NO773769L - Magnetseparator. - Google Patents

Description

Magnetseparator

Oppfinnelsen angår en magnetseparator for separasjon av magnetiserbare og ikke-magnetiserbare partikler i en separasjonssone i hvilken der hersker et magnetisk felt, hvorved det ved hjelp av flere magneter eller magnetsystemer frembragte magnetfelt strekker seg i et i retning mot separasjonssonen magnetisk åpent feltrom.

Et karakteristisk trekk ved magnetsystemet for en magnetseparator er dets feltlinjeforløp. I overensstemmelse med feltlinjeforløpet blir det skjelnet mellom åpne og lukkede typer. Ved den lukkede type er separasjonssonen anordnet mellom -. overfor hverandre beliggende poler eller polsko av én eller flere magneter. Herved fås en feltutformning med korte, frie feltlinjer som strekker seg fra én pol til en annen på tvers gjennom separasjonssonen. Denne for sterkfelt-magnetseparatorer foretrukne utførelsesform tillater meget stor konsentrasjon av magnetfeltet og meget høye feltstyrker. Ved anordning av magnetpolene overfor hverandre forløper feltlinjene den korteste direkte vei fra én pol til den annen. I motsetning til dette ligger polene for en magnetseparator ifølge det åpne system hovedsakelig ved siden av hverandre, således at feltlinjene må strekke seg buet fra én pol til den annen gjennom rommet over polene. De strekker seg i det åpne feltrom over polene, hvorved den magnetiske feltstyrke avtar sterkt i retning vinkelrett på og bort fra poloverflaten.

Oppfinnelsen angår utformningen av en magnetseparator etter det sistnevnte, åpne system. Hensikten med oppfinnelsen er å forbedre magnetseparatorer utformet ifølge det åpne system, og videre å angi en prinsipiell mulighet for ytelsesøkning av det åpne system. Som følge av den tekniske utvikling av

prosessteknikker, som f.eks. direkte reduksjon, er det for å

oppnå de mest høyverdige Fe-konsentrater med minst mulig forurensninger blitt nødvendig å foreta en enda sterkere pulverisering enn tidligere, som frigjør og isolerer mineral-bestanddelene så meget som mulig. Herved oppstår store volum-strømmer av de fineste partikler som må prepareres magnetisk og som nødvendiggjør magnetseparatorer med store arbeidsrom.

Store arbeidsrom nødvendiggjør i sin tur magnetfelt med stor rekkevidde for å nå de partikler som skal prepareres.

Ifølge oppfinnelsen blir denne oppgave løst ved at

de magneter eller magnetsystemer som frembringer separasjons-

sonens åpne felt er rettet samme vei. Ved anordningen ifølge oppfinnelsen fås et åpent felt i hvilket de magnetiske felt-

linjer ikke som tidligere forløper mellom overfor hverandre beliggende poler, men i hvilket det mellom de enkelte magneter eller magnetsystemer dannes motpoler som fører til større feltlinje-tetthet ved samme antall magneter eller magnet-

systemer. Dette fører til en økning^av de magnetiske krefter. Fordelaktig lar det seg derfor gjøre, ved hjelp av avstanden mellom o< utformningen av de enkelte magneter eller magnetsystemer, å

oppnå en spesiell feltlinjeutformning som, /sammenlignet med en sammenlignbar anordning, har en mindre gradient på over-

flaten av magnetene eller magnetsysternene, men på større avstand imidlertid har en større gradient, således at spesielt store arbeidsrom kan utfylles med et magnetfelt. Magnetfeltet

ifølge oppfinnelsen har således med hensyn til gradienten en ikke hittil oppnåelig, fordelaktig utformning. Denne gradient-utformning medfører en hittil ikke oppnåelig jevnhet av magnet-separasjonen i åpne separatorer, således at de høyeste kvalitets-krav kan tilfredsstilles.

Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen er magnetsystemene dannet av lederspoler som gjennomstrømmes av elek-

trisk strøm den saiamc" véi. "Herved oppnås

fordelaktig enkelt den ifølge oppfinnelsen ensrettede anordning av magnetsystemene.

Videre er de av elektrisk strøm den samme vei gjennom-strømmede lederspoler utformet uten jern. Ved hjelp av denne forholdsregel er det mulig å oppnå en feltlinjeutformning som retter seg etter de av elektrisk strøm gjennomstrømmede ledere og tilveiebringer feltlinjer som ikke er oppnåelige ved hjelp av enkeltpoler hvis jernkjerne fører feltlinjene.

Ifølge en ytterligere fordelaktig utførelsesform

er separasjonssonen anordnet i det åpne felt i avstand fra magnetenes eller magnetsysternenes overflater.. Herved fås en spesielt godt tilgjengelig utførelsesform av magnetseparator-rommet, ved hvilken også rommet mellom separasjonssonen og magnetenes eller magnetsystemenes overflate kan benyttes til anbringelse av et transportmiddel, en isolasjonsinnretning eller et føringselement, uten at det har negativ innflytelse på det ensartede magnetseparatorfelt ifølge oppfinnelsen.

Dessuten er den innbyrdes middelavstand (L) mellom

de enkelte magneter eller magnetsystemer høyst 25 ganger større enn avstanden (ZQ) mellom separasjonssonen og magnetenes eller magnetsystemenes overflate. Spesielt ligger forholdet mellom disse avstander i området mellom 15:1 og 10:1.. De ovennevnte forhold fås som følge av optimaliserings-beregninger, hvorav det fremgår at et forhold på 4<fT : 1 mellom de to avstander er spesielt gunstig (L 4<H~ Zq) , og fører, spesielt for de ved den nåværende magnetseparasjon anvendte meget sterke magnetfelt på over 20 kilo Gauss,til et for magnetseparasjon av fine og aller fineste partikler spesielt egnet felt, som kombinerer stor rekkevidde med store gradienter,

dvs. skillekrefter.

Ved en utførelsesform ifølge oppfinnelsen er de

i samme retning av elektrisk strøm gjennomstrømmede lederspoler utformet supraledende. Ved hjelp av denne forholdsregel gis det spesielt for store volumstrømmer en mulighet for .fremstilling av tilstrekkelig kraftige magnetfelt uten å øke størrelsen av og omkostningene for den tilhørende magnet-anordning for meget. Dertil er det spesielt fordelaktig at det mellom separasjonssonen og_magnetsystemets overflate står til- rådighet et mellomrom som kan benyttes

til isolering av det supraledende magnetsystem, således at kuldetapene kan reduseres til en akseptabel verdi, og en av de vesentligste hindringer for anvendelsen av supraledning ved

magnetseparatorkonstruksjon faller bort.

Ifølge en ytterligere utførelsesform av oppfinnel-

sen er magnetene eller magnetsysternene innlagt i en magnetisk myk formdel. Herved fås en fordelaktig magnetisk veksel-virkning mellom de benyttede magneter eller magnetsystemer og det grunnlegeme, i hvilket de enkelte elementer er inn-

lagt, på en slik måte at de fester seg selv til grunnlegemet. Dette er spesielt viktig ved magnetsystemet ifølge oppfinnelsen da enkeltpolene frastøter hverandre med store krefter og innbygning i en hvelvet overflate ellers ville medføre store konstruksjonsomkostninger for holdeinnretningen.

