PL238009B1 - Separator magnetyczny do frakcjonowania dyspersji cząstek o zbliżonej wielkości przenikalności magnetycznej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest separator magnetyczny do frakcjonowania dyspersji cząstek o zbliżonej wielkości przenikalności magnetycznej.

Znane są fizyczne metody separacji minerałów.

Jedną z metod separacji jest separacja magnetyczna. Separacja magnetyczna jest jedną z metod rozdziału mieszanin minerałów, stosowaną w przeróbce wielu surowców mineralnych.

Separacją magnetyczną lub wzbogacaniem magnetycznym nazywamy rozdział cząstek (ziaren) minerałów przy wykorzystaniu różnic we właściwościach magnetycznych minerałów, a szczególnie przenikalności magnetycznej (μ). Różnica w wielkości przenikalności magnetycznej cząstek rozdzielanych minerałów μι i μ2 jest większa niż 10%.

Rozdział ten w zależności od właściwości magnetycznych ziaren minerałów polega na ich przyciąganiu lub odpychaniu w przestrzeni oddziaływania pola magnetycznego.

Separacja magnetyczna HI (o wysokiej intensywności) na mokro jest stosowana do rozdziału dyspersji materiałów o zbliżonej wielkości przenikalności magnetycznej o wielkości cząsteczek poniżej 100 μm.

Mieszaninę ziaren wprowadza się do przestrzeni oddziaływania pola magnetycznego. Do rozdziału ziaren wykorzystuje się różnice we własnościach magnetycznych poszczególnych minerałów. W polu magnetycznym ziarna zachowują się różnie, zależnie od ich własności fizycznych, a w szczególności od ich własności magnetycznych.

Siły działające na ziarna (F) w polu magnetycznym zależą od: siły magnetycznej (Fm), siły grawitacji (Fg) oraz sił związanych z wielkością, kształtem i gęstością ziarna i lepkością ośrodk a ciekłego (Fd).

W procesie separacji magnetycznej ważną rolę odgrywa siła magnetyczna (Fm). Siła Fm zależy od parametrów takich jak: natężenie pola magnetycznego w przestrzeni roboczej separatora (H), odległość ziarna od magnetoprzewodu (I), przenikalność magnetyczna (μ), indukcja magnetyczna (B), niejednorodność pola magnetycznego (gradient pola dB/dl), gradient pola w czasie dB/dt, czy przewodnictwo elektryczne, właściwości elektrycznych cząsteczki σ.

Siły Fd, związane z wielkością, kształtem i gęstością ziarna oraz lepkością ośrodka ciekłego zależą od: wielkości ziaren (d), oporu ruchu ziaren wywołanego siłami grawitacji i tarcia (F1) i stopnia uwolnienia ziaren z otoczki materiału wiążącego i drobnych frakcji pyłowych (S)

Siła grawitacji Fg nie ma dużego znaczenia w przypadku separacji cząstek o wymiarach poniżej 10 μm.

Aby na ziarno zadziałała siła magnetyczna, w przestrzeni roboczej separatora musi istnieć niejednorodne pole magnetyczne (gradient pola dB/dl). Siła działająca na ziarno (F) jest proporcjonalna do indukcji pola magnetycznego (B) oraz gradientu tego pola (dB/dl).

Do separacji ziaren słabo magnetycznych stosuje się separatory z polem magnetycznym o wysokim gradiencie (ang. High gradient magnetic separators, HGMS).

Wysoko gradientową separację magnetyczną charakteryzuje niska energochłonność oraz możliwość wydzielania słabo magnetycznych cząstek o wymiarach poniżej 1 μm.

Niejednorodność pola magnetycznego osiąga się przez wypełnienie magnetykiem przestrzeni między biegunami elektromagnesu. Wypełnieniem może być wełna metalowa lub specjalnie ukształtowane wkłady metalowe, co zapewnia duży gradient dB/dl, czyli silne zakrzywienie linii sił pola magnetycznego.

