RO112414B1 - Dispozitiv de separare magnetica - Google Patents

Abstract

Invenția se referă la un dispozitiv de separare magnetică, funcționând ciclic, destinat separării concomitente, în mai multe fracțiuni magnetice, a unui amestec granular irhersat într-un lichid. Dispozitivul constă dintr-o canistră (1) plasată într-un câmp magnetic uniform și continuu, în interiorul căreia se află niște matrice-modul (M1t M2, M3] identice, fiecare fiind alcătuită din niște fire feromagnetice (2) paralele între ele. Lichidul cu amestec străbate matricelemodul (M„ M2, M3) una după alta, cu aceeași viteză. Pentru reținerea diferențiată a unor fracțiuni magnetice [FM.,, FM2, FMa), fiecare matrice-modul (Μη, M2, M3) are un alt unghi al firelor feromagnetice (2] cu direcția câmpului magnetic (H), cuprins între O și 90°. în prima matrice-modul (M,,) întâlnită de lichid, care are unghiul firelor cel mai mic, este reținută fracțiunea cea mai puternic magnetică (FMJ iar în ultima, care are unghiul cel mai mare, este reținută fracțiunea cea mai slab magnetică (FM3).

Description

Invenția se referă la un dispozitiv de separare magnetică cu funcționare ciclică, destinat separării concomitente în mai multe fracții ale unui amestec granular imersat într-un lichid, constituit din particule de dimensiuni apropiate (aceeași clasă granulometrică) și a căror susceptibilitate magnetică este diferită; de exemplu, dispozitivul se poate utiliza pentru separarea simultană a unui amestec granular ce conține particule de magnetită, de ilmenit, de rutil și preponderent particule de nisip cuarțos, precum și pentru reținerea dintr-un lichid a unor suspensii cel puțin paramagnetice.

în scopul separării după susceptibilitatea magnetică a unor amestecuri de materiale sub formă de particule imersate într-un lichid, este cunoscut un dispozitiv de separare magnetică (separator magnetic) cu funcționare ciclică, denumit separator cu gradient înalt de câmp (HGMS sau poligradient), care constă dintr-o canistră (vas) nemagnetică, aflată în întrefierul unui electromagnet de curent continuu. în interiorul canistrei se găsesc niște elemente feromagnetice, așezate ordonat sau dezordonat (plăci canelate, bare, fire, lamele etc.), ansamblul elementelor purtând denumirea de matrice feromagnetică. Un lichid, de obicei apă, ce conține un amestec de particule cu proprietăți magnetice diferite, este trecut cu o anumită viteză prin matricea magnetizată; la o anumită valoare a intensității câmpului magnetic de fond, din amestec este reținută pe elementele matricei o fracție magnetică constituită din particule ce au susceptibilitate magnetică egală sau mai mare de o anumită valoare, iar restul de particule cu susceptibilitatea magnetică mai mică trece odată cu lichidul de antrenare prin matrice, obținându-se un produs nemagnetic. Pentru obținerea produsului magnetic, deci pentru a îndepărta particulele reținute în matrice, se anulează câmpul magnetic, se întrerupe alimentarea cu amestec și se spală matricea cu un lichid curat, de obicei apă.

Dezavantajul acestui separator constă în faptul că în matricea feromag2 netică se reține numai o singură fracție magnetică conținând particule cu o anumită susceptibilitate. De asemenea, un alt dezavantaj este acela, că pentru a se putea reține o altă fracție mai puțin magnetică decât prima, compusă de data aceasta din particule cu o susceptibilitate magnetică mai mică decât în primul caz, produsul nemagnetic rezultat de la prima trecere mai trebuie trecut încă odată prin matrice, iar înaintea acestei operații va trebui crescută intensitatea câmpului magnetic de fond sau va trebui scăzută viteza de trecere prin matrice.

Dispozitivul de separare magnetică, conform invenției, înlătură dezavantajele de mai sus, prin aceea că este alcătuit dintr-o canistră, în care se află o matrice multiplă, compusă din niște matrice modul identice, fiecare din acestea fiind constituită din fire feromagnetice paralele între ele și în același timp perpendiculare pe direcția de curgere a lichidului care străbate matricele modul una după alta cu aceeași viteză; pentru reținerea concomitentă din amestec a mai multor fracții magnetice, fiecare matrice modul are un unghi diferit al firelor feromagnetice cu direcția câmpului magnetic, cuprins între 0° și 90°, astfel încât în prima matrice modul întâlnită de lichid care are unghiul firelor cel mai mic, este reținută fracția cea mai puternic magnetică, iar în ultima matrice modul care are unghiul firelor cel mai mare este reținută fracția cea mai puțin magnetică.

