RU2452582C1 - Method of generating travelling magnetic field in electrodynamic separator working zone and device to this end - Google Patents

Method of generating travelling magnetic field in electrodynamic separator working zone and device to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2452582C1
RU2452582C1 RU2010149464/03A RU2010149464A RU2452582C1 RU 2452582 C1 RU2452582 C1 RU 2452582C1 RU 2010149464/03 A RU2010149464/03 A RU 2010149464/03A RU 2010149464 A RU2010149464 A RU 2010149464A RU 2452582 C1 RU2452582 C1 RU 2452582C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic field
particles
coils
pulses
chamber
Prior art date
Application number
RU2010149464/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Иванович Дядин (RU)
Валерий Иванович Дядин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр Реал тоталь"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр Реал тоталь" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический центр Реал тоталь"
Priority to RU2010149464/03A priority Critical patent/RU2452582C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2452582C1 publication Critical patent/RU2452582C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates dressing of minerals and may be used for extraction of fine conducting particles, e.g. gold, silver, platinoids from metal-containing gravel deposits of various genesis. Proposed method consists in that single magnetic field pulses are generated to shape travelling magnetic field pulse groups. Note here that said pulses are synchronised in said group while pulse amplitude and group repetition rate are selected to ensure required extraction of valuable particles from bulk flow.
EFFECT: higher efficiency, power savings, expanded range of extracted particles.
4 cl, 4 dwg

Description

Группа изобретений относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности для извлечения мелких проводящих частиц, таких как золото, серебро, платиноиды из металлсодержащих россыпных месторождений различного генезиса, а также для их извлечения из руд, концентратов и хвостов обогащения. Конкретнее изобретение относится к способу электродинамической сепарации металлоносных песков и устройству для реализации этого способа.The group of inventions relates to the field of mineral processing, in particular for the extraction of small conductive particles, such as gold, silver, platinoids from metal-containing placer deposits of various genesis, as well as for their extraction from ores, concentrates and tailings. More specifically, the invention relates to a method for electrodynamic separation of metal-bearing sands and a device for implementing this method.

Суть электродинамической сепарации состоит в том, что в частицах разделяемых материалов с помощью переменного магнитного поля индуцируются вихревые токи, благодаря которым у частиц возникает индуцированные магнитные моменты, и, таким образом, меняются их магнитные свойства. Чем большие вихревые токи возбуждаются, тем большие магнитные моменты возникают у частиц, тем большими оказываются различия в их магнитных свойствах. Вихревые токи в частицах, согласно закону электромагнитной индукции, определяются их электропроводностью и скоростью изменения индукции магнитного поляThe essence of electrodynamic separation is that eddy currents are induced in the particles of materials to be separated using an alternating magnetic field, due to which the induced magnetic moments appear in the particles, and thus their magnetic properties change. The greater the eddy currents excited, the greater the magnetic moments of the particles, the greater the differences in their magnetic properties. The eddy currents in the particles, according to the law of electromagnetic induction, are determined by their electrical conductivity and the rate of change of the magnetic field induction

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где I - вихревой ток в частице; σ - электропроводность частицы; В - индукция магнитного поля.where I is the eddy current in the particle; σ is the electrical conductivity of the particle; B - magnetic field induction.

Поскольку электропроводность частиц металла большая, вихревые токи в них оказываются всегда большими, и частицы металла взаимодействуют с внешним магнитным полем сильнее, чем частицы вмещающих пород.Since the electrical conductivity of metal particles is large, eddy currents in them are always large, and metal particles interact with an external magnetic field more strongly than particles of host rocks.

Известны способы генерации переменного магнитного поля в рабочей зоне электродинамических сепараторов, такие как: движением в непосредственной близости от рабочей зоны постоянных магнитов, и генерацией электромагнитами, также находящимися в непосредственной близости от рабочей зоны и питающимися переменным током (US 4743364, кл. В03С 1/22, опубл. 10.05.1988 г. и US 6095337, кл. В03С 1/23, опубл. 01.08.2000 г.).Known methods for generating an alternating magnetic field in the working area of electrodynamic separators, such as: by movement in the immediate vicinity of the working area of permanent magnets, and by generation of electromagnets, also located in the immediate vicinity of the working area and powered by alternating current (US 4743364, class B03C 1 / 22, published on 05/10/1988 and US 6095337, class B03C 1/23, published on 08/01/2000).

