CS252550B1

CS252550B1 - Splscb magnetic) substance separation and apparatus for performing this method

Info

Publication number: CS252550B1
Application number: CS863631A
Authority: CS
Inventors: Ivan Hlasnik; Vladimir Hencl
Original assignee: Ivan Hlasnik; Vladimir Hencl
Priority date: 1986-05-19
Filing date: 1986-05-19
Publication date: 1987-09-17
Also published as: CS363186A1

Abstract

Navrhovaný sposob magnetickej separácie látok je zameraný na zvýšenie účinnosti magnetickej separácie jemnomletých slabomagnetických látok a na jej urýchlenie. Jeho podstata spočívá v tom, že na separované častíce, ktoré sa privádzajú do oblasti s maximálnou magnetickou silou, sa okrem magnetickej sily posobí přídavnou silou prúdiacebo nosného média proti směru magnetickej sily pósobiacej na částice s kladnou susceptibilitou. Táto sila sa dosahuje regulovatelným priečnym odsáváním, resp. prefukovaním nosného média prierezom separačnej komory. Jej veíkosť sa volí tak, aby' jej súčet so silou pfisobiacou na částice s kladnou susceptibilitou od zrážok s ostatnými časticami bol menší ako je magnetická sPa posobiaca na ne. Tým sa docieli toho, že častíce s kladnou susceptibilitou sú odkláňané do zóny magnetického produktu, zatial' čo nemagnetické a diamagnetické částice do zóny nemagnetického produktu. Přitom středná hodnota separačných sil je podstatné vSčšia, ako v klasickom odkláňacom separátore. Tým dochádža k zvýšeniu separačného efektu i výkonu separátora.The proposed method of magnetic separation of substances is aimed at increasing the efficiency of the magnetic separation of finely ground weakly magnetic substances and at speeding it up. Its essence lies in the fact that, in addition to the magnetic force, the separated particles, which are brought to the area with the maximum magnetic force, are affected by the additional force of the flow of the carrier medium against the direction of the magnetic force acting on the particles with positive susceptibility. This force is achieved by adjustable transverse suction, or by blowing the carrier medium through the cross-section of the separation chamber. Its size is chosen so that its sum with the force acting on particles with positive susceptibility from collisions with other particles is smaller than the magnetic sPa acting on them. This ensures that particles with positive susceptibility are deflected into the magnetic product zone, while non-magnetic and diamagnetic particles into the non-magnetic product zone. At the same time, the mean value of the separation forces is significant in Sčšia, as in a classic diverting separator. The team achieves an increase in the separation effect and the performance of the separator.

Description

(54) Splscb magnetické) separácie látok a zariadenie na vykonávanie tohoto sposobu(54) Magnetic separation of substances and apparatus for carrying out this method

Navrhovaný sposob magnetickej separácie látok je zameraný na zvýšenie účinnosti magnetickej separácie jemnomletých slabomagnetických látok a na jej urýchlenie. Jeho podstata spočívá v tom, že na separované častíce, ktoré sa privádzajú do oblasti s maximálnou magnetickou silou, sa okrem magnetickej sily posobí přídavnou silou prúdiacebo nosného média proti směru magnetickej sily pósobiacej na částice s kladnou susceptibilitou. Táto sila sa dosahuje regulovatelným priečnym odsáváním, resp. prefukovaním nosného média prierezom separačnej komory. Jej veíkosť sa volí tak, aby' jej súčet so silou pfisobiacou na částice s kladnou susceptibilitou od zrážok s ostatnými časticami bol menší ako je magnetická sPa posobiaca na ne. Tým sa docieli toho, že častíce s kladnou susceptibilitou sú odkláňané do zóny magnetického produktu, zatial' čo nemagnetické a diamagnetické částice do zóny nemagnetického produktu. Přitom středná hodnota separačných sil je podstatné vSčšia, ako v klasickom odkláňacom separátore. Tým dochádža k zvýšeniu separačného efektu i výkonu separátora.The proposed method of magnetic separation of substances is aimed at increasing the efficiency of magnetic separation of finely ground weakly magnetic substances and at its acceleration. Its essence lies in the fact that the separated particles, which are fed into the area with the maximum magnetic force, are acted upon by an additional force of the flowing carrier medium against the direction of the magnetic force acting on the particles with positive susceptibility, in addition to the magnetic force. This force is achieved by controllable transverse suction, or blowing of the carrier medium through the cross section of the separation chamber. Its size is chosen so that its sum with the force acting on the particles with positive susceptibility from collisions with other particles is smaller than the magnetic force acting on them. This results in the particles with positive susceptibility being deflected into the magnetic product zone, while non-magnetic and diamagnetic particles are deflected into the non-magnetic product zone. The average value of the separation forces is significantly higher than in a classic deflecting separator. This increases the separation effect and the performance of the separator.

