RU2436635C2

RU2436635C2 - Screw separator

Info

Publication number: RU2436635C2
Application number: RU2010100919/03A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Алексеевич Панычев (RU); Анатолий Алексеевич Панычев; Дмитрий Рудольфович Ганин (RU); Дмитрий Рудольфович Ганин; Алена Петровна Никонова (RU); Алена Петровна Никонова
Original assignee: Анатолий Алексеевич Панычев; Дмитрий Рудольфович Ганин; Алена Петровна Никонова
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-01-14
Publication date: 2011-12-20
Also published as: RU2010100919A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to separation of materials with magnetic susceptibility and may be used in ore-dressing and metallurgical industries, as well as at treatment facilities for treatment of industrial and domestic sewage water and wastes. The screw separator comprises a bearing frame made of a vertical axial stand, a pulp collector, a magnetic system that generates magnetic intensity in a zone of dressing product separation with direction of magnetic forces to extracted grains, a helical groove, a device to separate and discharge dressing products. It comprises a distributor of wash water for even distribution of water along the perimetre of the groove and is equipped with a device to send vibratory oscillations to the helical groove, and the magnetic system for development of the magnetic intensity is arranged inside the helical groove.

EFFECT: improved efficiency of material separation.

8 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к сепарации материалов, обладающих магнитной восприимчивостью, и может быть использовано в горнообогатительной и металлургической промышленности, а также на очистных сооружениях для переработки производственных и бытовых сточных вод и отходов.The invention relates to the separation of materials with magnetic susceptibility, and can be used in the mining and metallurgical industries, as well as in sewage treatment plants for processing industrial and domestic wastewater and waste.

Известен магнито-винтовой сепаратор, включающий несущий каркас, состоящий из вертикальной осевой станины, пульпоприемник, магнитную систему, создающую магнитную напряженность в зоне разделения продукта обогащения с направлением магнитных сил на выделяемые зерна в сторону оси сепаратора, винтовой желоб, устройство для разделения и вывода продуктов обогащения. При этом электромагнитная система выполнена в виде вертикально установленного соленоида, а винтовой желоб размещен внутри соленоида (SU 1736610 A1, B03C 1/02, 30.05.1992). Данный сепаратор является по совокупности признаков и назначению наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому.Known magneto-screw separator, comprising a supporting frame, consisting of a vertical axial bed, a slurry receiver, a magnetic system that creates magnetic tension in the separation zone of the enrichment product with the direction of magnetic forces on the released grain in the direction of the separator axis, a spiral chute, a device for separation and output of products enrichment. In this case, the electromagnetic system is made in the form of a vertically mounted solenoid, and a helical groove is placed inside the solenoid (SU 1736610 A1, B03C 1/02, 05/30/1992). This separator is a combination of features and purpose the closest analogue (prototype) to the proposed.

К недостаткам данного сепаратора относится расположение винтового желоба внутри соленоида, что увеличивает габариты установки, усложняет ее обслуживание, не позволяет вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.The disadvantages of this separator include the location of the helical groove inside the solenoid, which increases the dimensions of the installation, complicates its maintenance, and does not allow visual monitoring of the process.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка винтового сепаратора, который при простоте конструкции, высокой производительности, малой трудоемкости в эксплуатации обеспечивал бы высокую эффективность разделения исходного материала на магнитную и немагнитную части.The problem to which the invention is directed is the development of a screw separator, which, with its simplicity of design, high productivity, low labor intensity in operation, would ensure high efficiency of separation of the source material into magnetic and non-magnetic parts.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в увеличении равнодействующей сил, действующих на магнитные частицы, при более низкой напряженности магнитного поля, в снижении энергетических затрат, повышении эффективности обогащения магнитного продукта и в возможности вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.The technical result achieved in the claimed invention is to increase the resultant forces acting on magnetic particles at a lower magnetic field strength, to reduce energy costs, increase the efficiency of enrichment of the magnetic product and the ability to visually monitor the progress of the process.

