RU2746332C1 - Method for wet separation of mineral resources and electrodynamic separator for its implementation - Google Patents

Method for wet separation of mineral resources and electrodynamic separator for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2746332C1
RU2746332C1 RU2020136022A RU2020136022A RU2746332C1 RU 2746332 C1 RU2746332 C1 RU 2746332C1 RU 2020136022 A RU2020136022 A RU 2020136022A RU 2020136022 A RU2020136022 A RU 2020136022A RU 2746332 C1 RU2746332 C1 RU 2746332C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
separator
magnetic
particles
magnetic field
separation
Prior art date
Application number
RU2020136022A
Other languages
Russian (ru)
Original Assignee
Акционерное общество «Энергокомплект»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество «Энергокомплект» filed Critical Акционерное общество «Энергокомплект»
Priority to RU2020136022A priority Critical patent/RU2746332C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2746332C1 publication Critical patent/RU2746332C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00Magnetic separation
    • B03C1/02Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/23Magnetic separation acting directly on the substance being separated with material carried by oscillating fields; with material carried by travelling fields, e.g. generated by stationary magnetic coils; Eddy-current separators, e.g. sliding ramp
    • B03C1/24Magnetic separation acting directly on the substance being separated with material carried by oscillating fields; with material carried by travelling fields, e.g. generated by stationary magnetic coils; Eddy-current separators, e.g. sliding ramp with material carried by travelling fields

Abstract

FIELD: mineral processing.
SUBSTANCE: proposed group of inventions relates to the field of mineral processing by the method of wet electrodynamic separation in a traveling magnetic field and allows separating liquid mixtures of magnetizable and non-magnetic particles, as well as liquid mixtures of non-magnetic electrically conductive and non-conductive particles. The method of wet separation of minerals is that a suspension with solid particles is passed through an electrodynamic separator with a cylindrical-conical working surface, while an alternating magnetic field is generated using a magnetic deflection system. The parameters of the magnetic field are selected by software, supplying voltages to the windings of the magnetic deflection system, which have a variable frequency and amplitude, as well as phase voltages that are offset relative to each other by 120 degrees. A running magnetic field closed in a ring is created inside the conical part of the separator, with the help of which the movement of particles is controlled, the particles in space are divided into fractions, the separated fraction is moved along the separator axis up to the center of the working zone, after which the separated fraction is extracted using a vertical extraction device, and the non-separated fraction moves to the lower branch pipe of the separator. The method is carried out using an electrodynamic separator, including a housing with an outlet annular hole, a gate with a lower branch pipe, a device for feeding a starting material, a device for supplying wash water, a device for withdrawing a separation product, a complex inductor with a control system. The complex inductor is made in the form of a magnetic deflection system, consisting of a multi-pole system of electromagnetic coils connected through a control system to phase voltage sources. A multi-pole system of coils is placed around the conical part of the separator in a truncated conical bowl, and the windings of the coils, which have the form of vertically elongated isosceles triangles, are laid in the slots between the poles of the core, respectively, the poles of all coils are turned at an angle to the axis of the separator, and the number of poles is a multiple of 3 and 4.
EFFECT: invention is aimed at ensuring the required degree of recovery from the mass flow of magnetizable and non-magnetic particles, as well as non-magnetic conductive and non-conductive particles of the enriched size class.
7 cl, 4 ex, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых способом мокрой электродинамической сепарации в бегущем магнитном поле и позволяет разделять жидкие смеси из намагничивающихся и немагнитных частиц, а также жидкие смеси немагнитных электропроводных и неэлектропроводных частиц.The invention relates to the field of mineral processing by the method of wet electrodynamic separation in a traveling magnetic field and allows separating liquid mixtures of magnetizable and non-magnetic particles, as well as liquid mixtures of non-magnetic electrically conductive and non-conductive particles.

Изобретение также может использоваться в переработке вторичного сырья цветных материалов при утилизации в отходы металлических немагнитных электропроводных включений, а также для извлечения магнитных, парамагнитных и диамагнитных примесей в перерабатывающей промышленности.The invention can also be used in the processing of secondary raw materials of non-ferrous materials when disposing of metal non-magnetic electrically conductive inclusions into waste, as well as for the extraction of magnetic, paramagnetic and diamagnetic impurities in the processing industry.

Из уровня техники известны различные способы обогащения полезных ископаемых - гравитационные, электродинамические, радиометрические, флотационнные, магнитные, адгезионные, химические и комбинированные.From the prior art, various methods of mineral processing are known - gravitational, electrodynamic, radiometric, flotation, magnetic, adhesive, chemical and combined.

Процесс электродинамической сепарации для бытовых отходов подробно изложен в статье «Основы процесса электродинамической сепарации», размещенной на сайте «Переработка мусора. Инвестиции в будущее» по адресу: https./ztbo.ru/o-tbo/lit/texnologii-otxodov/teoreticheskie-osnovy-protsessaThe process of electrodynamic separation for household waste is described in detail in the article "Fundamentals of the process of electrodynamic separation" posted on the site "Waste processing. Investments in the Future "at: https./ztbo.ru/o-tbo/lit/texnologii-otxodov/teoreticheskie-osnovy-protsessa

Известен «Электродинамической сепаратор», патент RU №2351398 от 22.10.2007, МПК В03С 1/02 (патентообладатель - Институт сильноточной электроники СО РАН), содержащий загрузочный бункер, приемную емкость для проводящих частиц, приемную емкость для непроводящих частиц, катушку с источником импульсов тока для генерации импульсного магнитного поля, средство подачи смеси в зону формирования магнитного поля и вторую катушку с источником питания, причем импульсы магнитного поля второй катушки имеют задержку относительно импульсов магнитного поля первой катушки. Описанный сепаратор позволил повысить эффективность сепарации за счет выделения мелких и тонких фракций металла, не выделяющихся гравитационными методами, однако к недостаткам устройства следует отнести его малую производительность, поэтому устройство не пригодно для использования в промышленных целях.Known "Electrodynamic separator", patent RU No. 2351398 dated 10.22.2007, IPC В03С 1/02 (patent holder - Institute of High-Current Electronics SB RAS), containing a feed hopper, a receiving container for conducting particles, a receiving container for non-conducting particles, a coil with a pulse source current to generate a pulsed magnetic field, means for supplying the mixture to the magnetic field formation zone and the second coil with a power source, and the pulses of the magnetic field of the second coil have a delay relative to the pulses of the magnetic field of the first coil. The described separator made it possible to increase the separation efficiency due to the separation of fine and fine metal fractions that are not emitted by gravity methods, however, the disadvantages of the device include its low productivity, therefore, the device is not suitable for industrial use.

Известно «Разделительное устройство для разделения смесив по патенту RU №2556597 от 18.02.2011 МПК В03С 1/24 (патентообладатель - Сименс Акциенгезелльшафт), содержащее разделительный канал, ферромагнитное ярмо, разделительный элемент, систему катушек, управляющее устройство катушек. В качестве материала используется суспензия с сведенными в воду в качестве несущей жидкости намагничивающиеся и немагнитные частицы. С помощью этого устройства осуществляется непрерывный и эффективный процесс разделения смеси из намагничивающихся и немагнитных частиц. Недостатком устройства является невозможность создания вращающегося бегущего магнитного поля высокой частоты на рабочей поверхности барабана с неподвижной магнитной системой.It is known "Separating device for separating mixing according to patent RU No. 2556597 dated 02/18/2011 IPC В03С 1/24 (patentee - Siemens Aktiengesellschaft), containing a separation channel, a ferromagnetic yoke, a separating element, a coil system, a coil control device. The material used is a suspension with magnetizable and non-magnetic particles brought into water as a carrier liquid. With this device, a continuous and efficient process of separating a mixture of magnetizable and non-magnetic particles is carried out. The disadvantage of the device is the impossibility of creating a rotating traveling magnetic field of high frequency on the working surface of the drum with a stationary magnetic system.