W celu obniżenia wpływu grawitacji i tarcia na proces separacji magnetycznej stosowane są separatory wykorzystujące obracające się bębny (wałki), wibrujące rynienki, w których rozdzielane minerały w obszarze działania pola magnetycznego, są przesuwane ruchami skokowymi. Dla podwyższenia skuteczności procesu ziarna mogą być poddawane separacji magnetycznej w zawiesinie wodnej. Sposób ten pozwala na przeprowadzenie separacji materiału bardzo drobnoziarnistego, o wymiarach od 1 do 10 μm.

Znane są liczne separatory do oddzielania cząstek mających właściwości magnetyczne.

Znany jest z opisu zgłoszenia patentowego PL357393 separator magnetyczny metali nieżelaznych.

Znany jest z opisu zgłoszenia patentowego PL354798 separator magnetyczny zbudowany z prętów magnetycznych umieszczonych w rurowych elementach osadzających z możliwością postępowo

PL 238 009 B1

-zwrotnego przesuwania się w nich. Separator znajduje zastosowanie zwłaszcza do oczyszczania sypkich środowisk od domieszek magnetycznych.

Znany jest z opisu zgłoszenia patentowego PL331976 i patentu PL189909 separator magnetyczny do oddzielania małych cząstek ferromagnetycznych składników ze strumienia cieczy i/lub sproszkowanego materiału wyposażony w mobilny zestaw magnesów stałych.

Znany jest z opisu patentu PL187667 segment pakietu magnetycznego w separatorze wtrąceń ferromagnetycznych posiadający co najmniej jeden magnes stały, który znajduje się pomiędzy dwoma pierścieniowymi nabiegunnikami.

Znany jest z opisu zgłoszenia patentowego PL208623 separator magnetyczny z dwoma obracającymi się przeciwnie spolaryzowanymi bębnami magnetycznymi.

Znany jest z opisu zgłoszenia patentowego PL211109 sposób separacji magnetycznej dla rozdziału ziaren o różnej podatności magnetycznej.

Znany jest z opisu zgłoszenia patentowego PL208827 separator magnetyczny z krzyżującymi się ze sobą przenośnikami taśmowymi rozdzielający materiały o różnych podatnościach magnetycznych. W tym separatorze dolna taśma przenosi materiał poddawany obróbce, w którym górny pas dostarcza oddzielony materiał. Po każdej stronie paska znajduje się rama, która tworzy stały obwód magnetyczny. Każda z tych ramek jest utworzona przez cztery magnesy o zorientowanym namagnesowaniu połączone parami za pomocą miękkich pasków żelaza i elementów wzajemnie powiązanych również wykonanych z miękkiego żelaza.

Znany jest z opisu patentu PL184883 sposób regulacji indukcji magnetycznej w szczelinach roboczych separatora elektromagnetycznego wałkowego z zastosowaniem regulacji indukcji poprzez zmianę natężenia prądu zasilającego.

Znany jest z opisu patentu PL182539 separator magnetyczny zawierający wzbudnik magnetyczny usytuowany nad taśma taśmociągu głównego.

Znany jest z opisu patentu PL2914359 separator magnetyczny do usuwania cząstek z zawiesiny w płynie do stosowania w hydraulicznym systemie grzewczym.

Znany jest z opisu patentu PL227981 separator magnetyczny charakteryzujący się tym, że pręty magnetyczne osadzone są na wale obrotowym, usytuowanym prostopadle do kierunku przesuwu taśmy przenośnika taśmowego.

Przedmiotem wynalazku jest separator magnetyczny samoczyszczący się z cząstek zanieczyszczeń ferromagnetycznych.

Znany jest z opisu patentu PL2834009 układ obiegu płynu dla obiegowej ilości płynu zawierający magnetyczny separator do oddzielania zawieszonych cząstek mających ferromagnetyczne właściwości, stosowany w układach ogrzewania lub chłodzenia.