Ifølge enda en utførelsesform av oppfinnelsen har lederspolene ellipselignende eller veddeløpsbanelignende ut-førte viklinger. Spesielt når spolelengden tilsvarer arbeidsrommets fulle bredde, er det herved fordelaktig mulig å oppnå

et med hensyn til den aktuelle feltstyrkeforandring ensartet felt over arbeidsrommets fulle bredde, således at hver malm-partikkel, likegyldig hvor den gjennomløper separasjonssonen, underkastes de samme magnetiske krefter som alle andre partikler. Anvendelsen av sådanne langstrakte magnetspoler er riktignok allerede kjent fra magnetsveveteknikken. Her har de imidlertid bare den hensikt å redusere antallet av nødvendige magnetsystemer eller -poler, mens de ved anvendelsen ifølge oppfinnelsen har en annen oppgave, nemlig å garantere jevnheten av feltet og de opptredende gradienter.

Ifølge en fordelaktig utførelsesform av spolene har lederspolenes viklinger større avstander mellom de enkelte ledere ved de smale ender enn ved langsidene. Ved hjelp av denne forholdsregel.unngås uønsket punktvis forsterkning av magnetfeltet ved endene, og et virkelig jevnt magnetfelt oppnås over hele ■ spolelengden. Størrelsen av ledernes spredning ved endene er .derved : avhengig av spolegeometrien.

Ifølge en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen er magnetseparatoren utformet som.trommel-magnetseparator, hvorved de ellipselignende eller veddeløpsbane-lignende spoler strekker seg i sin lengderetning i retningen for trommelaksen. Herved oppnås en spesielt gunstig utførelsesform for

en trommelmagnetseparator, med like separasjonskrefter for

alle partikler som gjennomløper separasjonssonen, når føringen av masse skjer i retningen for trommelens omkretslinjer. Ved

en masseføring parallelt med trommelaksen, i likhet med en kryssbåndseparator, oppnås ved anordningen ifølge oppfinnelsen videre på gunstig måte en forskjellig avbøyning av svakt og sterkt magnetiserbare partikler fra tilførselsretningen, således at det herved ved hjelp av enkle midler er mulig å skille svakt, middels og sterkt magnetiserbare malmtyper.

Videre er spolene krummet i retningen for trommeloverflaten og lengden av spolenes akser avtar utenfra og innad. Herved fås en fordelaktig romlig tilpasning av magnetsystemene til trommelens geometri, som over alt tilveiebringer like forhold for separatorrommet og samtidig muliggjør bruk av spoler med større lengde selv om plassforholdene i det indre av trommelen er begrenset.

Ifølge en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen er den magnetisk myke formdel utformet som en plan flate som er svingbar i forhold til horisontalplanet. Herved er en fordelaktig anvendelse av prinsippet ifølge oppfinnelsen mulig for separatorer med stor gjennomstrømningslengde og lang oppholds-tid for de partikler som skal prepareres, med innstilling av de forskjelligste hastighetsforhold, således at en tilpasning kan skje til alle prepareringsteknikkrav. Anvendelsen av magnetpoler som er rettet samme vei i en trommel for magnetseparasjon er riktignok allerede kjent fra DT-PS nr. 919 641. Her dreier det seg imidlertid ikke, som forutsatt ved oppfinnelsen, om et åpent system, men om et lukket magnetsystem ved hvilket den aktuelle trommeloverflate virker som en enkeltpol og står i forbindelse med en overforliggende, med hesteskomagneter forbundet, tilsvarende anderledes polet trommel. Oppfinnelsens prinsipp er derfor hverken nærliggende eller kjent fra tidligere.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningene som viser utførelseseksempler på en innretning ifølge oppfinnelsen, og hvor fig. 1 er et skjematisk perspektivriss av feltlinjeforløpet for et lukket magnetsystem, fig. 2 er et skjematisk perspektivriss av felt-linjef orløpet for et åpent magnetsystem, fig. 3 er et skjematisk perspektivriss av feltlinjeforløpet for det åpne, jernløse system ifølge oppfinnelsen, fig. 4 viser spoleanordningen ifølge oppfinnelsen i et trommelsegment, sett ovenfra, og fig. 5 viser snitt etter linjen V - V på fig. 4, av spoleanordningen i trommelsegmentet.