Напряженность и скорость изменения магнитного поля в рабочей зоне, полученные такими способами, ограничены либо величиной остаточной намагниченности постоянных магнитов и скоростью их перемещения относительно сепарируемого материала, либо количеством потребляемой электромагнитами энергии и индукцией насыщения материала сердечников. Напряженность полей, получаемых такими способами, не превышает ~1.5·104 Гс. Частота изменения магнитного поля в электромагнитах также, чаще всего, ограничена частотой изменения промышленных переменных токов - 50 (60) Гц. Поэтому серийно выпускаемыми электродинамическими сепараторами из транспортирующих потоков хорошо извлекаются только частицы металла, размером более 15 мм. Для извлечения более мелкого металла серийно выпускаемые электродинамические сепараторы не применяются. Препятствием этому является недостаточная величина магнитодвижущей силы в их рабочей зоне. Это основной недостаток известных способов.The intensity and rate of change of the magnetic field in the working zone obtained by such methods is limited either by the magnitude of the permanent magnetization of the permanent magnets and their speed of movement relative to the separated material, or by the amount of energy consumed by the electromagnets and the saturation induction of the core material. The field strength obtained by such methods does not exceed ~ 1.5 · 10 4 G. The frequency of changes in the magnetic field in electromagnets is also, most often, limited by the frequency of changes in industrial variable currents - 50 (60) Hz. Therefore, commercially available electrodynamic separators from transporting streams only metal particles larger than 15 mm are well recovered. Commercially available electrodynamic separators are not used to extract finer metal. An obstacle to this is the insufficient magnitude of the magnetomotive force in their working area. This is the main disadvantage of the known methods.

Известно устройство для магнитной сепарации мелкодисперсного сырья, содержащее вибропитатель, снабженный диэлектрическим конусом, сепарационную камеру в виде полого перфорированного диэлектрического цилиндра с расположенными на нем в шахматном порядке отверстиями, снабженного ребрами, навитыми спирально по ходу расположения отверстий. Вращающуюся магнитную систему, представляющую собой полый вертикально ориентированный цилиндр из диэлектрическо материала, содержащий на внешней стороне чередующиеся по полярности ряды расположенных радиально вдоль оси цилиндра блоков постоянных магнитов одной полярности в ряду (RU 2295392, кл. В03С 1/24, опубл. 20.03.2007 г.).A device for magnetic separation of finely divided raw materials is known, comprising a vibratory feeder equipped with a dielectric cone, a separation chamber in the form of a hollow perforated dielectric cylinder with staggered holes thereon provided with ribs helically wound along the location of the holes. A rotating magnetic system, which is a hollow vertically oriented cylinder of dielectric material, containing on the outer side alternating in polarity rows of blocks of permanent magnets radially along the cylinder axis of the same polarity in a row (RU 2295392, class B03C 1/24, published March 20, 2007 g.).

Упомянутое устройство позволяет вести сепарацию ферромагнитных, парамагнитных и диамагнитных примесей и может быть использовано, например, для извлечения золота из некоторых типов золотосодержащих песков в классах крупности +1 мм. Устройство извлекает крупные (+1 мм) ферромагнитные и парамагнитные частицы, а диамагнитная фракция вместе с вмещающим инертным материалом, мелкими ферро- и парамагнетиками уходит в хвосты.The mentioned device allows the separation of ferromagnetic, paramagnetic and diamagnetic impurities and can be used, for example, to extract gold from certain types of gold-containing sands in grain size classes +1 mm. The device extracts large (+1 mm) ferromagnetic and paramagnetic particles, and the diamagnetic fraction, together with the host inert material, small ferro- and paramagnets, goes into tails.

Основными недостатками известного устройства являются низкая эффективность извлечения ценного компонента минеральных частиц крупностью - 1 мм, и невозможность выделения диамагнитной фракции из вмещающего материала (т.е. устройство не разделяет, например, мелкое золото и инертный вмещающий материал). Этот недостаток особенно ярко проявляется при попытках обогащения песков, в которых исходный материал практически полностью состоит из инертного диэлектрического материала и содержит диамагнетики лишь в малых количествах (например: металлоносные пески с низким содержанием ферромагнетиков и содержанием мелкого и тонкого золота ~1÷0.1 г/м3). В этом случае все золото (диамагнетик) при сепарации критикуемым устройством остается вместе с вмещающими породами, т.е. не разделяется.The main disadvantages of the known device are the low efficiency of extraction of a valuable component of mineral particles with a particle size of 1 mm, and the inability to isolate the diamagnetic fraction from the containing material (i.e., the device does not separate, for example, fine gold and inert containing material). This disadvantage is especially pronounced when trying to enrich sand, in which the starting material is almost completely composed of an inert dielectric material and contains diamagnets only in small quantities (for example: metal-bearing sands with a low content of ferromagnets and a fine and fine gold content of ~ 1 ÷ 0.1 g / m 3 ). In this case, all the gold (diamagnet) during separation by the criticized device remains together with the host rocks, i.e. not shared.

Наиболее близким по технической сущности к предложенным способу и устройству является устройство электромагнитного сепаратора для обогащения полезных ископаемых, использующее генерируемое бегущее магнитное поле, в котором магнитная система выполнена в виде двух катушек с источниками питания, расположенных соосно. Импульсы магнитного поля второй катушки имеют задержку относительно импульсов магнитного поля первой катушки на время ΔТ=0.1÷0.4 Тимп, где Тимп - длительность импульса магнитного поля (RU 2351398, кл. В03С 1/02, опубл. 10.04.2009 г.).The closest in technical essence to the proposed method and device is the device of an electromagnetic separator for mineral processing, using a generated traveling magnetic field in which the magnetic system is made in the form of two coils with power supplies located coaxially. The pulses of the magnetic field of the second coil have a delay relative to the pulses of the magnetic field of the first coil for a time ΔT = 0.1 ÷ 0.4 T imp , where T imp is the duration of the magnetic field pulse (RU 2351398, class B03C 1/02, published on April 10, 2009) .

