CS227481B1

CS227481B1 - High-gradient magnetic separator

Info

Publication number: CS227481B1
Application number: CS466782A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Csc Fojtek; Vladimir Ing Csc Chrz; Zdenek Ing Csc Kaiser
Original assignee: Fojtek Jiri; Vladimir Ing Csc Chrz; Zdenek Ing Csc Kaiser
Priority date: 1982-06-23
Filing date: 1982-06-23
Publication date: 1984-04-16

Description

Vynález se týká vysokogradientního magnetického separátoru pro oddělování paramagnetických částic ze rmutů, sestávajících ze směsi zmagnetovatelných a nemagnetických částic suspendovaných v tekutině, například částic s příměsí železa a titanu z kaolinového rmutu nebo částic rud různých kovů od hlušiny.The invention relates to a high-grade magnetic separator for separating paramagnetic particles from mashes consisting of a mixture of magnetizable and non-magnetic particles suspended in a liquid, for example iron-titanium particles from kaolin mash or ore particles of various metals from tailings.

Jsou známa řešení vysokogradientních magnetických separátorů s klasickým (resistivním) elektromagnetem se železným obvodem a pólovými nástavci, kde uvnitř elektromegnetu je umístěna nepohyblivá separační komora vyplněná matricí, rmut vstupuje jedním děrovaným pólovým nástavcem do separační komory, na matrici je zbavován zmagnetovatelných částic a vystupuje druhým děrovaným pólovým nástavcem.There are known solutions of high-gradient magnetic separators with a classical (resistive) electromagnet with iron circuit and pole pieces, where inside the electromegnet is located a stationary separation chamber filled with matrix, mash enters one perforated pole piece into the separation chamber. pole adapter.

Po určité době, kdy se matrice zanese zmagnetovatelnými částicemi, se magnetické pole zruší, proud rmutu se zastaví a matrice se promyje proplachovací vodou, načež sě celý postup opakuje. Pro toto uspořádání, vyznačující se vysokou homogenitou základního magnetického pole, je ekonomicky výhodné provést resistivní solenoid s velkým průměrem a malou výškou, takže i separační prostor v dutině solenoidu má velký průměr e malou výšku.After a period of time when the matrix is clogged with magnetizable particles, the magnetic field is canceled, the mash current is stopped and the matrix is washed with rinsing water, then the process is repeated. For this arrangement, characterized by high homogeneity of the basic magnetic field, it is economically advantageous to provide a resistive solenoid with a large diameter and a small height, so that even the separation space in the solenoid cavity has a large diameter e a small height.

Proto je výhodný axiální směr proudění rmutu vzhledem k ose solenoidu, při němž tlaková ztráta a vlečné síly od proudícího nnutu na zachycené částice jsou minimální.Therefore, the axial direction of the mash flow relative to the axis of the solenoid is preferred, in which the pressure loss and drag forces from the flowing force to the entrapped particles are minimal.

Nevýhodou tohoto řešení je, že průtočné rychlosti rmutu při používaných indukcích magnetického pole do 2 Tesl8 mohou být jen velmi nízké a následkem toho pro daný výkon magnetického separátoru musí být jeho rozměry značné, a tudíž i investiční a provozní náklady jsou pak vysoké. Přitom u magnetického separátoru s resistivním vinutím lze jen velmi obtížně zvyšovat indukci magnetického pole nad 2 Tesla. Při vyšších polích neúměrně vzrůstá spotřeba energie nutná pro vytvoření magnetického pole a zvyšuje se množství železa pro magnetický obvod.The disadvantage of this solution is that the mash flow rates of the used magnetic field induction up to 2 Tes18 can be very low and consequently the dimensions of the magnetic separator have to be considerable for a given magnetic separator power and hence the investment and operating costs are then high. In the case of a magnetic separator with a resistive winding, it is very difficult to increase the magnetic field induction above 2 Tesla. At higher fields, the energy consumption necessary to create the magnetic field increases disproportionately and the amount of iron for the magnetic circuit increases.

Pro vytváření silného magnetického pole bez železného obvodu, s nímž lze docílit magnetickou indukci nad 2 Tesla s minimální spotřebou energie, bylo nevrženo řešení magnetického separétoru s použitím supravodivého- solenoidového vinutí. Zařízení zpravidla sestává z několika separaSních komor, které se střídavě zasunují do prostoru magnetického pole v dutině solenoidu k provádění vlastní separace a vysunují mimo prostor magnetického pole k provádění promývání.To create a strong magnetic field without an iron circuit, with which magnetic induction above 2 Tesla can be achieved with minimal energy consumption, a magnetic separator solution using a superconducting-solenoid winding has not been designed. The device generally consists of a plurality of separating chambers, which alternately slide into the magnetic field space in the solenoid cavity for self-separation and extend out of the magnetic field space to perform the washing.

