EA014395B1 - Роликовый магнитный сепаратор - Google Patents

Abstract

Раскрыт высокоградиентный роликовый сепаратор для обогащения слабомагнитных руд и очистки минерального сырья от слабомагнитных примесей. Сепаратор содержит питатель для подачи исходного материала, узлы сбора немагнитной и магнитной фракции, узлы отвода немагнитной и магнитной фракции и вращаемый магнитный ролик с магнитной системой, содержащей блоки постоянных магнитов, расположенные по окружности ролика. Эти блоки имеют трапецеидальное сечение в плоскости, перпендикулярной оси ролика, их вектор намагниченности направлен тангенциально, а между каждой последовательной парой блоков расположено по одному ферромагнитному концентратору, каждый из которых имеет внешний радиальный выступ и образует один из полюсов магнитной системы, полярность которых чередуется в направлении вдоль окружности ролика. Узел сбора немагнитной фракции включает ванну с магнитопроводящим экраном, проходящим вдоль части поверхности ролика с образованием между ними зазора. Такая конфигурация магнитной системы ролика обеспечивает создание в рабочей зоне высокого градиента магнитного поля. Благодаря наличию магнитопроводящего экрана создана магнитная цепь, в которой основную часть потока, формируемого магнитными блоками, через концентраторы с выступами выводят в рабочий зазор между экраном и поверхностью ролика. Поперечное расположение высокоградиентных зон по отношению к направлению движения материала способствует максимальному извлечению в магнитный продукт (концентрат) магнитных частиц благодаря их прохождению в непосредственной близости от центров действия высокоградиентных магнитных сил.

Description

Изобретение относится к магнитным сепараторам, в частности к высокоградиентным магнитным сепараторам, предназначенным для магнитного обогащения слабомагнитных руд и очистки минерального сырья от слабомагнитных примесей.

Уровень техники

Из уровня техники широко известны магнитные сепараторы, которые используют для разделения исходного материала на магнитную и немагнитную фракции. Одним из типов магнитных сепараторов являются полиградиентные, или высокоградиентные, сепараторы, в которых разделение магнитной и немагнитной фракций происходит за счет создания в рабочей зоне областей действия высокоградиентных магнитных сил, к которым притягиваются магнитные частицы, в то время как немагнитные частицы свободно проходят через эти области.

В роликовых высокоградиентных магнитных сепараторах сепарируемый продукт подают в рабочую зону, расположенную непосредственно на поверхности магнитной системы, включенной в магнитный ролик, или в области, расположенной в непосредственной близости от магнитной системы. В частности, в патенте США № 4728419 раскрыт роликовый магнитный сепаратор, включающий ролик с магнитной системой на постоянных магнитах, выполненный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, бесконечную гибкую движущуюся ленту, охватывающую указанный ролик, узлы подачи исходного материала, сбора и отвода продуктов сепарации. Магнитная система ролика содержит установленные на немагнитном валу постоянные высокоэнергетичные магниты ИйЕеВ в виде шайб, намагниченных вдоль оси ролика, и расположенные между ними ферромагнитные диски. Магнитные шайбы, примыкающие к каждому диску с разных сторон, имеют намагниченность, направленную в противоположные стороны. Диски выводят магнитный поток на поверхность ролика и замыкают его вдоль образующей ролика таким образом, что полярность дисков чередуется в направлении вдоль этой образующей. На краях дисков по их окружности расположены зоны действия высокоградиентных магнитных сил. Сепарируемый материал перемещают тонким слоем на указанной ленте, охватывающей вращаемый ролик. Ролик притягивает через ленту частицы, обладающие магнитными свойствами. При этом ролик не притягивает немагнитные частицы, которые падают под действием силы тяжести в соответствующий узел сбора и отвода. Далее лента огибает ролик вместе с притянутыми к ней магнитными частицами и отводит затем магнитный продукт от ролика в зону, где поле отсутствует, для разгрузки этого магнитного продукта.

Недостатком данного сепаратора является то, что участки поверхности ролика с высокоградиентными магнитными силами расположены по окружности ролика в виде узких полос над ферромагнитными дисками, параллельно направлению движения сепарируемого материала. В промежутках между дисками расположены участки поверхности ролика с пониженными магнитными силами, где мелкие частицы, обладающие магнитными свойствами, не притягиваются к ролику и, соответственно, попадают в немагнитный продукт. Это обуславливает необходимость многократной перечистки этого продукта по каскадной схеме с использованием множества магнитных роликов. Кроме того, на поверхности ленты, имеющей конечную толщину, величина магнитного поля существенно меньше, чем на поверхности ролика, что снижает эффективность сепарации.

