NO773770L - Sterkfelt-trommelmagnetseparator. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en sterkfelt-trommelmagnetseparator

med en i sitt indre stasjonært anordnet, åpent magnetsystem.

Ved magnetseparatorer er det vanlig å skjelne mellom svakfelt- hhv. sterkfelt-separatorer som benyttes for forskjellige sorteringsoppgaver. Svakfelt-magnetseparatorer er vanligvis utformet som trommelseparatorer med åpne magnetsysterner og blir hovedsakelig -benyttet til sorterende preparering av sterkt eller i det minste middels sterkt magnetisk masse, mens sterkfelt-separatorer vanligvis har lukkede magnetsystemer og hovedsakelig benyttes til preparering av svakt magnetiske stoffer.

Det er imidlertid også kjent sterkfelt-trommelmagnetseparatorer som i den prepareringstekniske del ikke skiller seg vesentlig fra svakfelt-trommelmagnetseparatorer. I begge systemer er det anordnet et stasjonært magnetsystem i det indre av en roterende trommel.

I motsetning til svakfelt-trommelmagnetseparatorene, ved hvilke hele trommelbredden gjennomtrenges av magnetfeltet,

er imidlertid magnetene ved de kjente sterkfelt-trommelmagnetseparatorer således anordnet at magnetfeltet er begrenset til bestemte soner. To og to poler av magnetene, som ender umiddel-bart ved og på innsiden av trommelveggen, frembringer et sterkt magnetfelt. For å trekke feltlinjene sterkere utad, er det ved den ytre trommelomkrets anbragt ringformede ferromagnetiske, ytre poler.

Ved liten rasterdimensjon kan da sterke magnetiske krefter oppnås i noen avstand fra disse ytre poler. Prisen for dette er imidlertid et lite virkningsområde som følge av mindre rekkevidde, dvs. en meget liten prepareringskapasitet som sluttresultat, fordi tilførselen av det gods som skal separeres ved disse sterkfelt-trommelseparatorer må skje i renner som leder godset mellom de ytre poler. Magnetiserbart gods hefter derved ved de ytre poler og mellom disse ved trommelen, og blir, etter at det er ført ut fra magnetfeltområdet ved dreining, k tia tot cl ler spylt av oller avakrapet.

På grunn av det mellom de ringformede poler halvt åpne magnetfell: ved en s terkfelt-troiiunelmaynetseparator er den effektive.feltstyrke ikke så stor som ved lignende separatorer, såkalte valseseparatorer, hvis arbeidsfelt er anordnet i et lukket magnetsystem, dvs. mellom to mot den dreibare trommel fra utsiden og med mellomliggende luftspalte anbragtemagnetpoler.

Ved kjente sterkfelt-trommelmagnetseparatorer ligger f.eks. feltstyrken mellom ca. 0,8 - 1 T. På den annen side tillater imidlertid det halvåpne magnetfelt separasjon av grove korn, f.eks. over 5 mm. Som følge av den frie adkomst til avsetningsveggen er dessuten separatoren driftsteknisk enkel, robust og kan meget lett tilpasses til de spesielle krav som stilles som følge av type og kornstørrelse av det tilførte gods for et konkret prepareringstilfelle, spesielt ved våt-magnetisk preparering. Deri er denne sterkfelt-trommelmagnetseparator sterkfelt-valseseparatoren overlegen.

Foruten den allerede nevnte lave kapasitet, har den kjente sterkfelt-trommelmagnetseparator imidlertid vist seg å

ha den ytterligere, spesielle ulempe at den ikke kan benyttes for separasjon av malm med kornstørrelser på delvis langt under 100^um, hvilken separasjon har fått stadig større betydning i den senere tid.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å unngå den kjente sterkfelt-trommelmagnetseparators ulemper og med for-svarlige omkostninger å tilveiebringe en enkel separatortype som har betraktelig større kraft og rekkevidde, og som også muliggjør separasjon av meget svakt magnetiske og fortrinnsvis i et bærermedium fint fordelte stoffer. Den store rekkevidde skal dessuten samtidig muliggjøre høy gjennomstrømningsmengde av det gods som skal separeres. Den frie adkomst til avsetningsveggen skal bibeholdes, dvs. et åpent magnetsystem skal legges til grunn for det prosesstekniske konsept.

Denne hensikt oppnås ifølge oppfinnelsen ved at magnetsystemet omfatter en anordning av supraledende ledere.

Ved en hensiktsmessig utførelse ifølge oppfinnelsen omfatter magnetsystemet i.det minste én supraledende spole.