Při axiálním směru proudění rmutu vzhledem k ose vinutí solenoidu věak při tomto řeSení vzrůstá rychlost proudění rmutu, dále tlaková ztráta a konečně i vlečné síly od proudícího rmutu na zachycené částice, čímž se může ztěžovat jejich zachycení na matrici nebo dokonce se při překročení určité rychlosti mohou zachycené zmagnetovatelné částice znovu strhovat do proudu rmutu.However, with the axial direction of the mash flow relative to the solenoid winding axis, the mash flow velocity, pressure drop, and ultimately drag forces from the mash flow to the trapped particles increase, making it difficult to trap them on the matrix or even exceed The entrained magnetizable particles are again entrained in the mash stream.

Je známo řešení, u něhož se separační komora dělí alespoň dvěma přepážkami propustnými pro rmut na oddělení procházející po celé délce separační komory, z nichž prostřední oddělení je vyplněno feromagnetickou matricí a rmut proudí radiálně vůči ose solenoidu, takže průtočný průřez separační komory se zvětšuje od vstupního k výstupnímu oddělení.A solution is known in which the separation chamber is divided by at least two mash permeable baffles into a compartment extending along the length of the separation chamber, the middle compartment being filled with a ferromagnetic matrix and the mash flowing radially to the solenoid axis so that the flow cross section of the separation chamber increases from the inlet to the exit department.

Nevýhodou tohoto uspořádání je, že je velmi obtížné dosáhnout zcela rovnoměrného rozložení matrice v prostoru po celé délce separační komory. Při nerovnoměrném rozložení matrice proudí rmut přednostně místy s nižší hustotou plnění a účinnost separačního procesu klesá.The disadvantage of this arrangement is that it is very difficult to achieve a completely uniform distribution of the matrix throughout the length of the separation chamber. If the matrix is unevenly distributed, the mash preferably flows in places with a lower filling density and the efficiency of the separation process decreases.

Další nevýhodou je, že při střídavém vysunování a zasunování separační komory do prostoru magnetického pole je matrice vystavena střídavému působení sil reakce od magnetického pole, což vede k narušení její homogenity a nemožnosti zachovat rovnoměrné rozložení po celé délce separační komory.A further disadvantage is that when alternately extending and sliding the separation chamber into the magnetic field space, the matrix is subjected to an alternating action of reaction forces from the magnetic field, which results in its homogeneity being disturbed and the inability to maintain uniform distribution over the length of the separation chamber.

Dále je známo řešení, které tuto nevýhodu odstraňuje, u něhož se separační prostor, vymezený podélnými rovnoměrně děrovanými přepážkami, je vyplněn matricí a je rozdělen pomocí příčných přepážek na řadu menších oddělení. Dosáhnout rovnoměrné hustoty plnění těchto oddělení je jednodušší a rovněž se snižuje účinek působení sil reakce od magnetického pole vytvořeného solenoidovým vinutím.Furthermore, a solution is known which removes this disadvantage, in which the separation space, defined by longitudinally evenly perforated partitions, is filled with a matrix and is divided into a number of smaller compartments by means of transverse partitions. Achieving a uniform filling density of these compartments is easier and the effect of the reaction forces from the magnetic field created by the solenoid winding is also reduced.

Nevýhodou tohoto řešení je, že separační proces neprobíhá ve všech odděleních separeční komory stejně. Magnetická indukce v ose dutiny supravodivého solenoidu bez železného obvodu je velmi nerovnoměrná. Největší je v geometrickém středu dutiny solenoidu a v axiál ním směru k jeho okrajům klesá na hodnotu závislou na poměru průměru a délky solenoidu a může dosáhnout až 50 % hodnoty magnetické indukce v geometrickém středu dutiny solenoiduThe disadvantage of this solution is that the separation process does not take place equally in all compartments of the separation chamber. Magnetic induction in the cavity axis of a superconducting solenoid without an iron circuit is very uneven. It is greatest in the geometric center of the solenoid cavity and decreases in the axial direction to its edges to a value dependent on the ratio of the diameter and length of the solenoid and can reach up to 50% of the magnetic induction value in the geometric center of the solenoid cavity

Účinnost separace v krajních, nejvíce vzdálených oddělení od středu dutiny solenoidu v axiálním směru je tedy nižší než účinnost separace v odděleních uprostřed, což vede ke snížení celkové účinnosti separačního procesu.Thus, the separation efficiency in the outermost furthest compartments from the center of the solenoid cavity in the axial direction is lower than the separation efficiency in the middle compartments, resulting in a decrease in the overall efficiency of the separation process.

