ES2567300B1

ES2567300B1 - Matriz para la separación magnética en fluidos

Info

Publication number: ES2567300B1
Application number: ES201431541A
Authority: ES
Inventors: Gaston OLEA AMOR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2017-02-13
Anticipated expiration: 2034-10-20
Also published as: ES2567300A1; WO2016062909A1

Abstract

Matriz para procesos de separación magnética en vía húmeda diseñada para ampliar las zonas de aumento de densidad magnética, obtener un laberinto que ocasiona cambios de dirección y velocidad de la pulpa, forzando el desplazamiento del fluido hacia las zonas de atracción/retención de la contaminación, creando zonas de remanso donde retener el material retirado, aumentando la capacidad de extracción, limpieza y recuperación de capacidad de separación, permitiendo así alcanzar elevados niveles de calidad y de rendimiento mediante una unidad mínima de 3 elementos concéntricos (superior, central e inferior), que se repite hasta alcanzar la altura deseada, donde los elementos superior e inferior están formados por anillos concéntricos de sección paralelepípeda, de forma que en una vista superior de los anillos de uno coinciden con los espacios del inferior alternativamente y donde la configuración de los elementos se mantiene constante gracias a un eje de forma poligonal que los une.

Description

MATRIZ PARA LA SEPARACiÓN MAGNÉTICA EN FLUIDOS

CAMPO Y ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN

La presente invención se refiere al diseño de un dispositivo interno (matriz) usado en un sistema de separación magnética para retirar y retener malerial ferroso y de baja susceptibilidad magnética (paramagnético) existente en un fluido que se desplaza verticalmente hacia arriba, donde dicho material se encuentre en suspensión. Su diseño facilita la posterior limpieza de la matriz para recuperar la capacidad de separación magnética

En la presente invención, las variaciones del flujo magnético y sus propiedades, así como los cambios en la dirección del fluido se usan como un elemento diferencial respecto a otros dispositivos similares que trabajan con un flujo vertical, tanto ascendente como descendente, obteniendo las ventajas que se describen más adelante

Los elementos determinantes de una separación magnética son: La intensidad del campo magnético generado, y su gradiente, que permite determinar la fuerza de atracción y retención magnética que actuará sobre el elemento magnético/paramagnético a separar. La atractividad magnética del elemento que se desea separar El tamaño del elemento magnético/paramagnético que se desea extraer El medio en el cual está incorporado el elemento magnético/paramagnético que se desea extraer, definido por el tamaño de la partícula no magnética que lo contiene, el contenido en sólidos de la pulpa que se va a tratar así como por su densidad La velocidad de paso del elemento magnético/paramagnético que se desea extraer y su cercanía a la fuente de atracción magnética.

En un sistema de separación magnética por vía húmeda aplicado en el tratamiento de pulpas de minerales, barbotinas o pastas cerámicas y esmaltes cerámicos, se busca la obtención de puntos de alta gradiente magnética para lograr la máxima atracción/retención de materiales magnéticos y paramagnéticos contaminantes y separarlos del medio que los contiene, ya sea individualmente o arrastrando otros elementos no magnéticos donde esté incorporado Para ello se establece un campo magnético de frecuencia cero, generado por un electroimán, en cuyo núcleo hueco se pretende que se produzcan unas líneas de fuerza con una distribución lo más homogénea posible dentro de este núcleo.

Para determinar la velocidad óptima de tratamiento de una pulpa hay que tener en cuenta la velocidad de decantado del elemento sólido dentro de la pulpa, que es función del contenido en sólidos, su densidad y su viscosidad, así como el sentido en que se desplaza, normalmente en sentido vertical.

Esta situación nos lleva a decidir si el desplazamiento es hacia abajo, apoyado por la gravedad, que tiene serias limitaciones de control de velocidad, o en sentido inverso, donde el control de la velocidad es más sencillo

ANTECEDENTES

En la técnica actual existen distintos tipos de filtros electromagnéticos que se diferencian principalmente por el tipo de matriz que usan, normalmente de acero inoxidable magnético y con formas variadas para tratar de incrementar la intensidad del campo y el correspondiente aumento de su gradiente magnética, y que pueden tener un diseño de flujo cambiante que puede ser distinto cada vez que se instala.

La presente invención ofrece una geometría distinta para los elementos de la matriz, cuyo montaje es siempre el mismo, de forma que el flujo no varíe y a la vez que permite una mayor retención de elementos magnéticos.

BREVE DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN

Partiendo de esta base, el propósito de esta invención consiste en diseñar una matriz caracterizada por:

Crear zonas de gran densidad magnética con un mismo patrón de distribución a lo largo y ancho de la matriz, para producir la atracción y retención magnética deseada de aquellas partíCUlas magnéticas y paramagnéticas que se desean extraer del flujo del fluido.

