RU2061550C1 - Magnetic separator - Google Patents
Magnetic separator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2061550C1 RU2061550C1 RU93015883A RU93015883A RU2061550C1 RU 2061550 C1 RU2061550 C1 RU 2061550C1 RU 93015883 A RU93015883 A RU 93015883A RU 93015883 A RU93015883 A RU 93015883A RU 2061550 C1 RU2061550 C1 RU 2061550C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- electrodes
- source
- particles
- profiled
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrostatic Separation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение предназначено для выделения магнитной компоненты из порошков минералов, размер частиц которых заключен в пределах от десятых долей мкм до 100 мкм, т.е. порошков глубокого вскрытия. Верхний предел может быть увеличен. Область применения: сухое обогащение минерального сырья магнитной компонентой, переработка отходов черных металлов и т.д. The invention is intended to isolate the magnetic component from mineral powders whose particle size is in the range from tenths of a micron to 100 microns, i.e. powders of deep opening. The upper limit may be increased. Scope: dry enrichment of mineral raw materials with a magnetic component, processing of ferrous metal waste, etc.
Обогащение высокодисперсных порошков магнитной компонентой осуществляют магнитными сепараторами только из их водных суспензий (1). Это повышает эффективность обогащения за счет частичного разрушения водной средой агрегатов (вторичных частиц), образованных силами адгезии (2). Агрегаты всегда имеют смешанный состав, т. е. представляют собой совокупность частиц магнитной и немагнитной компонент минерала. The enrichment of fine powders with a magnetic component is carried out by magnetic separators only from their aqueous suspensions (1). This increases the efficiency of enrichment due to the partial destruction of aggregates (secondary particles) formed by adhesion forces by the aqueous medium (2). Aggregates always have a mixed composition, i.e., they are a combination of particles of the magnetic and non-magnetic components of the mineral.
Основные недостатки таких сепараторов большой расход пресной воды (до 20 тонн на тонну порошка минерала), загрязнение сбросовых вод "хвостами" (частицы от нескольких мкм и менее), необходимость специального оборудования по водообороту, необходимость в земельных участках под отстойники и т.д. The main disadvantages of such separators are the high consumption of fresh water (up to 20 tons per tonne of mineral powder), contamination of waste water with tails (particles from a few microns or less), the need for special equipment for water circulation, the need for land for settling tanks, etc.
Известны устройства, в которых сделана попытка устранить эти недостатки путем использования в магнитном сепараторе электрических полей. Devices are known in which an attempt is made to eliminate these disadvantages by using electric fields in a magnetic separator.
Так по а. с. 1627255 у боковой поверхности барабана, внутри которого вращается магнитная система, вертикально расположена бесконечная металлизированная лента. Лента находится под высоким потенциалом относительно барабана, который заземлен. Магнитная компонента захватывается магнитным полем. Частицы немагнитной компоненты за счет электростатической индукции (проводники) или поляризации (диэлектрики) осаждаются на ленту. So for a. from. 1627255 at the side surface of the drum, inside which the magnetic system rotates, an endless metallized tape is vertically located. The tape is at high potential relative to the drum, which is grounded. The magnetic component is captured by the magnetic field. Particles of a non-magnetic component due to electrostatic induction (conductors) or polarization (dielectrics) are deposited on the tape.
Стремление усилить влияние сил электрического поля на эффективность разделения путем увеличения его неоднородности именно в той области куда и поступает порошок из питателя отражено в а.с. 1651963. В этом устройстве магниты с чередующимися полисами установлены на одной паре дисков, а электрическая система, выполненная в виде электродов с чередующимися знаками заряда (полярностью), установлены радиально на другой паре дисков, которые размещены между дисками с магнитной системой. The desire to strengthen the influence of electric field forces on the separation efficiency by increasing its heterogeneity in the area where the powder comes from the feeder is reflected in the a.s. 1651963. In this device, magnets with alternating policies are mounted on one pair of disks, and an electrical system made in the form of electrodes with alternating charge signs (polarity) is mounted radially on another pair of disks that are placed between disks with a magnetic system.