Tyto nevýhody odstraňuje vysokogredientní magnetický separátor sestávající nejméně z jedné separační komory opatřené nejméně dvěma podélnými přepážkami s děrováním a pro středky pro přesouvání separační komory z prostoru magnetického pole v dutině solenoidu do prostoru mimo něj. Prostor uvnitř separační komory mezi podélnými přepážkami je rozdělen řadou příčných nepropustných přepážek na větší počet oddělení.These disadvantages are overcome by a high-grade magnetic separator consisting of at least one separation chamber provided with at least two longitudinal perforated baffles and means for moving the separation chamber from the magnetic field in the solenoid cavity to the space outside it. The space within the separation chamber between the longitudinal baffles is divided by a series of transverse impermeable baffles into a plurality of compartments.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že děrování je provedeno nerovnoměrně tak, že průtočný průřez děrování nejméně v jedné z podélných přepážek v příslušném oddělení je úměrný střední hodnotě magnetické indukce vytvořené supravodivým solenoidovým vinutím v prostoru tohoto oddělení, V odděleních, kde je magnetické pole silnější, má děrování nejméně v jedné z podélných přepážek větší průtočný průřez pro rmut, takže těmito odděleními protéká rmut větší rychlostí než odděleními, kde je magnetické pole slabší.SUMMARY OF THE INVENTION The punching is carried out unevenly in such a way that the flow cross section of the punching in at least one of the longitudinal baffles in the compartment is proportional to the mean value of the magnetic induction produced by the superconducting solenoid winding in the compartment. the perforation in at least one of the longitudinal baffles has a larger flow cross section for the mash, so that the mash flows through these compartments at a higher rate than the compartments where the magnetic field is weaker.

Výhoda separátoru podle vynálezu spočívá v tom, že účinnost separačního procesu je ve všech odděleních stejná. V případě zpracování kaolinu má rmut po vyčištění vyšší bělost, v případě zpracování nd se dosahuje vyšší výtěžnosti magnetického podílu.An advantage of the separator according to the invention is that the efficiency of the separation process is the same in all compartments. In the case of kaolin treatment, the mash has a higher whiteness after purification; in the case of nd treatment, a higher magnetic yield is obtained.

Z teorie magnetické separace je známo, že účinnost dvou separačních procesů, lišících se hodnotou indukce magnetického pole v separačním prostoru a rychlostí proudění rmutu, je stejná, je-li stejný poměr magnetické rychlosti a rychlosti proudění rmutu w_Q, přičemž pro stejnou surovinu a stejné uspořádání separační komory je magnetická rychlost w_m úměrná magnetické indukci základního pole Βθ.From the theory of magnetic separation, it is known that the efficiency of two separation processes differing in the magnitude of the magnetic field induction in the separation space and the mash flow rate is the same if the ratio of the magnetic rate to the mash flow rate is w _Q , the arrangement of the separation chamber is the magnetic velocity w _m proportional to the magnetic field induction poleθ.

Při proudění rmutu separači í komorou je největší část tlakové ztráty tvořena tlakovou ztrátou v děrování vstupní přepážky propustné pro rmut. Množství rmutu vstupující do jednoho separačního oddělení, tvořeného prostorem mezi vstupní a výstupní podélnou přepážkou a dvěma příčnými přepážkami, je pak úměrné průtočnému průřezu děrování vstupní přepážky do tohoto oddělení Fq. Je-li celá separační komora dělene pomocí (n-1) příčných přepážek na n oddělení, přičemž střední magnetická indukce v prostoru těchto oddělení je:When the mash flows through the separation chamber, the largest part of the pressure loss is formed by the pressure loss in the punching through the mash-permeable inlet baffle. The amount of mash entering one separation compartment formed by the space between the inlet and outlet longitudinal baffles and the two transverse baffles is then proportional to the flow cross section of the inlet baffle into this compartment Fq. If the whole separation chamber is divided by (n-1) transverse partitions into n compartments, the mean magnetic induction in the space of these compartments being:

a plocha průtočného průřezu děrování vstupní přepážky do jednotlivých oddělení je:and the cross-sectional area of the punching of the entrance partition into the individual compartments is:

^F01 ' ^F02'.....^F0i.....^F0n' je podle vynálezu třeba, aby byle splněna podmínka ^F 01 ' ^F 02' ..... ^F 0i ..... ^F 0n 'according to the invention, it is necessary that the condition

^F°1 _ ^F ° 1 _ ^F02 ^F 02 ^F°i _ • · · · « — ^F ° i _ • · · · - _ ^F°ⁿ • « · « · ~_ ^F ° ⁿ • «·« · ~ ^Bo, ’ ^B o, ' ^B02 ^B 02 ^B0i ^B 0i ^B0n ^B 0n

a účinnost vysokogradientního magnetického separátoru podle vynálezu Je pak za daných separačních podmínek nejvyšěl.and the efficiency of the high-gradient magnetic separator according to the invention is then highest under the given separation conditions.

