PL185628B1

PL185628B1 - Magnetic separation apparatus

Info

Publication number: PL185628B1
Application number: PL98324683A
Authority: PL
Inventors: Maciej Wnęk; Robert Sekuła; Piotr Ciechanowski; Marek Fulczyk; Marek Florkowski
Original assignee: Abb Sp Zoo
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 2003-06-30
Also published as: PL324683A1

Abstract

Urządzenie do separacji magnetycznej zawierające przepływowy zbiornik dla strumienia gazu i zaopatrzone w magnesy trwałe, znamienne tym, że przepływowym zbiornikiem dla strumienia gazu jest cyklon (1), zaś magnesy trwałe (5) zamocowane są do zewnętrznej powierzchni cyklonu (1) i rozmieszczone sąna jego obwodzie.Magnetic separation device containing a flow-through reservoir for the stream gas and equipped with permanent magnets, characterized in that a flow-through reservoir for the gas stream it is cyclone (1), and permanent magnets (5) are attached to the outer one the surface of the cyclone (1) and arranged are on its perimeter.

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do separacji magnetycznej pyłów metalurgicznych służące do oddzielania cząstek ferromagnetycznych zwłaszcza z pyłów lotnych, znajdujące zastosowanie w przemyśle metalurgicznym.The subject of the invention is a device for the magnetic separation of metallurgical dust for the separation of ferromagnetic particles, especially from fly dust, applicable in the metallurgical industry.

Powszechnie znane są urządzenia do separacji magnetycznej, w których wykorzystuje się siły pola magnetycznego, wytworzonego przez magnesy stałe lub elektromagnesy, do oddzielania cząstek z materiałów sypkich zawierających składniki magnetyczne i niemagnetyczne. Urządzenia te, przeważnie separatory bębnowe lub taśmowe służą do oddzielania cząstek na ogół większych od 1 mm.Magnetic separation devices which use the forces of a magnetic field generated by permanent magnets or electromagnets to separate particles from bulk materials containing magnetic and non-magnetic components are well known. These devices, usually drum or belt separators, are used to separate particles generally larger than 1 mm.

Przykładowo z polskiego opisu patentowego nr 130 614 znane jest urządzenie do separacji magnetycznej materiałów sypkich składające się z zasobnika oddzielanego materiału, płyty, obrotowego bębna ze zgarniaczem oraz z lejów odprowadzających magnetyczne i niemagnetyczne składniki oddzielanego materiału. Płyta i obrotowy bęben umieszczone są równolegle w stosunku do podawanego materiału. Płyta składa się z rdzenia ferromagnetycznego i uzwojeń prądu trójfazowego, wytwarzających wędrujące pole magnetyczne, zaś wewnątrz bębna umieszczony jest układ elektromagnesów wytwarzających stałe pole magnetyczne. Urządzenie to nie nadaje się do zastosowania w przypadku pyłów metalurgicznych, których cząstki metaliczne są mniejsze od 1 pm.For example, from the Polish patent specification No. 130 614, a device for magnetic separation of loose materials is known, consisting of a container for separated material, a plate, a rotating drum with a scraper and funnels for removing magnetic and non-magnetic components of the separated material. The plate and the rotating drum are positioned parallel to the feed material. The plate consists of a ferromagnetic core and three-phase windings generating a wandering magnetic field, and inside the drum there is a system of electromagnets generating a constant magnetic field. This device is not suitable for use with metallurgical dust with metallic particles smaller than 1 µm.

Z kolei do usuwania cząstek ciała stałego ze strumienia gazu znane są inne urządzenia zwykle w postaci cyklonów ze szczelnymi ścianami. Jednakże w cyklonach o znanej budowie skutecznie można odpylać gazy zawierające tylko niewielką ilość cząstek ciała stałego.In turn, other devices usually in the form of sealed walled cyclones are known for removing solid particles from a gas stream. However, in cyclones of known structure, gases containing only a small amount of solid particles can be effectively dedusted.