Рассмотрение рабочих процессов в аналоге (а.с.1627255) и прототипе (а.с. 1651963) показало, что в них отсутствует главное: исключена сама возможность разрушения агрегатов, нет такой стадии, где бы это имело место. Устойчивость агрегатов нелинейно растет с уменьшением размера частиц. Степень измельчения с средним размером частиц порядка десятки мкм на сегодня типична и диктуется необходимой глубиной вскрытия. Агрегаты же за счет магнитной компоненты захватываются магнитным полем, а это снижает эффективность обогащения. И с другой стороны, за счет поляризации диэлектрической компоненты и индуцированных "диполей" в частицах проводниковой компоненты (3) агрегат будет втягиваться в область больших напряженностей электрического поля, что также снижает эффективность обогащения. An examination of the working processes in the analogue (A.S. 1627255) and the prototype (A.S. 1651963) showed that the main thing is missing: the possibility of destruction of the aggregates is excluded, there is no such stage where this would take place. The stability of aggregates increases nonlinearly with decreasing particle size. The degree of grinding with an average particle size of the order of tens of microns is typical today and is dictated by the required opening depth. Units due to the magnetic component are captured by the magnetic field, and this reduces the efficiency of enrichment. And on the other hand, due to the polarization of the dielectric component and induced “dipoles” in the particles of the conductor component (3), the unit will be drawn into the region of high electric field intensities, which also reduces the enrichment efficiency.
В магнитном сепараторе, составляющем предполагаемее изобретение, этот недостаток аналога и прототипа устранен тем, что прежде чем осуществлять собственно магнитную сепарацию все агрегаты исходного порошка разрушаются за счет его электродинамического псевдоожижения (4) силами электрического поля высокой напряженности. Для электродинамически псевдоожиженной двухфазной системы газ твердое тело характерно полное разрушение агрегатов за счет сил кулоновского взаимодействия и инерциальных ускорений, возникающих при ударах частиц об электроды. In the magnetic separator constituting the proposed invention, this drawback of the analogue and prototype is eliminated by the fact that before performing the actual magnetic separation, all the aggregates of the original powder are destroyed due to its electrodynamic fluidization (4) by high-voltage electric fields. For an electrodynamically fluidized two-phase gas system, a solid body is characterized by the complete destruction of aggregates due to Coulomb interaction forces and inertial accelerations arising from particle impacts on electrodes.
Сущность изобретения поясняет графический материал фиг.1, где представлена принципиальная схема магнитного сепаратора. The invention is illustrated by the graphic material of figure 1, which presents a schematic diagram of a magnetic separator.
Принципиальная схема (фиг.1) состоит из следующих элементов: двух горизонтальных электродов (1) с профилированными поверхностями со стороны межэлектродных областей А и В соответственно. Оба электрода заземлены. Между ними под углом 0,5=15o помещен электрод (2), профилированный и со старены области А и области В. Он находится под высоким потенциалом относительно земли и имеет канал (3), сообщающий эти области. Соответственно верхний электрод (1) имеет канал (4) для подачи порошка минерала, подлежащего обогащению. Траекторий частиц, подлежащих обогащению (5), а траектории частиц магнитной компоненты (5 ) и немагнитной (5 ). Нижний электрод (1) имеет канал (6), расположенный над емкостью (7) для сбора немагнитной компоненты. Электромагниты (9) расположены внутри немагнитного экрана концентратора магнитной компоненты (8). Элементы (8) и (9) установлены на общем основании, скорость вращения которого регулируют. Собственно электромагниты питают током через коммутатора (10) съемник магнитной компоненты, а (11) емкость для ее сбора. Все элементы помещены в герметичный корпус (12).The circuit diagram (figure 1) consists of the following elements: two horizontal electrodes (1) with profiled surfaces from the side of the electrode regions A and B, respectively. Both electrodes are grounded. Between them, at an angle of 0.5 = 15 o, an electrode (2) is placed, profiled from region A and region B. It is at a high potential relative to the ground and has a channel (3) that communicates these areas. Accordingly, the upper electrode (1) has a channel (4) for supplying the mineral powder to be enriched. The trajectories of particles to be enriched (5), and the trajectories of particles of the magnetic component (5) and non-magnetic (5). The lower electrode (1) has a channel (6) located above the capacitance (7) to collect a non-magnetic component. Electromagnets (9) are located inside the non-magnetic screen of the hub of the magnetic component (8). Elements (8) and (9) are installed on a common basis, the rotation speed of which is regulated. The electromagnets themselves supply current through the switch (10) to the magnetic component puller, and (11) the capacity to collect it. All elements are placed in a sealed enclosure (12).