Известны «Способ генерации бегущего магнитного поля в рабочей зоне электродинимического сепаратора и устройство для магнитной сепарации металлоносных песков», патент RU №2452582 от 10.06.2012, МПК В03С 1/02 (патентообладатель - ООО «Научно-технический центр «Роял тоталь»), который является наиболее близким к заявляемому способу и устройству. Способ заключается в том, что генерируют одиночные импульсы магнитного поля, из которых образуют цуги бегущего магнитного поля, при этом импульсы магнитного поля внутри цуга синхронизируют, а амплитуду импульсов и частоту следования цугов выбирают из условия обеспечения требуемой степени извлечения из массопотока частиц обогащаемого класса крупности полезного компонента, при этом в качестве сортируемого материала используется сыпучий материал с веденными в него диамагнетиками.Known "Method for generating a running magnetic field in the working area of an electrodynamic separator and a device for magnetic separation of metal-bearing sands", patent RU No. 2452582 dated 06/10/2012, IPC В03С 1/02 (patent holder - LLC Scientific and Technical Center Royal Total), which is the closest to the claimed method and device. The method consists in the fact that single pulses of a magnetic field are generated, from which trains of a traveling magnetic field are formed, while the pulses of the magnetic field inside the train are synchronized, and the amplitude of the pulses and the repetition rate of the trains are selected from the condition of ensuring the required degree of extraction from the mass flow of particles of the enriched useful size class component, while the material to be sorted is a bulk material with diamagnets introduced into it.

Устройство по патенту №2452582 содержит загрузочную емкость для транспортировки сыпучего материала с конусным распределителем, выходное кольцевое отверстие, сложный индуктор, состоящий из нескольких соосных катушек, источники импульсов напряжений для создания цуги бегущего магнитного поля, устройство отделения проводящих частиц от транспортирующего материала.The device according to patent No. 2452582 contains a loading container for transporting bulk material with a conical distributor, an outlet annular hole, a complex inductor consisting of several coaxial coils, voltage pulse sources for creating a train of a traveling magnetic field, a device for separating conductive particles from the conveying material.

Недостатком способа по описанному патенту №2452582 является низкая эффективность извлечения мелких частиц размером порядка 1 мм, и невозможность стабильного выделения сильномагнитной и диамагнитной фракции из-за сложной системы настройки сепарации, поскольку сепарация, основанная на использовании вихревых токов, осуществляется тем труднее, чем меньше размеры сепарируемых частиц.The disadvantage of the method according to the described patent No. 2452582 is the low efficiency of extraction of small particles with a size of about 1 mm, and the impossibility of stable separation of a strongly magnetic and diamagnetic fraction due to a complex separation adjustment system, since the separation based on the use of eddy currents is carried out the more difficult, the smaller the size separated particles.

Следует отметить то, что ни в одном из перечисленных патентов не используют мокрую сепарацию немагнитных проводных частиц в сочетании с бегущем электромагнитным полем. Мокрую сепарацию с бегущем магнитным полем обычно используют только с магнитными частицами, где частицы двигаются вниз под действием силы гравитации.It should be noted that none of the listed patents use wet separation of non-magnetic conductive particles in combination with a traveling electromagnetic field. Wet separation with a traveling magnetic field is usually only used with magnetic particles, where the particles move downward under the influence of gravity.

По мнению заявителя, наиболее подходящим способом обогащения мелких частиц полезных ископаемых, таких как частиц сильно магнитных руд, а также частиц золота, серебра, платиноидов из металлосодержащих россыпных месторождений, является мокрая электродинамической сепарация. Суть мокрой сепарации, когда в качестве выделяемого материала используется водная суспензия с намагничивающимися и немагнитными проводящими частицами, состоит в том, что при разделении намагничивающихся и немагнитных частиц (с использованием переменного синусоидального напряжения) меняют свойства намагничивающихся частиц, которые вступают во взаимодействие с переменным магнитным полем, и двигаются против сил гравитации, а при разделении немагнитных проводящих и непроводящих частиц (с использованием импульсного напряжения в виде следующих друг за другом импульсов) возникают индуцированные магнитные моменты, которые индуцируют вихревые токи в немагнитных проводящих частицах, которые порождают силы Лоренца, в результате чего у всех частиц выделяемого продукта в сепараторе возникают силы противодействия внешнему магнитному полю более сильные, чем у частиц вмещающих пород, что приводит к их разделению и перемещению.According to the applicant, the most suitable method for enrichment of small particles of minerals, such as particles of highly magnetic ores, as well as particles of gold, silver, platinoids from metal-containing placer deposits, is wet electrodynamic separation. The essence of wet separation, when an aqueous suspension with magnetizable and nonmagnetic conductive particles is used as the separated material, is that when the magnetizable and nonmagnetic particles are separated (using an alternating sinusoidal voltage), the properties of magnetizable particles that interact with an alternating magnetic field change. , and move against the forces of gravity, and when non-magnetic conducting and non-conducting particles are separated (using a pulsed voltage in the form of consecutive pulses), induced magnetic moments appear, which induce eddy currents in non-magnetic conducting particles, which generate Lorentz forces, as a result of which For all particles of the emitted product in the separator, the forces of counteraction to the external magnetic field are stronger than those of the particles of the enclosing rocks, which leads to their separation and movement.

В условиях сухой сепарации ударные токи бегущей волны обычно направлены по прямой вдоль или поперек лотка двигающихся частиц, чтобы частицы были отброшены к противоположной стороне, но магнитное поле при этом случае не замкнуто в кольцо. При применении в качестве несущей жидкости суспензии, можно замкнуть бегущее магнитное поле в кольцо и выталкивать частицы к центру рабочей зоны сепаратора, а затем вынимать их через верхнюю часть сепаратора.Under conditions of dry separation, the shock currents of a traveling wave are usually directed in a straight line along or across the tray of moving particles so that the particles are thrown to the opposite side, but in this case the magnetic field is not closed in a ring. When using a suspension as a carrier liquid, it is possible to close the traveling magnetic field in a ring and push the particles to the center of the separator working area, and then remove them through the upper part of the separator.

В заявленном решении заявитель предлагает силой электромагнитного поля, которое формируется конической формой сердечника в многополюсной системе катушек, направлять и выделять эти частицы вверх против сил гравитации.In the claimed solution, the applicant proposes to direct and emit these particles upward against the forces of gravity by the force of the electromagnetic field, which is formed by the conical shape of the core in a multi-pole system of coils.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при использовании заявленного изобретения - создание универсального способа сепарации полезных ископаемых, а также создание устройства электродинамического сепаратора, с помощью которого в условиях мокрой сепарации будет осуществляться процесс разделения и извлечения полезных продуктов в виде мелких частиц, которые имеют сильномагнитные, парамагнитные и диамагнитные свойства.A technical problem, the solution of which is provided by using the claimed invention is the creation of a universal method for the separation of minerals, as well as the creation of an electrodynamic separator device, with the help of which the process of separation and extraction of useful products in the form of small particles that have strong magnetic, paramagnetic and diamagnetic properties.

Технический результат - универсальность процесса сепарации с возможностью разделения намагничивающихся и немагнитных частиц, а также разделения немагнитных проводящих и непроводящих частиц.The technical result is the versatility of the separation process with the possibility of separating magnetizable and non-magnetic particles, as well as separating non-magnetic conductive and non-conductive particles.

Указанный технический результат достигается тем, что в условиях мокрой сепарации в электродинамическом сепараторе генерируется бегущее, вращающее по кольцу магнитное поле, которое формируется введенной магнитной отклоняющей системой (МОС) с конической формой сердечника, в пазы которого уложены обмотки электромагнитных катушек, на которые от источников фазных напряжений, управляемых блоком управления МОС, подается трехфазное напряжение (со смещением фаз на 120 градусов) регулируемой частоты и амплитуды, причем параметры задаваемого магнитного поля выбирают в зависимости от магнитных свойств, проводимости и размерности выделяемых частиц (т.е. выбор режима осуществляется программным способом), в результате получаем вращающиеся магнитные поля с разными характеристиками, которые по разному воздействует на частицы в исходной суспензии: для режима разделения намагничивающихся и немагнитных фракции, магнитное поле перемещает намагничивающуюся фракцию вдоль оси сепаратора вверх к центру рабочей зоны, а немагнитную фракцию - в нижний патрубок сепаратора; для режима разделения немагнитных проводных и непроводных фракции, оно перемещает проводную фракцию вдоль оси сепаратора вверх к центру рабочей зоны, а непроводную фракцию - в нижний патрубок сепаратора.The specified technical result is achieved by the fact that, under conditions of wet separation in the electrodynamic separator, a running magnetic field rotating around the ring is generated, which is formed by the introduced magnetic deflection system (MOS) with a tapered core, in the grooves of which the windings of the electromagnetic coils are laid, on which from the phase sources voltages controlled by the MOS control unit, a three-phase voltage (with a phase shift of 120 degrees) of an adjustable frequency and amplitude is supplied, and the parameters of the set magnetic field are selected depending on the magnetic properties, conductivity and dimension of the particles emitted (i.e., the mode is selected by software ), as a result, we obtain rotating magnetic fields with different characteristics, which differently affect the particles in the initial suspension: for the separation mode of magnetizable and nonmagnetic fractions, the magnetic field moves the magnetizable fraction along the separator axis up to the center of the working zones, and the non-magnetic fraction - into the lower branch pipe of the separator; for the mode of separation of non-magnetic conductive and non-conductive fractions, it moves the conductive fraction along the separator axis up to the center of the working zone, and the non-conductive fraction to the lower branch pipe of the separator.