Ponadto cyklony pracują wydajnie dla cząstek nie mniejszych niż 3 pm.Moreover, cyclones work efficiently for particles not smaller than 3 µm.

Znane są również urządzenia separacyjne, w których wykorzystuje się przepływ strumienia gazu zawierającego cząstki magnetyczne i niemagnetyczne przez odpowiedni zasobnik oraz jednocześnie wykorzystuje się pole magnetyczne o silnym gradiencie. Istniejące separatory magnetyczne oparte o separację w silnym gradiencie pola magnetycznego bazują na liniowym przepływie strumienia cząstek w zawiesinie ciekłej bądź w strumieniu gazu.Separation devices are also known, which use the flow of a gas stream containing magnetic and non-magnetic particles through a suitable reservoir and at the same time use a magnetic field with a strong gradient. The existing magnetic separators based on separation in a strong magnetic field gradient are based on a linear flow of particles in a liquid suspension or in a gas stream.

I tak z opisu patentowego USA nr 4 663 029 znany jest separator Kellanda składający się z silnego magnesu trwałego o płasko równoległych biegunach, prostopadłościennej niemagnetycznej rury umieszczonej pomiędzy biegunami magnesu oraz z ferromagnetycznych prętów umieszczonych również pomiędzy biegunami magnesu przy cieńszym boku rury. Układ zorientowany jest pionowo. Strumień zawierający cząstki magnetyczne płynie w pionie wewnątrz prostopadłościennej rury. Pręty ferromagnetyczne indukują silny gradient indukcji magnetycznej w kierunku prostopadłym do strumienia cząstek. Gradient indukcji magnetycznej skierowany jest w stronę ferromagnetycznych prętów w płaszczyźnie międzybiegunowej magnesu. Cząstki magnetyczne na skutek oddziaływania z gradientem pola będą się przemieszczały w strumieniu w stronę ferromagnetycznych prętów. Część strumienia od strony prętów będzie silnie wzbogacona we frakcję magnetyczną i może być oddzielona w dolnej części rury za pomocą pionowej przegrody umieszczonej w rurze i skierowana do oddzielnego zbiornika.Thus, from US Patent No. 4,663,029, a Kelland separator is known, consisting of a strong permanent magnet with plane parallel poles, a rectangular non-magnetic tube placed between the poles of the magnet, and ferromagnetic rods also placed between the poles of the magnet at the thinner side of the tube. The layout is vertically oriented. The flux containing magnetic particles flows vertically inside the rectangular tube. Ferromagnetic bars induce a strong magnetic induction gradient in the direction perpendicular to the particle flux. The magnetic induction gradient is directed towards the ferromagnetic rods in the interpolar plane of the magnet. Due to the interaction with the field gradient, the magnetic particles will move in the stream towards the ferromagnetic bars. The part of the flux on the rod side will be strongly enriched in the magnetic fraction and can be separated in the lower part of the tube by means of a vertical partition located in the tube and directed to a separate tank.

185 628185 628

Znane jest również rozwiązanie z opisu patentowego USA nr 5568869, w którym separacja cząstek magnetycznych z przepływającego pionowo w polu magnetycznym strumienia cząstek odbywa się za pomocą umieszczonych w tym polu ciał ferromagnetycznych, zorientowanych pod kątem do pola magnetycznego i do kierunku przepływu głównego strumienia cząstek. Ciała ferromagnetyczne w polu magnetycznym indukują powstanie siły odpychającej pomiędzy sobą i powodują powstanie gradientu pola magnetycznego, nadającego cząstkom magnetycznym dryf oddzielający je od głównego strumienia cząstek w kierunku zgodnym z wychyleniem ciał ferromagnetycznych.There is also known a solution from US Patent No. 5,568,869, in which the separation of magnetic particles from the particle stream flowing vertically in the magnetic field takes place by means of ferromagnetic bodies placed in this field, oriented at an angle to the magnetic field and to the flow direction of the main particle stream. Ferromagnetic bodies in a magnetic field induce a repulsive force between them and create a magnetic field gradient, giving the magnetic particles a drift that separates them from the main particle stream in the direction of the deflection of the ferromagnetic bodies.