Магнитный сепаратор работает следующим образом. Корпус герметизируют и в зависимости от крупности частиц создают в его объеме давление воздуха до (3-5)•105 Па. Падают напряжение на электроды 1-2 от источника высокого напряжения постоянного тока и по каналу (4) начинают подачу порошка минерала, подлежащего обогащению магнитной компонентой.Magnetic separator operates as follows. The case is sealed and, depending on the particle size, create air pressure in its volume up to (3-5) • 10 5 Pa. The voltage drops to the electrodes 1-2 from the high-voltage direct current source and through the channel (4) they start supplying the mineral powder to be enriched with the magnetic component.
При подаче напряжения U в межэлектродных областях А и В создается напряженность электрического поля E
где r- радиус кривизны силовой линии в данной точке поля.When voltage U is applied in the interelectrode regions A and B, an electric field E is created
where r is the radius of curvature of the field line at a given point in the field.
При атмосферном давлении (105 Па) реальны значения напряженности дo 15 кВ•см-1. При условии герметизации корпуса магнитного сепаратора и создании в нем избыточного атмосферного давления 3•1055 Па напряженность электрического поля может быть доведена до 50 кВ•см-1. При таких напряженностях обеспечивается псевдоожижение частиц размером до десятых долей мкм (4).At atmospheric pressure (10 5 Pa), real values of tension up to 15 kV • cm -1 are real. Provided that the casing of the magnetic separator is sealed and an excess atmospheric pressure of 3 • 10 5 5 Pa is created in it, the electric field strength can be brought up to 50 kV • cm -1 . At such intensities, fluidization of particles up to tenths of a micron in size is provided (4).
Частицы порошка, подаваемые по каналу (4) в межэлектродную область А, при первом же контакте с электродом (1) приобретают электрический заряд q (Л.4, с.9)
где ε0 электрическая постоянная,
r радиус частицы, как общепринятая модель частиц неправильной формы.Powder particles supplied through the channel (4) to the interelectrode region A, at the first contact with the electrode (1) acquire an electric charge q (L.4, p. 9)
where ε 0 is the electric constant,
r particle radius, as a generally accepted model of particles of irregular shape.
Приобретя заряды, частицы входят в режим вынужденных колебаний между электродами и под действием градиента их концентрации и кривизны силовых линий они смещаются в направлении канала (3), по которому инжектируются в межэлектродную область В. В последней процесс повторяется и завершается инжекцией потока чисто первичных частиц по каналу (6) в область градиентного магнитного поля, где и происходит расщепление траекторий компонент. Скорость соударения частицы с электродом достигает десятков см•с-1 (4). Время соударения порядка 10-3 10-4 с (5). Следовательно, инерционные ускорения, возникающие при cоударении достигают сотен м•с-2. Этот фактор в совокупности с фактором кулоновских сил, а частицы инжектируются из канала (6) все с положительным зарядом, обеспечивают разрушение агрегатов и исключают их образование в период собственно магнитной сепарации.Having acquired charges, the particles enter the regime of forced oscillations between the electrodes and, under the influence of their concentration gradient and field line curvature, they are displaced in the direction of channel (3), through which they are injected into the interelectrode region B. In the latter, the process is repeated and ends with the injection of a stream of purely primary particles along channel (6) into the region of the gradient magnetic field, where the splitting of the component trajectories occurs. The collision velocity of a particle with an electrode reaches tens of cm • s -1 (4). A collision time of the order of 10 -3 10 -4 s (5). Therefore, the inertial accelerations arising from the collision reach hundreds of m • s -2 . This factor in combination with the Coulomb forces factor, and particles are injected from channel (6) all with a positive charge, ensure the destruction of the aggregates and exclude their formation during the period of magnetic separation itself.
Поток этих частиц пересекается градиентным магнитным полем, которое и осаждает магнитную компоненту на экран (8), протягивается им до съемника (10) с последующим сбросом Б приемник (11), который заземлен. The flow of these particles is intersected by a gradient magnetic field, which deposits the magnetic component on the screen (8), stretches it to the puller (10), followed by dumping the B receiver (11), which is grounded.