Для достижения указанного технического результата в известное устройство электродинамического сепаратора была введена магнитная отклоняющая система (МОС), формирующая бегущее магнитное поле посредством многополюсной системы электромагнитных катушек, размещенных вокруг конусной диэлектрической части сепаратора на сердечнике конической формы с пазами, при этом полюса катушек сердечника развернуты под углом к оси сепаратора, а число полюсов сердечника кратно 3 и 4 и равно N=12, 24, 36…, при этом катушки подключены к источникам фазных напряжений, работа которых синхронизирована таким образом, что в обмотки МОС в зависимости от режима работы подаются переменные напряжения или напряжения в виде следующих друг за другом импульсов, которые имеют изменяемую частоту и амплитуду, при этом фазные напряжения смещены друг относительно друга на 120 градусов.To achieve this technical result, a magnetic deflecting system (MOS) was introduced into the known device of an electrodynamic separator, which forms a traveling magnetic field by means of a multi-pole system of electromagnetic coils placed around the conical dielectric part of the separator on a conical core with slots, while the poles of the core coils are turned at an angle to the separator axis, and the number of core poles is a multiple of 3 and 4 and is equal to N = 12, 24, 36 ..., while the coils are connected to phase voltage sources, the operation of which is synchronized in such a way that alternating voltages are supplied to the MOS windings, depending on the operating mode or voltages in the form of successive pulses, which have a variable frequency and amplitude, while the phase voltages are shifted relative to each other by 120 degrees.

Заявленный сепаратор также содержит устройство вертикального извлечения компонента с возможностью продольного перемещения вдоль оси сепаратора вверх.The claimed separator also contains a device for vertical extraction of the component with the possibility of longitudinal movement along the axis of the separator upward.

Заявленное изобретение поясняется следующими графическими материалами:The claimed invention is illustrated by the following graphic materials:

Фиг. 1 - общий вид заявленного сепаратора (поперечный разрез);FIG. 1 - General view of the claimed separator (cross-section);

Фиг. 2 - сердечник МОС на 24 катушки в конической чаше (без кожуха);FIG. 2 - MOS core for 24 coils in a conical bowl (without a casing);

Фиг. 3 - сердечник МОС с 12 катушками, установленный в чашу (с кожухом);FIG. 3 - MOS core with 12 coils installed in a bowl (with a casing);

Фиг. 4 - катушки МОС 24 штуки до распайки на 3 фазы;FIG. 4 - MOS coils 24 pieces before desoldering into 3 phases;

Фиг. 5 - вид сверху на сердечник МОС с 24 катушками, уложенными в пазы;FIG. 5 is a top view of an MOC core with 24 coils stacked in slots;

Фиг. 6 - картина бегущего магнитного поля с индукцией 0,9 Тесла;FIG. 6 - a picture of a traveling magnetic field with an induction of 0.9 Tesla;

Фиг. 7 - картина бегущего магнитного поля с индукцией 3,2 Тесла;FIG. 7 - a picture of a traveling magnetic field with an induction of 3.2 Tesla;

Фиг. 8 - схема управления МОС.FIG. 8 is a control diagram of the MOC.

Заявленный электродинамический сепаратор (Фиг. 1) представляет собой конструкцию, состоящую из следующих элементов, обозначенных позициями:The claimed electrodynamic separator (Fig. 1) is a structure consisting of the following elements, designated by the numbers:

1 - корпус электродинамического сепаратора, выполненный из диэлектрика;1 - body of an electrodynamic separator made of dielectric;

2 - устройство подачи исходной суспензии;2 - feed device for the initial suspension;

3 - загрузочная емкость для исходной суспензии;3 - loading container for the initial suspension;

4 - устройство подачи промывочной воды;4 - flushing water supply device;

5 - устройство избыточного слива;5 - overflow device;

6 - нижний патрубок слива с затвором;6 - lower drain pipe with a shutter;

7 - электромагнитные катушки;7 - electromagnetic coils;

8 - полюса катушек, которые являются элементом сердечника;8 - poles of the coils, which are an element of the core;

9 - конусная чаша;9 - conical bowl;

10 - блок управления МОС;10 - control unit MOS;

11 - источники фазных напряжений;11 - sources of phase voltages;

12 - устройство вертикального извлечения выделяемого продукта;12 - device for vertical extraction of the separated product;

13 - механизм осевого перемещения выделяемого продукта;13 - the mechanism of axial movement of the separated product;

14 - устройство выгрузки выделяемого продукта;14 - device for unloading the allocated product;

15 - выделяемый продукт;15 - product to be isolated;

16 - отфильтрованный продукт.16 - filtered product.

Заявленный электродинамический сепаратор (Фиг. 1) представляет собой конструкцию, состоящую из цилиндро-конического корпуса сепаратора 1 с устройством подачи суспензии 2, загрузочной емкостью 3 для исходной суспензии, устройством подачи промывочной воды 4, устройством слива 5 избыточной воды, нижним патрубком слива с затвором 6 и установленной вокруг конической части сепаратора магнитной отклоняющей системой (МОС), состоящей из электромагнитных катушек 7, полюсов 8, которые являются элементом сердечника, конусной чаши 9 с внутренней конической поверхностью, блока управления 10 и источников фазных напряжений 11, при этом сепаратор снабжен устройством 12 вертикального извлечения выделяемого компонента и электродвигателем 13 для перемещения частиц вдоль оси.The claimed electrodynamic separator (Fig. 1) is a structure consisting of a cylindrical-conical separator body 1 with a suspension feed device 2, a loading tank 3 for the initial suspension, a flushing water supply device 4, an excess water drain device 5, a lower drain pipe with a shutter 6 and a magnetic deflection system (MOS) installed around the conical part of the separator, consisting of electromagnetic coils 7, poles 8, which are an element of the core, a conical bowl 9 with an inner conical surface, a control unit 10 and sources of phase voltages 11, while the separator is equipped with a device 12 for vertical extraction of the component to be separated; and an electric motor 13 for moving the particles along the axis.

В отличие от ближайшего аналога заявленный сепаратор содержит магнитную отклоняющую систему (МОС), которая генерирует на полюсах электромагнитных катушек переменное или импульсное магнитное поле с индукцией определенной частоты и амплитуды (одновременно по трем фазам МОС со смещением на 120 градусов), создавая замкнутое по кольцу вращающееся магнитное поле, в котором каждым полюсом электромагнитных катушек в зависимости от режима работы создается магнитное поле определенной интенсивности:Unlike the closest analogue, the claimed separator contains a magnetic deflection system (MOS), which generates at the poles of the electromagnetic coils an alternating or pulsed magnetic field with induction of a certain frequency and amplitude (simultaneously in three phases of MOS with an offset of 120 degrees), creating a rotating magnetic field, in which each pole of the electromagnetic coils, depending on the operating mode, creates a magnetic field of a certain intensity:

- для разделения намагничивающейся и немагнитной фракции, переменное магнитное поле (с перемещением намагничивающейся фракции вдоль оси сепаратора по спирали вверх к центру рабочей зоны, а немагнитной фракции в нижний патрубок сепаратора, после чего полезный концентрат извлекают с помощью устройства вертикального извлечения компонента);- to separate the magnetizable and non-magnetic fraction, an alternating magnetic field (with the movement of the magnetizable fraction along the axis of the separator in a spiral up to the center of the working area, and the non-magnetic fraction into the lower branch pipe of the separator, after which the useful concentrate is extracted using a device for vertical extraction of the component);

- для разделения немагнитной суспензии на проводящую и непроводящую фракции, создается импульсное магнитное поле с образованием цуг (сгустков силовых линии), которые и перемещают немагнитную проводящую фракцию вдоль оси сепаратора по спирали вверх к центру рабочей зоны, а непроводящую фракцию в нижний патрубок сепаратора, после чего полезный концентрат извлекают с помощью устройства вертикального извлечения компонента.- to separate the non-magnetic suspension into conducting and non-conducting fractions, a pulsed magnetic field is created with the formation of trains (bunches of field lines), which move the non-magnetic conducting fraction along the separator axis in a spiral upward to the center of the working zone, and the non-conducting fraction into the lower branch pipe of the separator, after whereby the useful concentrate is recovered using a vertical component extraction device.