En fordelaktig anordning ifølge oppfinnelsen er videre kjennetegnet ved at magnetsystemet omfatter mer enn én spole, og at spolene er innlagt i overflaten av en til trommelens krumning tilpasset, av bløtt jern fremstilt formdel.

For en hensiktsmessig optimal utformning av spolene

i separatorens system strekker spoleviklingenes akser A-A seg ifølge oppfinnelsen i radial retning i forhold til trommelen.

For jevn fordeling av de magnetiske krefter i separatorens arbeidsfelt er det spesielt fordelaktig at spolene fortrinnsvis tilnærmet har form av langstrakte ellipser hvis lengdeakser fortrinnsvis er innrettet i retningen for trommelens dreieakse.

Derved fås en romlig relativt stor feltfrembringende vikling med god rekkevidde ved en noe mindre feltgradient i forhold til mindre viklingsdimensjoner. Dette er imidlertid ingen ulempe, men tvertimot fordelaktig for separatorens drift, da det har vist seg at rekkevidden er minst like viktig for separatorens prepareringsprosess som størrelsen av den magnetiske kraft ved tilstrekkelig kraftig, ekstremt høy feltstyrke..

For den optimale utformning av magnetfeltet, hhv.

for optimalisering av rekkevidden, er det videre hensiktsmessig at spolene er buet i retningen for ellipsens minste akse for tilpasning til trommelens form.

Videre har det vist seg å være fordelaktig at de ved- siden av hverandre liggende spoler er magnetisert samme vei. Herved oppnås fordelaktig en mest mulig vidtgående homogenisering av kraftfordelingen i magnetseparatorens arbeidsområde, med hensyn på like radiale avstander fra systemmidtpunktet M ved hjelp av en forholdsvis enkel byggeform og anordning av spolene.

En hensiktsmessig utformning av sterkfelt-trommelmagnetseparatoren ifølge oppfinnelsen er videre kjennetegnet

ved at lengdeforholdet mellom spolenes akser avtar fra

a a1

spolenes indre parti (^) til disses ytre parti (^t).

Denne utformning av viklingen har spesiell betydning fordi strekningen av lederens vendeområde, eller det såkalte viklingshode, bidrar til at en utillatelig økning av feltstyrken unngås ved maksimalisering av feltet i viklingshodét.

Med hensyn til det prosessteknisk gunstige konsept vedrørende det åpne magnetsystem, bør videre avstanden mellom magnetsystemet og trommelens utside i separatorens arbeidsområde være så liten som mulig for optimal utnyttelse av den magnetiske kraft og rekkevidde. På den annen side tilstrebes

en stor avstand for å holde varmetilførselen fra godset og trommelmantelen til kryostaten så liten som mulig.

Den tekniske løsning på dette problem oppnås ifølge oppfinnelsen optimalt ved at avstanden mellom kjølemiddeltanken, som inneholder spolene, og trommelveggen er minst mulig i trommél-separatorens arbeidsområde, mens avstanden utenfor arbeidsområdet er vesentlig større.

I en i denne forbindelse hensiktsmessig utformning

av kjølemiddeltanken er denne i tverrsnitt utformet tilnærmet sektorformet i forhold til trommelens sirkulære tverrsnitt.

En fordelaktig anordning av separatoren ifølge oppfinnelsen fås også ved at ytterveggen av den stasjonære kjøle-middeltank med kryostaten som opptar spoleanordningen er utformet som trommel.

Ifølge oppfinnelsen kan derved kryostatens yttervegg være dreibart understøttet og utgjøre magnetseparatorens trommel.

Det er f.eks. fra DT-OS 24 28 273 allerede kjent magnetsysterner som er forsynt med supraledende spoler. Det dreier seg der imidlertid, i motsetning til oppfinnelsen, ikke om trommelmagnetseparatorer, og spesielt ikke om separatorer med åpne magnetsysterner. I denne publikasjon, som likeledes viser teknikkens stand for med supraledende spoler forsynte magnetseparatorer blir det fastslått at sterkfeltseparatorer av hittil kjent type har lukkede magnetsystemer.

De kjente separatorer av denne type har den store

ulempe at den manglende adkomst til avsetningsflaten og delvis derved betinget, den lille gjennornstrømningsmengde, betraktelig forhindrer den praktiske bruk av denne kategori sterkfelt-magnetseparatorer med lukket magnetsystem.