Существенно, что "скопление" частиц происходит вне области высокой напряженности электрического поля. Следовательно, корона с острий частиц исключена, что разгружает высоковольтный источник от дополнительней нагрузки, которая значительно превышает нагрузку на псевдоожижение. It is significant that the "accumulation" of particles occurs outside the region of high electric field strength. Consequently, the crown from the tips of the particles is excluded, which unloads the high-voltage source from an additional load, which significantly exceeds the load on the fluidization.
Приводимые ниже результаты исследований получены на макете, в котором суммарный объем областей псевдоожижения (области А и В) равнялся 45 см3. Напряженность электрического поля Е 15 кв•см-1. Исходные порошки - железорудный концентрат Оленегорского комбината с крупностями:
90 частиц менее 44 мкм, cодержание SiO2 1,21
60-70 частиц менее 71 мкм, cодержание SiO2 8,7
Концентраты получены мокрым магнитным обогащением.The following research results were obtained on a model in which the total volume of the fluidization regions (regions A and B) was 45 cm 3 . The electric field is E 15 sq. Cm -1 . Initial powders - iron ore concentrate of the Olenegorsk plant with sizes:
90 particles less than 44 microns, SiO 2 content of 1.21
60-70 particles less than 71 microns, SiO 2 content of 8.7
Concentrates obtained by wet magnetic enrichment.
Предельно возможная объемная концентрация твердой фазы в области электродинамического псевдоожижения не может превышать 1 от объема этой области (4). На макете получено ее значение <0,5 Таким образом, в любой момент времени в состоянии электродинамического псевдоожижения в объемах А и В находится объем твердой фазы, равный приблизительно 0,22 см3. Плотность магнетита 4,9-5,2 (6). При среднем значении, равном 5,0, масса псевдоожиженного в этих объемах порошка составит 1,1 г.The maximum possible volumetric concentration of the solid phase in the region of electrodynamic fluidization cannot exceed 1 of the volume of this region (4). The value <0.5 was obtained on the layout. Thus, at any time in the state of electrodynamic fluidization in volumes A and B there is a volume of a solid phase equal to approximately 0.22 cm 3 . The density of magnetite is 4.9-5.2 (6). With an average value of 5.0, the mass of fluidized powder in these volumes will be 1.1 g.
Общее время нахождения в объемах А и В электродинамически псевдоожиженной массы 1,1 г не превышало 3 с. При этом потреблялась мощность порядка 0,25 Вт, это соответствует удельному значению данной характеристики 223 Вт•кг-1. Последняя цифра, с учетом токов утечки, удовлетворительно согласуется с данными об удельной мощности, которая, согласно (Л.4, с.49), не превышает 150 Вт•кг-1.The total residence time in volumes A and B of an electrodynamically fluidized mass of 1.1 g did not exceed 3 s. At the same time, power was consumed on the order of 0.25 W, which corresponds to the specific value of this characteristic 223 W • kg -1 . The last figure, taking into account leakage currents, is in satisfactory agreement with the data on the specific power, which, according to (L.4, p. 49), does not exceed 150 W • kg -1 .
Результаты анализа концентрата, прошедшего сухое магнитное обогащение на макете:
для крупности 90 <44 мкм содержание SiO2 стало 0,15
для крупности 60-70<71 мкм содержание SiO2 стало 2,46
Таким образам, чем глубже вскрытие, тем эффективность сухой магнитной сепарации выше. Это соответствует общей картине адгезионных взаимодействий.The results of the analysis of the concentrate that has passed dry magnetic enrichment on the layout:
for fineness 90 <44 μm, the SiO 2 content became 0.15
for a particle size of 60-70 <71 μm, the SiO 2 content became 2.46
Thus, the deeper the autopsy, the higher the efficiency of dry magnetic separation. This corresponds to the general picture of adhesive interactions.
Считая корректней аппроксимацию в пределах порядка данных, полученных на макете, оценили ожидаемую производительность с oдного дм3 области электродинамического псевдоожижения. Используя пункты 1 и 2, получено значение 30 кг•час-1.Considering the approximation to be correct within the order of the data obtained on the layout, we estimated the expected performance from one dm 3 of the electrodynamic fluidization region. Using items 1 and 2, a value of 30 kg • hour -1 is obtained.