Недостатком данного устройства является его малая производительность, так извлечение полезных компонентов из массопотока разделяемого материала составляет миллиграммы в минуту, поэтому такое устройство не пригодно для использования в промышленных целях.The disadvantage of this device is its low productivity, so the extraction of useful components from the mass flow of the material to be separated is milligrams per minute, so this device is not suitable for industrial use.

Следует подчеркнуть, что металлическая частица изменит траекторию движения только тогда, когда сумма сил, действующих на нее со стороны магнитного поля, станет больше суммы сил, удерживающих ее внутри потока частиц вмещающих пород. Силу, действующую на минеральную частицу в рабочем объеме электродинамического сепаратора, удобно оценить по формуле (см. Дядин В.И., Кожевников В.Ю., Козырев А.В., Подковыров В.Г., Сочугов Н.С. Метод электродинамической сепарации малых проводящих частиц // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2008. №3. С.132-139):It should be emphasized that a metal particle will change its trajectory only when the sum of the forces acting on it from the side of the magnetic field becomes greater than the sum of the forces holding it inside the particle stream of the host rocks. The force acting on a mineral particle in the working volume of an electrodynamic separator can be conveniently estimated using the formula (see Dyadin V.I., Kozhevnikov V.Yu., Kozyrev A.V., Podkovyrov V.G., Sochugov N.S. Electrodynamic method separation of small conductive particles // Physico-technical problems of the development of minerals. 2008. No. 3. S.132-139):

Figure 00000002
Figure 00000002

где R - радиус металлической частицы;where R is the radius of the metal particle;

σ - проводимость частицы;σ is the particle conductivity;

Н - напряженность магнитного поля;H is the magnetic field strength;

В - индукция магнитного поля в материале частицы.B - magnetic field induction in the particle material.

Из формулы следует, что извлекать частицы металла, крупностью менее 1 мм, из транспортирующего массопотока непроводящих частиц можно лишь в большом по амплитуде, быстро изменяющемся во времени и пространстве поле. Получить магнитное поле с необходимыми характеристиками можно только с помощью электромагнитов. Но генерация в непрерывном режиме магнитных полей с такими характеристиками требует чрезвычайно большого расхода энергии. Поэтому создание источников питания и рабочих узлов для электродинамических сепараторов, позволяющих эффективно извлекать частицы металла крупностью менее 1 мм, является сложной технической задачей.It follows from the formula that it is possible to extract metal particles with a particle size of less than 1 mm from the transporting mass flow of non-conductive particles only in a large amplitude, rapidly changing in time and space field. A magnetic field with the necessary characteristics can only be obtained with the help of electromagnets. But the continuous generation of magnetic fields with such characteristics requires an extremely large energy consumption. Therefore, the creation of power sources and working units for electrodynamic separators, which allow efficiently extracting metal particles with a particle size of less than 1 mm, is a difficult technical task.

Техническим результатом предлагаемого изобретения для объекта устройства является повышение его производительности и значительное снижение энергопотребления, а для обоих заявленных объектов - повышение эффективности извлечения мелких фракций полезного компонента благодаря созданию условий для увеличения напряженности, скорости изменения и градиента магнитного поля, что дает увеличение магнитодвижущей силы в рабочей зоне сепаратора и позволяет расширить диапазон классов крупности извлекаемых частиц металла за счет мелких и тонких фракций, в том числе имеющих плоскую форму.The technical result of the invention for an object of the device is to increase its productivity and significantly reduce energy consumption, and for both claimed objects is to increase the efficiency of extraction of small fractions of a useful component by creating conditions for increasing the intensity, rate of change and gradient of the magnetic field, which gives an increase in magnetomotive force in the working separator zone and allows you to expand the range of particle size classes of recoverable metal particles due to small and thin x fractions, including those having a flat shape.

Названный технический результат достигнут в предложении благодаря применению импульсного бегущего магнитного поля и принципиально иной организации массопотока разделяемого материала.The named technical result is achieved in the proposal due to the use of a pulsed traveling magnetic field and a fundamentally different organization of the mass flow of the material to be separated.

Импульсный способ генерации позволяет получать поля с параметрами, принципиально не достижимыми при непрерывной генерации, при которой для получения поля расходуется огромное количество энергии, которая в конечном итоге превращается в тепло, способное не только переплавить разделяемый материал, но и саму установку.The pulsed generation method allows one to obtain fields with parameters that are fundamentally unattainable during continuous generation, in which a huge amount of energy is consumed to obtain the field, which ultimately turns into heat, capable of not only remelting the material to be separated, but also the installation itself.

Для получения импульсного поля с параметрами, достаточными для разделения мелких частиц, энергии нужно в десятки раз меньше, поэтому охлаждать такое устройство гораздо легче. В результате открывается возможность генерации достаточно мощных полей и создание установок для сепарации мелких частиц.To obtain a pulsed field with parameters sufficient to separate small particles, the energy needs to be tens of times less, so it is much easier to cool such a device. As a result, it becomes possible to generate sufficiently powerful fields and create facilities for the separation of small particles.