Указанный технический результат достигается тем, что винтовой сепаратор, включающий несущий каркас, состоящий из вертикальной осевой станины, пульпоприемник, магнитную систему, создающую магнитную напряженность в зоне разделения продукта обогащения с направлением магнитных сил на выделяемые зерна в сторону оси сепаратора, винтовой желоб, устройство для разделения и вывода продуктов обогащения, согласно изобретению содержит распределитель смывной воды для равномерного распределения воды по всему периметру желоба и снабжен устройством для сообщения винтовому желобу вибрационных колебаний, а магнитная система для создания магнитной напряженности расположена внутри винтового желоба.The specified technical result is achieved in that a screw separator, comprising a supporting frame, consisting of a vertical axial bed, a slurry receiver, a magnetic system that creates magnetic tension in the separation zone of the enrichment product with the magnetic forces directed to the released grains in the direction of the separator axis, a spiral chute, a device for separation and output of enrichment products, according to the invention contains a distributor of flushing water for uniform distribution of water along the entire perimeter of the gutter and equipped with devices ohm to communicate vibrational vibrations to the helical groove, and a magnetic system for creating magnetic tension is located inside the helical groove.

Кроме того, магнитная система винтового сепаратора может быть вмонтирована в каркас сепаратора.In addition, the magnetic system of the screw separator can be mounted in the separator frame.

Кроме того, вертикальная осевая станина несущего каркаса винтового сепаратора может быть выполнена из любых магнитных сплавов, например ЮНДК-24 или из керамических анизотропных магнитов из феррита бария (ВаО·6Fе₂O₃).In addition, the vertical axial bed of the supporting frame of the screw separator can be made of any magnetic alloys, for example, UNDK-24 or ceramic anisotropic magnets made of barium ferrite (BaO · 6Fе ₂ O ₃ ).

Кроме того, магнитная система винтового сепаратора может быть выполнена из электромагнитов, питаемых постоянным током, или электромагнитов, питаемых переменным током.In addition, the magnetic system of the screw separator can be made of electromagnets powered by direct current, or electromagnets fed by alternating current.

Кроме того, магнитная система винтового сепаратора может быть выполнена из отдельных элементов спиралевидной формы.In addition, the magnetic system of the screw separator can be made of separate spiral-shaped elements.

Кроме того, магнитная система установлена с регулируемым напряжением магнитного поля в пространстве разделения обрабатываемого материала с величиной напряженности магнитного поля 39790 А/м≤Н≤1671180 А/м.In addition, the magnetic system is installed with an adjustable magnetic field voltage in the separation space of the processed material with a magnetic field strength of 39790 A / m≤N≤1671180 A / m.

Кроме того, винтовому желобу сообщают вибрационные колебания в вертикальной плоскости с амплитудой 3-6 мм, частотой 11,7-18,3 Гц.In addition, vibrational oscillations in the vertical plane with an amplitude of 3-6 mm and a frequency of 11.7-18.3 Hz are reported to the helical groove.

Кроме того, винтовой желоб изготовлен из пластикового материала звеньями, соединенными между собой с помощью пазов, выполненных в торцевых частях каждого звена, смазанных клеем или без него, а по всей длине укрепленными стяжными шпильками.In addition, the spiral chute is made of plastic material by links interconnected by grooves made in the end parts of each link, lubricated with glue or without it, and reinforced with tie rods along the entire length.

Распределитель смывной воды служит для равномерного распределения смывной воды по всему периметру винтового желоба и регулировки ее количества.The flushing water distributor is used for uniform distribution of flushing water around the entire perimeter of the helical trough and adjusting its quantity.

Магнитная система, расположенная внутри винтового желоба, увеличивает равнодействующую сил, действующих на магнитные частицы, при более низкой напряженности магнитного поля, обеспечивает снижение энергетических затрат и повышает эффективность обогащения магнитного продукта, а также позволяет вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.The magnetic system located inside the helical trough increases the resultant of the forces acting on the magnetic particles at a lower magnetic field, reduces energy costs and increases the efficiency of enrichment of the magnetic product, and also allows visual observation of the process.