Znana jest z opisu patentu PL176665 wkładka magnetyczna separatora cząstek magnetycznych, która ma postać cylindrycznych magnesów, umieszczonych pomiędzy dwoma równoległymi prętami ferromagnetycznymi.

Znany jest z opisu patentu PL173737 podręczny separator magnetyczny, wykonany w postaci magnesu stałego w kształcie tulei, stosowany do oddzielania materiałów silnie magnetycznych od słabo magnetycznych.

Znane separatory stosuje się do oddzielania cząstek suchej mieszaniny materiałów magnetycznych i niemagnetycznych lub do usuwania niewielkich ilości cząstek magnetycznych z zawiesiny w płynie. Nie są stosowane do rozdziału cząstek dyspersji o wysokiej lepkości.

Znane separatory magnetyczne stosuje się do rozdziału ziaren o dużych różnicach podatności magnetycznej. Materiały o zbliżonej podatności magnetycznej trudniej jest od siebie odseparować. Konieczne jest zastosowanie pól o dużej indukcji magnetycznej (B). Do rozdziału paramagnetyków i diamagnetyków konieczne jest zastosowanie pola magnetycznego o dużym natężeniu (H). W polach o dużym natężeniu (H) zachowanie rozdzielanych składników jest nieprzewidywalne, bardzo często rozdzielane materiały zachowują się jak ferromagnetyki.

Znane są separatory magnetyczne wykorzystujące różnicę w wielkości, kształcie i gęstości ziarna oraz lepkości ośrodka ciekłego.

Znane jest z opisu patentu PL185628 urządzenie do separacji magnetycznej zawierające przepływowy zbiornik dla strumienia gazu i zaopatrzone w magnesy trwałe, w którym przepływowym zbiornikiem dla strumienia gazu jest cyklon, zaś magnesy trwałe zamocowane są do zewnętrznej powierzchni cyklonu i rozmieszczone na jego obwodzie.

PL 238 009 B1

Znany jest z opisu zgłoszenia patentowego PL196918 separator magnetyczny typu indukcyjnego do obróbki drobno zmielonych minerałów i rud, zawierający jedną lub więcej stałych lub ruchomych grup płytek stanowiących cewki indukcyjne, pomiędzy którymi produkt poddawany obróbce znajduje się w obiegu.

Znany jest z opisu zgłoszenia patentowego PL196922 separator magnetyczny do oddzielania materiału magnetycznego od ciekłej, pastowatej lub suchej mieszaniny materiałów magnetycznych i niemagnetycznych, zawierający układ magnetyczny mający wał magnetyczny tworzący element biegunowy zamontowany w obudowie niemagnetycznej.

Znany jest z opisu zgłoszenia patentowego PL200138 stały separator magnetyczny dla cieczy zawierający co najmniej jeden ferromagnetyczny element zatrzaskowy i wyładowczy do oddzielania zanieczyszczeń zawartych w cieczy, które to zanieczyszczenia są usuwane za pomocą co najmniej jednego zgarniacza.

Znany jest z opisu zgłoszenia patentowego PL410207 sposób i układ pozyskiwania koncentratu niklu i kobaltu z utlenionych rud niklu, w którym frakcja poniżej 0,2 mm jest przekazywana jest na mokry separator magnetyczny, uzyskany koncentrat podawany jest do mieszalnika, w którym jest łączony z innymi dodatkami, a pulpa jest kierowana na separator elektromagnetyczny, w którym następuje wydzielenie pozostałego koncentratu, a pozostała pulpa kierowana jest na odśrodkowy zespół grawitacyjny odzysku metali ciężkich niemagnetycznych.

Problemem tych metod są trwałe połączenia pomiędzy ziarnami rozdzielanych materiałów. Powoduje to spadek skuteczności separacji, zanieczyszczanie jednej frakcji cząstkami drugiej frakcji.