Сущность предлагаемого способа генерации бегущего магнитного поля в рабочей зоне электродинамического сепаратора заключается в том, что для возбуждения вихревых токов, необходимых для извлечения частиц металла крупностью меньше 1 мм генерируют одиночные импульсы магнитного поля, из которых образуют цуги бегущего магнитного поля, при этом импульсы магнитного поля внутри цуга синхронизируют, а амплитуду импульсов и частоту следования цугов выбирают из условия обеспечения требуемой степени извлечения из массопотока частиц обогащаемого класса крупности полезного компонента.The essence of the proposed method for generating a traveling magnetic field in the working area of an electrodynamic separator is that to generate eddy currents required to extract metal particles with a particle size of less than 1 mm, single magnetic field pulses are generated, from which form trains of a traveling magnetic field, while magnetic field pulses they are synchronized inside the train, and the pulse amplitude and the train repetition rate are selected from the condition of ensuring the required degree of extraction of enriched particles from the mass flow about the class size of the useful component.

Основным достоинством заявляемого способа является возможность генерации при малом расходе энергии в рабочем пространстве сепараторов магнитного поля с характеристиками, принципиально недостижимыми для систем непрерывной генерации. Благодаря этому расширяется диапазон извлекаемых классов крупности полезного компонента за счет мелких и тонких классов крупности, и, тем самым, увеличивается общая эффективность процесса обогащения.The main advantage of the proposed method is the possibility of generating at a low energy consumption in the working space of magnetic field separators with characteristics that are fundamentally unattainable for continuous generation systems. Due to this, the range of recoverable size classes of the useful component is expanded due to small and thin size classes, and, thereby, the overall efficiency of the enrichment process increases.

Проверка предложенного способа осуществлялась на лабораторной установке, схема которой приведена на фиг.1.Verification of the proposed method was carried out in a laboratory setup, a diagram of which is shown in figure 1.

Для экспериментов были использованы катушки К1 и К2, имеющие по 24 витка, выполненные из медной шины толщиной 0.2 мм и шириной 5 мм. Межвитковая изоляция выполнена из полиимидной пленки толщиной 50 мкм. Внутренний диаметр катушек - 5 мм, внешний - 24 мм, их индуктивность составляет 12 мкГн. Катушки жестко закреплены на расстоянии 6 мм друг от друга. Импульсы тока в них, близкие по форме к одному периоду синусоиды, сформированы с помощью LC-цепи, включающей накопительную емкость C12) номиналом 80 мкФ, защитную индуктивность L1 (L2) номиналом 7 мкГн, и катушку К1 (K2). Коммутация цепи осуществлялась быстрыми импульсными тиристорами T1 (T2) марки ТБИ243-500. Через тиристоры протекает первый полупериод импульса тока, при смене направления тока во втором полу периоде открываются диоды D1 (D2) марки ДЧ143-500, и вторая половина импульса протекает через них. Зарядка накопительных емкостей осуществлялась зарядными устройствами ЗУ1 и ЗУ2 до напряжений от 500 до 2000 В, что обеспечивало получение импульсов тока в катушках амплитудой до 2 кА. Импеданс цепи разряда составлял 1 Ом, поэтому амплитуда тока импульса численно равнялась зарядному напряжению. Система управления, обозначенная на фиг.2 чертежа блоком 14, могла генерировать как одиночные импульсы, так и импульсы с частотой повторения до 100 Гц, но в описываемых экспериментах использовались только одиночные импульсы.For the experiments, K 1 and K 2 coils were used, each having 24 turns, made of a copper bus 0.2 mm thick and 5 mm wide. Inter-turn insulation is made of a polyimide film 50 microns thick. The inner diameter of the coils is 5 mm, the outer is 24 mm, their inductance is 12 μH. Coils are rigidly fixed at a distance of 6 mm from each other. The current pulses in them, close in shape to one sinusoidal period, are formed using an LC circuit including a storage capacitance C 1 (C 2 ) with a nominal value of 80 μF, a protective inductance L 1 (L 2 ) with a nominal value of 7 μH, and a coil K 1 ( K 2 ). The circuit was switched by fast pulse thyristors T 1 (T 2 ) brand TBI243-500. The first half-cycle of the current pulse flows through the thyristors, when the current direction changes in the second half period, the diodes D 1 (D 2 ) of the ДЧ143-500 brand open, and the second half of the pulse flows through them. The storage capacities were charged by chargers ZU1 and ZU2 to voltages from 500 to 2000 V, which ensured the receipt of current pulses in coils with an amplitude of up to 2 kA. The impedance of the discharge circuit was 1 Ohm; therefore, the amplitude of the pulse current was numerically equal to the charging voltage. The control system, indicated in FIG. 2 by block 14, could generate both single pulses and pulses with a repetition rate of up to 100 Hz, but only single pulses were used in the experiments described.