Созданием в зоне разделения продукта обогащения магнитной напряженности можно изменять физические свойства пульпы: диэлектрические, вязкость, скорость движения, поверхностное натяжение и др. С увеличением скорости движения снижается сила трения зерен о стенки винтового желоба. Воздействие магнитного поля изменяет теплоту смачивания между жидкостью и твердой поверхностью. Улучшение смачиваемости твердых поверхностей интенсифицирует осаждение частиц. Изменяя смачиваемость поверхностей твердых тел, можно повысить эффективность разделения минеральных продуктов.By creating magnetic tension enrichment product in the separation zone, the physical properties of the pulp can be changed: dielectric, viscosity, speed, surface tension, etc. With an increase in the speed of movement, the friction force of the grains against the walls of the helical trough decreases. Exposure to a magnetic field changes the wetting heat between a liquid and a solid surface. Improving the wettability of hard surfaces intensifies particle deposition. By changing the wettability of the surfaces of solids, it is possible to increase the separation efficiency of mineral products.

Механические воздействия - вибрации - также приводят к временным изменениям свойств пульпы (снижают при определенных частотах и амплитудах вязкость пульпы и изменяют поверхностное натяжение жидкости). В результате создаются условия для проявления различий (контрастов) в параметрах разделения, которые часто сравнительно малы и при отсутствии вибрации слабо проявляются. Наряду с преобразованием трения на частицы пульпы начинают действовать движущие вибрационные силы, приводящие к увеличению интенсивности процесса разделения, т.е. возможности разделять частицы с мало отличающимися параметрами разделения. Применение вибрации приводит к возникновению вибрационной подъемной силы, что также интенсифицирует разделение минеральных продуктов.Mechanical effects - vibrations - also lead to temporary changes in the properties of the pulp (they reduce the viscosity of the pulp at certain frequencies and amplitudes and change the surface tension of the liquid). As a result, conditions are created for the manifestation of differences (contrasts) in the separation parameters, which are often relatively small and weakly manifest in the absence of vibration. Along with the conversion of friction to pulp particles, moving vibrational forces begin to act, leading to an increase in the intensity of the separation process, i.e. the ability to separate particles with slightly different separation parameters. The use of vibration leads to the occurrence of vibrational lifting force, which also intensifies the separation of mineral products.

Совместное применение в пространстве разделения обрабатываемого материала напряженности магнитного поля и вибраций позволяет также снизить энергетические затраты при эффективном обогащении магнитного продукта, которого можно добиться с меньшими значениями напряженности магнитного поля.The combined use of magnetic field strength and vibrations in the separation space of the processed material also makes it possible to reduce energy costs while effectively enriching the magnetic product, which can be achieved with lower magnetic field strengths.

Вертикальная осевая станина несущего каркаса винтового сепаратора может быть выполнена из любых магнитных сплавов, например ЮНДК-24 или из керамических анизотропных магнитов из феррита бария (ВаО·6Fе₂О₃), а также из ферритов стронция, из металлокерамических соединений типа кобальт-самарий или неодим-железо-бор, из интерметаллида Nd₂Fe₁₄B и др.The vertical axial bed of the supporting frame of the screw separator can be made of any magnetic alloys, for example UNDK-24 or from ceramic anisotropic magnets from barium ferrite (BaO · 6Fе ₂ О ₃ ), as well as from strontium ferrites, from ceramic-metal compounds like cobalt-samarium or neodymium-iron-boron, from the intermetallic compound Nd ₂ Fe ₁₄ B, etc.