Заметим, что электродинамическое псевдоожижение как таковое экспериментально проводилось в объемах до 3 дм3. Теория в этом плане не выдвигает каких-либо ограничений.Note that electrodynamic fluidization as such was experimentally carried out in volumes up to 3 dm 3 . The theory in this regard does not put forward any restrictions.
На макете проведены отдельные эксперименты по обогащению слабомагнитной компонентой: ильменит и магнетит. Результат более чем обнадеживающий. Separate experiments on enrichment with a weakly magnetic component: ilmenite and magnetite were carried out on the layout. The result is more than encouraging.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93015883A RU2061550C1 (en) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | Magnetic separator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93015883A RU2061550C1 (en) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | Magnetic separator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93015883A RU93015883A (en) | 1995-05-20 |
| RU2061550C1 true RU2061550C1 (en) | 1996-06-10 |
Family
ID=20139286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93015883A RU2061550C1 (en) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | Magnetic separator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2061550C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2597012C1 (en) * | 2015-03-26 | 2016-09-10 | Алексей Александрович Попов | Device for separating fractions |
-
1993
- 1993-03-25 RU RU93015883A patent/RU2061550C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Юденич Г.И. Обогащение железных и марганцевых руд.- М.: Металлургиздат, 1955, с.353-369. Зимон А.Д. Адгезия пыли и порошков.-М.: Химия, 1976, гл.3-4,6. Дж.А.Стреттон. Теория электромагнетизма.- М.-Л.: ОГИЗ-ГОСТЕХиздат, 1948, с.183-197. Мяздриков О.А. Электродинамическое псевдоожижение дисперсных систем.- Л.: Химия, 1984, гл.1-2. Гольдсмит В. Удар.- М.: Стройиздат, 1965. Кикоин И.К.Таблицы физических величин.- М.: Атомиздат, 1976. Авторское свидетельство СССР N 1629255, кл.В О3 С 1/02, 1991. Авторское свидетельство СССР N 1651963, кл.В О3 С 1/02, 1991. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2597012C1 (en) * | 2015-03-26 | 2016-09-10 | Алексей Александрович Попов | Device for separating fractions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tilmatine et al. | Electrostatic separators of particles: Application to plastic/metal, metal/metal and plastic/plastic mixtures | |
| US4726812A (en) | Method for electrostatically charging up solid or liquid particles suspended in a gas stream by means of ions | |
| Pethig et al. | Positive and negative dielectrophoretic collection of colloidal particles using interdigitated castellated microelectrodes | |
| GB1036604A (en) | High tension separation of materials | |
| US4579637A (en) | Method and apparatus for separating impurities from low conductivity liquids | |
| HK1011189A1 (en) | Electrostatic separation apparatus for separating triboelectric charged mixtures of materials | |
| US20020108890A1 (en) | Method and apparatus for separating particles | |
| US3006472A (en) | Magnetic separator and method of separating materials | |
| US4416771A (en) | Mine ore concentrator | |
| Richard et al. | Comparative study of three high-voltage electrode configurations for the electrostatic separation of aluminum, copper and PVC from granular WEEE | |
| RU2061550C1 (en) | Magnetic separator | |
| CN105665126B (en) | Preparation equipment and beneficiation method | |
| GB953690A (en) | Improvements in dust classifiers | |
| CN109530079B (en) | Magnetic-gravity combined separation process | |
| CN109290059A (en) | Insulative dielectric swimming ore separation system | |
| ZA200603966B (en) | Spark induction power conditioner for high tension physical separators | |
| US3029577A (en) | Electrostatic magnetic collecting system | |
| US714256A (en) | Process of magnetically and statically treating ores. | |
| RU2062657C1 (en) | Separator of powders of high degree of dispersion | |
| Svoboda | The influence of surface forces of magnetic separation | |
| JP3370513B2 (en) | Plastic sorting method | |
| KR20210062361A (en) | Electric and magnetic dust collector | |
| JPS5851946A (en) | Powder sorting apparatus | |
| WO2006112803A1 (en) | Low-magnetic material separation method associated with a magnetic product electrical removal and a device for carrying out said method | |
| Smolkin et al. | New process for placer gold recovery by means of magnetic separation |