Niedogodnościami tych metod jest konieczność wstępnej obróbki rozdzielanego materiału - uwolnienia ziaren z otoczki materiału wiążącego przez mielenie i rozcieranie, lub stosowanie dodatkowych składników, które mają ułatwić separację. Mielenie i rozcieranie oraz separacja magnetyczna rozdzielanego materiału są prowadzone w osobnych urządzeniach, przez co skuteczność separacji znacząco spada.

Wskazanym byłoby zatem usprawnienie separatora magnetycznego, celem uzyskania optymalnego aparatu.

Optymalny aparat w postaci separatora magnetycznego charakteryzowałby się: prowadzeniem jednocześnie procesów uwolnienia ziaren z otoczki materiału wiążącego i separacji, w jednym urządzeniu; wysokim stopniem uwolnienia ziaren z otoczki materiału wiążącego i drobnych frakcji pyłowych; wysokim gradientem dB/dl, od 100 A/m2 do 200 A/m2; wysokim gradientem dB/dt od 0,1 do 0,2 T/ms; zwiększeniem wydajności frakcjonowania przez zwiększenie stężenia w poszczególnych frakcjach; skróceniem czasu procesu; niską energochłonnością; możliwością rozdzielenia cząstek o różnicy wartości przenikalności magnetycznej wynoszącej (μ2-μ1) od 2% do 10%.

Separator magnetyczny do frakcjonowania dyspersji cząstek o zbliżonej wartości przenikalności magnetycznej według wynalazku zawiera układ cewek Helmholtza (11) zasilany przez elektromechaniczny transformator mocy, przy czym wewnątrz układu cewek Helmholtza (11) znajduje się rura (12), przy czym z jednej strony rury (12) znajduje się wlot (15) dyspersji do frakcjonowania, a z drugiej strony rury (12) znajdują się odbieralniki 16 i 17 frakcji dyspersji, a wewnątrz rury pomiędzy wlotem 15 a odbieralnikami 16 i 17 znajduje się szczotka 13, nawinięta spiralnie na stożek (14), przy czym stożek (14) zamocowany jest na łożysku stożkowym (18).

Układ cewek Helmholtza jest zamocowany na zewnątrz rury. Odległość między cewkami wynosi R, gdzie R oznacza promień cewki. Cewki charakteryzują się następującymi parametrami:

n - liczba zwojów każdej cewki, od 800 do 1050;

I - prąd impulsowy płynący w uzwojeniu, od 10 do 200 A;

R - promień cewki, od 40 do 70 mm.

Cewki generują w środku układu pole magnetyczne o indukcji magnetycznej B wielkości od 0,4 do 2 T.

Układ cewek Helmholtza zasilany jest przez elektromechaniczny transformator mocy przetwarzający energię elektryczną sinusoidalnego prądu z sieci o częstotliwości 50 Hz w krótkie impulsy prądu o częstotliwości od 50 do 100 Hz.

Elektromechaniczny transformator mocy przetwarza układ napięć i prądów przemiennych o parametrach na wejściu: napięcie = 400 V, natężenie = 25 A, moc = 10 000 VA, szerokość impulsu = 20 ms, w układ napięć i prądów przemiennych o parametrach na wyjściu: napięcie = 400 V, natężenie = 200 A, moc = 80 000 VA, szerokość impulsu = 2 ms.

PL 238 009 B1

Rura wewnątrz układu cewek Helmholtza wykona jest z materiału o wartości przenikalności magnetycznej μ od 5,0-10^-3 do 1,0-10^-2 H/m. Średnica zewnętrzna rury mieści się w przedziale od 70 do 135 mm. Grubość ścianki rury wynosi 2 mm. Mniejsza średnica rury zmniejsza skuteczność separacji, większa średnica powoduje wzrost natężenia prądu potrzebnego do zasilenia cewek do poziomu powyżej wytrzymałości materiału, z którego wykonano cewki. Wysokość rury wynosi od 200 do 400 mm.