Конструкция магнитной системы данного винтового сепаратора может быть любой: электромагнитной; на постоянных магнитах; выполненной из отдельных элементов, например, спиралевидной формы. Винтовые сепараторы с электромагнитной, питаемой постоянным током конструкцией магнитной системы менее надежны по сравнению с винтовыми сепараторами с электромагнитной, питаемой переменным током конструкцией магнитной системы. Наиболее надежными являются винтовые сепараторы с магнитными системами, набранными из постоянных магнитов. Регулировать напряженность магнитного поля в пространстве разделения обрабатываемого материала винтового сепаратора с магнитной системой, выполненной из постоянных магнитов, например, возможно путем перемещения разделительных элементов (экранов) между магнитами и обрабатываемым материалом, путем управления рабочим магнитным сопротивлением магнитного шунта в цепи постоянного магнита и т.д.The design of the magnetic system of this screw separator can be any: electromagnetic; permanent magnets; made of individual elements, for example, a spiral shape. Screw separators with an electromagnetic, DC-powered magnetic system design are less reliable than screw separators with an electromagnetic, DC-powered magnetic system design. The most reliable are screw separators with magnetic systems composed of permanent magnets. It is possible to regulate the magnetic field strength in the separation space of the processed material of a screw separator with a magnetic system made of permanent magnets, for example, by moving the separation elements (screens) between the magnets and the processed material, by controlling the working magnetic resistance of the magnetic shunt in the permanent magnet circuit, etc. d.

Целесообразно винтовой желоб, выполненный в виде спирали с вертикальной осью, изготавливать из чугунного или стального литья, стального проката, обычно футерованного износостойкой резиной предпочтительно марки 6253; а также из пластикового материала звеньями, соединенными между собой с помощью пазов, выполненных в торцевых частях каждого звена, смазанных клеем или без него, а по всей длине укрепленными стяжными шпильками.It is advisable to make a spiral chute, made in the form of a spiral with a vertical axis, from cast iron or steel casting, rolled steel, usually lined with wear-resistant rubber, preferably grade 6253; as well as from plastic material, links interconnected by means of grooves made in the end parts of each link, lubricated with glue or without it, and reinforced with tie rods along the entire length.

Для повышения эффективности разделения исходного материала винтовому желобу возвратно-поступательные движения (вибрационные колебания) в вертикальной плоскости целесообразно сообщать с амплитудой 3-6 мм и частотой 11,7-18,3 Гц. В качестве устройства для сообщения винтовому желобу возвратно-поступательных движений в вертикальной плоскости может использоваться вибровозбудитель, например кинематический, центробежный, гидравлический, пневматический, электромагнитный, электродинамический, магнитострикционный, электрострикционный.To increase the efficiency of separation of the source material, it is advisable to report reciprocating movements (vibrational vibrations) in a vertical plane with an amplitude of 3-6 mm and a frequency of 11.7-18.3 Hz in a helical trough. A vibration exciter, for example, kinematic, centrifugal, hydraulic, pneumatic, electromagnetic, electrodynamic, magnetostrictive, electrostrictive, can be used as a device for conveying reciprocating movements in a vertical plane to a helical trough.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и фиг.2 изображен вариант выполнения винтового сепаратора.The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 and figure 2 shows an embodiment of a screw separator.

Винтовой сепаратор состоит из пульпоприемника 1, винтового желоба 2, устройства для разделения и вывода продуктов обогащения 3, распределителя смывной воды 4, вертикальной осевой станины 5 несущего каркаса 6, устройства для сообщения винтовому желобу вибрационных колебаний (вибровозбудителя) 7, магнитной системы для создания воздействия магнитных сил на извлекаемое вещество 8.The screw separator consists of a slurry receiver 1, a screw chute 2, a device for separating and removing enrichment products 3, a distributor of flushing water 4, a vertical axial bed 5 of the supporting frame 6, a device for communicating vibrational vibrations (vibration exciter) 7 to the screw chute, a magnetic system to create an effect magnetic forces on the extracted substance 8.

Винтовой сепаратор работает следующим образом.Screw separator operates as follows.

