор снабжен вращающейся цилиндрической индукционной съемной щеткой из ферромагнитного материала, расположенной перед зоной разгрузки концентрата.
При обзоре патентной и научно-технической литературы не обнаружены технические решения, обладающие данной совокупностью признаков, позволяющие повысить эффективность сепарации.
На фиг.1 изображено центральное сечение магнитного сепаратора.
Магнитный сепаратор включает корпус 1, внутри которого концентрично установлены барабан 2 с возможностью вращения, выполненный из немагнитного материала, например полимерного материала, со встроенными в него ферромагнитными стержнями 3 и магнитную систему, жестко соединенную с основанием сепаратора (на фиг. не показано). Магнитная система выполнена в виде постоянных магнитов 4 с чередующейся полярностью и возрастающей амплитудой напряженности магнитного поля по направлению движения барабана в первой зоне сепаратора, во второй его зоне постоянные магниты 5 имеют одинаковую амплитуду напряженности магнитного поля, величина которой превышает величину амплитуды в первой зоне при заданном шаге полюсов в этих зонах. В третьей зоне сепаратора установлен постоянный магнит 6 с амплитудой напряженности магнитного поля, обеспечивающей удержание магнитного компонента над зоной разгрузки хвостов сепаратора. В четвертой зоне сепаратора постоянные магниты 7 имеют одинаковую амплитуду напряженности магнитного поля и шага полюсов, но по величине меньшие, чем во второй зоне. Постоянные магниты установлены на магнитопроводящем ярме 8, закрепленном на валу 9, который соединен с основанием сепаратора. На внутренней поверхности корпуса 1 во второй рабочей зоне сепаратора закреплены дугообразные подпружиненные диафрагмы 10 с постоянными магнитами 11, взаимодействующими с полюсами магнитной системы. Перед зоной разгрузки концентрата установлена вращающаяся цилиндрическая индукционная съемная щетка 12 из ферромагнитного материала. Подачу пульпы в рабочую зону сепаратора осуществляют через загрузочное устройство 13, а вывод хвостов и концентрата осуществляют через разгрузочные устройства 14 и 15 соответственно. В зоне разгрузки концентрата расположена система подачи воды 16.
Магнитный сепаратор работает следующим образом.
Исходный материал в виде пульпы подают в рабочую зону сепаратора. Магнитные частицы, содержащиеся в пульпе, под воздействием магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами 4, и гравитационных сил в первой зоне сепаратора притягиваются к барабану 2 и группируются во флокулы. Основная масса немагнитных частиц отбрасывается от барабана под воздействием центробежных и гидромеханических сил. При этом необходимо вращать барабан с линейной скоростью, меньшей или равной скорости движения пульпы в рабочей зоне сепаратора. За счет увеличения амплитуды напряженности магнитного поля в направлении вращения барабана в этой зоне соответственно увеличивается размер флокул, тем самым осуществляется селективная магнитная флокуляция магнетита. Амплитуда напряженности магнитного поля равномерно увеличивается до величины, при которой магнитное поле перекрывает рабочую зону сепаратора. Флокулы осуществляют вращательно-поступательное движение под воздействием бегущего магнитного поля, создаваемого магнитной системой с чередующейся полярностью полюсов сепаратора и вращения барабана. При этом происходит разрушение флокул с выделением частиц пустой породы и сростков, выводимых в хвосты. В результате формируются флоккулы, более богатые раскрытым магнетитом. Встроенные в барабан ферромагнитные стержни 3 модулируют частоту поля магнитной системы, что вызывает перегруппировку флокул на поверхности барабана с освобождением захваченных бедных сростков из вновь образовавшихся флокул, которые за счет этого содержат больше чистого магнетита. Во второй зоне сепаратора осуществляется формирование равномерного рабочего слоя магнетита на барабане под воздействием магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами 5. Для более полного захвата магнетита этим магнитным полем величина его напряженности больше по сравнению с напряженностью магнитного поля в первой зоне, а шаг полюсов задают из условия создания глубины поля, обеспечивающего захват магнитных частиц со дна ванны. Приближение удаленных магнитных частиц к барабану при прохождении пульпы во второй зоне сепаратора осуществляется дугообразными подпружиненными диафрагмами 10 с постоянными магнитами 11, взаимодействующими с полюсами постоянных магнитов 5 магнитной системы. Зазор между поверхностью барабана и дугообразными подпружиненными диафрагмами 10 выбирают экспериментально с учетом величины напряженности магнитного поля, взаимодействующего с магнитами 11 диафрагмы. Далее сгруппированные на барабане флокулы перемещаются в третью зону сепаратора, в которой под воздействием магнитного поля, созданного постоянным магнитом 6, обеспечивается растяжение и выравнивание флокул магнетита над зоной разгрузки хвостов. В результате чего производится дополнительная очистка магнетита от частиц пустой породы и сростков, выводимых в хвосты. После чего флокулы продолжают свое движение по барабану и проходят через четвертую зону сепаратора, в которой амплитуда напряженности магнитного поля и шаг полюсов меньше, чем во второй зоне. Под воздействием высокочастотного магнитного поля обеспечивается качественная перечистка магнетита, образовывая флокулы, более богатые магнетитом. При прохождении флокул через вращающуюся цилиндрическую индукционную съемную щетку 12 происходит перемагничивание магнетита с захватом магнитных частиц щеткой и удалением оставшихся частиц пустой породы из флокул в хвосты. Чистый магнетит с индукционной щетки под действием магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами 7 сепаратора, притягивается обратно к барабану и продолжает движение к зоне разгрузки концентрата. Флоккулы, богатые магнетитом, разгружаются с помощью системы подачи воды 16 в устройство для разгрузки концентрата 15.
Таким образом, происходит увеличение эффективности сепаратора и улучшение качества получаемого концентрата, прирост железа общего в концентрат при этом составляет примерно 10-12%, за счет отделения раскрытых зерен магнетита от сростков и пустой породы.
Источники информации
1. Патент РФ 2147937 по классу МПК7 В03С 1/10 от 29.09.1998, БИ 12 от 27.04.2000.
2. Патент РФ 1620143 по классу МПК5 В03С 1/10, БИ №2 1991 г. от 19.03.1991 (прототип).