CN101491791B

CN101491791B - 电磁分离器与铁磁材料的分离方法

Info

Publication number: CN101491791B
Application number: CN2009100065931A
Authority: CN
Inventors: D·蒙太尼
Original assignee: SGM Gantry SpA
Current assignee: Sgm Magnetic Force Co Ltd
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2006-06-15
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2026-06-15
Also published as: CN101491791A

Abstract

本发明涉及一种电磁分离器与铁磁材料的分离方法。电磁分离器包括设置在可旋转的滚筒(1)中并且连接到连续电流的电源(8)的两个或更多个螺线管(6、7)，所述电源(8)用于产生适合分离铁磁物料的磁场，其中所述电源(8)提供基本上实时恒定的电流。本发明也涉及可以通过所述电磁分离器执行的分离方法。

Description

电磁分离器与铁磁材料的分离方法

本申请是申请号为200680054987.9、申请日为2006年6月15日、发明名称为“电磁分离器与铁磁材料的分离方法”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及电磁分离器与铁磁材料的分离方法，特别涉及允许分离包括铜的磨碎的铁磁物料的分离器与分离方法，从而显著的减少从其他铁磁物料中分离他们的手工操作。

背景技术

在从车辆磨碎中得到的材料的回收过程中，即“proler”过程，通过电磁分离器磨碎并从非铁磁物料中分离的铁磁物料可以在炼钢过程中被有利地再利用。在来自该分离器的铁磁材料流中，进一步分离包括铜的铁磁物料是重要的，例如电机的转子。实际上，正如众所周知的情况，铜污染了由磨碎的铁磁材料生产的熔化的钢，因此铜的百分比不大于0.15％是有利的。

众多的电磁分离器和分离方法是已知的，例如，使用在磨碎机的出口设置的旋转电磁滚筒，从而使铁磁物料与非铁磁物料分离。滚筒通常包括相对于滚筒的旋转轴固定的旋转外壳，其内部设置磁性区和基本上非磁性区。通过连接到电源并由连续电流供电的螺线管产生感应磁场。通过诸如传送带、振动平面或斜面的传送器向滚筒传送材料。当材料经过对应于滚筒的位置时，铁磁物料受到由滚筒的磁性区产生的磁场的作用，被吸附到滚动的滚筒的表面，而非铁磁物料由于自身重量跌入到惰性材料的收集区域。在旋转过程中，吸附在滚筒的圆柱表面的铁磁材料穿越磁性区并通过重力跌入到不同的收集区。

例如在专利申请WO 2005/120714和专利GB 607682，GB 100062和GB 152549中给出了上述类型的电磁分离器的示例。

不论分离设备的众多构造和操作类型，通过电磁滚筒的铁磁物料的分离过程无法在普通铁磁物料和含铜的铁磁物料之间做出选择。因此，由于在分离设备中要处理大量的材料，后者必须以非常高的成本手工分离。此外，由于磨碎的原因，剩余材料的颜色基本上是灰色的和均匀的，难以在碎片中识别铜。

专利GB 1083581公开了一种用于从磨碎到很小的颗粒尺寸的碱性炉渣中分离铁磁材料的方法。炉渣通过至少一个高强度磁场分离器，并且被分成至少两部分，一部分具有增加的磷含量，另一部分具有增加的铁含量。可以在之前通过低强度磁场来去除铁磁材料。

专利US 4062765公开了一种通过磁性流体来分离不同密度的颗粒的装置和方法。通过使用由磁极格栅产生的多个磁性缝隙在磁性流体中浮起含有磁性颗粒的颗粒混合物来完成分离，由此能够将磁性颗粒带到分离区。

通过磁性分离器的分离过程的另一个问题涉及温度。在正常工作周期(8-16小时)的阶段内，由于焦耳效应导致吸收的能量趋向于下降。实际上，电流流动产生热量，能量等于其两端的电势差与流经其内部的电流密度的乘积。由于该效应引起了电阻的增加和电力传输线路的能量损失，因此螺线管产生的磁通势(magnetomotive force)显著降低，从而降低铁磁材料的收集效率。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种不具有上述缺陷的铁磁材料的分离装置。通过电磁分离器和分离方法达成该目标，其主要特征在权利要求1和5中分别描述，其他特征在其余的权利要求中描述。

由于分离器螺线管的操作参数的特别的选择和设置，能够将具有可以忽略的或零含铜百分比的铁磁物料与具有显著含铜百分比的铁磁物料(特别是转子线圈)分离开，从而实现仅对该铁磁物料流进行手工操作。