Derimot forener sterkfelt-trommelmagnetseparatoren ifølge oppfinnelsen svakfelt-trommelmagnetseparatorens prepareringstekniske fordeler med de høye magnetiske krefter og den store rekkevidde av et supraledende magnetsystem.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere

under henvisning til tegningene, som skjematisk viser utførelses-eksempler på innretningen ifølge oppfinnelsen, og hvor fig. 1

viser et vinkelrett på trommelaksen forløpende snitt gjennom magnetseparatoren, fig. 2 er et sideriss av den samme magnetseparator, fig. 3 viser et snitt av spoleanordningen i den av bløtt jern fremstilte spoleholder, fig.4 er et grunnriss,

sett fra spolesiden, av spoleanordningen i den samme spoleholder, og fig. 5 viser en utformning av en spolevikling.

På fig. 1 vises magnetseparatorens dreibare trommel

1, i hvis indre det er anordnet en stasjonær kryostat 2 som omfatter en yttertank 2' og en kjølemiddeltank 3, som i det foreliggende tilfelle er en heliumtank 3. I heliumtankens 3

indre er det anordnet supraledende spoler 5 som befinner seg på

.et temperaturnivå på ca. 4°K. Spolene 5 er innføyet i spor 15

i en massiv, av bløtt jern fremstilt kloss 4 hvis kontur er tilpasset heliumtankens 3 og dermed trommelens 1 krumning. Denne kloss 4 av bløtt jern er av betydning for spoleanordningen fordi de enkelte, samme vei viklede, parallelle magnetspoler 5 fra-støter hverandre med betraktelige krefter. Ved at spolene 5 er anordnet bueformet og ikke i plan oppstår det radialt utad virkende, resulterende krefter. Det må derfor sørges for en tilsvarende kompensasjon for disse radiale krefter. En ved hjelp av mekaniske midler tilveiebragt fiksering av spolene 5 ville imidlertid på utillatelig måte øke avstanden mellom magnetene og den slamlignende væske. Denne ulempe unngås ved at spoleholderen 4 er fremstilt av bløtt jern, hvorved spolene trekkes mot jernet etter prinsippet for det magnetiske speil.

På denne måte kompenseres de utadvirkende radiale krefter,

og man kan avstå fra et feste ved hjelp av mekaniske midler.

Til konseptet for den horisontalt liggende kryostat

2 skal forøvrig bemerkes følgende:

På den ene side søker man å holde varmeinnstrømningen gjennom kryostatens 2 vegg fra separatorens varme del, magnet-trommelen 1, inn i magnetseparatorens kalde del, nemlig inn i heliumtanken 3 og spoleanordningen 5, så liten som mulig.

Mellom disse to temperatursoner hersker det jo en differanse

på tilnærmet 300°K. Dette betyr at avstanden mellom trommelens 1 vegger,som har romtemperatur, og de til heliumtemperatur avkjø<l->te vegger må velges så stor som mulig, spesielt også for å

få tilstrekkelig stor plass for varmelsolasjonen.

Bortsett fra dette er rommet mellom yttertanken 2'

og heliumtanken 3 fullstendig evakuert for i størst mulig grad å unngå varmeoverføring ved konveksjon. Dessuten er de i forskjellige varmesoner overfor hverandre liggende vegger på i og for seg kjent måte forsynt med speilende flater for derved i vidtgående grad å undertrykke varmestrålingen.

På den annen side skal avstanden mellom magnetsystemet og det gods som skal separeres reduseres til et minste-mål for optimalt å kunne utnytte de magnetiske krefter og feltets rekkevidde.

Av denne grunn har den på fig. 1 viste magnetseparator ifølge oppfinnelsen en trommelformet kryostat 2 hvis heliumtank 3 er utformet og anordnet således at avstanden mellom de separatordeler som befinner seg i området for magnetspolene 5, dvs. på omtrent 1/3 av omkretsen, og som befinner seg på romtemperatur hhv. heliumtemperatur, minimaliseres, hvorved det i dette område er regnet med høyere varmetap. I det øvrige område derimot, blir heliumtanken 3 trukket sektorformet innover på en slik måte at dens bakre veggområde 3<1>strekker seg med stor avstand f ra kryos taty tterveggen 2 ' , og som følge herav forkommer det her bare en meget liten varmeinnstrømning.

Den øvrige prosesstekniske del av sterkfelt-trommelmagnetseparatoren ifølge oppfinnelsen ligner eller er- lik en kjent svakfelt-trommelmagnetseparator hva hovedorganer angår, slik det videre fremgår av fig. 1. Her er videre vist en slamtank 6, en regulerbar tilførselsinnretning 7 for slam,

et innstillbart tappeorgan 8 for umagnetisk gods, en avstryker 9 for for det til trommelen heftende magnetiske gods, et utløp 10 for magnetkonsentrat og et overløp 11 på slamtanken. Fig\ 2 viser et sideriss av separatoren, sett fra samme side. Her ses en elektromekanisk drivinnretning 13 som omfatter en motor 13' og en veksel 13". En spindel-innstillings-innretning 12 tjener til, som også ved kjente svakfelt-magnetseparatorer, å svinge magnetsystemet i trommelens indre i forhold til slamoverflaten.