Obr.l.Fig.1.

Vynález sa týká spósobu magnetickej separácie látok, najma jemnomletých surovin, ako napr. hnědého uhlia s vysokým obsahom popolovín a síry vo formě pyritu, ako aj zariadenia s magnetickým systémom s otvoreným gradientom pol'a na vykonáváme tohto spósobu a s výhodou budeného supravodivým vinutím.The invention relates to a method of magnetic separation of substances, in particular finely ground raw materials, such as brown coal with a high ash content and sulfur in the form of pyrite, as well as a device with a magnetic system with an open field gradient for carrying out this method and preferably excited by a superconducting winding.

Doterajší spósob magnetickej separácie jemne mletých slabomagnetických surovin s využitím supravodivých magnetických systémov s otvoreríým gradientom pol'a spočívá v tom, že pozdíž magnetického systému vytváraného napr. sústavou proti sebe polovaných supravodivých cievok, vplyvom gravitačnej sily padá vo formě plynnej suspenzle zmes separovaných častíc. Přitom částice s kladnou susceptlbilitou, v ďalšom uvádzané ako magnetické částice, sú magnetickou silou přitahované smerom k povrchu magnetického systému, zatial' čo trajektorie diamagnetiekýeh častíc zostávajú prakticky bez změny, resp. sú magnetickou silou mierne odkláňané od povrchu magnetického systému. Výhodou tohto sposobu separácie je celková jednoduchost konštrukcie, ktorá nemá žiadne otáčajúce sa, alebo pohybujúce sa časti, ani žiadnu matricu v pracovnom priestore, ako aj nízká spotřeba energie. Nevýhodou tohto spósobu je nutnost pracovat s trideným zrnom, neschopnost separovat zrna jemnejšie ako 40 ftm a nízká selektivita separácie. Nízká účinnost' rozdelenia je spósobená niekolkými faktormi. Jedným z nich je skutočnosť, že jedinou separujúcou silou je magnetická síla, ktorá naviac poměrně rýchle klesá so vzdialenosťou častíc od povrchu cievok. Táto musí pritiahnúť magnetické částice do zóny magnetického produktu na poměrně dlhej dráhe, prakticky rovnej hrúbke separačného kanálu. Ďalšou příčinou sú vzájomné zrážky vol'ne padajúcich častíc, čím dochádza k zbrzdeniu priečneho pohybu magnetických častíc smerom k zóně magnetického produktu a taktiež k posunu i diamagnetiekýeh, resp. menej magnetických častíc do tejto oblasti. Naviac v dósledku sily odporu nosného prostredia a uvedených zrážok dochádza pri volnom páde k plošnému rozptylu separovaných častíc a tým k nežiadúcemu znečišteniu produktov separácie.The current method of magnetic separation of finely ground weakly magnetic raw materials using superconducting magnetic systems with an open field gradient consists in the fact that a mixture of separated particles falls in the form of a gaseous suspension along the magnetic system created, for example, by a system of oppositely poled superconducting coils, under the influence of gravitational force. In this case, particles with positive susceptibility, hereinafter referred to as magnetic particles, are attracted by magnetic force towards the surface of the magnetic system, while the trajectories of diamagnetic particles remain practically unchanged, or are slightly deflected by magnetic force from the surface of the magnetic system. The advantage of this method of separation is the overall simplicity of the structure, which has no rotating or moving parts, nor any matrix in the working space, as well as low energy consumption. The disadvantage of this method is the necessity to work with sorted grain, the inability to separate grains finer than 40 µm and the low selectivity of separation. The low efficiency of separation is caused by several factors. One of them is the fact that the only separating force is the magnetic force, which moreover decreases relatively quickly with the distance of the particles from the surface of the coils. This must attract the magnetic particles to the magnetic product zone over a relatively long path, practically equal to the thickness of the separation channel. Another cause is the mutual collisions of freely falling particles, which slows down the transverse movement of the magnetic particles towards the magnetic product zone and also shifts diamagnetic or less magnetic particles to this area. In addition, as a result of the resistance force of the carrier medium and the aforementioned collisions, the separated particles are scattered over a wide area during free fall, and thus cause undesirable contamination of the separation products.