Включается магнитная система 8 и устройство для сообщения винтовому желобу вибрационных колебаний 7. Из распределителя смывной воды 4 подается равномерно распределяемая по всему периметру внутреннего борта винтового желоба 2 смывная вода, которая образует поток небольшой глубины. Исходный материал (пульпа) поступает в пульпоприемник 1. При этом гасится скорость исходного взвесенесущего потока (пульпы), формируется поток с кинематической структурой, близкой к винтовому потоку, а также осуществляется плавный ввод потока в винтовой желоб 2, смонтированный на несущем каркасе 6. Далее пульпа по винтовому желобу 2 под действием силы тяжести стекает вниз в виде тонкого, разной глубины по сечению желоба потока. При этом винтовой желоб 2 совершает вибрационные колебания в вертикальной плоскости, передаваемые ему устройством для сообщения винтовому желобу вибрационных колебаний (вибровозбудителем) 7. В результате этого разрыхляется исходный материал и повышается эффективность разделения. По мере прохождения потока пульпы в закрученном потоке помимо гравитационных (силы тяжести), гидродинамических (динамический напор воды), центробежных сил на зерна материала также воздействуют магнитные силы. Из общего потока движущейся пульпы выделяются металломагнитные частицы, изменяющие свой путь по направлению движения магнитной силы. Тяжелые частицы, обладающие магнитными свойствами, концентрируются у внутреннего борта желоба, а легкие частицы, не обладающие магнитными свойствами, - у внешнего. Под действием силы тяжести или динамического напора воды частички, не обладающие магнитными свойствами (хвосты), свободно удаляются из этой зоны, в то время как частички, обладающие магнитными свойствами, удерживаются в магнитном поле и транспортирующей системой устройства для разделения и вывода продуктов обогащения 3 выносятся в другую сторону.The magnetic system 8 and the device for communicating vibrational vibrations to the screw chute 7 are turned on. From the distributor of flushing water 4, flushing water is uniformly distributed around the entire perimeter of the inner side of the screw chute 2, which forms a stream of small depth. The source material (pulp) enters the slurry receiver 1. At the same time, the speed of the initial suspension flow (pulp) is extinguished, a stream with a kinematic structure close to the helical flow is formed, and the flow is smoothly introduced into the helical groove 2 mounted on the supporting frame 6. Further the pulp along the helical groove 2 under the action of gravity flows down in the form of a thin, different depth along the cross section of the groove of the stream. In this case, the helical groove 2 performs vibrational vibrations in the vertical plane, transmitted to it by the device for communicating to the helical groove of the vibrational vibrations (vibration exciter) 7. As a result, the starting material is loosened and the separation efficiency is increased. With the passage of the pulp stream in a swirling stream, in addition to gravitational (gravity), hydrodynamic (dynamic water pressure), centrifugal forces, magnetic forces also act on the grains of the material. Metallomagnetic particles stand out from the general flow of the moving pulp, changing their path in the direction of motion of the magnetic force. Heavy particles with magnetic properties are concentrated at the inner side of the trough, and light particles that do not have magnetic properties are concentrated at the outer side. Under the influence of gravity or dynamic pressure of water, particles that do not have magnetic properties (tails) are freely removed from this zone, while particles that have magnetic properties are held in a magnetic field and the transport system of the device for separation and removal of enrichment products 3 is removed On the other side.

ПримерExample

Было проведено опытно-промышленное опробование разработанного винтового сепаратора. Для проведения опытов была взята руда с исходным содержанием железа, равным 37,2%. Величину напряженности магнитного поля в пространстве разделения обрабатываемого материала создавали при следующих значениях: 35000 А/м, 39790 А/м, 860000 А/м, 1671180 А/м, 1700000 А/м. Режим вибрационных колебаний осуществляли при амплитуде от 2,8 до 6,2 мм с частотой от 11,5 до 18,5 Гц в разных комбинациях. Наиболее результативные варианты показаны в таблице.A pilot test of the developed screw separator was carried out. For the experiments, ore with an initial iron content of 37.2% was taken. The magnitude of the magnetic field in the separation space of the processed material was created at the following values: 35000 A / m, 39790 A / m, 860000 A / m, 1671180 A / m, 1700000 A / m. The mode of vibrational vibrations was carried out at an amplitude of 2.8 to 6.2 mm with a frequency of 11.5 to 18.5 Hz in various combinations. The most effective options are shown in the table.

Из таблицы видно, что при одинаковой массовой доле железа в одинаковом исходном продукте обогащение на предлагаемом винтовом сепараторе позволяет уменьшить массовую долю железа в хвостах с 12,4 до 5,63%, повысить качество концентрата с 53,2 до 59,1% при повышении извлечения с 86,9 до 93,8%.The table shows that with the same mass fraction of iron in the same initial product, enrichment on the proposed screw separator can reduce the mass fraction of iron in the tailings from 12.4 to 5.63%, improve the quality of the concentrate from 53.2 to 59.1% with increasing recoveries from 86.9 to 93.8%.