Fig. 1, 2 og 3 viser de forskjellige magnetsystemer

og disses skjematiske feltlinjeforløp.

På fig. 1 betegner N nordpolen 1 og S sydpolen 2

av et magnetsystem med innbyrdes overforstående, forskjellig store poler. Mellom nordpolen 1 og sydpolen 2 strekker det seg feltlinjer som alle er lukket. Feltet er jevnt bortsett fra kantforstyrrelsene. Denne polanordning som innsnevrer feltlinjene på én side viser prinsippet for den lukkede magnetseparator, som fortrinnsvis benyttes for sterkfelt-magnetseparatorer.

På fig. 2 er det vist noen langstrakte poler som eksempel på den normale utførelsesform for åpne magnetsystemer. Nordpolene 3 og sydpolene 4 er vekslende anordnet ved siden

av hverandre, og feltlinjene forløper buet fra én pol til den tilstøtende pol. En stor del av feltlinjene strekker seg

i det frie halvrom over polplanet. Innenfor magnetfeltet opptrer det i retning vinkelrett på poloverflaten meget sterke feltstyrkeforskjeller. Magnetiske partikler som gjennomløper feltet i forskjellig avstand blir altså meget forskjellig sterkt magnetisert. Praktisk utnyttbart er bare rommet umiddel-bart over polflaten.

Fig. 3 viser noen jernløse veddeløpsbane-lignende lederspoler som et eksempel på magnetseparatorsystemet ifølge oppfinnelsen. De ved siden av hverandre anordnede lederspoler 5 frembringer feltlinjer som med samme polantall forløper adskillig tettere og er mindre avbøyd enn tidligere kjente vanlige åpne systemer. I forbindelse med de langstrakte magnetspoler og optimale avstander ifølge oppfinnelsen fås et ensartet felt med spesielt gunstig separasjonsvirkning og stor rekkevidde. Fig. 4 -viser utformningen av magnetsystemet i en trommel-magnetseparator ifølge oppfinnelsen, sett mot trommel-mantelen. Trommelen har ved siden av hverandre liggende, svakt ellipseformede magnetspoler 7 som er viklet om en magnetisk myk, viklingsfri trommeldel 6. Ved hjelp av strømretnings-pilene 8 fremgår at alle ved siden av hverandre liggende spoler virker samme vei. De er innlagt i den magnetisk myke formdel 9, således at de til tross for hvelvningen og de store mellom dem virkende frastøtningskrefter, etter prinsippet for det magnetiske speil, er festet i trommelen og et særskilt feste kan bortfalle. Fig. 5 viser et tverrsnitt etter linjen V - V gjennom de på fig. 4 viste magnetspoler. Magnetspolene 7 er takformet tilspisset i retning mot trommelens akse 10. Spolenes 7 bredde, som tilsvarer trommellengden, forblir derved lik.

På denne måte er det mulig å utnytte trommelens indre optimalt og å frembringe meget store feltstyrker til tross for den i og for seg ugunstige spoleanordning som fås ved anordningen av spoleaksen vinkelrett på rulleaksen. Man kan avstå fra den takformede utformning når det anvendes supraledende spoler som muliggjør store feltstyrker også ved små dimensjoner.

Anordningen av lederspolene ifølge oppfinnelsen i

en flat plate som er utformet horisontalt bevegelig er ikke vist, da den tilsvarer den på fig. 4 viste utbrettede trommeloverflate. Bare den eventuelle reduksjon av spoleaksene bort-faller da det her ikke er plassproblemer.