В качестве модельных частиц использовались кусочки медного провода диаметром от 0.05 до 0.4 мм. Длина частиц примерно равнялась их диаметру. Каждая частица подавалась в пространство между катушками из системы сброса, обозначенного на фиг.2 блоком 15, путем открытия электромагнитного затвора выходного отверстия. Через время задержки τ1, равное пролету частицы от выходного отверстия системы сброса до центра катушек и составляющее около 40 мкс, запускался тиристор T1 и формировался импульс тока в первой катушке. Через время задержки τ2 относительно момента запуска первого тиристора запускался тиристор Т2 и формировался импульс тока во второй катушке. Время задержки τ2 могло изменяться от 0 до 100 мкс и было одним из параметров эксперимента. Генерация двух смещенных импульсов тока в катушках приводила к формированию импульсного бегущего магнитного поля между катушками, направленного от первой катушки ко второй.As model particles, pieces of copper wire with a diameter of 0.05 to 0.4 mm were used. The length of the particles was approximately equal to their diameter. Each particle was fed into the space between the coils from the reset system, indicated in block 2 by block 15, by opening the electromagnetic shutter of the outlet. After a delay time τ 1 equal to the passage of the particle from the outlet of the discharge system to the center of the coils and amounting to about 40 μs, the thyristor T 1 was started and a current pulse was formed in the first coil. After a delay time τ 2 relative to the start of the first thyristor, the thyristor T 2 was started and a current pulse was formed in the second coil. The delay time τ 2 could vary from 0 to 100 μs and was one of the experimental parameters. The generation of two biased current pulses in the coils led to the formation of a pulsed traveling magnetic field between the coils, directed from the first coil to the second.

Падающие частицы попадали на приемную плоскость, расположенную ниже на 25 см от центра катушек и представляющую собой покрытую слоем масла поверхность с миллиметровой сеткой. Слой масла предотвращал отскок падающих частиц, позволяя фиксировать истинное место падения частицы. Измерением расстояния L от точки вертикального падения частиц в отсутствии поля до точки падения частиц в присутствии поля определялась горизонтальная скорость, приобретенная частицей в сепараторе, в приближении ее постоянства во время падения, которое также бралось постоянным в приближении равноускоренного движения частицы в поле тяготения и равным 0.22 с.The falling particles fell on the receiving plane, located 25 cm lower from the center of the coils and representing a surface coated with a layer of oil with a millimeter grid. A layer of oil prevented the rebound of falling particles, allowing you to fix the true location of the fall of the particle. By measuring the distance L from the point of vertical incidence of particles in the absence of a field to the point of incidence of particles in the presence of a field, we determined the horizontal velocity acquired by the particle in the separator in the approximation of its constancy during incidence, which was also taken constant in the approximation of uniformly accelerated particle motion in the gravitational field and equal to 0.22 from.

Следует отметить, что частицы имели сложную форму и попадали в зону воздействия импульса. Кроме того, момент достижения частицей точки между центрами катушек мог варьироваться в пределах нескольких миллисекунд из-за разброса момента их выпадения из выходного отверстия блока 15. Указанные особенности приводили к тому, что частица подвергалась воздействию импульса бегущего магнитного поля не обязательно точно в точке между центрами катушек, а в некоторой окрестности около этой точки. Как следствие, частица приобретала различные скорости, и на приемной плоскости формировалось распределение частиц, следствием которого был их разброс по рассчитанным приобретенным скоростям.It should be noted that the particles had a complex shape and fell into the zone of influence of the pulse. In addition, the moment a particle reaches a point between the centers of the coils could vary within a few milliseconds due to the scatter of the moment they fall out of the outlet of unit 15. These features led to the fact that the particle was exposed to a traveling magnetic field pulse not necessarily exactly at the point between the centers coils, and in some neighborhood around this point. As a result, the particle acquired various velocities, and a particle distribution was formed on the receiving plane, the result of which was their spread over the calculated acquired velocities.

На фиг.2 представлен график зависимости экспериментально измеренной и теоретически вычисленной скорости, приобретенной частицей от ее диаметра, для двух значений зарядного напряжения: 1 - 1500 В; 2 - 2000 В. Из графика следует, что в пределах изменения экспериментальных параметров не зафиксировано отклонение только частиц диаметром 0.05 мм, т.е. их отклонение оказалось меньше достоверно измеряемой величины. Уже частицы диаметром 0.1 мм приобретали скорость 1-2 см/с, что позволяет говорить о возможности сепарации таких частиц в импульсном бегущем магнитном поле, формируемом сдвинутыми по фазе токами двух катушек. В области диаметров менее 0.2 мм наблюдалось приемлемое согласие экспериментальных данных с расчетными величинами, полученными для тех же условий. Заниженные экспериментальные значения скоростей, полученные при диаметрах частиц более 0.2 мм, связаны с особенностями конструкции сепаратора: смещение на расстояние L~2 см предельное, поскольку при больших углах отклонения частицы от вертикали она способна задевать элементы конструкции сепаратора и изменять направление движения. Это проявляется в увеличении разброса частиц на приемной поверхности и занижении среднего отклонения.Figure 2 presents a graph of the experimentally measured and theoretically calculated speed acquired by a particle on its diameter, for two values of the charging voltage: 1 - 1500 V; 2 - 2000 V. From the graph it follows that, within the limits of the change in the experimental parameters, only the deviation of particles with a diameter of 0.05 mm was not recorded, i.e. their deviation was less than a reliably measurable quantity. Already particles with a diameter of 0.1 mm acquired a speed of 1-2 cm / s, which suggests the possibility of separation of such particles in a pulsed traveling magnetic field formed by phase-shifted currents of two coils. In the range of diameters less than 0.2 mm, an acceptable agreement was observed between the experimental data and the calculated values obtained for the same conditions. Underestimated experimental values of velocities obtained with particle diameters greater than 0.2 mm are associated with the design features of the separator: the displacement by a distance of L ~ 2 cm is limiting, since at large angles of deviation of the particle from the vertical, it is able to touch the elements of the separator design and change the direction of motion. This is manifested in an increase in the dispersion of particles on the receiving surface and an underestimation of the average deviation.