Matryca w postaci szczotki drucianej nawinięta jest spiralnie na całą powierzchnię stożka. Matryca wykonana jest z materiału o wartości przenikalności magnetycznej μ od 5,0-10^-3 do 1,0-10^-2 H/m. Odległość między zwojami szczotki wynosi 2d, gdzie d oznacza średnicę drutu. Szczotka wykonana jest z drutu stalowego o średnicy od 0,2 do 0,8 mm. Końcówki drutów szczotki stykają się ze ścianką rury i przemieszczają wzdłuż jej powierzchni cząstki magnetyczne, w kierunku odbieralnika frakcji o przenikalności magnetycznej większej niż, μ2 dodatkowo je rozcierając i uwalniając ziarna z otoczki materiału wiążącego. Zastosowany materiał oraz kształt matrycy pozwala wygenerować w strefie separacji (w matrycy) wysoki gradient pola magnetycznego dB/dl, wielkości od 100 A/m² do 200 A/m². Wysoki gradient pola magnetycznego dB/dl jest niezbędny, aby na cząstki magnetyczne zadziałała maksymalna siła magnetyczna. Pole magnetyczne powoduje, że druty szczotki (matryca) drgają, wprawiając w ruch dyspersję, co powoduje zmniejszenie lepkości dyspersji (tiksotropia) i przyspiesza separację. Druty szczotki mają długość od 1 mm do 65 mm i generują drgania o częstotliwości od 50 Hz do 2000 Hz. Szeroki zakres częstotliwości drgań pozwala na zmniejszenie lepkości dyspersji o właściwościach tiksotropowych. Pod wpływem pola magnetycznego oraz siły odśrodkowej cząstki magnetyczne o przenikalności magnetycznej większej niż μ2 przemieszczają się w kierunku ścianki rury 12, w przestrzeń pomiędzy rurą 12 i odbieralnikiem 16, a następnie trafiają do odbieralnika 17 w postaci króćca wylotowego. Cząstki o wielkości przenikalności magnetycznej mniejszej niż μ1 są przemieszczane w kierunku odbieralnika 16 frakcji o przenikalności magnetycznej mniejszej niż μ1. Odbieralnik 16 frakcji o przenikalności magnetycznej mniejszej niż u1 jest króćcem wylotowym o średnicy mniejszej o 20 mm od średnicy rury 12. Cząstki o przenikalności magnetycznej pomiędzy μ1 i μ2 stanowią 10% wagowych rozdzielanej dyspersji i trafiają do odbieralników 16 i 17 w postaci króćców wylotowych. Cząstki o przenikalności magnetycznej pomiędzy μ1 i μ2 stanowią od 10% do 20% wagowych rozdzielanej dyspersji i trafiają do obu odbieralników.

Stożek na którym zamocowano matrycę wykonany jest z materiału diamagnetycznego o wartości przenikalności magnetycznej μ od 1,0-10^-6 do 3,0-10^-6H/m, ma średnicę podstawy o 20 mm mniejszą od zewnętrznej średnicy rury i wysokość o 40 mm mniejszą od wysokości rury. Stożek obraca się wokół własnej osi z prędkością od 600 do 800 RPM. Prędkość obrotowa stożka reguluje szybkość przepływu dyspersji przez rurę, a tym samym czas procesu separacji. Czas separacji dyspersji wynosi od 10 s do 20 s. Matryca jest zamocowana na całej powierzchni bocznej stożka. W trakcie obrotu stożek transportuje separowany materiał przez rurę w kierunku odbieralników frakcji.

Stożek jest stabilizowany przez łożysko stożkowe. Łożysko stożkowe wykonane jest ze stali łożyskowej. Średnica łożyska jest o 20 mm mniejsza od średnicy podstawy stożka. Rozdzielana dyspersja wpływa do separatora przez króciec, a następnie jest podawana do strefy separacji przez łożysko. Aglomeraty dyspersji są rozcierane przez wałki łożyska o bieżnię, co powoduje uwalniania ziaren z otoczki materiału wiążącego. Łożysko stożkowe pełni funkcję podajnika i równomiernie rozprowadza dyspersję wzdłuż krawędzi podstawy stożka.