Обогащение на предлагаемом винтовом сепараторе при напряженности магнитного поля 35000 А/м, амплитуде вибрационных колебаний 6,2 мм и частоте 11,5 Гц, а также при напряженности магнитного поля 1700000 А/м, амплитуде вибрационных колебаний 2,8 мм и частоте 18,5 Гц не позволяет существенно повысить показатели обогащения. Существенное улучшение показателей обогащения обеспечивается при режиме вибрационных колебаний с амплитудой от 3 до 6 мм и частотой колебаний в пределах 11,7-18,3 Гц. Регулирование напряженности магнитного поля и вибрационных колебаний винтообразного желоба осуществляется при изменении типа обрабатываемого исходного продукта, а также установлении оптимального режима при колебаниях вещественного состава в процессе переработки.The enrichment on the proposed screw separator with a magnetic field of 35,000 A / m, an amplitude of vibration of 6.2 mm and a frequency of 11.5 Hz, as well as a magnetic field of 1700000 A / m, an amplitude of vibration of 2.8 mm and a frequency of 18, 5 Hz does not significantly increase enrichment rates. Significant improvement of enrichment indices is ensured under the regime of vibrational vibrations with an amplitude of 3 to 6 mm and an oscillation frequency in the range of 11.7-18.3 Hz. The regulation of the magnetic field and vibrational vibrations of the helical trough is carried out by changing the type of processed source product, as well as establishing the optimal mode for fluctuations in the material composition during processing.

Изобретение дает возможность повысить эффективность разделения исходного материала на магнитную и немагнитную части за счет создания условий для проявления различий (контрастов) в параметрах разделения, за счет увеличения равнодействующей сил, действующих на магнитные частицы, снизить энергетические затраты, а также позволяет вести визуальное наблюдение за ходом технологического процесса.The invention makes it possible to increase the efficiency of separation of the source material into magnetic and non-magnetic parts by creating conditions for the manifestation of differences (contrasts) in the separation parameters, by increasing the resultant forces acting on the magnetic particles, to reduce energy costs, and also allows visual observation of the progress technological process.

Claims

1. A screw separator, comprising a supporting frame, consisting of a vertical axial bed, a slurry receiver, a magnetic system that creates magnetic tension in the separation zone of the enrichment product with the magnetic forces directed to the released grains in the direction of the separator axis, a spiral chute, a device for separation and output of enrichment products characterized in that it contains a distributor of flushing water for uniform distribution of water along the entire perimeter of the gutter and is equipped with a device for communicating vibrational oscillations, and a magnetic system for creating a magnetic strength disposed inside the screw trough.

2. The screw separator according to claim 1, characterized in that the magnetic system is mounted in the separator frame.

3. The screw separator according to claim 1, characterized in that the vertical axial bed of the supporting frame is made of any magnetic alloys, for example UNDK-24 or ceramic anisotropic magnets made of barium ferrite (BaO · 6Fe ₂ O ₃ ).

4. The screw separator according to claim 1, characterized in that the magnetic system is made of electromagnets supplied with direct current or electromagnets supplied with alternating current.

5. The screw separator according to claim 4, characterized in that the magnetic system is made of individual elements of a spiral shape.

6. The screw separator according to claim 4, characterized in that the magnetic system is installed with an adjustable magnetic field voltage in the separation space of the processed material with a magnetic field strength of 39790 A / m≤N≤1671180 A / m.

7. The screw separator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the reciprocal motion in the vertical plane with an amplitude of 3-6 mm, frequency 11.7-18.3 Hz is communicated to the screw chute.

8. The screw separator according to one of claims 1, 2, 4, characterized in that the screw chute is made of plastic material by links interconnected by grooves made in the end parts of each link, lubricated with or without glue, and throughout the length of the reinforced tie rods.