Prin folosirea dispozitivului de separare magnetică, conform invenției, se obțin următoarele avantaje:

- la o singră trecere prin dispozitiv, amestecul granular se poate împărți în mai multe fracții magnetice diferite;

- separarea în fracții magnetice diferite se face la câmp magnetic constant și la viteză de curgere constantă;

- în cazul utilizării dispozitivului ca filtru magnetic, eficacitatea filtrării crește datorită selectivității captării, în prima matrice modul sunt reținute doar particule cu caracter puternic magnetic,

RO 112414 Bl

4 următoarea matrice modul rămânând total disponibilă pentru reținerea altor particule cu caracter mai slab magnetic ș.a.m.d.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1-4, care reprezintă:

- fig.1, secțiune longitudinală a dispozitivului de separare magnetică;

- fig.2, secțiune cu un plan A-A din fig. 1;

- fig.3, secțiune cu un plan B-B din fig.1;

- fig.4, secțiune cu un plan C-C din fig.1.

Dispozitivul, conform invenției, cuprinde o canistră 1, nemagnetică (de exemplu tablă inoxidabilă nemagnetică), al cărei corp este de formă cilindrică. Canistra 1 are în interiorul ei niște matrice modul M_1f M₂ și M₃, identice. Fiecare matrice modul este alcătuită din niște fire feromagnetice 2, toate drepte și paralele între ele, având aceeași secțiune circulară, ce alcătuiesc o rețea ordonată. Firele feromagnetice 2 sunt prinse într-un tub suport 3, metalic și nemagnetic, pe a cărui suprafață laterală au fost practicate în prealabil niște găuri în care au fost introduse și lipite capetele firelor feromagnetice 2.

Firele feromagnetice 2 sunt așezate în planuri echidistante, perpendiculare pe axa de simetrice a canistrei 1, iar firele 2 din același plan sunt egal distanțate între ele.

Se recomandă ca diametrul firelor feromangnetice 2 să fie aproximativ de trei ori mai mare decât dimensiunea particulelor din amestec, iar distanța dintre axele a două fire vecine din același plan, precum și distanța dintre două planuri succesive, se recomandă a fi de 3-4 ori mai mare decât diametrul unui fir. De exemplu, dacă amestecul conține particule cuprinse între 0,15 mm și 0,20 mm (clasa granulometrică +0,15-0,20 mm), se recomandă ca diametrul firelor să fie de 0,5 mm, distanța dintre axele a două fire 2 vecine din același plan să fie 2 mm, iar distanța dintre două plane vecine să fie, de asemenea, de 2 mm. Se mai recomandă ca aliajul din care sunt confecționate firele feromagnetice 2 să fie cu remanență magnetică cât mai scăzută, de exemplu aliajul pe bază de Fe și Ni.

Canistra 1 are prevăzute niște ștuțuri 4, de exemplu câte patru pentru fiecare matrice modul: două sunt nece10 sare pentru intrarea și ieșirea lichidului ce poartă amestecul, iar două pentru introducerea apei de spălare și pentru ieșirea fracției magnetice spălate. Ștuțurile de intrare și cele de ieșire sunt pozi15 ționateîn diagonală, de exemplu intrarea amestecului se face în partea de susstânga, iar ieșirea acestuia în partea de jos-dreapta.

Pentru circulația adecvată a lichi20 delor prin matricele modul M₁₍ M₂și M₃ sunt introduse în canistra 1 niște discuri 5, nemagnetice, care sunt prevăzute fiecare cu câte patru știfturi distanțiere S, de asemenea nemagnetice. Pentru evi25 tarea pătrunderii particulelor între peretele canistrei 1 și exteriorul tubului suport 3 și pentru etanșarea secțiunilor canistrei 1 corespunzătoare fiecărei matrice modul, s-au introdus niște garnituri

7, inelare, de exemplu din cauciuc.

Canistra 1 se află plasată între niște poli magnetici 8 și 8', cu fețele plan paralele, ai unui electromagnet de curent continuu. La alimentarea bobinei electromagnetului, între polii magnetici, în zona canistrei 1 se creează un câmp magnetic uniform H, a cărui direcție este perpendiculară pe suprafața polilor. Canistra 1 este susținută de niște plăci suport 9 rigidizate de polii magnetici 8 și 8'.

Poziția matricelor modul în canistra 1 este în așa fel încât firele feromagnetice 2 ale matricei modul M., fac de

4$ exemplu un unghi a_q=O° cu direcția câmpului magnetic H, firele celei de-a doua matrice modul M₂ fac un unghi a₂=45° cu direcția lui H, iar firele celei de a treia matrice modul M₃ sunt perpendiculare pe câmp, deci fac un unghi a₃=90° cu

RO 112414 Bl direcția acestuia.