На фиг.3 представлен график зависимости скорости частицы от задержки импульса второй катушки относительно импульса первой. Зарядное напряжение 1500 В; 1 - диаметр частиц 0.4 мм, 2 - 0.25 мм. Исходя из графика виден эффект бегущего поля: при одновременном включении катушек скорость частиц близка к нулю, максимальная скорость достигается при задержке включения второй катушки около 50 мкс, что соответствует примерно 0.2 от периода колебаний, как это и было предсказано теоретическими расчетами, исходя из которых скорость, приобретенная частицей, обратно пропорциональна квадрату ее размера, но прямо пропорциональна квадрату поля (т.е. квадрату тока в катушках и квадрату зарядного напряжения). Следовательно, для сохранения постоянной скорости частицы, при уменьшении ее размера, необходимо пропорционально увеличивать ток в катушках.Figure 3 presents a graph of the dependence of the particle velocity on the pulse delay of the second coil relative to the first pulse. Charging voltage 1500 V; 1 - particle diameter 0.4 mm, 2 - 0.25 mm. Based on the graph, the traveling field effect is visible: when the coils are turned on simultaneously, the particle speed is close to zero, the maximum speed is achieved when the second coil is turned on for about 50 μs, which corresponds to about 0.2 of the oscillation period, as predicted by theoretical calculations, based on which the speed acquired by a particle is inversely proportional to the square of its size, but directly proportional to the square of the field (i.e., the square of the current in the coils and the square of the charging voltage). Therefore, to maintain a constant particle velocity, while reducing its size, it is necessary to proportionally increase the current in the coils.

Важно отметить, что параметры, использованные в эксперименте, не являются предельными для современных силовых полупроводниковых приборов. Возможно кратное увеличение рабочих напряжений и токов. Таким образом, в импульсном бегущем магнитном поле, формируемом сдвинутыми по фазе токами двух катушек, вполне возможно ускорить частицы с размерами 50 мкм и менее до скоростей около 1-2 см/с.It is important to note that the parameters used in the experiment are not limiting for modern power semiconductor devices. A multiple increase in operating voltages and currents is possible. Thus, in a pulsed traveling magnetic field formed by phase-shifted currents of two coils, it is quite possible to accelerate particles with sizes of 50 μm or less to speeds of about 1-2 cm / s.

На основании вышеприведенного можно сделать вывод о том, что теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность сепарации малых частиц (порядка 0.1 мм) в импульсном бегущем магнитном поле, формируемом сдвинутыми по фазе токами двух катушек, а предлагаемый способ может быть использован для создания технологий извлечения мелкого и тонкого золота из россыпных и техногенных месторождений.Based on the foregoing, we can conclude that the possibility of separation of small particles (of the order of 0.1 mm) in a pulsed traveling magnetic field generated by phase-shifted currents of two coils is theoretically justified and experimentally confirmed, and the proposed method can be used to create technologies for extracting small and fine gold from placer and man-made deposits.

Сепаратор, реализующий предлагаемый способ, позволяет эффективно извлекать частицы металла, которые теряются при обогащении песков существующими методами (классы крупности -0.5 мм, +0.1 мм).The separator that implements the proposed method, allows you to effectively extract metal particles that are lost when the sand is enriched by existing methods (particle size -0.5 mm, +0.1 mm).

Предлагаемый способ использования импульсного бегущего магнитного поля реализуется в электродинамическом сепараторе, предназначенном для промышленного обогащения металлоносных песков.The proposed method of using a pulsed traveling magnetic field is implemented in an electrodynamic separator designed for the industrial enrichment of metal-bearing sands.