Блок управления 10 магнитной отклоняющей системы (МОС) управляет источниками фазных напряжений 11, формирующими переменные и импульсные напряжения для обмоток трех фаз МОС.The control unit 10 of the magnetic deflection system (MOS) controls the sources of phase voltages 11, which generate alternating and pulse voltages for the windings of the three phases MOS.

Электромагнитные катушки 7, обмотки которых уложены в пазы в конической чаше сердечника (Фиг. 2), образуют многополюсную магнитную систему с полюсами 8, развернутыми вверх под углом к оси сепаратора (Фиг. 3). Так как полюса 8 электромагнитных катушек 7 развернуты вверх под углом к оси сепаратора, а бегущее переменное или импульсное магнитное поле от всех полюсов пофазно синхронно, то в центре рабочей зоны сепаратора образуется суммирующее вращающееся и выталкивающее вверх воздействие на выделяемый компонент. Амплитуду и частоту импульсов выбирают программно на блоке управления 10 из условия обеспечения требуемой степени извлечения из массопотока частиц обогащаемого класса крупности полезного компонента (с учетом магнитных, проводных и массогабаритных свойств материала).Electromagnetic coils 7, the windings of which are laid in grooves in the conical bowl of the core (Fig. 2), form a multi-pole magnetic system with poles 8 turned upwards at an angle to the separator axis (Fig. 3). Since the poles 8 of the electromagnetic coils 7 are turned upwards at an angle to the axis of the separator, and the running alternating or pulsed magnetic field from all poles is phase-synchronous, then in the center of the working area of the separator, a summing rotating and pushing upward effect on the component being separated is formed. The amplitude and frequency of the pulses are programmatically selected on the control unit 10 from the condition of ensuring the required degree of extraction from the mass flow of particles of the enriched size class of the useful component (taking into account the magnetic, wire and weight and size properties of the material).

Действие заявленного электродинамического сепаратора основано на том, что при пропускании переменного или импульсного напряжения, через катушку протекает ток и вблизи нее в зависимости от режима работы генерируется переменное синусоидальное магнитное поле или импульсное высокоградиентное магнитное поле, которые позволяют получить эффект пространственного разделения:The action of the claimed electrodynamic separator is based on the fact that when an alternating or pulsed voltage is passed, a current flows through the coil and, depending on the operating mode, an alternating sinusoidal magnetic field or a pulsed high-gradient magnetic field is generated, which allow to obtain the effect of spatial separation:

- при режиме разделения намагничивающихся и немагнитных частиц происходит воздействие бегущего синусоидального магнитного поля определенной частоты на ферромагнитные частицы, которые обладают инерционной остаточной магнитной индукцией, в результате чего, происходит одноименное полюсное отталкивание частиц от бегущего магнитного поля, что приводит к выталкиваются частиц в рабочую зону сепаратора.- in the mode of separation of magnetizable and non-magnetic particles, a traveling sinusoidal magnetic field of a certain frequency acts on ferromagnetic particles, which have inertial residual magnetic induction, as a result of which the particles of the same name are repulsed from the traveling magnetic field, which leads to the particles being pushed out into the working area of the separator ...

- при режиме разделения немагнитных проводящих и непроводящих частиц происходит воздействие бегущего импульсного магнитного поля с индукцией В, которая индуцирует вихревые токи Фуко в проводящих частицах и частицы под действием сил Лоренца выталкиваются в область более слабого поля, т.е. рабочую зону.- in the mode of separation of non-magnetic conducting and non-conducting particles, a traveling pulsed magnetic field with induction B is affected, which induces Foucault eddy currents in conducting particles and particles are pushed into the region of a weaker field under the action of Lorentz forces, i.e. working area.

Таким образом, в зависимости от выбранного режима работы на блоке управления 10 заявленный сепаратор с установленной магнитной отклоняющей системой может разделять намагничивающихся и немагнитные частицы или разделять немагнитные проводящие и непроводящие частицы.Thus, depending on the selected operating mode on the control unit 10, the declared separator with the installed magnetic deflection system can separate magnetizable and non-magnetic particles or separate non-magnetic conductive and non-conductive particles.

Способ мокрой электродинамической сепарации в бегущем магнитном поле осуществляется магнитной отклоняющей системой (МОС), которая разделяет жидкие смеси из намагничивающихся и немагнитных частиц, а также жидкие смеси из немагнитных электропроводных и неэлектропроводных частиц по проводимости и размерности за счет бегущего магнитного поля, которое посредством изменения амплитуды тока и частоты выталкивает искомый компонент в рабочую зону сепаратора с последующем его извлечением.The method of wet electrodynamic separation in a traveling magnetic field is carried out by a magnetic deflecting system (MOS), which separates liquid mixtures of magnetizable and non-magnetic particles, as well as liquid mixtures of non-magnetic electrically conductive and non-conductive particles in conductivity and dimension due to the traveling magnetic field, which is by changing the amplitude current and frequency pushes the desired component into the working area of the separator with its subsequent extraction.

Обмотки магнитной отклоняющей системой (МОС) подключены к источникам фазных напряжений тремя фазами, которые посредством блока управления 10 устанавливают необходимую силу тока в обмотке по каждой фазе. Переменные или импульсные магнитные поля от источников фазного напряжения, разнесенные в пространстве со смещением между собой в 120 градусов, создают эффект бегущего магнитного поля, а наложение этих полей друг на друга создает эффект вращающегося (бегущего по окружности) магнитного поля.The windings with a magnetic deflection system (MOS) are connected to phase voltage sources in three phases, which, by means of the control unit 10, set the required current in the winding for each phase. Alternating or pulsed magnetic fields from phase voltage sources, spaced apart with an offset of 120 degrees, create the effect of a running magnetic field, and the superposition of these fields on each other creates the effect of a rotating (running around a circle) magnetic field.

Конструктивно магнитная отклоняющая система выполнена в виде чаши усеченной конической формы с многополюсной системой электромагнитных катушек с сердечниками (полюсами), причем обмотки катушек уложены в пазы между полюсами, выполненными из шихтованного металла и размещены внутри конической чаши, выполненной из диэлектрика или металла (Фиг. 3)Structurally, the magnetic deflection system is made in the form of a truncated conical bowl with a multi-pole system of electromagnetic coils with cores (poles), and the windings of the coils are laid in slots between the poles made of laminated metal and placed inside a conical bowl made of dielectric or metal (Fig. 3 )

Магнитная система названа отклоняющей (МОС) потому, что она повторяя наклон конусной части сепаратора обеспечивает выталкивание частиц полезного продукта (концентрата) вверх за счет силы Лоренца или за счет остаточной индукции ферромагнетиков. Если бы наклона, то есть конической формы, не было бы, то выталкивающие силы были бы направлены перпендикулярно к оси сепаратора и тогда сепарации не происходило бы - суспензия вращалась бы без разделения на фракции и проходила в нижнюю часть сепаратора.The magnetic system is called deflecting (MOS) because it repeats the inclination of the conical part of the separator and provides for the pushing of the particles of the useful product (concentrate) upward due to the Lorentz force or due to the residual induction of ferromagnets. If there would be no inclination, that is, a conical shape, then the buoyant forces would be directed perpendicular to the separator axis and then separation would not occur - the suspension would rotate without separation into fractions and pass into the lower part of the separator.

Направленный под углом вверх (жирная стрелка В на Фиг. 1) вектор выталкивающей силы (силы индукции) при проецировании на ось сепаратора, создает вектор силы, обратный вектору силы гравитации. Сила, которая выталкивает частицы - это вращающееся переменное магнитное поле.An upward angled (bold arrow B in Fig. 1) vector of the buoyancy force (induction force), when projected onto the separator axis, creates a force vector inverse to the gravitational force vector. The force that pushes particles out is a rotating alternating magnetic field.