Fig. 3 viser i snitt det mykmagnetiske jernlegeme 4

i form av et sylindersegment med ytre radius og indre radius R2 samt sentrum M. Legemet oppviser tilsammen fire spor 15

som opptar de fire supraledende spoler 5. I midtpartiet av hver spolevikling 5 befinner det seg en kjerne 14 som fortrinnsvis likeledes er utformet av det samme bløte jern som legemet 4. Videre fremgår det at aksen A - A, som utgjør aksen for en spolevikling, strekker seg i radial retning gjennom systemsenteret M og dermed i radial retning i forhold til trommelen.

Fig. 4, som viser grunnriss av den samme anordning sett fra spolesiden, viser projeksjonen av det ferromagnetiske legeme 4 med de supraledende spoler 5, som er innlagt i sporene 15, samt spolekjernene 14.

Av den rent skjematiske fremstilling av de enkelte viklinger 20 med retningspiler for gjennomstrømningen av den elektriske strøm fremgår at de parallelt anordnede supraledende spoler 5 er magnetisert samme vei.

Fig. 5 viser en enkelt spoles viklingsform. Det fremgår at formen av lederviklingen er lik en ellipse med lengdeakse b og tverrakse a ved det indre lag > < og med lengdeakse b<*>og tverrakse a' ved det ytre lag. Videre fremgår det at de respektive viklingshoder 17, 18 og 19 , lctg for lag er trukket lenger ut. Derved forandres forholdet mellom spolenes akser, fra ^ ved spolenes indre lag til ved deres ytre lag, dvs. det avtar, idet — ~ r. Ved hjelp av denne viklingsform unngås utillatelig feltlinjetetthet i området for viklingshodene.

Claims (12)

1. Sterkfelt-trommelmagnetseparator med et i sitt indre stasjonært anordnet, åpent magnetsytem, karakterisert ved at magnetsystemet omfatter en anordning av supraledende ledere.

2. Sterkfelt-trommelmagnetseparator ifølge krav 1, karakterisert ved at magnetsystemet omfatter i det minste én supraledende spole (5).

3. Sterkf elt-trommelmagnetseparator ifølge krav 1 og 2., karakterisert ved at magnetsystemet omfatter mer enn én spole (5), og at spolene (5) er innføyet i overflaten av en til trommelens (1) krumning tilpasset, av bløtt jern fremstilt formdel (4).

4. Sterkfelt-trommelmagnetseparator ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at spoleviklingenes (5, 16) akser (A - A) strekker seg i radial retning i forhold til trommelen (1).

5. Sterkfelt-trommelmagnetseparator ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at spolene (5, 16) fortrinnsvis tilnærmet har form av langstrakte ellipser hvis lengdeakser (b, b <1> ) fortrinnsvis er innrettet i retningen for trommelens (1) dreieakse.

6. Sterkfelt-trommelmagnetseparator ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at spolene (5, 16) er buet i retningen for ellipsens minste akse (a, a') for tilpasning til trommelens (1) form.

7. Sterkfelt-trommelmagnetseparator ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at de ved siden av hverandre liggende spoler (5) er magnetisert samme vei.

8. Sterkfelt-trommelmagnetseparator ifølge et av kravene 1- 7, karakterisert ved at lengdeforholdet mellom spolenes akser avtar fra spolenes indre lag (r-) til deres ytre lag (g-p) .

9. Sterkfelt-trommelmagnetseparator ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at avstanden mellom kjølemiddeltanken (3), som inneholder spolene, og trommelen (1) er minst mulig i separatorens arbeidsområde, mens avstanden er vesentlig større utenfor arbeidsområdet.

10. Sterkfelt-trommelmagnetseparator ifølge krav 9, karakterisert ved .at kjølemiddeltanken (3) i tverrsnitt er utformet tilnærmet sektorformet i forhold til trommelens (1) sirkulære tverrsnitt.

11. Sterkfelt-trommelmagnetseparator ifølge et av kravene 1-10, karakterisert ved at ytterveggen (2!) av den stasjonære kjølemiddeltank (3) med kryostaten (2) , som opptar spoleanordningen (5) , er utformet som en trommel (1) .

12. Sterkfelt-trommelmagnetseparator ifølge krav 11, karakterisert ved at kryostatens (2) yttervegg (2") er dreibart understøttet og utgjør magnetseparatorens trommel (1).