CS209328B1

CS209328B1 - Ferromagnetická tělesa pro matrice vysokogradientních magnetických rozdružovačů, zejména na úpravu jemnozrnných slabé magnetických minerálů za mokra

Info

Publication number: CS209328B1
Application number: CS305379A
Authority: CS
Inventors: Jan Svoboda; Vladimir Hencl; Jaroslav Cibulka; Miroslav Horacek; Otto Kolar
Original assignee: Jan Svoboda; Vladimir Hencl; Jaroslav Cibulka; Miroslav Horacek; Otto Kolar
Priority date: 1979-05-03
Filing date: 1979-05-03
Publication date: 1981-11-30

Abstract

Ferromagnetická tělesa pro matrice vysokogradientních magnetických rozdružo- vačů, zejména na úpravu jemnozrnných slabě magnetických minerálů za mokra. Ke zhotovení těchto těles s.e použije ocelí s relativní objemovou magnetickou susceptibiliζΐΛ -3 tou v rozmezí = 1 až 0,5 x 10 a .s remanentní magnetizací B^ do 70 mT, vztaženo na referenční materiál s hodnotou ^REL = např‘ ocel 8 ®·06 až 0,13 % hmot. uhlíku a s obsahem vedlejších prvků 0,6 % hmot. manganu, 0,35 % hmot. křemíku, 0,04 % hmot. fosforu a 0,04 % hmot. siry. Současně je povrch těchto těles opatřen povlakem, např. z plastické hmoty, případně ze smaltu. Rozptylové magnetické pole se u matric z těchto těles projevuje jen velmi nepatrně, případně vůbec ne.

Description

(54) Ferromagnetická tělesa pro matrice vysokogradientních magnetických rozdružovačů, zejména na úpravu jemnozrnných slabé magnetických minerálů za mokra

Ferromagnetická tělesa pro matrice vysokogradientních magnetických rozdružovačů, zejména na úpravu jemnozrnných slabě magnetických minerálů za mokra. Ke zhotovení těchto těles s.e použije ocelí s relativní objemovou magnetickou susceptibiliζΐΛ -3 tou v rozmezí = 1 až 0,5 x 10 a .s remanentní magnetizací B^ do 70 mT, vztaženo na referenční materiál s hodnotou ^REL ^{= např}‘ ^{ocel 8} ®·⁰⁶ až 0,13 % hmot. uhlíku a s obsahem vedlejších prvků 0,6 % hmot. manganu, 0,35 % hmot. křemíku, 0,04 % hmot. fosforu a 0,04 % hmot. siry. Současně je povrch těchto těles opatřen povlakem, např. z plastické hmoty, případně ze smaltu. Rozptylové magnetické pole se u matric z těchto těles projevuje jen velmi nepatrně, případně vůbec ne.

209 328

Vynález se týká ferromagnetických těles, např. ve tvaru koulí, pro matrice vysokogradientních magnetických rozdružovačů, zejména na úpravu jemnozrnných slabě magnetických minerálů za mokra. í

Vložíme-li mezi dva póly silného elektromagnetu ferromagnetickou výplň, tak zvanou matrici, kterou mohou tvořit tělesa různých tvarů, jako např. koule, kostky, tyče, pletivo a podobně, indukuje se nq povrchu těchto těles silné magnetické pole. Zejména na jejich styčných plochách vzniká vysoký gradient magnetického pole, vytvářející spolu s intenzitou tohoto magnetického pole magnetickou sílu, která, přitahuje magnetické částice k povrchu zmíněných těles a tím je rozdružuje od nemagnetických.

Tělesa matric se až dosud zhotovují z ferromagnetických materiálů, např. z měkkého železa nebo z ferromagnetioké nerezavějící oceli, tedy z materiálů, které mají vysokou hodnotu sytné magnetizace Bg, ale současně i vysokou hodnotu remanentni magnetizace B_R. Nevýhodou takovýchto matric je, že dochází k jejich snadnému zanáěení, např. železným otěrem, který vzniká při mletí minerálů, opotřebením vyložení mlýnů a mlecí náplně a jinými ferromagnetickými přímíženinami, jako je např. fcqgnetit. Ferromagnetické přimíěeniny se snadno zachytl na tělesech matric, v silném magnetickém poli se zmagnetují a při výstupu z rozdružovacl zóny zůstávají přichyceny na povrchu těchto těles jednak pro vysokou remanentni magnetizaci a jednak pro přítomnost rozptylového pole vně rozdružovacl zóny magnetického rozdružnvače. Tak např. pro zachycení železného otěru na tělesech matrice ve formě koulí o průměru 10 mm postačuje magnetické pole o indukci pouhých 1,2 mT, zatímco indukce rozptylových magnetických polí v rozdružovačích obvyklých konstrukci se pohybuje od 25 mT do 50 mT. Při průchodu magnetickým polem se tělesa matrice zmagnetují na hodnotu B_o