Наиболее близким аналогом заявляемого сепаратора является роликовый сепаратор, описанный в патенте Украины № 79318. Основными конструктивными элементами этого сепаратора являются питатель для подачи исходного материала; магнитный ролик, который включает магнитную систему, содержащую блоки постоянных магнитов, и который выполнен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси; узел сбора немагнитной фракции; узел сбора магнитной фракции; узел отвода немагнитной фракции и узел отвода магнитной фракции.

Сепарируемый материал подают непосредственно на поверхность вращаемого ролика. Ролик притягивает частицы, обладающие магнитными свойствами, но не притягивает немагнитные частицы, которые падают под действием силы тяжести в соответствующий узел сбора и отвода. Разгрузка притянутых к поверхности ролика магнитных частиц обеспечена за счет взаимодействия электростатических зарядов, наведенных на поверхности частиц, и высоковольтного электрода.

Благодаря тому, что в сепараторе по патенту Украины № 79318 не использована движущаяся лента, а исходный материал подают непосредственно на поверхность ролика, увеличено качество сепарации за счет увеличения величины магнитного поля в зоне сепарации. Кроме того, отсутствие ленты упрощает конструкцию сепаратора и увеличивает надежность его работы.

Однако недостатком данного сепаратора, так же как и описанного в патенте США № 4728419, является наличие на поверхности ролика участков с пониженными магнитными силами, что вызывает необходимость в перечистках немагнитного продукта. Кроме того, при электростатической разгрузке магнитного продукта возможен только сухой вариант процесса сепарации с предварительной сушкой сепарируемого материала.

Таким образом, несмотря на то что магнитные роликовые сепараторы обеспечивают эффективное разделение исходного материала на магнитную и немагнитную фракции, в частности за счет расположения сепарируемого материала непосредственно на поверхности магнитной системы с соответствующим увеличением магнитного поля, необходимо дальнейшее повышение эффективности магнитной сепара

- 1 014395 ции за счет снижения потерь магнитного продукта в процессе обогащения и снижения содержания магнитных примесей в процессе очистки минерального сырья.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание высокоградиентного роликового магнитного сепаратора, обеспечивающего эффективное извлечение в магнитный продукт мелких частиц минералов и других материалов с низкой магнитной восприимчивостью благодаря достижению в процессе высокоградиентной сепарации в рабочей зоне сепаратора высоких значений силового параметра В»дтабВ, где В - вектор магнитной индукции, а также достижения условий, при которых частицы сепарируемого материала при перемещении в рабочей зоне сепаратора будут оказываться в непосредственной близости от центров высокоградиентных магнитных сил.

Поставленная задача решена благодаря тому, что в сепараторе, содержащем питатель для подачи исходного материала; магнитный ролик, который включает магнитную систему, содержащую блоки постоянных магнитов, и который выполнен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси; узел сбора немагнитной фракции; узел сбора магнитной фракции; узел отвода немагнитной фракции и узел отвода магнитной фракции, блоки постоянных магнитов расположены по окружности ролика, имеют трапецеидальное сечение в плоскости, перпендикулярной оси ролика, их вектор намагниченности направлен тангенциально, а между каждой парой последовательных блоков расположено по одному ферромагнитному концентратору, каждый из которых образует один из полюсов магнитной системы, полярность которых чередуется в направлении вдоль окружности ролика, а сепаратор дополнительно включает магнитопроводящий экран, проходящий вдоль части поверхности ролика с образованием между ними зазора.

Магнитопроводящие элементы в виде ферромагнитных концентраторов выводят магнитный поток на внешнюю поверхность ролика и обеспечивают создание высокого градиента магнитного поля и, следовательно, высоких значений магнитных сил, величина которых определяется силовым параметром В»дтабВ. Таким образом формируют зоны со значительным магнитным притяжением, расположенные вдоль образующей ролика. Поперечное расположение высокоградиентных зон по отношению к направлению движения материала способствует максимальному извлечению в магнитный продукт (концентрат) магнитных частиц благодаря их прохождению в непосредственной близости от центров действия высокоградиентных магнитных сил. Наличие магнитопроводящего экрана обеспечивает замыкание магнитного потока между соседними концентраторами разной полярности через воздушный зазор и указанный экран. Таким образом, магнитопроводящий экран создает магнитную цепь с пониженным магнитным сопротивлением, что позволяет увеличить магнитный поток, который через концентраторы выводят в зазор между экраном и поверхностью ролика, т.е. рабочий зазор, или рабочую зону, сепаратора, с обеспечением эффективного притяжения магнитных частиц и одновременных беспрепятственным опусканием немагнитных частиц под действием силы тяжести на дно ванны.