В заявленном устройстве коническая чаша (Фиг. 2) для сердечника может быть, как металлической, так из диэлектрика (пластика, текстолита). При больших токах и частотах идет нагрев катушек и тепло лучше отводить через полюса в металлическую чашу. Конструкция чаши может быть выполнена в различных видах и разными способами, с кожухом (фартуком) или на опорах без кожуха.In the claimed device, the conical bowl (Fig. 2) for the core can be either metal or dielectric (plastic, PCB). At high currents and frequencies, the coils are heated and it is better to remove heat through the poles into a metal bowl. The design of the bowl can be made in various forms and in different ways, with a casing (apron) or on supports without a casing.

Необычная форма катушек 7 в виде вытянутых по вертикали равнобедренных треугольников (Фиг. 4. 5) обусловлена конической формой сердечника и размерами нижнего отверстия сепаратора.The unusual shape of the coils 7 in the form of vertically elongated isosceles triangles (Fig. 4. 5) is due to the conical shape of the core and the dimensions of the lower opening of the separator.

Полюса 8 сердечников всех катушек индуктивности имеют форму вытянутых по вертикали секторов (на виде сверху) и являются элементами сердечника, при этом внутренняя поверхность сердечника в виде чаши образована этими элементами (полюсами) сердечника.The poles 8 of the cores of all inductors are in the form of vertically elongated sectors (in the top view) and are core elements, while the inner surface of the bowl-shaped core is formed by these core elements (poles).

Конструкция сердечника может быть сборной, как показано на Фиг. 2, и выполнена из шихтованного металла или изготовлена воедино с чашей 9, что значительно увеличит вес конструкции, поскольку чаша в этом случае тоже изготавливается из металла.The core structure can be assembled as shown in FIG. 2, and is made of laminated metal or made together with the bowl 9, which will significantly increase the weight of the structure, since the bowl in this case is also made of metal.

После укладки обмоток в пазы сердечника (Фиг. 3) в каждой фазе должно быть 4, 8, 12… полюсов, поскольку должна быть симметрия магнитных линий поля по окружности и необходимая плотность магнитного поля, поэтому чем больше будет полюсов, тем лучше (Фиг. 4). Кратность полюсов в сепараторе равна 3 и 4 (то есть число полюсов должно быть равно 12, 24, 36…), причем обмотки при подаче переменного тока создают векторы магнитной индукции, величина которых зависит как от числа витков на полюсе и тока, который протекает по виткам, а также от площади полюса. Конец каждой катушки - это начало следующей. По окончании намотки, все фазы могут быть соединены в «звезду» или в «треугольник».After laying the windings in the grooves of the core (Fig. 3), each phase should have 4, 8, 12 ... poles, since there should be a symmetry of the magnetic field lines around the circumference and the required magnetic field density, therefore the more poles, the better (Fig. four). The multiplicity of the poles in the separator is equal to 3 and 4 (that is, the number of poles should be equal to 12, 24, 36 ...), and the windings, when AC is supplied, create magnetic induction vectors, the value of which depends both on the number of turns on the pole and the current that flows through turns, as well as from the area of the pole. The end of each coil is the beginning of the next. At the end of the winding, all phases can be connected in a "star" or "triangle".

Заявленное конструктивное исполнение магнитной отклоняющей системы (МОС) позволяет бегущим векторам магнитной индукции воздействовать на выделяемые частицы против силы гравитации, что в суспензии значительно легче сделать из-за наличия выталкивающей силы Архимеда и инерционности среды.The claimed design of the magnetic deflection system (MOS) allows the traveling vectors of magnetic induction to act on the emitted particles against the force of gravity, which is much easier to do in suspension due to the buoyancy force of Archimedes and the inertia of the medium.

Электродинамический сепаратор может работать в двух режимах, которые выбирают в зависимости от магнитных, проводных и массогабаритных свойств извлекаемого материала.The electrodynamic separator can operate in two modes, which are selected depending on the magnetic, conductive and weight and size properties of the material being extracted.

Магнитно-гравитационный сепаратор работает следующим образом.The magnetic-gravity separator works as follows.

Режим 1. который используется для извлечения намагничивающихся частиц - ферромагнетиков. Исходная суспензия через устройство подачи 2 поступает в загрузочную емкость 3 для исходной суспензии и одновременно на электромагнитные катушки 7, через систему управления МОС подается трехфазное переменное напряжение (по трем фазам со смещением на 120 градусов). Напряжение вызывает в обмотках катушек протекание тока синусоидальной формы амплитудой до 1 кА и частотой 5-500 Гц (поскольку выделение намагничивающихся частиц не требует больших ударных импульсов бегущего магнитного поля), в результате чего на полюсах электромагнитных катушек МОС генерируется переменное бегущее магнитное поле с индукцией менее 1 Тесла (Фиг. 6), что приводит к взаимодействию частиц, имеющих остаточную магнитную индукцию, с одноименным полем (на определенной частоте), а из-за наличия среды (воды) вращения частиц не происходит быстро, поэтому на выделяемый компонент возникает воздействие (действует сила), выталкивающее его вверх.Mode 1. which is used to extract magnetizable particles - ferromagnets. The initial suspension through the feeding device 2 enters the loading tank 3 for the initial suspension and simultaneously to the electromagnetic coils 7, a three-phase alternating voltage is supplied through the MOS control system (in three phases with an offset of 120 degrees). The voltage causes a sinusoidal current in the windings of the coils with an amplitude of up to 1 kA and a frequency of 5-500 Hz (since the release of magnetizable particles does not require large shock pulses of a traveling magnetic field), as a result of which an alternating traveling magnetic field with an induction of less than 1 Tesla (Fig. 6), which leads to the interaction of particles with residual magnetic induction with the field of the same name (at a certain frequency), and due to the presence of a medium (water), the rotation of particles does not occur quickly, therefore the emitted component is affected ( the force acts), pushing it up.

Режим 2. который используется для извлечения немагнитных проводящих частиц - диамагнетиков. Исходная суспензия через устройство подачи 2 поступает в загрузочную емкость 3 для исходной суспензии и одновременно на электромагнитные катушки 7 через систему управления МОС подается трехфазное импульсное напряжение (по трем фазам МОС со смещением на 120 градусов), которое вызывает протекание импульсного электрического тока амплитудой 1-2 кА и частотой 2-50 кГц через обмотки, в результате чего на полюсах 8 электромагнитных катушек 7 генерируются мощные импульсы магнитного поля индукцией более 1 Тесла (Фиг. 7). Таким образом, создается замкнутое в кольцо вращающееся магнитное поле, в котором каждым полюсом электромагнитных катушек МОС образуются цуги бегущего магнитного поля, а так как полюсы электромагнитных катушек развернуты под углом к оси сепаратора, то цуги от всех полюсов в центре сепаратора образуют суммирующее вращающееся и выталкивающее вверх воздействие на выделяемый компонент. Векторы индукции от полюсов 8 через диэлектрический корпус 1 сепаратора выталкивают к центру рабочей зоны электропроводящие частицы 15 из вращающегося магнитного поля сепаратора и заставляют их двигаться по спирали вверх, где образуется скопление концентрата, который выбирается вертикальным подъемным механизмом (например, шнек или т.п.). Промывочная вода, поступающая через устройство 4 для подачи воды за счет тангенциального подвода создает в сепараторе центробежно-восходящий поток, а избыток воды выливается через устройство слива 5.Mode 2. which is used to extract non-magnetic conducting particles - diamagnets. The initial suspension through the feeding device 2 enters the loading tank 3 for the initial suspension and at the same time a three-phase pulse voltage is supplied to the electromagnetic coils 7 through the MOS control system (in three phases of the MOS with an offset of 120 degrees), which causes the flow of a pulsed electric current with an amplitude of 1-2 kA and a frequency of 2-50 kHz through the windings, as a result of which powerful pulses of a magnetic field with an induction of more than 1 Tesla are generated at the poles 8 of the electromagnetic coils 7 (Fig. 7). Thus, a rotating magnetic field closed in a ring is created, in which trains of a traveling magnetic field are formed by each pole of the electromagnetic coils MOS, and since the poles of the electromagnetic coils are turned at an angle to the axis of the separator, trains from all poles in the center of the separator form a summing rotating and pushing upward impact on the allocated component. The vectors of induction from the poles 8 through the dielectric body 1 of the separator are pushed to the center of the working area electrically conductive particles 15 from the rotating magnetic field of the separator and make them spiral upward, where an accumulation of concentrate is formed, which is selected by a vertical lifting mechanism (for example, a screw or the like). ). The flushing water entering through the device 4 for supplying water, due to the tangential supply, creates a centrifugally upward flow in the separator, and the excess water is poured out through the drain device 5.