Сепаратор содержит загрузочную емкость с конусным распределителем, выходное кольцевое отверстие которого соединено со средством подачи транспортирующего материала (металлоносных песков) в рабочую зону. Это средство выполнено в виде кольцевой камеры. Также сепаратор содержит сложный индуктор, состоящий из нескольких соосных катушек, по меньшей мере две из которых расположены с внутренней стороны кольцевой камеры и выполнены с возможностью выталкивания проводящих частиц транспортирующего материала к внешней стенке этой камеры, а по меньшей мере одна катушка расположена с внешней стороны камеры и выполнена с возможностью притягивания этих частиц к внешней стенке камеры.The separator contains a loading tank with a cone distributor, the output annular opening of which is connected to a means of supplying conveying material (metal-bearing sands) to the working area. This tool is made in the form of an annular chamber. The separator also contains a complex inductor consisting of several coaxial coils, at least two of which are located on the inner side of the annular chamber and are configured to push the conductive particles of the transporting material to the outer wall of this chamber, and at least one coil is located on the outside of the chamber and configured to attract these particles to the outer wall of the chamber.

Катушки подключены к соответствующим источникам импульсов напряжений, работа которых синхронизирована таким образом, что в обмотки индуктора они подают следующие друг за другом импульсы магнитного поля, образующие цуги бегущего магнитного поля. Под кольцевой камерой расположено средство отделения проводящих частиц от остальных частиц транспортирующего материала, выполненное в виде конусного отсекателя.The coils are connected to the corresponding sources of voltage pulses, the operation of which is synchronized in such a way that they feed successive magnetic field pulses into the windings of the inductor, forming trains of a traveling magnetic field. Under the annular chamber is a means of separating the conductive particles from the remaining particles of the transporting material, made in the form of a cone cutter.

В сепараторе применена система принудительного жидкостного (масляного) охлаждения, включающая емкости для охлаждающего вещества, расположенные с внутренней и с внешней сторон относительно катушек сложного индуктора.In the separator, a system of forced liquid (oil) cooling is used, including containers for coolant located on the inside and outside relative to the coils of the complex inductor.

В качестве охлаждающего реагента может быть использовано трансформаторное масло. Для сокращения энергопотребления предложенного сепаратора в качестве охлаждающего реагента могут быть использованы также сжиженные газы, такие как жидкий азот или водород.As a cooling agent, transformer oil can be used. To reduce the energy consumption of the proposed separator, liquefied gases such as liquid nitrogen or hydrogen can also be used as a cooling agent.

На фиг.4 схематично изображена конструкция предложенного сепаратора, состоящего из: загрузочной емкости 1 с конусным распределителем 2, сложного индуктора, состоящего из совокупности подключенных каждая к отдельному источнику импульсов напряжений, соосных, плоских, бескаркасных катушек 3.1, 3.2 и 3.3, разделенных дистанционными шайбами 4, стяжных фланцев 5 и 7, емкостей 6 для охлаждающего вещества, токовводов 8, полого конусного отсекателя 9, отделяющего извлеченный материал 10 от непроводящих частиц 11, стяжных винтов 12 и установленной между катушками сложного индуктора кольцевой камеры 13.Figure 4 schematically shows the design of the proposed separator, consisting of: a loading tank 1 with a cone distributor 2, a complex inductor consisting of a set of voltage pulses connected each to a separate source, coaxial, flat, frameless coils 3.1, 3.2 and 3.3, separated by distance washers 4, coupling flanges 5 and 7, containers 6 for coolant, current leads 8, a hollow cone cutter 9 separating the extracted material 10 from non-conductive particles 11, coupling screws 12 and installed between the coils kami complex inductor annular chamber 13.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Классифицированный, с отделенной магнитной фракцией, исходный материал подается равномерным потоком в загрузочную емкость 1 на конусный распределитель 2 и через кольцевую камеру 13 попадает в рабочую зону катушек индуктора под воздействие импульсного бегущего магнитного поля, генерируемого источниками и катушками 3.1, 3.2, 3.3. Причем катушки 3.1 и 3.2 выталкивают, а катушка 3.3 притягивает проводящие частицы к внешней стенке кольцевой камеры. В результате взаимодействия с импульсным бегущим магнитным полем проводящие частицы 10 извлекаются из массопотока и попадают за кромку отсекателя 9. Непроводящий инертный материал 11 с магнитным полем практически не взаимодействует и свободно падает в щель между цилиндрической поверхностью контейнера для охлаждающей жидкости 6 индукторов 3.1 и 3.2 и отсекателем 9. Так происходит пространственное разделение компонентов исходного материала.Classified, with a separated magnetic fraction, the source material is fed uniformly into the loading container 1 to a cone distributor 2 and through the annular chamber 13 it enters the working area of the inductor coils under the influence of a pulsed traveling magnetic field generated by sources and coils 3.1, 3.2, 3.3. Moreover, coils 3.1 and 3.2 are pushed out, and coil 3.3 attracts conductive particles to the outer wall of the annular chamber. As a result of interaction with a pulsed traveling magnetic field, the conductive particles 10 are removed from the mass flow and fall outside the edge of the cutter 9. The non-conductive inert material 11 with the magnetic field practically does not interact and freely falls into the gap between the cylindrical surface of the container for cooling liquid 6 of the inductors 3.1 and 3.2 and the cutter 9. This is the spatial separation of the components of the source material.