Na výkrese je znázorněn příklad uspořádání separační komory vysokogradientního magnetického separátoru podle vynálezu.The drawing shows an example of the arrangement of the separation chamber of the high-gradient magnetic separator according to the invention.

Rmut určený k čištěni od zmagnetovatelných částic vstupuje potrubím 2 do děrované trubky, která tvoří vnitřní přepážku 2, a děrováním í v této přepážce vstupuje do jednotlivých oddělení £ vyplněných matricí 8. Vzhledem k tomu, že magnetické pole vytvořené supravodivým solenoidovým vinutím 11 má nejvyšší indukci v geometrickém středu dutiny solenoidu a tím i uprostřed separační komory je průtočný průřez děrování 4A vedoucího do středního oddělení 7A největší, zatímco průtočný průřez děrování 4B vedoucího do krajního oddělení 7B je nejmenší.The mash to be cleaned of the magnetizable particles enters through the pipe 2 into the apertured tube forming the inner partition 2 and through the aperture 1 in this partition enters the individual compartments filled with the matrix 8. Since the magnetic field created by the superconducting solenoid winding 11 has the highest induction at the geometric center of the solenoid cavity and hence in the middle of the separation chamber, the flow cross section of the punch 4A leading to the central compartment 7A is the largest, while the flow cross section of the punch 4B leading to the outer compartment 7B is the smallest.

Tak jak klesá indukce magnetického pole B_Qi axiálně směrem ze středu na ohě strany separační komory, klesá i plocha průtočného průřezu děrování F_Qi vedoucího do jednotlivých oddělení tak, že F_Q1 je v každém oddělení úměrná ^B0i* Následkem toho je účinnost separačního procesu ve všech odděleních stejná a výstupním děrováním 2 ^ve vnější podélné přepážce 2 vystupuje všude stejně vyčištěný rmut, který opouští separační komoru J. hrdlem 10As the induction of the magnetic field B _Qi decreases axially from the center on the fire side of the separation chamber, the cross-sectional area of the perforation F _Qi leading to each compartment decreases so that F _Q1 is proportional to ^B 0i in each compartment. All compartments are the same and by the outlet perforation 2 ^{in the} outer longitudinal partition 2, the same purified mash exits everywhere, which leaves the separation chamber J. through the throat 10

Množství rmutu vstupující do oddělení 2. může být regulováno rovněž průtočným průřezem výstupního děrování nebo současně průtočným průřezem vstupního děrování £ i výstupního děrování j>.The amount of mash entering the compartment 2 can also be controlled by the flow cross section of the exit punch or at the same time by the flow cross section of the entry punch 6 and the exit punch 16.

Magnetický separátor podle vynálezu je možno použít i pro čištění vod, například odpadních vod ze železáren s obsahem železitých nečistot anebo pro čištění vody obsahující korozní zplodiny z primárního okruhu v jaderných elektrárnách.The magnetic separator according to the invention can also be used for the purification of water, for example waste water from ironworks containing iron impurities or for the purification of water containing corrosive products from the primary circuit in nuclear power plants.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A high-grade magnetic separator comprising superconducting solenoid windings, comprising at least one separation chamber provided with at least two longitudinal punches with perforations and means for moving the separation chamber from the magnetic field space in the solenoid cavity to the space outside, the space inside the separation chamber between the longitudinal partition with perforation is divided by a series of transverse impermeable baffles into a number of smaller compartments filled with a matrix of porous ferromagnetic material, characterized in that the perforation (4,5) is made unevenly so that the flow cross section of the perforation (44, 54, 4B, 56) is at least of one of the longitudinal partitions (2, 3), in the respective compartment (7, 74, 7B), is proportional to the mean value of the magnetic induction produced by the superconducting solenoid winding (11) in the compartment.

High-magnetic magnetic separator according to claim 1, characterized in that the perforations (44, 54) in the compartments (74) have at least one of the longitudinal baffles (2, 3) having a larger flow cross-section, while the perforations (4B, 5B). compartments (7B), having at least one of the longitudinal partitions (2, 3) having a smaller flow cross section.