Lograr la desviación del flujo del fluido mediante cambios en su dirección, orientándolo a las zonas de mayor densidad magnética y produciendo a la vez

5 cambios de velocidad que altera la homogeneidad del medio, facilitando el desplazamiento de los elementos magnéticos (paramagnéticos) dentro de su entorno hacia las zonas o puntos de mayor capacidad de atracción.

Establecer zonas de remanso contiguas a las zonas de atracción/retención de la

10 contaminación magnética, donde se produce una disminución de la fuerza de arrastre del fluido, y donde se puedan depositar los elementos magnéticos retenidos hasta el momento de su limpieza, aumentado así la capacidad global de limpieza de la matriz.

15 Facilitar la retirada del material magnético retenido para limpiar la matriz y restaurar su capacidad de separación magnética. Al momento de desconectar el electroimán e introducir un líquido de limpieza a alta presión en contracorriente, se genera un movimiento turbulento dentro de la matriz que va a incidir directamente en las zonas de remanso antes indicadas, asegurando así su total limpieza.

DESCRIPCiÓN DE LAS FIGURAS

La invención consiste en una matriz metálica que incluye 3 grupos de anillos concéntricos unidos entre sí por elementos radiales.

La Figura 1 muestra el grupo de anillos superior (1) donde existen una serie de anillos concéntricos (2) unidos por 2 o más brazos (3), donde entre los anillos contiguos queda un hueco (4) de igual espesor al de los anillos.

El elemento intermedio (6) consistente en un anillo interior (5) y uno a más anillos externos

(6) unidos por 2 o más brazos (7). Su finalidad es mantener el espacio entre el elemento superior y el elemento inferior que se describe a continuación.

El elemento inferior (8), que al igual que el elemento superior, muestra una serie de anillos concéntricos (9) unidos por 2 o más brazos (10), donde entre los anillos contiguos queda un hueco (11) de igual espesor al de los anillos. Estos anillos (9) tienen una distribución al tresbolillo con respecto a los anillos (2) del grupo superior, donde los anillos de uno coinciden con los huecos del otro.

La Figura 2 muestra una vista tridimensional de los elementos de la matriz descritos en las Figuras 1 en (1), (6) Y (8), montados como conjunto. En esta figura se puede ver la distribución al tresbolillo de los anillos (2) de la Figura 1 con los anillos (9), que unido al elementos separador descrito en (6) contribuye al efecto de desplazamiento horizontal del fluido en su desplazamiento vertical, creando el efecto de un laberinto. El elemento intermedio (6) se repite para mantener el espacio entre el elemento superior de un grupo y el inferior del grupo siguiente, y mantener de movimiento del fluido entre ellos.

Las figuras 1 y 2 muestran el orificio poligonal central (12) cuyo propósito es incorporar una barra metálica que haga de unión entre todos los grupos de matrices a la vez que mantener la posición de todos los elementos de las matrices para asegurar la configuración del conjunto

La Figura 3 muestra el desplazamiento del fluido (13) entre de los elementos de cada matriz (14), donde se observa el movimiento lateral hacia los puntos de máxima atracción magnética (bordes) (15) y las zonas de remanso (16) donde se deposita la contaminación retenida al no ser arrastrada por el fluido.

DESCRIPCiÓN DETALLADA DE LA INVENCiÓN

Uno de los propósitos de esta invención es un diseño de los 3 elementos básicos que componen la matriz, superior (1), inferior (8) e intermedio (6), con anillos de sección paralelepípeda, que permite incrementar la densidad magnética en los bordes y proximidades de los elementos magnetizables, de forma que se generen zonas de aumento de densidad de flujo que se repetirán a lo largo y ancho de esta matriz, siguiendo siempre una disposición determinada, para producir la atracción magnética deseada de aquellas partículas magnéticas y paramagnéticas que se desean extraer del fluido.

Los anillos del elemento superior (1) e inferior (8), que están separados entre sí por una distancia igual a su ancho, estan dispuestos de tal forma que la posición que ocupa uno coincide con el hueco del otro elemento. La inclusión de un elemento intermedio (6) para permitir el paso del fluido a través del elemento superior e inferior forma así un laberinto que obliga a la desviación del flujo del fluido hacia zonas de más alta densidad magnética (16). Estos cambios en la dirección del flujo del fluido producen además cambios de velocidad que altera además la homogeneidad del medio, facilitando el desplazamiento de los elementos magnéticos (paramagnéticos) dentro de su entorno hacia las zonas o puntos de mayor capacidad de atracción (15).

El laberinto formado por los elementos de la matriz mantiene siempre la disposición inicial de los elementos de la matriz, por estar unidos en su eje central por una barra de perfil poligonal que asegura sólo una posición, evitando así cambios aleatorios de disposición de los elementos individuales que se producen en otro tipo de matrices y que puedan alterar los resultados esperados al no facilitar su reproducción.