Uvedené nevýhody v podstatnej miere odstraňuje spósob a zariadenie podl'a vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že na pohybujúce sa separované častíce sa pósobí přídavnou silou prúdiaceho nosného média, ktorej jedna zložka je orientovaná proti směru posobenia magnetickej sily účinkujúcej na magnetické částice. Separované částice sa privádzajú do zóny s maximálnou magnetickou jňlou. Hodnota prídavnej odkláňacej sily F_d móže byť až řádové vyššia, ako je středná hodnota magnetickej sily pósobiacej na magnetické častíce v kanáli.The above disadvantages are substantially eliminated by the method and device according to the invention. Its essence lies in the fact that the moving separated particles are acted upon by an additional force of the flowing carrier medium, one component of which is oriented opposite to the direction of action of the magnetic force acting on the magnetic particles. The separated particles are fed into the zone with the maximum magnetic field. The value of the additional deflecting force F _d can be up to an order of magnitude higher than the average value of the magnetic force acting on the magnetic particles in the channel.

Výhodou navrhovaného spósobu je, že separačné sily pósobia na všetky separované částice, ako aj zvýšenie strednej hodnoty separačných sil. Ďalšou výhodou je potlačenie negativného vplyvu zrážok na účinnost separácie a triediaci efekt v dósledku róznych měrných hmotností, najma najjemnejších separovaných častíc. Tým sa dosahuje zrýchlenie a zvýšenie separačného efektu, čo umožňuje zvýšit výkon a účinnost separátora.The advantage of the proposed method is that the separation forces act on all separated particles, as well as an increase in the average value of the separation forces. Another advantage is the suppression of the negative impact of precipitation on the separation efficiency and the sorting effect due to different specific weights, especially of the finest separated particles. This achieves acceleration and increase in the separation effect, which allows to increase the performance and efficiency of the separator.

Na obr. 1 je schematicky znázorněné zariadenie na magnetickú separáciu pre navrhovaný spósob separácie a na obr. 2 sú schematicky znázorněné sily pósobiace na separované částice v tomto zariadení.Fig. 1 schematically shows a magnetic separation device for the proposed separation method and Fig. 2 schematically shows the forces acting on the separated particles in this device.