Dispozitivul mai conține, ca elemente auxiliare, niște robinete R₇, R₂... R10 , precum și niște conducte (furtune) F, necesare racordării robinetelor cu ștuțurile 4.

Funcționarea dispozitivului, conform invenției, este ciclică și cuprinde două perioade: o perioadă de alimentare și alta de spălare. în timpul perioadei de alimentare, un lichid (apă), în care se află un amestec granular ce conține, de exemplu, niște fracții magnetice diferite FM₁, FM₂și FM₃ (fracția FM₅ este mai puternic magnetică decât FM₂, iar FM₂ mai puternică decât FM₃) și o fracție nemagnetică FIM, este introdus în canistră prin robinetul R₁₍ astfel că el străbate traseul următor: matricea modul M₁₍ robinetul R₂ (deschis), matricea modul M₂, robinetul R₃, matricea modul M₃ și în sfârșit robinetul R₄. în aceste condiții, viteza lichidului este aceeași prin cele trei matrice modul, iar curgerea este perpendiculară pe firele feromagnetice 2 ale tuturor matricelor modul.

în prezența câmpului magnetic H, în matricea modul M₁, care are unghiul firelor cel mai mic (α.,=0^ο), este reținută doar fracția magnetică FM.,, compusă din particulele cele mai puternic magnetice (de exemplu, particule de magnetit), în matricea modul M₂(a₂=45°) este reținută doar fracția FM₂ (de exemplu, particule de ilmenit), iar în ultima matrice modul M₃ (a₃=90°) fracția cea mai slab magnetică FM₃ (de exemplu, particule de rutil). La ieșirea din robinetul R₄, se va colecta fracția nemagnetică FIM, alcătuită din particule nemagnetice (de exemplu, particule de nisip cuarțos). Captarea diferențiată a celor trei fracții magnetice în cele trei matrice modul M₁ M₂ M₃ se datorează faptului că forța magnetică, cu care un fir feromagnetic 2 atrage o particulă cu proprietăți magnetice, depinde de unghiul de înclinare a firului față de direcția câmpului magnetic de fond, atunci când atât intensitatea acestuia, cât și viteza de curgere a lichidului sunt constante, astfel că, la unghiuri mici, sunt captate doar particule puternic magnetice, iar la unghhiuri mari, apropiate de 90°, sunt reținute particulele mai slab magnetice.

După terminarea perioadei de alimentare, se închid robinetele R_n R₂ R₃ și R₄ și se deschid robinetele R₅ R_g R₇_ R_8i R_g și R_10>; concomitent cu anularea câmpului magnetic. Prin R₅ R₇ și R_g se introduce un lichid curat, de obicei apă sub presiune, care antrenează particulele ce au fost reținute în matricele modul M_1iM₂ și M₃, astfel că la ieșirea robinetului R₆ se colectează fracția magnetică FM₇, la ieșirea robinetului R_a, fracția magnetică FM₂, iar la ieșirea lui R₁₀, fracția magnetică FM₃ Când toate particulele magnetice au fost evacuate din matricea multiplă, se Închid robinetele R₅ R_s> R₇ R_g Rg și R_1o, se restabilește câmpul magnetic și se deschid robinetele R₇ R_2> R₃ și R₄, începând astfel o nouă perioadă de alimentare.

Claims (1)

1. Revendicare

   Dispozitiv de separare magnetică, funcționând ciclic, compus dintr-o canistră (1) plasată între niște poli magnetici (8 și 8'), cu fețe plan paralele, ai unui electromagnet de curent continuu, în interiorul căreia se află niște matrice modul identice (M,,M₂ m₃), fiecare din acestea fiind alcătuită din niște fire (2) feromagnetice, paralele între ele, canistra (1) având niște ștuțuri astfel încât un lichid, ce conține un amestec granular compus din niște fracții [FM,, FM₂, FM₃) magnetice diferite, are direcția de curgere perpendiculară pe firele feromagnetice (2), caracterizat prin aceea că, fiecare matrice modul (M, M₂ M₃) are un unghi diferit al firelor feromagnetice (2) cu direcția câmpului magnetic (H), cuprins între D° și 90°, prima matrice modul (MJ întâlnită de lichid având unghiul cel mai mic, iar ultima matrice modul (M₃) având unghiul cel mai mare, astfel încât, din amestecul antrenat de lichidul ce curge prin toate matricelemodul (Μ-, M₂ M₃) cu aceeași viteză, este reținută în prima matrice modul (MJ fracția cea mai puternic magnetică (FIVI^), iar în ultima matrice modul (M₃) fracția cea mai puțin magnetică (FM₁).