Магниты предпочтительно включают высокоэнергетичные постоянные магниты с удельной магнитной энергией более 200 кДж/м³.

В одном из предпочтительных вариантов реализации изобретения концентраторы имеют по меньшей мере один внешний радиальный выступ. Эти выступы способствуют созданию нескольких зон с высоким значением градиента магнитного поля и, следовательно, больших значений магнитных сил, т. е. параметра В»дтабВ, что дополнительно увеличивает эффективность сепарации.

Еще в одном предпочтительном варианте реализации изобретения узел сбора магнитной фракции содержит индукционный съемник магнитной фракции.

Краткое описание чертежа

Ниже приведено подробное описание предпочтительного варианта реализации настоящего изобретения со ссылками на сопроводительный чертеж, описание которого представлено ниже.

На чертеже представлен поперечный разрез роликового магнитного сепаратора в соответствии с настоящим изобретением и изображения части сечения ролика и магнитопроводящего экрана с показанным замыканием магнитного потока с ролика на экран через рабочий зазор (А) и части сечения ролика вне зоны с экраном с показанным замыканием магнитного потока между концентраторами под поверхностью ролика (Б).

Осуществление изобретения

На чертеже представлен разрез высокоградиентного роликового магнитного сепаратора для обогащения слабомагнитных руд и очистки минерального сырья от слабомагнитных примесей в соответствии с настоящим изобретением, который содержит питатель 8 для подачи исходного материала (не показан), ролик 1 с магнитной системой, включающей расположенные по окружности ролика блоки 4 постоянных высокоэнергетичных магнитов ЫбРеВ с сечением трапецеидальной формы в плоскости, перпендикулярной оси ролика. Между каждой последовательной парой блоков установлено по одному концентратору 5 из ферромагнитной стали, каждый из которых образует один из полюсов магнитной системы, полярность которых чередуется в направлении вдоль окружности ролика. Концентраторы имеют внешние рабочие выступы 9, выступающие над магнитами в радиальном направлении. В промежутках между выступами 9

- 2 014395 расположены проставки 6 из немагнитного материала для защиты магнитов и создания оптимальных условий для движения сепарируемого материала по поверхности ролика и разгрузки магнитного продукта.

Магниты и концентраторы закреплены на обойме 7 из немагнитного материала вдоль образующей ролика. Блоки 4 имеют тангенциально направленный вектор намагниченности, а любые два последовательных блока 4 примыкают к одному концентратору 5 полюсами одной полярности.

Сепаратор также включает ванну с магнитопроводящим экраном 2, который проходит вдоль части поверхности ролика 1 с образованием между ними рабочего зазора 10, индукционный съемник 3 магнитной фракции, узлы отвода немагнитной и магнитной фракции (не показаны), а также приводы ролика 1 и съемника 3 (не показаны).

Высокоградиентный роликовый магнитный сепаратор по настоящему изобретению работает следующим образом. Исходный сепарируемый материал, который необходимо разделить на магнитную и немагнитную фракции, подают через питатель 8 сверху на поверхность вращаемого вокруг горизонтальной оси магнитного ролика 1. Благодаря вращению ролика 1 этот материал поступает в зазор 10 между роликом 1 и магнитопроводящим экраном 2. Блоки 4 формируют магнитный поток, который через концентраторы 5 с выступами 9 выводят на поверхность ролика 1. Концентраторы 5 с выступами 9 обеспечивают создание высокого градиента магнитного поля и, следовательно, достижение больших значений магнитных сил, т.е. силового параметра В»дгабВ. Таким образом, формируют зоны с сильным магнитным притяжением, расположенные вдоль образующей ролика.

Магнитный поток замыкается между соседними концентраторами 5 разной полярности через воздушный зазор 10, образованный между поверхностью ролика 1 и экраном 2, и экран. Благодаря наличию магнитопроводящего экрана создают магнитную цепь, в которой основная часть потока, формируемого блоками 4, через концентраторы 5 с выступами 9 выведена в рабочий зазор 10, или рабочую зону, сепаратора, как показано на выноске А на чертеже.