Como durante el proceso de extracción de contaminación magnética se produce una retención de la misma dentro de la matriz, esta retención va disminuyendo a lo largo del tiempo ya que está condicionada por los elementos que analizaremos a continuación:

la atractividad magnética del elemento a separar, que es un valor definido por el producto y que se presupone constante, va a condicionar la intensidad del campo magnético a generar para producir la gradiente necesaria para producir el efecto de atracción magnética.

la fuerza de retención magnética, que es una componente que disminuye a medida que los elementos magnéticos extraídos y retenidos aumentan, ya que se van cerrando circuitos magnéticos, existiendo como capacidad de atracción y retención posible la proporcionada por el magnetismo residual en cada punto. Superada de la capacidad de atracción/retención, que se conoce como punto de saturación primario de la matriz en ese punto, se produce el comienzo de la pérdida de rendimiento con independencia del fluido que se esté tratando.

la fuerza de arrastre del fluido que está determinada tanto por la velocidad de paso como por la densidad y contenido en sólidos del mismo. Si ésta es menor que la fuerza de retención magnética residual descrita anteriormente, el elemento extraído se deposita en el punto de captura (15) hasta que ambas fuerzas se igualan, momento en el cual la capacidad de retención de una matriz empieza a disminuir en ese punto, lo que se denomina como saturación magnética global de la matriz en ese punto. A partir de ese momento el elemento magnético es arrastrado hasta un punto donde exista una fuerza de atracción magnética más intensa como para separarlo del fluido. Mientras no se llegue a la saturación global de la matriz se estima que su capacidad de atracción/retención permanece estable.

Por disposición de los elementos de la matriz, este nuevo punto donde esta relación fuerza

de arrastre vs fuerza de atracción/retención es más favorable al mantenimiento de la

partícula retenida puede darse en dos lugares:

El siguiente elemento de la matriz, en sentido del desplazamiento del flujo de producto, ya que se supone que están menos saturados magnéticamente.

La zona a continuación del elemento de la matriz en el mismo sentido del desplazamiento del flujo de producto (16), que se ha alejado del flujo del fluido a separar.

Un propósito adicional de esta invención comprende el establecimiento de zonas de remanso (16) contiguas a las zonas de atracción/retención (15) de la contaminación magnética, donde la velocidad del fluido es reducida, con la consiguiente disminución de la fuerza de arrastre, y donde se puedan depositar los elementos magnéticos retenidos hasta el momento de su limpieza, aumentado así la capacidad global de limpieza de la matriz.

Adicionalmente, el propósito de esta invención comprende lograr que, una vez que se ha retirado el campo magnético, el material magnético retenido pueda ser fácilmente retirado para restaurar la capacidad de separación magnética de la matriz.

Para ello su diseño permite que el fluido de limpieza usado, normalmente agua alimentada en sentido opuesto al del fluido, ademas de generar un movimiento turbulento dentro de la matriz va a alcanzar rápidamente toda su superficie debido a su continuo desplazamiento radial a la vez que continuos cambios de velocidad axial y a que va a incidir directamente en las zonas de remanso (16) antes indicadas reduciendo los tiempos de limpieza,

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Matriz para la separación magnética en fluidos, apta para ser instalada en el interior de un núcleo hueco de un electroiman que genera un campo magnético con una densidad de flujo magnético estable, y que consta de elementos metálicos magnetizables orientados en forma perpendicular a dicho flujo magnético, caracterizada por que comprende una unidad mínima de 3 elementos; un elemento superior (1) y un elemento inferior (8), ambos conformados por anillos concéntricos de sección paralelepípeda, de forma que los anillos (2) del elemento superior (1) coincide en el sentido del flujo con los huecos (10) del elemento inferior (8), y estando ambos elementos separados entre sí por un elemento intermedio (6) que comprende unos anillos perimetrales donde los tres elementos se unen por un eje que pasa por el orificio central (12) de forma poligonal para mantener en una posición determinada el elemento superior (1) respecto al elemento inferior (8).
2.

Matriz para la separación magnética en fluidos según la reivindicación 1, caracterizada por que los elementos superior (1) e inferior (8), consisten en una serie de anillos concéntricos (2) y (9) unidos por dos o más brazos (3) y (10).
3.

Matriz para la separación magnética en fluidos según la reivindicación 1, caracterizada por que el elemento intermedio (6) usado para separar los elementos superior e inferior consiste en un anillo interior (5) y uno o más anillos adicionales hacia el exterior (6), unidos ellos por dos o más brazos (7).
4.

Matriz para la separación magnética en fluidos según la reivindicación 1 a 3 anteriores, caracterizada por que la sección de los anillos concéntricos de los anillos de los elementos inferior (8), intermedio (6) y superior (1) es cuadrada (14).