O a při výstupu z magnetického pole se materiál demagnetuje na hodnotu remanentni magnetizace B_R. U běžně používaných materiálů pro tělesa matric se tyto hodnoty pohybuji od 70 do 120 mT. Aby se zabránilo rychlému zanáěení těles matric vysokogradientnich rozdružovačů je nutno promývacl ústrojí umísťovat daleko od magnetické zóny, dále je nutno používat tlakové promývacl vody a přes všechna tato opatření je třeba tělesa matric velmi nákladným způsobem periodicky čistit, většinou rozebráním a mechanickým vyčištěním, nebo výměnou celé náplně matrice. Tak např. u diskového vysokointenzitniho magnetického rozdružovače s průměrem rotoru 3.100 mm, šíře podání 500 mm, o výkonu 25 th”\ opatřeného tělesy matrice v podobě tyčí o průměru 10 mm a celkové hmotnosti 1.100 kg, vyžaduje čištění matrice celkem 500 hodin a tomu odpovídající výpadek výroby. Pokud nejsou tělesa matrice zhotovena z nerezavějícího materiálu, dochází navíc k její korozi. Při odstavení provozu nastává i vel mi rychlá koroze železného otěru, který vytváří spolu s povrchem těles matrice velmi těžko i mechanicky odstranitelnou usazeninu. Již při částečném ucpání matrice se zhoršují technologické výsledky a při úplném ucpáni je pak znemožněn celý proces rozdpužování vůbec.

Výše uvedené nedostatky u ferromagnetických těles, např. ve tvaru kouli, pro matrice vysokogradientnich magnetických rozdružovačů, zejména na úpravu jemnozrnných slabě magnetických minerálů za mokra se odstraňují podle vynálezu, jehož podstata Spočívá v tom, že se ke zhotovení těchto těles použije ocelí s relativní objemovou magnetickou susceptibili3 tou v rozmezí ^rel ^{= 1 a 8} remanentní magnetizací B_R do 70 mT, vztaženo na referenční materiál s hodnotou ^_RRL ⁼ 1« např. na ocel s 0,06 až 0,13 % hmot. uhlíku a s obsahem vedlejších prvků 0,6 % hmot. manganu, 0,35 % hmot. křemíku, 0,04 % hmot. fosforu a 0,04 % hmot. síry. Rovněž podle vynálezu může být povrch těchto těles opatřen povlakem, i

např, z plastické hmoty, případně ze smaltu.

Pokusy bylo zjištěno, že při použití speciálních ocelí pro výrobu těles matric s nižší .magnetickou susceptibilitou ^a remanentní magnetizací B_R ve srovnání s dosud běžně užívanými materiály, dochází k zachycování ferromagnetických příměsí až při vyšší indukci magnetického pole v pracovní zóně rozdružovače a přitažlivá magnetická síla vně magnetického polo je také nižší. Rovněž bylo zjištěno, že speciální ocel, z níž jsou tělesa matrice zhotovena, může být současně pokryta nanesením povlaku z nemagnetického materiálu, jako' např. plastickou hmotou nebo smaltem, který jednak zabraňuje korozi a snižuje opotřebení a jednak znemožňuje bezprostřední styk ferromagnetických přímíšenin s materiálem matrice.

V závislosti na tloušlce naneseného povlaku se rovněž snižuje přitažlivá magnetická síla. To vše vede k tomu, že se celkově sníží citlivost^Λ matric pro zachycování ferromagnetických příměsí.

Použitím speciálních ocelí podle vynálezu ke zhotoveni těles matric se u magnetických rozdružovačů podstatně sníží zachycování ferromagnetických příměsí a tedy i potřeba periodického čištění celé matrice. Současným nanášením povlaků na povrch těles matric se rovněž sníží množství otěru a to řádově lOfcrát oproti dosavadnímu stavu, neboř přitažlivá magnetická síla je ještě menší. Rozptylové magnetické pole^fkteré u běžných matric působí na zachycování ferromagnetických přimíšenin již při velmi malých hodnotách B_R, se tudíž u matric sestavených z těles podle vynálezu projevuje jen velmi nepatrně, nebo vůbec ne.