Zariadenie pre magnetickú separáciu látok pozostáva z podávacej násypky 1 pevne spojenej so stěnou 2 kryostatu, v ktorom sú umiestnené supravodivé cievky 3 a 3a, obrátene polované, vytvárajúce potrebnú magnetickú silu. So stěnou 2 kryostatu je pevne spojená separačná komora 11, v ktorej sa pohybujú magnetické částice 7 a nemagnetické částice 8. Vnútorná stená 4 a vonkajšia stená 5 separačnej komory 11 v úseku magnetickej zóny 12, vytváranej děvkami 3 a 3a, sú opatřené otvormi 17. Separačná komora 11 je v spodnej časti opatřená výsypkou 9 pre magnetickú frakciu a výsypkóu 10 pre nemagnetickú frakciu. Tieto výsypky 9, 10 sú oddělené nastavitelnou přepážkou 14. K vonkajšej stene 5 separačnej komory 11 je připojená odsávacia komora 13, spojená cez odsávacie potrubie 16 a cyklón 15 na odsávač 6.The device for magnetic separation of substances consists of a feeding hopper 1 firmly connected to the wall 2 of the cryostat, in which superconducting coils 3 and 3a, reversed-polarized, creating the necessary magnetic force are located. A separation chamber 11 is firmly connected to the wall 2 of the cryostat, in which magnetic particles 7 and non-magnetic particles 8 move. The inner wall 4 and outer wall 5 of the separation chamber 11 in the section of the magnetic zone 12, formed by the coils 3 and 3a, are provided with openings 17. The separation chamber 11 is provided in the lower part with a hopper 9 for the magnetic fraction and a hopper 10 for the non-magnetic fraction. These hoppers 9, 10 are separated by an adjustable partition 14. An exhaust chamber 13 is connected to the outer wall 5 of the separation chamber 11, connected via an exhaust pipe 16 and a cyclone 15 to the exhauster 6.

Padajúce zrná separovaného materiálu, obsahujúce magnetické částice 7 a diamagnetické částice 8, sú pri svojom páde pozdíž magnetickej zóny 12 ovplyvňované gravitačnou silou F_g, silou odporu prostredia F_p, magnetickou silou F_nim pre magnetické částice, resp. F_md pre diamagnetické částice, a přídavnou silou F_d. Táto přídavná sila sa s výhodou dosahuje tým, že nosné médium je v smere od magnetického systému regulovatelné odsávané, resp. prefukované celým prierezom separačnej komory nachádzajúcim sa v magnetickej zóně. Velkost prídavnej sily F_d sa volí tak, aby jej súčet so silou F,„ pósobiacou na magnetické častíce od zrážok s diamagnetickými časticami bol menší, ako magnetická sila F_mm pósobiaca na ne. V tomto případe teda k separácii dochádza jednak odkláňaním diamagnetických častíc do zóny nemagnetického produktu silou_F_d + F_md + F_zd a jednak odkláňaním magnetických častíc, resp. ich udržiavaním v zóně magnetického produktu celkovou rozdielovou silou F = F,_nm + + F_d + F_zm. Dochádza tu súčasne k triedeniu a k magnetickej separácii. Časť jemnej nemagnetickej frakcie prechádza do odsávacej komory 13 a móže byť zachytená cyklónom 15.The falling grains of separated material, containing magnetic particles 7 and diamagnetic particles 8, are influenced by the gravitational force F _g , the resistance force of the environment F _p , the magnetic force F _nim for magnetic particles, or F _md for diamagnetic particles, and the additional force F _d . This additional force is advantageously achieved by the carrier medium being controlled to be sucked or blown through the entire cross section of the separation chamber located in the magnetic zone in the direction away from the magnetic system. The size of the additional force F _d is chosen so that its sum with the force F,„ acting on the magnetic particles from collisions with diamagnetic particles is smaller than the magnetic force F _mm acting on them. In this case, therefore, separation occurs both by deflecting the diamagnetic particles into the non-magnetic product zone by the force_F _d + F _md + F _zd and by deflecting the magnetic particles, or rather by keeping them in the magnetic product zone by the total differential force F = F, _nm + + F _d + F _zm . Here, sorting and magnetic separation occur simultaneously. Part of the fine non-magnetic fraction passes into the suction chamber 13 and can be captured by the cyclone 15.

Příklad.Example.