Oppfinnelsens anvendelse er ikke begrenset til de nevnte eksempler, men er generelt mulig i magnetseparasjons-teknikken. Således er f.eks. svakfelts-separatorer forsynt med permanentmagneter i laboratoriemålestokk mulig, såvel som store sterkfeltseparatorer med supraledende spoler. Ved alle anvendelsestilfeller fås den positive virkning som følge av det jevnt skillende felt. Prinsippet ifølge oppfinnelsen er ikke begrenset til anvendelse i forbindelse med sterkfeltseparatorer og heller ikke til anvendelse i forbindelse med jernløse separatorer. Sammen med passende utformede separatorrom-innredninger fås et antall i detalj ikke beskrevne, fordel-aktige virkninger.

Claims (17)

1. Magnetseparator for separasjon av magnetiserbare og ikke-magnetiserbare partikler i en separasjonssone i hvilken det hersker et magnetisk felt, hvorved det ved hjelp av flere magnter eller magnetsystemer frembragte magnetfelt strekker seg i et i retning mot separasjonssonen magnetisk åpent feltrom, karakterisert ved at de magneter eller magnetsystemer som frembringer separasjonssonens åpne felt er rettet samme vei.

2. Magnetseparator ifølge krav 1, karakterisert ved at magnetsystemene er dannet av lederspoler' som gjennomstrømmes av elektrisk strøm samme vei.

3. Magnetseparator ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at de av elektrisk strøm den samme vei gjennomstrømmede lederspoler er utformet uten jern.

4. Magnetseparator ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at separasjonssonen er anordnet i det åpne felt i noen avstand fra magnetenes eller magnetsystemenes overflater.

5. Magnetseparator ifølge krav 1, 2, 3 eller 4, karakterisert ved at den innbyrdes middelavstand (L) mellom de enkelte magneter eller magnetsystemer er høyst 25 ganger større enn avstanden (ZQ ) mellom separasjonssonen og magnetenes eller magnetsystemenes overflate.

6. Magnetseparator ifølge krav 5, karakterisert ved at forholdet mellom den innbyrdes middelavstand (L) mellom de enkelte magneter eller magnetsystemer og avstanden mellom separasjonssonen og magnetenes eller magnetsystemenes overflate er mellom 15:1 og 10:1.

7. Magnetseparator ifølge krav 1, 2, 3, 4, 5 eller 6, karakterisert ved at de samme vei av elektrisk strøm gjennomstrømmede lederspoler er utformet supraledende.

8. Magnetseparator ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at magnetene eller magnetsystemene er innlagt i en mykmagnetisk formdel.

9. Magnetseparator ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at lederspolene har ellipselignende eller veddeløpsbanelignende utførte viklinger.

10. Magnetseparator ifølge krav 9, karakterisert ved at lederspolenes viklinger har, større avstander mellom de enkelte ledere ved de smale ender enn ved langsidene.

11. Magnetseparator ifølge et av kravene 1-10, karakterisert ved at magnetseparatoren er utformet som trommel-magnetseparator, hvorved de ellipselignende eller veddeløpsbane-lignende spoler (7) strekker seg med sin lengderetning i retningen for trommelaksen.

12. Magnetseparator ifølge krav 11, karakterisert ved at den separasjonsmasse som gjennomløper separasjonssonen tilføres i retningen for trommelaksen,.over trommel-magnetseparatorens overflate.

13. Magnetseparator ifølge krav 12, karakterisert ved at det på siden, ved den i lengderetningen til-strømmede trommel, er anordnet i det minste én oppfangings-innretning for den til siden utbragte magnetmasse.

14. Magnetseparator ifølge krav 11, 12 eller 13, karakterisert ved at lederspolene (7) er krummet i lengderetningen for trommeloverflaten.

15. Magnetseparator ifølge krav 11, 12, 13 eller 14, karakterisert ved at lengden av spolenes (7) akser avtar utenfra og innad. .

16.M agnetseparator ifølge krav 8, 9 eller 10, karakterisert ved at den mykmagnetiske formdel er utformet som en plan flate.

17. Magnetseparator ifølge krav 16, karakterisert ved at den mykmagnetiske formdel er svingbar i forhold til horisontalplanet.