Jak již bylo zmíněno, jsou podle vynálezu pro zhotovení ferromagnetických těles matric vysokogradientních magnetických rozdružovačů použitelné speciální oceli, které lze charakterizovat hodnotami relativní objemové magnetické susceptibility _R£^ = 1 až

0,5 . 10 as remanentní magnetizací B_R do 70 mT, když jako referenční materiál s hodnotou ^REL = 1 vezmeme např. konstrukční ocel výše uvedeného složení.

Jako příklad speciálních ocelí použitelných podle vynálezu lze uvést žáruvzdorné ocele A, B, C, D, E a F,-jejichž chemické složení je uvedeno v tab. i.

Tabulka 1

uhlík	mangan Mn % ,	křemík Si %.	fosfor P %	síra S %	chrom Cr %	nikl Ni %	ostatní prvky «
	C %
A	max 0.20	max 1.00	max 1.30	max 0.045	max 0.040	23.0- 2,7.0	max 2.0	hliník
B	max 0.15	max 0.80	1.0- 2.0	max 0.040	max 0.035	12.0 14.5		Al-0.6 až 1.2
C	max 0.10	max 2.0	max 1.0	max 0.045	max 0.030	17.0- 19.0	9.0- 12.0	titan Ti=min 5ti násobek uhlíku	množ.
D	max 0.12	max 2.0	max 1.5	max 0,045	max 0.030	16.0- 19.0	9.0- 12.0	molybden Mo=1.5 až 2.5 Ti=min 5ti násobek uhlíku	množ.
£	max 0.08					17	12	Mo=2.5
F	max 0.08	max 2.0	max 1.0	max 0.04$	max 0.030	17.0- 19.0	9.0- 12.0	Ti=min 5ti násobek uhlíku	množr

Hodnoty relativní magnetické susceptibility remaneňtní magnetizace Bp a sytné * » magnetizace B_g a koercitivní síly H_c těchto materiálů, získané v magnetickém poli

V A

H = 280 — jsou uvedeny v tab. 2.

Tabulka 2

ocel	^REL	^br (ml)	^BS (T)	H„ (koercitivní síla) L -1 (kA m
B	1	. 55	1.62	- -... -- .....- , ...... 1.4
A	0.95	' 35	0.79	1.4
C	0.14	25	0.29	5.7
D	0.07	83	0.05	8.1
E	0.006	-	-
F	0.6.10³	-	-

V tabulce 3 jsou pro srovnání uvedeny hodnoty magnetických veličin oceli pro tělesa matric, kterých se používá v některých soudobých magnetických rozdružovačích. Jejich složení je uvedeno v tabulce 4.

Tabulka 3

ocel	^REL	^br (mT)	^BS (T)	^Hc -1 (kA.m ^A)
G	1	70	1.0	0.7
H	1.3	120	1.3	2.2
I		80	1.8	2.2
J		. 80	1.4	2.3
SALA⁺	2	540 II	1.5 II	1.2 II
		3.6 I	0.08 I	5.7 I

Tabulka 4

uhlík	mangan	křemík	fosfor	síra	chrom	nikl	ostatní prvky
C	Mn	Si	P	S	Cr	Ni
%	%	%	%	' %	%	%	%
G 0.07-	0.55-	0.17r	max	max	max	max	měá
0.14	0.65	0.37	0.040	0.040	0.15	0.30	Cu . max 0.30
H 0.26-	max	max	max	max	max
0.35	0.90	0.70	0.040	0.035	14.0
1 max	max	max	max	max	12.0 až
0.15	0.90	0.70	0.040	0.035	14.0
J 0.16-	max	max	max	max	12.0, až
0.25	0.90	0.70	0.040	0.035	14.0

Matrice ve švédských separátorech ŠALA pozůstává z neorientované nerezové vlny a vlák no z této vlny bylo při proměřování orientováno bučí kolmo (I) nebo rovnoměrně (II) s vekkA torem magnetického pole. Všechny hodnoty byly získány při H =280 3j- .