Korzystnie, cewki w układzie cewek Helmholtza (11) mają od 800 do 1050 zwojów.

Korzystnie, układ cewek Helmholtza (11) jest zasilany prądem impulsowym o natężeniu od 10 do 200A.

Korzystnie, każda z cewek (11 ) ma promień od 40 do 70 mm.

Korzystnie, układ cewek Helmholtza (11) zasilany jest przez elektromechaniczny transformator mocy (10) przetwarzający układ napięć i prądów przemiennych o parametrach na wejściu: napięcie = 400 V, natężenie = 25 A, moc = 10 000 VA, szerokość impulsu = 20 ms, w układ napięć i prądów przemiennych o parametrach na wyjściu: napięcie = 400 V, natężenie = 200 A, moc = 80 000 VA, szerokość impulsu = 2 ms, oraz częstotliwości od 50 do 100 Hz.

Korzystnie, rura (12) wewnątrz układu cewek Helmholtza (11) wykonana jest z materiału o wartości przenikalności magnetycznej μ od 5,0-10^-3 do 1,0-10^-2-H/m, średnica zewnętrzna rury mieści się w przedziale od 70 do 135 mm, grubość ścianki rury wynosi 2 mm.

Korzystnie, szczotka (13) wykonana jest z drutu stalowego o średnicy od 0,2 do 0,8 mm.

Korzystnie, szczotka (13) nawinięta jest spiralnie na całą powierzchnię stożka (14).

Korzystnie, odległość między zwojami szczotki (13) stanowi dwukrotność średnicy drutu.

PL 238 009 B1

Korzystnie, końcówki drutów szczotki (13) stykają się ze ścianką rury (12).

Korzystnie, druty szczotki (13) mają długość od 1 mm do 65 mm.

Korzystnie, stożek (14) obraca się wokół własnej osi z prędkością od 600 do 800 RPM.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia szczegółowo separator magnetyczny do frakcjonowania dyspersji cząstek o zbliżonej wielkości przenikalności magnetycznej μ, a Fig. 2 przedstawia widok z góry. Aby zapewnić przejrzystość figur rysunku, matryca w postaci szczotki drucianej 13 pokrywająca całą powierzchnię boczną stożka 14 (Fig. 1) oraz wypełniająca całą przestrzeń (Fig. 2) została przedstawiona tylko u dołu i góry stożka.

Układ cewek Flelmholtza 11 jest zamocowany na zewnątrz rury 12. Cewki posiadają parametry: n - liczba zwojów każdej cewki 800;

I - prąd impulsowy płynący w uzwojeniu, 100 A;

R - promień cewki, 70 mm.

Cewki generują w środku układu cewek Helmholtza 11 pole magnetyczne o indukcji magnetycznej B rzędu 1,2 T.

Układ cewek Helmholtza 11 zasilany jest przez elektromechaniczny transformator mocy 10 przetwarzający energię elektryczną sinusoidalnego prądu z sieci o częstotliwości 50 Hz w krótkie impulsy prądu o częstotliwości 50 Hz.

Elektromechaniczny transformator mocy 10 przetwarza układ napięć i prądów przemiennych o parametrach na wejściu: napięcie = 400 V, natężenie = 25 A, moc = 10 000 VA, szerokość impulsu = 20 ms, w układ napięć i prądów przemiennych o parametrach na wyjściu: napięcie = 400 V, natężenie = 100 A, moc = 80 000 VA, szerokość impulsu = 2 ms.

Rura 12 wewnątrz układu cewek Helmholtza wykona jest z materiału o wartości przenikalności magnetycznej μ 1,0-10^-2 H/m. Średnica rury wynosi 130 mm.

Wysokość rury wynosi 300 mm. Grubość ścianki rury wynosi 2 mm.

Matryca w postaci szczotki drucianej 13 nawinięta jest spiralnie na całą powierzchnię stożka 14. Matryca wykonana jest z materiału o wartości przenikalności magnetycznej μ 5,0-10-3 H/m. Odległość między zwojami szczotki wynosi 1,6 mm.