Таким образом, сепарируемые намагничивающиеся и немагнитные электропродные компоненты, используемые в обогащении, можно извлекать на одном и том же оборудовании, но только необходимо изменить программу в блоке управления 10 (для установки необходимых электрических параметров напряжения и частоты, подаваемого в обмотки электромагнитных катушек), чтобы обеспечить требуемую степень извлечения из массопотока частиц обогащаемого класса крупности.Thus, separable magnetizable and non-magnetic electrode components used in enrichment can be removed on the same equipment, but it is only necessary to change the program in the control unit 10 (to set the required electrical parameters of the voltage and frequency supplied to the windings of the electromagnetic coils) in order to to provide the required degree of extraction of particles of the enriched size class from the mass flow.

Далее на примерах рассмотрим работу заявленного электродинамического сепаратора для выделения противоположных по поведению частиц - это ферромагнетики и проводящие диамагнетики.Further, using examples, we will consider the operation of the claimed electrodynamic separator for separating particles opposite in behavior - these are ferromagnets and conducting diamagnets.

Экспериментальная проверка действия предлагаемого способа и устройства была проведена на макете, собранном по схеме, представленной на Фиг. 8.Experimental verification of the operation of the proposed method and device was carried out on a model assembled according to the diagram shown in Fig. eight.

Заявителем был проведен ряд расчетов и экспериментов, условия проведения которых и полученные результаты приведены ниже.The applicant carried out a number of calculations and experiments, the conditions of which and the results obtained are given below.

Пример 1 (Сепарация ферромагнетиков):Example 1 (Separation of ferromagnets):

На Фиг. 6 приведена картина вращающегося магнитного поля в 12-полюсной МОС сепаратора при подаче трехфазного тока со смещением на 120 градусов при сепарации ферромагнетиков. На Фиг. 6 трапеции, расположенные по окружности, закрашенные голубым цветом - это пазы сердечника, где расположены витки электромагнитных катушек и где интенсивность (концентрация силовых линий) магнитного поля минимальна. Для сепарации частиц ферромагнетиков не требуются большие ударные импульсы бегущего магнитного поля, поэтому на блоке управления устанавливается режим синусоидальных токов малой частоты. В этом режиме намагничивающихся частицы не отталкиваются, а притягиваются к двигающемуся магнитному полю, что приводит к отложению намагничивающихся частиц на диэлектрических стенках сепаратора. При сепарации ферромагнетиков необходимо установить частоту и амплитуду тока в блоке управления МОС соответственно размерности намагничивающихся частиц, тогда можно получить эффект левитации частиц в воде. Это явление объясняется наличием у намагничивающихся частиц гистерезиса (остаточной индукции), поэтому чем больше элемент, тем нужен больше ток и ниже частота. Крупнодисперсные намагничивающихся частицы из-за имеющейся остаточной намагниченности при определенной частоте не успевают поменять полярность, и они начинают вращение под действием магнитного поля, но все равно сталкиваются с одноименным вращающимся магнитным полем сепаратора, что приводит к выталкиванию их в рабочую зону сепаратора с последующим их извлечением. Так, для крупных металлических изделий были получены эффекты левитации в воде на частоте бегущего МП в диапазоне 150-300 Гц и частоте в фазе 10-20 Гц.FIG. 6 shows a picture of a rotating magnetic field in a 12-pole MOS separator when a three-phase current is supplied with an offset of 120 degrees during the separation of ferromagnets. FIG. 6 trapeziums located in a circle, painted in blue, are the grooves of the core, where the turns of the electromagnetic coils are located and where the intensity (concentration of lines of force) of the magnetic field is minimal. For the separation of ferromagnet particles, large shock pulses of the traveling magnetic field are not required; therefore, the mode of sinusoidal currents of low frequency is set on the control unit. In this mode, the magnetizable particles are not repelled, but attracted to the moving magnetic field, which leads to the deposition of magnetizable particles on the dielectric walls of the separator. When separating ferromagnets, it is necessary to set the frequency and amplitude of the current in the MOS control unit according to the dimensions of the magnetized particles, then the effect of levitation of particles in water can be obtained. This phenomenon is explained by the presence of hysteresis (residual induction) in magnetizable particles, therefore, the larger the element, the more current and lower frequency are needed. Largely dispersed magnetizable particles, due to the residual magnetization at a certain frequency, do not have time to change their polarity, and they begin to rotate under the influence of a magnetic field, but they still collide with the same rotating magnetic field of the separator, which leads to their pushing into the working area of the separator with their subsequent extraction ... So, for large metal products, the effects of levitation in water were obtained at the frequency of a running MF in the range of 150-300 Hz and a frequency in the phase of 10-20 Hz.

Пример 2 (Сепарация диамагнетиков и парамагнетиков):Example 2 (Separation of diamagnets and paramagnets):

При извлечении проводящих диамагнетиков и парамагнетиков используются мощные импульсные токи и тогда вектор индукции будет существенно больше. На Фиг. 7 приведена картина вращающегося магнитного поля в 12-полюсной МОС сепаратора при подаче трехфазного тока со смещением на 120 градусов. В этом режиме на полюсах электромагнитных катушек генерируются мощные импульсы магнитного поля индукцией 3,2 Тесла и создается замкнутое в кольцо вращающееся магнитное поле, в котором каждым полюсом электромагнитных катушек МОС образуются цуги бегущего магнитного поля, а так как полюсы электромагнитных катушек развернуты под углом к оси сепаратора, то цуги от всех полюсов в центре сепаратора образуют суммирующее вращающееся и выталкивающее вверх воздействие на выделяемый компонент.When extracting conducting diamagnets and paramagnets, powerful pulse currents are used and then the induction vector will be significantly larger. FIG. 7 shows a picture of a rotating magnetic field in a 12-pole MOS separator when a three-phase current is supplied with an offset of 120 degrees. In this mode, powerful pulses of a magnetic field with an induction of 3.2 Tesla are generated at the poles of the electromagnetic coils and a rotating magnetic field closed in a ring is created, in which trains of a traveling magnetic field are formed by each pole of the electromagnetic coils MOS, and since the poles of the electromagnetic coils are turned at an angle to the axis separator, then trains from all poles in the center of the separator form a summing rotating and pushing upward action on the separated component.

Пример 3:Example 3:

Практический результат был получен для сепарации частиц меди в суспензии по твердому 22%, где содержалось 60% меди и 40% кварца. В качестве сепарированного материала использовалась мелконарезанная медная проволока диаметром 0,25 мм и длиной 1 мм. Необходимо было найти оптимальную частоту для сепарации такого продукта. Сила, действующая на немагнитное проводящее тело со стороны магнитного поля, зависит от скорости изменения этого поля. В однородном поле эта выталкивающая сила, действующая на диамагнетик, равна нулю. Направление силы магнитного поля, действующей на диамагнетик, определяется направлением изменения его квадрата, а модуль этой силы пропорционален скорости изменения квадрата индукции поля. Необходимо было рассчитать длительность импульсов в МОС, чтобы понять, на какой частоте работать, чтобы лучше разделить немагнитные проводящие частицы. В теории сепарации известна формула для расчета требуемой длительности импульса в индуктивном витке для воздействия на частицу с целью сепарации:The practical result was obtained for the separation of copper particles in suspension on a solid 22%, which contained 60% copper and 40% quartz. Finely cut copper wire 0.25 mm in diameter and 1 mm in length was used as the separated material. It was necessary to find the optimal frequency for the separation of such a product. The force acting on a non-magnetic conducting body from the side of the magnetic field depends on the rate of change of this field. In a uniform field, this buoyant force acting on the diamagnet is zero. The direction of the magnetic field force acting on the diamagnet is determined by the direction of the change in its square, and the modulus of this force is proportional to the rate of change of the square of the field induction. It was necessary to calculate the duration of the pulses in the MOC in order to understand at what frequency to work in order to better separate the non-magnetic conducting particles. In the theory of separation, there is a known formula for calculating the required pulse duration in an inductive loop to act on a particle for the purpose of separation:

Figure 00000001
Figure 00000001

Исходные значения для расчета были взяты такие:The initial values for the calculation were taken as follows:

- удельная проводимость меди σ=5,6⋅107 см/м;- specific conductivity of copper σ = 5.6⋅10 7 cm / m;

- удельной плотностью меди ρ=8,9⋅103 кг/м3;- specific density of copper ρ = 8.9⋅10 3 kg / m 3 ;

- магнитная проницаемость вакуума μ0=4π*10-7 Н/м2,- magnetic permeability of vacuum μ 0 = 4π * 10 -7 N / m 2 ,

для среды вода μ=1 (условно),for the medium water μ = 1 (conditionally),

где k=10 (коэффициент превышения силы выталкивания над весом).where k = 10 (coefficient of excess of the pushing force over the weight).

