CS200060B1 - Lařízení pro separaci slabě magnetických látek selektivní magnetickou flokulací - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro selektivní magnetickou flokulaci slabě magnetických látek se směsí e nemagnetickými látkami. Zařízení poskytuje silné magnetické pole vhodných vlastností, které v součinnosti s novou konstrukcí umožňují, aby se tříděné látky shlukovaly do flokulí nebo agregátů} částic o vyěěí měrné hmotnosti, což umožňuje jejich sedimentační oddělení od ostatních nemagnetických látek přítomných ve směsi.

Současné známé zařízení pro magnetickou flokulaci využívají slabého magnetického homogenního nebo nehomogenního pole, s indukcí do 0,08 T, vytvářeného buď elektromagnetickým vinutím nebo permanentními magnety, která způsobují magnetickou flokulaci pouze silně magnetických látek, jako například magnetitu. Selektivní flokulace vzniká jen při použití nehomogenních velmi slabých magnetických polí do 0,02 T, kdy vzniklé flokule silně magnetických látek neuzavírají v sobě slabě magnetické a nemagnetické látky, přítomné ve směsi rozptýlené ve vodě jako suspenze. Lvýěení selektivity flokulace se dosahuje mícháním suspenze mechanickým míchadlem, dispergovaným vzduchem, nebo s výhodou ve zvláět konstruovaném zařízení s tangenciálním přívodem rmutu. Nařízení pozůstává z válcové nádrže, ve které je ve středu pevně umístěna přívodní trubka, na jejím konci jsou tangenciálně umístěny nátrubky. Jejich konce jsou ohnuty tangenciálně ke stěně^válcové nádrže. Ve výši asi 250 mm ode dna nádrže je na jejím obvodu umístěno elektromagnetické vinutí. Nádrž je na svém horním konci opatřena tangenciálně umístěným nátrubkem a přepadovou rourou, odkud

200 060 odcházejí nezflokuované slabě magnetické a nemagnetické částice jako sliv, zatímco zflokuované silně magnetické částice v důsledku své větší měrné hmotnosti se koncentrují u dna nádrže a jsou obdobně jako sliv vynášeny trubkou z nádrže.

Dosavadní zařízení pro dělení ve vodě suspendovaných slabě magnetických a nemagnetických látek jsou založena na principu magnetické separace těchto látek v takzvaném vysokogredientním magnetickém poli, vznikajícím vložením ferromagnetických těles různého tvaru do magnetického pole o vysoké intenzitě. N_a povrchu těchto těles se indukuje silné magnetické pole s vysokým gradientem, schopné zachytit i slabě magnetické látky, zatímco nemagnetické protékají vrstvou těles - takzvanou matricí a jsou takto oddělovány. Z řady způsobů a konstrukcí magnetických separátorů, pracujících na tomto principu, je nejpokrokovějěí magnetický separátor, který je založen na'filtraci suspenze obsahující směs slabě magnetických a nemagnetických látek vrstvou vlny, tvořené vlákny ferromagnetické nerezavějící ocele, umístěné do silného magnetického homogenního pole. Při dostatečně silném magnetickém poli se vytváří řpda oblastí s vysokou intenzitou a gradientem magnetického pole ve dráze, kudy protéká separovaná suspenze, což umožňuje zachycení magnetických komponent. Magnetické pole je vytvářeno elektromagnetickým vinutím, opatřeným na svém obvodu vratným železným obvodem, což umožňuje získat velký pracovní objem pro separaci, tím i dosáhnout vysoký výkon a snížit spotřebu elektrické energie.

Dosavadní zařízení pro magnetickou separaci ferromagnetických suspenzí, založené na využití selektivní magnetické flokulace, mají tu nevýhodu, že neumožňují dosáhnout dostatečně silné magnetické pole, které je třeba pro flokulaci slabě magnetických látek ve velkém objemu, a tím nelze dosáhnout dostatečného výkonu zařízení. Výhodou těchto systémů je možnost pracovat v homogenním magnetickém poli, bez použití indukčních těles vytvářejících vysoký gradient magnetického pole.

Dosavadní zařízení pro magnetickou separaci suspenzí, založená na principu vytváření vysokogradientního magnetického pole, mají výhodu v možnosti vytvářet silné magnetické pole ve velkém objemu. Nevýhodou je nutnost používat indukčních těles z ferromagnetickéhó materiálu. Průtokem suspenze vzniká jednak opotřebení těchto těles, takže je nutné je periodicky vyměňovat, jednak dochází k ucpávání prostorů mezi jednotlivými indukčními tělesy nečistotami v průmyslových suspenzích jako je dřevo, plastické hmoty a zejména silně magnetický železný otěr, vznikající při mletí surovin a jejich transportu. To má za následek nutnost předběžného čištění suspenzí od těchto cizích předmětů. V případě železného otěru neexistuje dosud metoda, která by umožnila jeho úplné oddělení, károven je nutné průmyslové suspenze před vlastní separací předběžně třídit, aby se zabránilo vniknutí hruběích zrn do mezipolových prostorů separátorů a tím jeho rychlé ucpání.