此外，操作参数的特别的选择和设置，能够使磁场和磁通势稳定，从而可以在整个工作周期中保持最佳的操作条件。

另外，根据本发明的分离器和分离方法允许吸附形成磨碎材料的所有类型的铁磁物料，包括具有低的外形系数(form factor)(即高度与截面直径之间的比例)的材料，例如转子。

通过下面的实施例的具体的描述，参考显示滚筒磁性分离器的截面的示意图，本领域技术人员将更清楚的理解根据本发明的装置和分离方法的进一步的优点和特征。

附图说明

附图显示包括滚筒1和向滚筒1传送将要分离的材料的传送器2的电磁分离器。

具体实施方式

滚筒1包括圆柱形壳3，该圆柱形壳3可以通过例如电机和传动链条绕其轴旋转。在图中，箭头F指示滚筒1的可能的转动方式。圆柱形壳3具有多个升起的轮廓4，轮廓4沿着平行于滚筒轴的滚筒的纵向方向排列，用于在滚筒旋转过程中帮助传送通过滚筒1吸附的在壳3的表面上的铁磁材料。螺线管6和7排列在通过滚筒1的圆柱形壳3封闭的腔5内，所述螺线管连接到设置在滚筒外部的连续电流的电源8。这些螺线管6和7通过连续电流供电，产生能够从传送器2所传送的材料中将铁磁物料吸附在滚筒1上的磁场，传送器2所所传送的材料具有小的外形系数，例如等于2.5。通过螺线管6和7产生的磁场的北极N接近传送器2的末端，二者之间所的距离Δ在10到30cm之间。南极S基本上沿滚筒1的旋转方向相对于北极N垂直定向。从而，螺线管6和7在滚筒1的腔5中定义了排列在滚筒1前部150°和180°之间的，即接近传送器2的磁性区，以及排列在滚筒1后部180°和210°之间的，即远离传送器2的基本上非磁性区。

通过传送器2向滚筒1传送的材料被分离并收集进入排列在滚筒1后面的两个区域A和B，两个区域A和B分别在非磁性区的下面以及非磁性区的前面、传送器2的末端下面。具有较低的含铜百分比的铁磁材料的物料，在图中通过星号的方式被示出，被吸附在滚筒1的壳3上并被区域A收集，而非铁磁材料的物料和/或具有较高的含铜百分比的铁磁材料，在图中通过椭圆形示出，直接通过传送器2被释放到区域B。为了使铁磁材料构成的物料被滚筒1的磁场吸附，必须产生单位的磁通势，或者单位体积的势，高于钢的单位平均重力，基本上等于78.5N/dm³。铁磁材料的物料特征在于，正好相反，附加含量的铜根据附加铜的重量百分比具有更高的单位重力。这样，在相等的外形系数的情况下，为了有效地选择普通的铁磁物料而不吸附含有铜的铁磁物料，通过单位磁通势产生的吸附力必须要高于钢的单位平均重力，但低于含铜的铁磁物料的单位重力。实际上，具有较低的含铜百分比的铁磁物料因此也被螺线管6和7产生的磁场吸附，然后被分离，而具有较高的含铜百分比的铁磁物料将和非铁磁物料一起留下，所述非铁磁物料一般是可忽略的量，因为其已经被位于上游的另一分离器所分离。

如上文解释，很清楚必须精确地确定并固定吸附力的值，即磁场及其梯度的值。为了确定这样的参数，发明人执行高密度的研究和实验。例如，在相当频繁的情况下，来自于包括转子的磨碎机的磨碎材料，不能被螺线管6和7所产生的磁场吸附的铁磁物料的含铜重量百分比通常在12％到20％之间。因此包括铜的转子样品的单位重力在87.9N/dm³(12％的铜)到94.2N/dm³(20％的铜)之间。发明人发现只对铁磁物料的分离有效的磁场密度和场梯度的值，在这种情况下分别是磁场密度等于47750±5％A/m以及梯度等于1750±5％A/m，从而产生单位吸附力在80到81N/dm³之间。实际上，这样的单位力高于铁的单位重力并低于含铜的铁磁物料的单位重力。

适合于从非铁磁物料和/或包括相当大重量百分比的铜的铁磁物料中选择铁磁物料的单位吸附力的值是相当窄的，因此系统的性能在电磁滚筒的整个工作周期中保持恒定是非常重要的。为了在电磁滚筒的整个工作周期中保持恒定的系统性能，必须使电磁电路产生的磁通势保持恒定。通过螺线管的线圈产生的磁通势是电流和匝数的乘积，因此通过以基本上恒定的电流给螺线管6和7通电，能够保持磁通势基本上恒定。此外，能够适当地选择并设置电流值以得到最有效的吸附力的值，从而提高分离过程的效率。为了保持供应电流的基本恒定，电源8调整电源电压。从而，系统吸收的能量将相对电压和电流的乘积按比例的变化。