Первая часть формулы (обозначим С) меняется мало и ее условно можно считать постоянной величиной и далее будем применять вычисленный коэффициент С равный 2.The first part of the formula (denote C) changes little and can be conventionally considered a constant value, and then we will use the calculated coefficient C equal to 2.

Длительность воздействия импульсов магнитного поля на частицу с целью сепарации получилась равной 140 мкс. Длительность воздействия определяет минимальный период и максимально возможную частоту воздействия магнитного поля, которая равна fмax=7 кГц. При трехфазном воздействии на МОС частота фазных напряжений будет 466 Гц. В данном примере при частоте в фазе 355 Гц извлечение меди составляет 78,9%, а при оптимальной частоте 466 Гц - 97,1%.The duration of the effect of magnetic field pulses on the particle for the purpose of separation was equal to 140 μs. The duration of exposure determines the minimum period and maximum possible frequency of exposure to the magnetic field, which is equal to f max = 7 kHz. With a three-phase impact on the MOS, the frequency of the phase voltages will be 466 Hz. In this example, at a frequency in the phase of 355 Hz, the recovery of copper is 78.9%, and at an optimal frequency of 466 Hz it is 97.1%.

Пример 4:Example 4:

Сохраняя ту же длительность воздействия импульсов, равную т=140 мкс и частоту вращения поля fмах=7 кГц, как и с мелконарезанной медной проволокой, были получены почти одинаковые значения по извлечению в % более крупных частиц алюминиевой стружки (1 мм × 0,3 мм × 0,3 мм), но более легких (стружка была получена в результате обработки алюминиевого уголка крупонасечным напильником по дереву). Алюминиевые частицы скрученной формы были размещены в объеме суспензии по твердому 22%, где содержалось 60% алюминия и 40% кварцевого песка, как в предыдущем примере №3. При трехфазном воздействии на МОС с частотой фазных напряжений 466 Гц было получено 98% извлечения. При частоте в фазе 355 Гц извлечение алюминия составило 81,1%. Интересно то, что частицы алюминия были примерно в два раза больше по размеру и в два раза легче по весу, но эффект выделения у алюминия оказался лучше незначительно, хотя уже на меньшей частоте 355 Гц из-за легкости материала мы должны были получить более высокое извлечение. Полученный результат можно объяснить тем, что у алюминиевых сплавов удельная электропроводность и плотность ниже σ=20×106 См/м, а плотность ρ=2,7 кг/дм3 (в то время как у меди - соответственно σ=56×106 См/м; ρ=8,7 кг/дм3). Из формулы, приведенной выше, видно, что основная величина, влияющая на разделение, это величина σ/ρ (отношение удельной электропроводности к плотности металла). Следовательно, если принять во внимание, что удельная электропроводность у алюминия почни в три раза ниже, а вес в три раза меньше, то полученный результат вполне объясним, так как соотношение γ/ρ для алюминиевой стружки выше чем для мелконарезанной медной проволоки всего в 1,1 раза.Keeping the same duration of exposure to pulses, equal to t = 140 μs and the frequency of rotation of the field f max = 7 kHz, as with finely cut copper wire, almost identical values were obtained for the recovery in% of larger particles of aluminum shavings (1 mm × 0.3 mm × 0.3 mm), but lighter (the chips were obtained as a result of processing an aluminum corner with a coarse file on wood). Twisted aluminum particles were placed in the volume of the suspension on a solid 22%, which contained 60% aluminum and 40% quartz sand, as in the previous example No. 3. With a three-phase impact on the MOS with a phase voltage frequency of 466 Hz, 98% recovery was obtained. At a frequency in the phase of 355 Hz, the extraction of aluminum was 81.1%. Interestingly, the aluminum particles were approximately twice as large in size and twice lighter in weight, but the release effect for aluminum turned out to be insignificantly better, although already at a lower frequency of 355 Hz, due to the lightness of the material, we should have obtained a higher extraction ... The result obtained can be explained by the fact that for aluminum alloys the specific electrical conductivity and density are lower than σ = 20 × 10 6 S / m, and the density ρ = 2.7 kg / dm 3 (while for copper, respectively, σ = 56 × 10 6 S / m; ρ = 8.7 kg / dm 3 ). From the formula given above, it can be seen that the main quantity influencing the separation is the value of σ / ρ (the ratio of the electrical conductivity to the density of the metal). Consequently, if we take into account that the electrical conductivity of aluminum is almost three times lower, and the weight is three times less, then the result obtained is quite understandable, since the γ / ρ ratio for aluminum chips is higher than for finely cut copper wire by only 1, 1 time.

Проведенные расчеты и эксперименты доказывают, что использование сепаратора с магнитной отклоняющей системой (МОС) позволяет получить универсальный способ сепарации полезных ископаемых, который позволяет разделять жидкие смеси из намагничивающихся и немагнитных частиц, а также жидкие смеси немагнитных электропроводных и неэлектропроводных частиц.The calculations and experiments carried out prove that the use of a separator with a magnetic deflection system (MOS) makes it possible to obtain a universal method for separating minerals, which makes it possible to separate liquid mixtures from magnetizable and non-magnetic particles, as well as liquid mixtures of non-magnetic electrically conductive and non-conductive particles.

Заявленное техническое решение позволяет получить в условиях мокрой сепарации универсальный способ магнитного обогащения полезных ископаемых с возможностью разделения намагничивающихся и немагнитных частиц, а также разделения немагнитных проводящих и непроводящих частиц.The claimed technical solution makes it possible to obtain under conditions of wet separation a universal method of magnetic enrichment of minerals with the possibility of separating magnetizable and non-magnetic particles, as well as separating non-magnetic conductive and non-conductive particles.

Заявленное решение раскрыто в отношении предпочтительных вариантов его осуществления, однако возможны и аналогичные варианты его осуществления, не выходящие за пределы объема правовой охраны настоящего изобретения.The claimed solution has been disclosed with respect to its preferred embodiments, but similar embodiments are also possible without going beyond the scope of the present invention.

Таким образом, совокупность заявляемых признаков позволяет решить поставленную задачу и создать универсальный процесс сепарации с возможностью разделения намагничивающихся и немагнитных проводящих частиц на одном и том же оборудовании.Thus, the totality of the claimed features allows to solve the problem and create a universal separation process with the possibility of separating magnetizable and nonmagnetic conductive particles on the same equipment.