Частицы материала, обладающие магнитной восприимчивостью, притягиваются к рабочим выступам 9 концентраторов 5 благодаря большим значениям магнитных сил, обусловленным высоким градиентом магнитного поля вблизи выступов. Поперечное расположение высокоградиентных зон по отношению к направлению движения материала, т.е. расположение вдоль образующей ролика, способствует максимальному извлечению в магнитный продукт (концентрат) магнитных частиц благодаря их прохождению в непосредственной близости от центров действия высокоградиентных магнитных сил. Немагнитные частицы обогащаемого или очищаемого материала свободно опускаются на дно ванны 2, после чего их разгружают через узел отвода немагнитной фракции в нижней части ванны 2. Указанный узел отвода может включать желоба, трубы, патрубки, коробы, течки и пр., представляющие собой каналы для самостоятельного перемещения немагнитной фракции самотеком или под действием силы тяжести. Этот узел может быть самостоятельным узлом или входить в состав других узлов, например ванны, как подузел.

Далее вращаемый ролик 1 выносит частицы, притянутые к выступам 9 концентраторов 5, в зону разгрузки магнитного продукта, которая соответствует части поверхности ролика 1, вдоль которой не проходит экран ванны 2. Здесь силы магнитного притяжения значительно ослабевают из-за того, что в отсутствии магнитопроводящего экрана практически весь магнитный поток между концентраторами 5 замкнут под поверхностью ролика через проставки 6 и обойму 7, как показано на выноске Б на чертеже. При этом величина магнитных сил оказывается недостаточной для удержания слабомагнитных частиц. В зоне разгрузки магнитного продукта магнитные, в первую очередь слабомагнитные, частицы отделяются от выступов 9 концентраторов 5 под действием силы тяжести или их смывают водой. Полную разгрузку оставшихся на выступах 9 концентраторов 5 частиц магнитного продукта с высокой магнитной восприимчивостью производят посредством съемника 3. Далее магнитный продукт разгружают посредством узла отвода магнитной фракции. Указанный узел отвода может включать желоба, трубы, патрубки, коробы, течки и пр., представляющие собой каналы для самостоятельного перемещения магнитной фракции самотеком или под действием силы тяжести. Этот узел может быть самостоятельным узлом или входить в состав других узлов как подузел.

Хотя изобретение описано на примере предпочтительного варианта его реализации, для специалиста очевидно, что в него могут быть внесены изменения и модификации без отклонения от его сущности и объема, которые определяются прилагаемой формулой изобретения. Отвод продуктов магнитной сепарации может производиться желобами, трубами, патрубками, коробами, течками и пр., каждый из которых представляет собой некий канал для самостоятельного перемещения материала (самотеком или под действием силы тяжести). Они могут быть самостоятельными узлами или входить в состав других узлов, например ванн, как подузлы.

Claims (5)

1. Роликовый магнитный сепаратор для разделения исходного материала на магнитную и немагнитную фракции, содержащий питатель для подачи исходного материала; магнитный ролик, который включает магнитную систему, содержащую магнитные блоки из постоянных магнитов, и который выполнен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси; узел сбора немагнитной фракции; узел сбора магнитной фракции; узел отвода немагнитной фракции; узел отвода магнитной фракции, отличающийся тем, что магнитные блоки имеют тангенциально направленный вектор намагниченности и расположены по окружности, а между ними размещены концентраторы магнитного потока, образующие полюса магнитной системы, таким образом, что образована круговая магнитная система с полюсами чередующейся полярности, а часть системы охвачена снаружи магнитопроводящим экраном, между цилиндрической поверхностью которого и поверхностью ролика образован зазор, проходя по которому магнитный поток, создаваемый магнитной системой, замыкает через экран поле между разнополярными полюсами и формирует у поверхности концентраторов локальные рабочие зоны, которые вытянуты вдоль образующей ролика и в которых происходит извлечение и удержание частиц магнитной фракции.

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что магнитные блоки и концентраторы имеют форму прямых призм, сечение которых в плоскости, перпендикулярной к оси ролика, имеет форму трапеций, а векторы намагниченности магнитов, примыкающих с разных сторон к одному концентратору, параллельны наружным граням магнитных блоков, обращенным к поверхности ролика, и противоположны по направлению.

3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что концентраторы имеют по меньшей мере один внешний радиальный выступ.

4. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что магнитные блоки включают высокоэнергетичные постоянные магниты с удельной магнитной энергией более 200 кДж/м³.

5. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что узел сбора магнитной фракции содержит индукционный съемник магнитной фракции.