W rozwiązaniach znanych z obu amerykańskich opisów patentowych separacja cząstek magnetycznych ze strumienia gazu przepływającego pionowo w polu magnetycznym, dokonywana jest poprzez umieszczenie w tym polu ciał ferromagnetycznych. Ciała ferromagnetyczne w polu magnetycznym indukują powstanie siły odpychającej pomiędzy sobą i powodują powstanie gradientu pola magnetycznego, który nadaje cząstkom magnetycznym dryf oddzielający je od głównego strumienia cząstek w kierunku zgodnym z wychyleniem ciał ferromagnetycznych. Opisane urządzenia do separacji w silnym gradiencie pola magnetycznego wykorzystują liniowy przepływ strumienia w niejednorodnym polu magnetycznym równolegle do biegunów magnesów. Dla szybkich i dużych objętościowo przepływów wiąże się to z dużym rozmiarem urządzenia i dużym rozmiarem samego magnesu.In the solutions known from both US patents, the separation of magnetic particles from the stream of gas flowing vertically in the magnetic field is performed by placing ferromagnetic bodies in this field. Ferromagnetic bodies in a magnetic field induce a repulsive force between them and create a magnetic field gradient which gives magnetic particles a drift that separates them from the main particle stream in the direction of the deflection of the ferromagnetic bodies. The described high-gradient magnetic field separation devices use a linear flux flow in a non-uniform magnetic field parallel to the poles of the magnets. For fast and high volume flows this is associated with the large size of the device and the large size of the magnet itself.

Istotą urządzenia do separacji magnetycznej według wynalazku, zawierającego przepływowy zbiornik dla strumienia gazu i zaopatrzonego w magnesy trwałe jest to, że przepływowym zbiornikiem jest cyklon, zaś magnesy trwałe zamocowane są do zewnętrznej powierzchni cyklonu i rozmieszczone są na jego obwodzie. Korzystnie magnesy trwałe usytuowane są w płaszczyźnie prostopadłej do osi centralnej cyklonu.The essence of the magnetic separation device according to the invention, comprising a flow-through reservoir for a gas stream provided with permanent magnets, is that the flow-through reservoir is a cyclone, and the permanent magnets are attached to the outer surface of the cyclone and arranged around its circumference. Preferably, the permanent magnets are positioned in a plane perpendicular to the central axis of the cyclone.

Zaletą urządzenia według wynalazku jest znaczne zminimalizowanie jego gabarytów', przy jednoczesnym zwiększeniu jego efektywności. Dużą skuteczność działania urządzenia uzyskuje się dzięki zsumowaniu się siły magnetycznej działającej na cząstki magnetyczne z siłą odśrodkową powstałą w cyklonie.The advantage of the device according to the invention is a significant minimization of its dimensions, while increasing its efficiency. The high efficiency of the device is achieved by adding the magnetic force acting on the magnetic particles with the centrifugal force generated in the cyclone.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony schematycznie w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie w przekroju wzdłużnym, a fig. 2 - przekrój poprzeczny urządzenia.The subject of the invention is schematically illustrated in the drawing in which fig. 1 shows the device in longitudinal section, and fig. 2 shows the device in cross-section.