Claims (7)

1. Способ мокрой сепарации полезных ископаемых, заключающийся в том, что суспензию с твердыми частицами пропускают через электродинамический сепаратор с цилиндроконической рабочей поверхностью, одновременно с помощью магнитной отклоняющей системы генерируют переменное магнитное поле, параметры которого выбирают программно, подавая в обмотки магнитной отклоняющей системы напряжения, которые имеют изменяемую частоту и амплитуду, а также фазные напряжения, которые смещены относительно друг друга на 120 градусов, создают внутри конусной части сепаратора замкнутое в кольцо бегущее магнитное поле, с помощью которого управляют движением частиц, разделяют частицы в пространстве на фракции, перемещают выделяемую фракцию вдоль оси сепаратора вверх к центру рабочей зоны, после чего извлекают выделяемую фракцию с помощью устройства вертикального извлечения, а невыделяемая фракция перемещается в нижний патрубок сепаратора.1. The method of wet separation of minerals, which consists in the fact that a suspension with solid particles is passed through an electrodynamic separator with a cylindrical-conical working surface, at the same time, with the help of a magnetic deflection system, an alternating magnetic field is generated, the parameters of which are selected by software, supplying voltage to the windings of the magnetic deflection system, which have a variable frequency and amplitude, as well as phase voltages that are shifted relative to each other by 120 degrees, create a running magnetic field closed in a ring inside the conical part of the separator, with the help of which the movement of particles is controlled, the particles are separated in space into fractions, and the separated fraction is moved along the separator axis up to the center of the working zone, after which the separated fraction is extracted using a vertical extraction device, and the non-separated fraction is moved to the lower branch pipe of the separator. 2. Способ мокрой сепарации по п.1, отличающийся тем, что для выделения парамагнетиков и диамагнетиков генерируют мощные импульсы бегущего электромагнитного поля с током 1-2 кА и частотой 2-50 кГц. 2. A wet separation method according to claim 1, characterized in that to isolate paramagnets and diamagnets, powerful pulses of a traveling electromagnetic field with a current of 1-2 kA and a frequency of 2-50 kHz are generated. 3. Способ мокрой сепарации по п.1, отличающийся тем, что для выделения ферромагнетиков генерируют переменное бегущее электромагнитное поля с током синусоидальной формы амплитудой до 1 кА и частотой 100-500 Гц. 3. The method of wet separation according to claim 1, characterized in that for the separation of ferromagnets, an alternating traveling electromagnetic field is generated with a sinusoidal current with an amplitude of up to 1 kA and a frequency of 100-500 Hz. 4. Электродинамический сепаратор, включающий корпус с выходным кольцевым отверстием, затвор с нижним патрубком, устройство для подачи исходного материала, устройство подачи промывной воды, приспособление для вывода продукта разделения, сложный индуктор с системой управления, отличающийся тем, что сложный индуктор выполнен в виде магнитной отклоняющей системы, состоящей из многополюсной системы электромагнитных катушек, подключенных через систему управления к источникам фазных напряжений, причем многополюсная система катушек размещена вокруг конической части сепаратора в усеченной конической чаше, а обмотки катушек, имеющие вид вытянутых по вертикали равнобедренных треугольников, уложены в пазы между полюсами сердечника, соответственно полюса всех катушек развернуты под углом к оси сепаратора, а число полюсов кратно 3 и 4.4. Electrodynamic separator, including a housing with an outlet annular hole, a gate with a lower branch pipe, a device for feeding the starting material, a device for feeding a wash water, a device for withdrawing a separation product, a complex inductor with a control system, characterized in that the complex inductor is made in the form of a magnetic a deflection system consisting of a multi-pole system of electromagnetic coils connected through a control system to phase voltage sources, and the multi-pole system of coils is placed around the conical part of the separator in a truncated conical bowl, and the coil windings, which have the form of vertically elongated isosceles triangles, are laid in the slots between the poles core, respectively, the poles of all coils are turned at an angle to the axis of the separator, and the number of poles is a multiple of 3 and 4. 5. Электродинамический сепаратор по п. 4, отличающийся тем, что усеченная коническая чаша выполнена из диэлектрика, а приспособление вывода продукта разделения содержит устройство вертикального извлечения компонента.5. Electrodynamic separator according to claim 4, characterized in that the truncated conical bowl is made of dielectric, and the device for removing the separation product contains a device for vertical extraction of the component. 6. Электродинамический сепаратор по п. 4, отличающийся тем, что усеченная коническая чаша выполнена из металла, а приспособление вывода продукта разделения содержит устройство вертикального извлечения компонента.6. Electrodynamic separator according to claim 4, characterized in that the truncated conical bowl is made of metal, and the device for removing the separation product contains a device for vertical extraction of the component. 7. Электродинамический сепаратор по пп. 4-6, отличающийся тем, что сердечник выполнен сборным из плоских секторов трапециевидной формы, которые установлены в конической чаше и жестко закреплены на поверхности чаши.7. Electrodynamic separator according to PP. 4-6, characterized in that the core is made prefabricated of flat trapezoidal sectors, which are installed in a conical bowl and rigidly fixed on the surface of the bowl.
RU2020136022A 2020-11-02 2020-11-02 Method for wet separation of mineral resources and electrodynamic separator for its implementation RU2746332C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020136022A RU2746332C1 (en) 2020-11-02 2020-11-02 Method for wet separation of mineral resources and electrodynamic separator for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020136022A RU2746332C1 (en) 2020-11-02 2020-11-02 Method for wet separation of mineral resources and electrodynamic separator for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2746332C1 true RU2746332C1 (en) 2021-04-12

Family

ID=75521326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020136022A RU2746332C1 (en) 2020-11-02 2020-11-02 Method for wet separation of mineral resources and electrodynamic separator for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2746332C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114505168A (en) * 2022-02-28 2022-05-17 格林美(武汉)城市矿山产业集团有限公司 Cyclone type eddy current separator

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5932958A (en) * 1982-08-13 1984-02-22 Mitsubishi Seikou Jizai Kk Separator for electric conductive nonmagnetic material
SU1713651A1 (en) * 1989-12-26 1992-02-23 Тульский Филиал Института Гипрохим Electrodynamic separator
EP0812624A1 (en) * 1996-06-12 1997-12-17 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Eddy current separator
RU2133155C1 (en) * 1997-03-27 1999-07-20 Горный институт Кольского научного центра РАН Magneto-gravitational separator
RU2452582C1 (en) * 2010-12-03 2012-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр Реал тоталь" Method of generating travelling magnetic field in electrodynamic separator working zone and device to this end
RU2460585C2 (en) * 2010-08-31 2012-09-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Механобр-техника" Electrodynamic separator for extraction of electro conductive nonmagnetic materials
RU2556597C2 (en) * 2010-03-03 2015-07-10 Сименс Акциенгезелльшафт Mix separator

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5932958A (en) * 1982-08-13 1984-02-22 Mitsubishi Seikou Jizai Kk Separator for electric conductive nonmagnetic material
SU1713651A1 (en) * 1989-12-26 1992-02-23 Тульский Филиал Института Гипрохим Electrodynamic separator
EP0812624A1 (en) * 1996-06-12 1997-12-17 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Eddy current separator
RU2133155C1 (en) * 1997-03-27 1999-07-20 Горный институт Кольского научного центра РАН Magneto-gravitational separator
RU2556597C2 (en) * 2010-03-03 2015-07-10 Сименс Акциенгезелльшафт Mix separator
RU2460585C2 (en) * 2010-08-31 2012-09-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Механобр-техника" Electrodynamic separator for extraction of electro conductive nonmagnetic materials
RU2452582C1 (en) * 2010-12-03 2012-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр Реал тоталь" Method of generating travelling magnetic field in electrodynamic separator working zone and device to this end

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114505168A (en) * 2022-02-28 2022-05-17 格林美(武汉)城市矿山产业集团有限公司 Cyclone type eddy current separator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2556597C2 (en) Mix separator
US4137156A (en) Separation of non-magnetic conductive metals
US3279602A (en) Magnetic separation process and equipment therefor
KR20130126745A (en) Electromagnetic separator and separation method of ferromagnetic materials
RU2746332C1 (en) Method for wet separation of mineral resources and electrodynamic separator for its implementation
Dholu et al. Eddy current separation of nonferrous metals using a variable-frequency electromagnet
GB2139119A (en) Gravity - magnetic ore separators
US4659457A (en) Gravity-magnetic ore separators and methods
CA2243144A1 (en) Method and apparatus for sorting non-ferrous metals
JPH0330846A (en) Method for separation of material
US411899A (en) Electro-magnetic separator
Walker et al. Mineral separations using rotating magnetic fluids
RU2452582C1 (en) Method of generating travelling magnetic field in electrodynamic separator working zone and device to this end
RU2351398C1 (en) Electro-dynamic separator
US1657405A (en) Means for separating material
US1071975A (en) Ore-concentrator.
RU2315662C1 (en) Separator
RU2203144C2 (en) Electromagnetic separator
RU2159156C1 (en) Device for separation of finely dispersed mineral mixtures
Reimers et al. Density separations of non-ferrous scrap metals with magnetic fluids
RU2217237C2 (en) Electromagnetic separator
PL238009B1 (en) Magnetic separator for fractionation of dispersion of particles with similar magnetic permeability
RU2158185C1 (en) Mineral mixture separator
SU1044334A1 (en) Magnetic separation method
SU889098A1 (en) Magnetic separator