Szczotka wykonana jest z drutu stalowego o średnicy 0,8 mm. Końcówki drutów szczotki stykają się ze ścianką rury 12 i przemieszczają wzdłuż jej powierzchni cząstki magnetyczne, w kierunku odbieralnika 17 frakcji o przenikalności magnetycznej większej niż μ2, dodatkowo je rozcierając i uwalniając ziarna z otoczki materiału wiążącego. Zastosowany materiał oraz kształt matrycy pozwala wygenerować w strefie separacji (w matrycy) wysoki gradient pola magnetycznego dB/dl, rzędu 100 A/m2. Pole magnetyczne powoduje, że druty szczotki (matryca) drgają, wprawiając w ruch dyspersję, co powoduje zmniejszenie lepkości dyspersji (tiksotropia) i przyspiesza separację. Druty szczotki mają długość od 1 mm (w dolnej części stożka) do 65 mm (w górnej części stożka) i generują drgania o częstotliwości od 50 Hz do 2000 Hz. Szeroki zakres częstotliwości drgań pozwala na zmniejszenie lepkości dyspersji o bardzo zróżnicowanym składzie. Pod wpływem pola magnetycznego oraz siły odśrodkowej cząstki magnetyczne o przenikalności magnetycznej większej niż μ2 przemieszczają się w kierunku ścianki rury 12, w przestrzeń pomiędzy rurą 12 i odbieralnikiem 16, a następnie trafiają do odbieralnika 17 w postaci króćca wylotowego. Cząstki o wielkości przenikalności magnetycznej mniejszej niż μ1 są przemieszczane w kierunku odbieralnika 16 frakcji o przenikalności magnetycznej mniejszej niż μ1

Odbieralnik 16 frakcji o przenikalności magnetycznej mniejszej niż p2 jest króćcem wylotowym o średnicy 110 mm. Cząstki o przenikalności magnetycznej pomiędzy μ1 i μ2 stanowią 10% wagowych rozdzielanej dyspersji i trafiają do odbieralników 16 i 17 w postaci króćców wylotowych.

Stożek 14, na którym zamocowano matrycę ze szczotki 13 wykonany jest z materiału diamagnetycznego, o wartości przenikalności magnetycznej p 1,0-10-6 do 3,0-10-6 H/m, ma średnicę podstawy = 110 mm i wysokość 260 mm. Stożek obraca się wokół własnej osi z prędkością od 630 do 670 RPM. Prędkość obrotowa stożka reguluje szybkość przepływu dyspersji przez rurę, a tym samym czas procesu separacji. Czas separacji dyspersji wynosi 12 s. Matryca jest zamocowana na całej powierzchni bocznej stożka. W trakcie obrotu stożek transportuje separowany materiał przez rurę 12 w kierunków odbieralników 16 i 17.

Stożek 14 jest stabilizowany przez łożysko stożkowe 18. Łożysko stożkowe 18 wykonane jest ze stali łożyskowej. Średnica łożyska wynosi 90 mm.

Dyspersja do separacji wpływa do separatora przez króciec stanowiący wlot 15, a następnie jest podawana do strefy separacji przez łożysko 18. Aglomeraty dyspersji są rozcierane przez wałki łożyska

PL 238 009 B1

18, co powoduje uwalniania ziaren z otoczki materiału wiążącego. Łożysko stożkowe 18 pełni funkcję podajnika i równomiernie rozprowadza dyspersję wzdłuż krawędzi podstawy stożka 14.

Stożek 14 jest połączony wałem 19 z silnikiem elektrycznym, o mocy znamionowej 2,2 kW który nie został przedstawiony na Fig. 1.