Výsledky dosiahnuté pri separácii vzorky hnědého uhlia o zrnitosti 0,1 až 0,5 mm, s obsahom vody 15,9 % hmot. na supravodivom magnetickom separátore s otvoreným gradientom magnetického póla vybavenom štyrmi supravodivými cievkami, ktoré vytvárajú maximálnu hodnotu redukovanej magnetickéj sily B grád B = 70 T²/m na povrchu kryostatu bez odsávania a pri roznych rýchlostiach odsávania vzduchu prierezom separačnej komory, sú uvedené v tabuíke.The results achieved in the separation of a brown coal sample with a grain size of 0.1 to 0.5 mm, with a water content of 15.9% by weight on a superconducting magnetic separator with an open magnetic pole gradient equipped with four superconducting coils, which create a maximum value of the reduced magnetic force B grad B = 70 T ² /m on the surface of the cryostat without suction and at different air suction speeds through the cross section of the separation chamber, are given in the table.

ProduktProduct

Tabulka hmot. Obsah [°/o hmot.] Výťažnosť [% hmot.] Rýchlosť výnos A^d St^d A^d St^d hořlavina priečneho [% hm.] prúdenia vzduchu [cm/s]Table of contents [% by weight] Yield [% by weight] Cross-flow velocity [cm/s] Yield A ^d St ^d A ^d St ^d Flammability [% by weight]

Podanie Submission 100,0 100.0 15,7 15.7 7,02 7.02 Magnet, frak. Magnet, frac. 41,4 41.4 18,7 18.7 8,94 8.94 Nemag. frak. Non-magnetic fraction 58,6 58.6 13,6 13.6 5,67 5.67 Podanie Submission 100,0 100.0 15,7 15.7 6,93 6.93 Magnet, frak. Magnet, frac. 19,4 19.4 24,8 24.8 14,62 14.62 Nemag. frak. Non-magnetic fraction 80,6 80.6 13,6 13.6 5,08 5.08 Podanie Submission 100,0 100.0 16,6 16.6 7,00 7.00 Magnet, frak. Magnet, frac. 17,8 17.8 25,5 25.5 14,73 14.73 Nemag. frak. Non-magnetic fraction 82,2 100,0 82.2 100.0 14,7 14.7 5,33 5.33 Podanie Submission 16,7 16.7 7,06 7.06 Magnet, frak. Magnet, frac. 13,4 13.4 28,6 28.6 16,72 16.72 Nemag. frak. Non-magnetic fraction 86,6 86.6 15,0 15.0 5,58 5.58

Z tabulky je zřejmé, že účinnosť suchej magnetickej separácie sa pri použití sposobu vynálezu zlepšuje. Výťažnosť hořlaviny v nemagnetickej frakcii separácie s narastajúcou rýchlosťou priečneho prúdenia vzduchu sa zvyšuje zo 69_;1 % hmot. až na 88,5 % hmot., obsah celkovej síry S_t ^d v magnetickej frakcii sa taktiež zvyšuje z 8,94 % hmot. až na 16,72 % hmot. a popola A^d z 18,7 % hmot. až na 28,6 % hmot. pri poměrně malom poklese výťažnosti síry S_t ^d z 52,7 pere. hmot. na 31,6 °/o hmot. a popola A^d zoFrom the table it is clear that the efficiency of dry magnetic separation improves when using the method of the invention. The recovery of combustible material in the non-magnetic fraction of separation with increasing cross-flow velocity of air increases from 69 _; 1 % wt. up to 88.5 % wt., the content of total sulfur S _t ^d in the magnetic fraction also increases from 8.94 % wt. up to 16.72 % wt. and ash A ^d from 18.7 % wt. up to 28.6 % wt. with a relatively small decrease in the recovery of sulfur S _t ^d from 52.7 % wt. to 31.6 % wt. and ash A ^d from

100,0 100.0 100,0 100.0 100,0 100.0 49,4 49.4 52,7 52.7 30,9 30.9 0 0 50,6 50.6 47,3 47.3 69,1 69.1 100,0 100.0 100,0 100.0 100,0 100.0 30,6 30.6 41,0 41.0 17,4 17.4 5,6 5.6 69,4 69.4 59,0 59.0 82,6 82.6 100,0 100.0 100,0 100.0 100,0 100.0 27,2 27.2 37,4 37.4 15,9 15.9 15,6 15.6 72,8 72.8 62,6 62.6 84,1 84.1 100,0 100.0 100,0 100.0 100,0 100.0 22,8 22.8 31,6 31.6 11,5 11.5 18,8 18.8 77,2 77.2 68,4 68.4 88,5 88.5 /o hmot. /about mass na 22,8 % to 22.8% hmot. v mass in magnetic- magnetic-

kej frakcii.Which faction?