To vře vede k nutnosti periodické výměny, nebo vyčištění matrice vyplněné indukčními tělesy, což se promítá do zvýšených nákladů, prostojů zařízení a vyšší potřeby údržby. Magnetické pole o dostatečné vysoké intenzitě a gradientu může být vytvořeno bez použití matrice v lineárním kvadrupolovém supravodivém magnetu, používaném obecně pro fokusaci atomových částic s vysokou energií, do kterého je vložena perforovaná trubka, kterou se přivádí suspenze. Tato je obklopena další neperforovanou trubkou, ve kteié se při průtoku suspenze koncentrují magnetické částice pod vlivem magnetické síly působící od středu k povrchu kvadrupolu. Tato metoda a zařízení má výhodu v tom, že není nutná žádná matrice; nevýhodou těchto zařízení je nutnost používat poměrně úzkého separačního kanálu o malém průřezu v důsledku toho, že nelze ve velkém objemu vytvořit.dostatečný gradient magnetického pole. To má za následek, že tyto systémy nedosahují vysokých výkonů.

Výěe uvedené nedostatky odstraňuje zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ve středu elektromagnetického vinutí je rozdružovací prostor, který je vymezen rozdružovací nádobou procházející středem elektromagnetického vinutí a horní část této rozdružovací nádoby, vyčnívající nad uvedené vinutí, je ukončena sběrnou vanou, zatímco dolní část, vyčnívající pod uvedené vinutí, má kuželovitý tvar ukončený výpostní tryskou, přičemž jsou kuželové stěny spojeny s vibrátory a s přívody vody ústícími u roštu, déle zasahuje shora do rozdružovací nádoby přívodní trubka ústící ve spodní polovině tohoto prostoru, a kromě toho je vnější povrch elektromagnetického vinutí uzavřen pláštěm tvoří* cím vratný obvod, přičemž má tento plášt v místech rozdrúžovacího prostoru tvar roštu.

Zařízení, využívajíoí efektu selektivní'magnetické flokulaoe pro magnetickou separaci slabě magnetických látek od nemagne tic kých,· má výhodu v tom, že nepoužívá matric, takže se nemohou vyskytneat nevýhody s těmito matricemi spojené, j,ako jejich opotřebení a výměna, nebo jejich ucpání a čištění. V suspenzi obsažené silně magnetické, ferromagnetické částice dokonce zlepšují proces flokulace tím, že vytvářejí centra, na kterých začíná přednostně proces magnetické flokulace slabě magnetických částic, protože vytvářejí vlastně pohyblivou řídkou matrici svým rozptýlením v suspenzi. Zařízení je výrobně jednoduché, nemá žádné pohyblivé součásti a jeho výkon je srovnatelný s dosavadními špičkovými zařízeními. Magnetické systémy na principu kvadrupolových supravodivých vinutí sice pracují rovněž bez matrice, ale s nehomogenním magnetickým polem o vysokém gradientu, což umožňuje separovat jen v relativně úzkém kanálu v nejbližším okolí supravodivého vinutí. Výhodou nového zařízení je možno pracovat s homogenním magnetickým polem, tedy v celém objemu magnetického pole vytvářeného magnetickým systémem a tím dosahovat podstatně vyšších výkonů. Nové zařízení nemá žádné pohyblivé součásti a je konstrukčně jednoduché a mimo zdroje stejnosměrného proudu pro napájení elektromagnetického vinutí nevyžaduje žádnou další elektrickou energii mimo zcela nepatrné spotřeby elektrické energie pro činnost vibračního zařízení.

Na. připojených výkresech je znázorněn příklad provedení zařízení na separaci slabě magnetických látek selektivní magnetickou flokulací podle vynálezu, kde na obr. 1 je znázorněno toto zařízení nakreslená v řezu rovinou A-A, na obr. 2 pak v půdorysném pohledu vrchní část vratného obvodu v řezu rovinou B-B. Zařízení pro separaci slabě magnetických ♦· látek selektivní magnetickou flokulací má v podstatě tři hlavní části : magnetický systém, rozdružovací nádobu, vibrační a promývací zařízení. Zmíněný magnetický systém tvoří vodorovně uložené elektromagnetické vinutí 1 kruhového průřezu, zcela zvnějšku uzavřené vratným obvodem z desek z měkkého železa : po jedné horní 2 a spodní 2a a jedné boční 2b.čímž se vytváří válcový pracovní prostor 2 s vnitřním magnetickým polem. Horní železná deska 2 je v úseku rozdružovacího prostoru 3 opatřena průchozím roštem 4 z měkkého železa. Průchozí rošt 4 je ve svém středu opatřen kruhovým výřezem 5., kterým je prosunuta přívodní trubka 6 ústící do spodní části rozdružovacího prostoru 2· Spodní železná deska 2a je opatřena stejným průchozím roštem 4a jako horní deska 2, avěak bez kruhového výřezu 5. Rozdružovací nádoba je složena ze tří částí s horní 7, střední 7a a spodní 7b kruhového průřezu, zhotovených z nemagnetického materiálu. Horní část 7 rozdružovací nádoby je opatřena na jejím vrchním okraji sběrnou vanou 8, jejíž dno má spád k výtokovému otvoru £.