Wszystkie inne elementy separatora magnetycznego według wynalazku przedstawionego na Fig. 1 mogą być wykonywane z wykorzystaniem urządzeń znanych ze stanu techniki.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia:

- efektywną separację cząsteczek o wymiarach mniejszych niż 10 μm w cieczach nienewtonowskich o wysokich lepkościach,

- szybkie i skuteczne rozdzielenie dyspersji cząstek o różnicy w przenikalności magnetycznej wynoszącej od 2% do 10%,

- zwiększenie stopnia rozdziału ziaren o różnej przenikalności magnetycznej o 30-40% w porównaniu z urządzeniami znanych ze stanu techniki,

- zwiększenie wydajności rozdzielenia przez zwiększenie stężenia w poszczególnych frakcjach, - skrócenie czasu procesu o 40%,

- niską energochłonnością.

Claims (12)

1. Separator magnetyczny do frakcjonowania dyspersji cząstek o zbliżonej wartości przenikalności magnetycznej znamienny tym, że zawiera układ cewek Helmholtza (11) zasilany przez elektromechaniczny transformator mocy (10), przy czym wewnątrz układu cewek Helmholtza (11) znajduje się rura (12), przy czym z jednej strony rury (12) znajduje się wlot (15) dyspersji do frakcjonowania, a z drugiej strony rury (12) znajdują się odbieralniki (16) i (17) frakcji dyspersji, a wewnątrz rury pomiędzy wlotem (15) a odbieralnikami (16 i 17) znajduje się szczotka (13), nawinięta spiralnie na stożek (14), przy czym stożek (14) zamocowany jest na łożysku stożkowym (18).

2. Separator według zastrz. 1, znamienny tym, że cewki w układzie cewek Helmholtza (11) mają od 800 do 1050 zwojów.

3. Separator według dowolnego z wcześniejszych zastrzeżeń znamienny tym, że układ cewek Helmholtza (11) jest zasilany prądem impulsowym o natężeniu od 10 do 200A.

4. Separator według dowolnego z wcześniejszych zastrzeżeń znamienny tym, że każda z cewek (11) ma promień od 40 do 70 mm.

5. Separator według dowolnego z wcześniejszych zastrzeżeń znamienny tym, że układ cewek Helmholtza (11) zasilany jest przez elektromechaniczny transformator mocy (10) przetwarzający układ napięć i prądów przemiennych o parametrach na wejściu: napięcie = 400 V, natężenie = 25 A, moc = 10 000 VA, szerokość impulsu = 20 ms, w układ napięć i prądów przemiennych o parametrach na wyjściu: napięcie = 400 V, natężenie = 200 A, moc = 80 000 VA, szerokość impulsu = 2 ms, oraz częstotliwości od 50 do 100 Hz.

6. Separator według dowolnego z wcześniejszych zastrzeżeń znamienny tym, że rura (12) wewnątrz układu cewek Helmholtza (11) wykonana jest z materiału o wartości przenikalności magnetycznej μ od 5,0-10^-3 do 1,0-10^-2 H/m, średnica zewnętrzna rury mieści się w przedziale od 70 do 135 mm, grubość ścianki rury wynosi 2 mm.

7. Separator według dowolnego z wcześniejszych zastrzeżeń znamienny tym, że szczotka (13) wykonana jest z drutu stalowego o średnicy od 0,2 do 0,8 mm.

8. Separator według dowolnego z wcześniejszych zastrzeżeń znamienny tym, że szczotka (13) nawinięta jest spiralnie na całą powierzchnię stożka (14).

9. Separator według dowolnego z wcześniejszych zastrzeżeń znamienny tym, że odległość między zwojami szczotki (13) stanowi dwukrotność średnicy drutu.

10. Separator według dowolnego z wcześniejszych zastrzeżeń znamienny tym, że końcówki drutów szczotki (13) stykają się ze ścianką rury (12).

11. Separator według dowolnego z wcześniejszych zastrzeżeń znamienny tym, że druty szczotki (13) mają długość od 1 mm do 65 mm.

12. Separator według dowolnego z wcześniejszych zastrzeżeń znamienny tym, że stożek (14) obraca się wokół własnej osi z prędkością od 600 do 800 RPM.