Vynález može nájsť významné priemyselné využitie pri magnetickej separácii slabomagnetických jemne mletých surovin, najmá energetického uhlia s vysokým obsahom balastných zložiek v tepelných elektrárňach. S výhodou može byť využitý pre separáciu surovin, u ktorých je velký rozdiel v měrných hmotnostiach jednotlivých minerálnych komponent.The invention can find significant industrial application in magnetic separation of weakly magnetic finely ground raw materials, especially thermal coal with a high content of ballast components in thermal power plants. It can be advantageously used for separation of raw materials in which there is a large difference in the specific gravity of individual mineral components.

Claims

252350 Example. The results obtained in the separation of the sample of brown coal with a grain size of 0.1 to 0.5 mm, with a water content of 15.9% by weight. on a superconducting magnetic separator with an open magnetic gradient equipped with four superconducting coils which produce a maximum value of reduced magnetic force B grades B - 70 T2 / m of the cryostat surface without suction and at different air extraction rates through the separation chamber section; listed. Product Table of weight. Content [° /% by weight] Yield [% by weight] Speed yield Ad Std Ad Std transverse [% wt.] Air flow [cm / s] Submission 100.0 15.7 7.02 Magnet, tailcoat. 41.4 18.7 8.94 Nemag. tails. 58.6 13.6 5.67 Submission 100.0 15.7 6.93 Magnet, tailcoat. 19.4 24.8 14.62 Nemag. tails. 80.6 13.6 5.08 Submission 100.0 16.6 7.00 Magnet, tailcoat. 17.8 25.5 14.73 Nemag. tails. 82.2 100.0 14.7 5.33 Submission 16.7 7.06 Magnet, tailcoat. 13.4 28.6 16.72 Nemag. tails. It is apparent from the table that the effectiveness of dry magnetic separation is improved by the method of the invention. The yield of combustible in the non-magnetic fraction of separation with increasing cross-flow velocity is increased from 69.1% by weight. up to 88.5% by weight, the total sulfur content of Std in the magnetic fraction is also increased from 8.94% by weight. up to 16.72 wt. and ash Ad from 18.7 wt. up to 28.6 wt. with a relatively small decrease in the sulfur recovery of Std from 52.7. wt. to 31.6% by weight. and ash Ad from 100.0 100.0 100.0 49.4 52.7 30.9 0 50.6 47.3 69.1 100.0 100.0 100.0 30.6 41.0 17.4 5.6 69.4 59.0 82.6 100.0 100.0 100.0 27.2 37.4 15.9 15.6 72.8 62.6 84.1 100.0 100.0 100 0 22.8 31.6 11.5 18.8 77.2 68.4 88.5% by weight. to 22.8 wt. in the magnetic fraction. The invention can find a significant industrial application in the magnetic separation of low-magnetic finely ground raw materials, in particular high-content coal-containing coal in thermal power plants. It can be advantageously used for the separation of raw materials, where there is a large difference in the weight of individual mineral components. P R E D Μ E T

A method of magnetic separation of substances, characterized in that the flowing mass of particles is subjected to the force of a flowing medium, one component of which is directed upstream of the magnetic force on the particles with positive susceptibility.

2. A method according to claim 1, wherein the separated particles are fed to the reactors with a maximum magnetic force.

3. Apparatus for carrying out the method of clause 1 or 2, comprising a magnitude of an open gradient magnetic magnet system with a feed and discharge device and a separation chamber, characterized in that the inner wall (4) and the outside - the outer wall (5) of the separation chamber (11) provided with openings (17), in the area of the magnetic zone (12), the outer wall (5) being fixedly connected to the suction chamber (13) which is provided at the bottom with a suction line (16) connected via a cyclone (15) to a hood (6).