Horní část 7 rozdružovací nádoby je vodotěsně připevněna šrouby 10 na horní železnou desku 2.

Střední část 7a rozdružovací nádoby je prosunuta elektromagnetickým vinutím a vodotěsně spojena s oběma železnými deskami 2, 2a.

Spodní část 7b rozdružovací nádoby je konicky zúžena a svou horní Částí vodotěsně připojena ke spodní železné desce 2a ěrouby 10. 4_a kuželových stěnách spodní části 7b je instalován přívod vody 11 a neopatřený kohouty 12 a 12a. Přívod vody 11, 11a ústí až ke spodní hraně průchozího roštu 4a. V nejnižěím místě spodní části 7b rozdružovací nádoby jsou zvnějšku upevněny vibrátory 13 a 13a. Spodní část 7b rozdružovací nádoby je ukončena výtokovou regulovatelnou tryskou 15. Celé zařízení je upevněno na společném nosném rámu li·

Zařízení pro separaci slabě magnetických látek selektivní magnetickou flokulací podle vynálezu pracuje takto s Jemně rozemletá surovina se ve formě suspendovaného rmutu přivádí přívodní trubkou 6 do rozdružovacího prostoru 2· Vlivem silného magnetického pole vytvářeného magnetickým systémem, tvořeným elektromagnetickým vinutím 1 a deskami z měkkého železa 2, 2a, 2b a průchozími rošty 4., 4a z měkkého železa dochází v rozdružovacím prostoru £ k^e vzniku agregátů a flokulí slabě magnetických a silně magnetických částic. Tyto agregáty a flokule v důsledku své vyšří měrné hmotnosti sedimentují a propadávají průchozím roštem 4a, zatímco nemagnetické nezflokulované částice jsou vzestupným proudem suspenze, který se vytváří mezi stěnami střední a horní části 7a, 7 rozdružovací nádoby a stěnami přívodní trubky 6, unášeny vzhůru, kde přepadají do sběrné vany 8 a odtékají výtokovým otvorem 9. Selektivitu flokulace je možné ovlivňovat jednak regulací vzestupného proudění v rozdružovacím prostoru 2 množstvím přiváděné suspenze přívodní trubkou 6 a přídavkem ' spodní vody z přívodu 11 a 11a a také vibračním zařízením 13 a 13a. které rozechvívá v ’ stěny spodní části 7b rozdružovací nádoby a vzniklé kmity uvolňují z agregátů a flokulí mechanicky do nich stržené nemagnetické částice. Magnetické částice odcházejí ze zařízení výtokovou tryskou 15 s regulovatelnou velikostí výpustního otvoru, kterou je možno rovněž ovlivňovat rychlost proudění vzestupného proudu suspenze.

Nařízení pro separaci slabě magnetických látek selektivní magnetickou flokukací podle vynálezu lze použít pro dělení směsí slabě magnetických, například peramagnetických, feromagnetických, antuferomagnetických látek od nemagnetických, nacházejícími se ve vodní suspenzi, a to i za přítomnosti dalších cizích předmětů obsažených v průmyslových suspenzích. kařízení je zvlášt vhodné pro separaci kalových frakcí, vznikajících při úpravě r.ud, zejména železných a různých odpadních produktů, obsahujících cenné slabě magnetické kompo5 nenty. Využití celého provozního objemu, v němž se vytvoří magnetické pole, a relativně vysoká rychlost procesu, umožňuje dosažení vysokých výkonů na jednotku magnetizovaného objemu.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zařízení pro separaci slabě magnetických látek selektivní magnetickou flokulací za mokra působením silného magnetického pole, obsahující elektromagnetický vinutí, v jehož středu je rozdružovaoí prostor, vyznačené tím že rozdružovací prostor (3) je vymezen rozdružovací nádobou procházející středem elektromagnetického vinutí (1), a horní část (7) této rozdružovací nádoby, vyčnívající nad elektromagnetická vinutí (1), je ukončena sběrnou vanou (8), zatímco dolní část (7b), vyčnívající pod elektromagnetické vinutí (1), má kuželový tvar ukončený výpustní tryskou (15), přičemž jsou kuželové stěny spojeny s vibrátory (13, 13a) a s přívody vody (11, 11a) ústícími u roštu (4a), dále zasahuje shora do rozdružovací nádoby (3) přívodní trubka (6), ústící ve spodní polovině tohoto prostoru (3), a kromě toho je celý vnějěí povrch elektromagnetického vinutí (1) uzavřen pláštěm tvořícím vratný obvod, přičemž má tento pláět v místech rozdružovacíhó prostoru (3) tvar roštu (4, 4a).