Z porovnání údajů v tabulce 1. a 2. je zjevné, že tělesa matric z některých korozivzdorných oceli s hodnotami podle vynálezu mají při srovnatelných hodnotách magnetické susceptibility ^REL výrazně nižší hodnoty B_R, což vede, jak prokázaly praktické zkoušky, ke snadnějšímu oddělení zachycených ferromagnetických příměsí. Při nižších hodnotách ntL a současně nižších hodnotách B^ je pak matrice vůči příměsím prakticky zcela intaktní. Orientační zkoušky magnetické separace sideritové slabě magnetické rudy, provedené s tělesy matrice ve tvaru tyčí o průměru 10 mm s distancemi 2,5 mm a koeficientu plnění 50 %, vy robenými ze speciálních žáruvzdorných ocelí podle vynálezu ukázaly,, že výsledky separace, tj. výtěžnosti a kvalita koncentrátů jsou pro oceli typu A, B identické s výsledky získanými . s touž matricí z oceli G. Použitá indukce magnetického pole ve vzduchové mezeře byla ve všech případech 0,68 T. Při použití těles matrice z materiálu C jsou ukazatele kvality koncentrátu totožné jako u materiálů B a A. Při stejné indukci magnetického pole je však nižší výtěžnost. Stejné výtěžnosti lze dosáhnout s touto matricí při indukci magnetického pole 1,1 T.

Z provedených měření a zkoušek, uvedených v předchozím jako příklad vyplývá, že speciální oceli podle vynálezu mohou být použity pro různé konfigurace a geometrii ferromagnetických těles pro matrice vysokogradientních magnetických rozdružovačů při libovolném koeficientu vyplnění, to je například tělesa ve tvaru koulí, rýhovaných desek, tyčí, kostek, pletiva, vláken a podobně. Vhodný materiál pro tělesa se volí podle koeficientu vyplnění, indukce magnetického’pole a požadovaného gradientu magnetického pole.

Dosahované účinky těles matrice zhotovené ze speciálních ocelí lze s výhodou kombinovat s nanášením povlaků z plastických hmot nebo smaltu na povrch těles matrice, při použití běžně známých technik nanášení těchto materiálů na kovový očištěný povrch. Jako příklad takovéto modifikace lze uvést posmaltování povrchu těles matrice ve tvaru tyčí, tvořících rošty, které bylo s úspěchem použito u zmíněného diskového vysokointenzitnlho magnetického rozdružovače o výkonu 25 t.h^-1. Ve srovnání s dříve použitými tělesy matrice zhotovenými z oceli G bylo na posmaltovaných tělesech matrice s_zvrstvou smaltu o síle 250 ,um sníženo množství zachyceného otěru řádově lOkrát, při jinak nezměněných technologických ukazatelích.

V tabulce ,5 jsou uvedeny jako příklad některé porovnávací údaje o zachycování ferromagnetických příměsí vznikajících při rozpojování sideritové rudy. Výsledky uvedené v tabulce byly získány při použiti těles matric z tyčí o průměru 10 mm s distancemi 2,5 mm, s různými typy ocelí bez i s povlakem z plastické hmoty při indukci magnetického pole 0,68 T. Zachycené množství ferromagnetických přimíěenin je vyjádřeno jako množství zachycení na jednotce plochy bez promývání matric.

Tabulka 5

matrice (ocel)	zachycené množství -2 přimíšeniň v g.m
Ni	760
I	320
G	230
B	120 .
A	90
A(l)⁺	10
A(2) ⁺	5
C	⁰

+ (1) a (2) značí nanesenou vrstvu plastické hmoty o síle 0,135 mm a 0.270 mm.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU v rozmezí

REL = 1 až 0.5 a s remanentní magnetizací

1. Ferromagnetická tělesa pro matrice vysokogradientních magnetických rozdružovačů, zejména na úpravu jemnozrnných slabě magnetických minerálů za mokra, vyznačená tím, že se ke zhotovení těchto těles použije ocelí s relativní objemovou magnetickou susceptibilitou

Bp do 70 mT, vztaženo na referenční materiál s hodnotou ^REL = 1, např. na ocel s 0,06 až 0,13 % hmot. uhlíku a s obsahem vedlejších prvků 0,6 % hmot, manganu, 0,35 % hmot. křemíku, 0,04 % hmot. fosforu a 0,04 % hmot. síry.
2. Ferromagnetická tělesa podle bodu 1, vyznačená tím, že povrch těchto těles je opatřen povlakem, z plastické hmoty, případně ze smaltu.