为了使由于焦耳效应导致的操作效率损失的问题最小化，螺线管6和7装备有具有大截面的导体。这样可以得到低的电流密度值，从而使在工作周期中由于焦耳效应导致的电阻值的增加最小化。用于制造螺线管的导体的横截面积的适当的值在例如70到80mm²之间。电流密度的适当的值在例如0.2到0.7A/mm²之间，以及优选的在0.45到0.5A/mm²之间。依然为了使由于焦耳效应导致的能量耗散最小化，已经选择使螺线管6和7在远远低于现有技术中的电磁分离器能量的能量下工作。合适的能量值例如在4到6kW之间，是现有技术的分离器的能量的25％到40％之间。因此，对于相同结构的螺线管6和7，每kW的吸收功率都将具有更大的质量。特别是，螺线管6或7的每kW的吸收功率的质量高于200kg/kW以及优选的在380到500kg/kW之间。

需要注意的是，通过比较恒定电压的(即根据现有技术的)设备置的操作与恒定电流的(即根据本发明的)操作，在整个工作周期中在恒定电压下，例如230V，由于焦耳效应导致的电阻的增加，从而导致工作周期中吸收的电流的减少(I＝V/R)，例如从69.5A到42A。因此，功率(W＝V·I)和电流密度(δ＝I/导体截面面积)减小，例如分别从16000到9600W以及从0.919到0.604A/mm²。通过磁场产生的磁通势(F＝匝数·I)减小，例如从163230安培·匝到98642安培·匝，实际吸附能力损失39.6％，从而分离器的性能受损。

在根据本发明的恒定电流的操作中，例如35A，电压随着由于焦耳效应导致的电阻的增加而成比例的增加(V＝R·I)，例如从115到175V。因此，功率增加(W＝V·I)，例如在周期范围内从4000W到6125W。结果是，电流基本恒定使得电流密度(δ＝I/导体截面面积)基本恒定，例如对于截面在70到80mm²的导体而言，电流密度在0.45到0.5A/mm²之间，并且特别是磁通势(F＝匝数·I)基本上恒定，例如在周期的整个持续时间中等于82200A每匝。

根据本发明的电磁分离器能够稳定磁通势，从而在适合用于只在整个工作周期中铁磁材料物料的基本分离的窄范围的值内保持这样的势。因此显著地提高分离效果。

本领域技术人员根据发明中的上述描述和示出的实施例可以作出可能的变体和/或增加，但都在权利要求的范围内。

Claims

1.一种电磁分离器，包括设置在能够旋转的滚筒(1)中并连接到连续电流的电源(8)的两个或更多个螺线管(6、7)，所述电源(8)用于产生适合分离铁磁物料的磁场，其特征在于所述电源(8)为螺线管(6、7)提供实时恒定的电流，其中通过由螺线管(6、7)生成的磁场导致的每单位体积的磁通势所产生的吸附力高于钢的平均单位重力，但是低于含有至少12％重量百分比的铜的铁磁物料的单位重力。

2.如权利要求1所述的分离器，其特征在于，通过每单位体积的磁通势所产生的所述吸附力在78.5N/dm³到87.9N/dm³之间。

3.如权利要求2所述的分离器，其特征在于，通过每单位体积的磁通势所产生的所述吸附力在80N/dm³到81N/dm³之间。

4.如权利要求1、2或3所述的分离器，其特征在于，所述磁场的密度等于47750±5％A/m以及梯度等于1750±5％A/m/cm。

5.一种用于分离具有不同含铜百分比的铁磁物料的分离方法，包括下列操作步骤：

-通过传送器(2)传送铁磁物料；

-在传送器(2)的末端设置装备有能够旋转的滚筒(1)的电磁分离器；

-通过向插入在所述滚筒(1)中的螺线管(6、7)提供连续电流而产生磁场；

-旋转滚筒(1)；

其特征在于由所述磁场导致的每单位体积的磁通势所产生的吸附力高于钢的平均单位重力，但是低于含有至少12％重量百分比的铜的铁磁物料的单位重力。

6.如权利要求5所述的分离方法，其特征在于，通过每单位体积的磁通势所产生的所述吸附力在78.5N/dm³到87.9N/dm³之间。

7.如权利要求6所述的分离方法，其特征在于，通过每单位体积的磁通势所产生的所述吸附力在80N/dm³到81N/dm³之间。