Urządzenie składa się z cyklonu 1 zaopatrzonego w efuzor wlotowy 2 dla strumienia gazu zawierającego cząstki magnetyczne i niemagnetyczne oraz w dwa wyloty dolny 3 i górny 4. Do obudowy cyklonu 1 zamocowane są magnesy trwałe 5, które rozmieszczone są symetrycznie na jego zewnętrznym obwodzie. Magnesy 5 usytuowane są w płaszczyźnie prostopadłej do osi centralnej cyklonu 1 i zwrócone są swoimi biegunami S i N naprzemiennie w stronę powierzchni bocznej.The device consists of a cyclone 1 equipped with an inlet effector 2 for a gas stream containing magnetic and non-magnetic particles, and two lower 3 and upper 4 outlets 4. Permanent magnets 5 are attached to the cyclone 1 casing, arranged symmetrically on its outer circumference. The magnets 5 are situated in a plane perpendicular to the central axis of the cyclone 1 and have their S and N poles alternately facing the side surface.

Urządzenie według wynalazku wykorzystuje kołowy przebieg strumienia cząstek w cyklonie 1, którego parametry są tak dobrane, że bez magnesów znacząca większość pyłu metalurgicznego nie jest na nim wydzielana, ale uchodzi wraz ze strumieniem gazu przez wylot górny 4. Zamocowanie do zewnętrznej powierzchni obudowy cyklonu 1 magnesów trwałych 5 powoduje powstanie wewnątrz cyklonu pola magnetycznego o silnym gradiencie, posiadającym dużą składową skierowaną radialnie na zewnątrz od osi centralnej cyklonu 1. Siła magnetyczna działająca na cząstki magnetyczne sumuje się z siłą odśrodkową wskutek czego tradycyjne działanie cyklonu zostaje wzmocnione i silnie wzrasta skuteczność wytrącania cząstek magnetycznych na wewnętrznej ścianie cyklonu. Osadzane cząstki pod wpływem siły grawitacji opadają na dół urządzenia i poprzez wylot 3 wydostają się na zewnątrz cyklonu, gdzie są gromadzone w odpowiednim naczyniu nieuwidocznionym na rysunku. Natomiast cząstki niemagnetyczne unoszone są przez strumień gazu i poprzez wylot górny 4 wydostają się na zewnątrz urządzenia lub też mogą gromadzić się w odpowiednim filtrze umieszczonym w wylocie 4, co nie jest zilustrowane na rysunku. Szybkość procesu osadzania się cząstek na ściankach cyklonu 1 uzależniona jest od rozmiaru cyklonu, natężenia strumienia gazu i podziału pola magnetycznego wytwarzanego przez magnesy 5.The device according to the invention uses a circular course of the stream of particles in the cyclone 1, the parameters of which are selected in such a way that without magnets, the vast majority of metallurgical dust is not released on it, but it escapes with the gas stream through the upper outlet 4. Attachment of magnets to the outer surface of the cyclone housing 1 5 causes the formation of a strong gradient magnetic field inside the cyclone, having a large component directed radially outward from the central axis of the cyclone 1. The magnetic force acting on the magnetic particles is added to the centrifugal force, as a result of which the traditional action of the cyclone is strengthened and the efficiency of magnetic particle precipitation increases strongly on the inner wall of the cyclone. Due to the force of gravity, the deposited particles fall to the bottom of the device and through the outlet 3 exit the cyclone, where they are collected in a suitable vessel not shown in the figure. On the other hand, non-magnetic particles are entrained by the gas stream and exit the device through the upper outlet 4, or they can accumulate in a suitable filter placed in the outlet 4, which is not shown in the drawing. The speed of the particle deposition process on the walls of the cyclone 1 depends on the size of the cyclone, the intensity of the gas flow and the division of the magnetic field generated by the magnets 5.

185 628185 628

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Circulation of 50 copies. Price PLN 2.00.

Claims

Patent claims

1. Magnetic separation device comprising a flow-through reservoir for the gas flow and provided with permanent magnets, characterized in that the flow-through reservoir for the gas flow is a cyclone (1) and the permanent magnets (5) are attached to the outer surface of the cyclone (1) and disposed of are on its perimeter.

2. The device according to claim A device according to claim 1, characterized in that the permanent magnets (5) are situated in a plane perpendicular to the central axis of the cyclone (1).