Описанный сепаратор позволяет эффективно извлекать частицы металла класса крупности -0.5 мм, +0.1 мм.The described separator allows the efficient extraction of metal particles of particle size class -0.5 mm, +0.1 mm.

Claims (4)

1. Способ генерации бегущего магнитного поля в рабочей зоне электродинамического сепаратора, заключающийся в том, что генерируют одиночные импульсы магнитного поля, из которых образуют цуги бегущего магнитного поля, при этом импульсы магнитного поля внутри цуга синхронизируют, а амплитуду импульсов и частоту следования цугов выбирают из условия обеспечения требуемой степени извлечения из массопотока частиц обогащаемого класса крупности полезного компонента.1. A method of generating a traveling magnetic field in the working area of an electrodynamic separator, which consists in generating single pulses of a magnetic field from which trains of a traveling magnetic field are formed, while the pulses of the magnetic field inside the train are synchronized, and the pulse amplitude and pulse repetition rate are selected from conditions for ensuring the required degree of extraction from the mass flow of particles of the enriched particle size class of the useful component. 2. Электродинамический сепаратор для обогащения металлоносных песков, содержащий загрузочную емкость для транспортирующего материала с конусным распределителем, выходное кольцевое отверстие которого соединено со средством подачи транспортирующего материала в рабочую зону, выполненным в виде кольцевой камеры, сложный индуктор, состоящий из нескольких соосных катушек, по меньшей мере две из которых расположены с внутренней стороны кольцевой камеры и выполнены с возможностью выталкивания проводящих частиц транспортирующего материала к внешней стенке этой камеры, а по меньшей мере одна катушка расположена с внешней стороны камеры и выполнена с возможностью притягивания этих частиц к внешней стенке камеры, при этом катушки подключены к соответствующим источникам импульсов напряжений, работа которых синхронизирована таким образом, что в обмотки индуктора они подают следующие друг за другом импульсы магнитного поля, образующие цуги бегущего магнитного поля, а под кольцевой камерой расположено средство отделения проводящих частиц от транспортирующего материала.2. An electrodynamic separator for the enrichment of metal-bearing sands, containing a loading container for conveying material with a cone distributor, an outlet ring opening of which is connected to a conveyor material supply means in the form of an annular chamber, a complex inductor consisting of several coaxial coils of at least at least two of which are located on the inner side of the annular chamber and are configured to eject conductive particles transporting material to the outer wall of this chamber, and at least one coil is located on the outside of the chamber and is configured to attract these particles to the outer wall of the chamber, while the coils are connected to the corresponding voltage pulse sources, the operation of which is synchronized so that they are in the inductor windings the magnetic field pulses following one after another form the trains of the traveling magnetic field, and a means for separating the conductive particles from the transporting material is located under the annular chamber. 3. Сепаратор по п.2, отличающийся тем, что средство отделения проводящих частиц от транспортирующего материала выполнено в виде конусного отсекателя.3. The separator according to claim 2, characterized in that the means for separating the conductive particles from the conveying material is made in the form of a cone cutter. 4. Сепаратор по п.2, отличающийся тем, что он снабжен емкостями для охлаждающего вещества, расположенными с внутренней и с внешней сторон относительно катушек сложного индуктора. 4. The separator according to claim 2, characterized in that it is equipped with containers for coolant located on the inside and outside relative to the coils of the complex inductor.
RU2010149464/03A 2010-12-03 2010-12-03 Method of generating travelling magnetic field in electrodynamic separator working zone and device to this end RU2452582C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010149464/03A RU2452582C1 (en) 2010-12-03 2010-12-03 Method of generating travelling magnetic field in electrodynamic separator working zone and device to this end

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010149464/03A RU2452582C1 (en) 2010-12-03 2010-12-03 Method of generating travelling magnetic field in electrodynamic separator working zone and device to this end

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2452582C1 true RU2452582C1 (en) 2012-06-10

Family

ID=46679939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010149464/03A RU2452582C1 (en) 2010-12-03 2010-12-03 Method of generating travelling magnetic field in electrodynamic separator working zone and device to this end

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2452582C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746332C1 (en) * 2020-11-02 2021-04-12 Акционерное общество «Энергокомплект» Method for wet separation of mineral resources and electrodynamic separator for its implementation

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1033210A1 (en) * 1981-07-16 1983-08-07 Tambovtsev Yurij Apparatus for classifying granular ferromagnetic and non-magnetic material
DE3427462A1 (en) * 1983-08-03 1985-02-21 Commissariat à l'Energie Atomique, Paris MAGNETIC SORTING DEVICE
GB2174020A (en) * 1985-03-07 1986-10-29 British Nuclear Fuels Plc Magnetic separation
US4743364A (en) * 1984-03-16 1988-05-10 Kyrazis Demos T Magnetic separation of electrically conducting particles from non-conducting material
RU2149702C1 (en) * 1999-01-05 2000-05-27 Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения РАН Electromagnetic separator
US6095337A (en) * 1993-12-22 2000-08-01 Particle Separation Technologies, Lc System and method for sorting electrically conductive particles
RU2351398C1 (en) * 2007-10-22 2009-04-10 Институт сильноточной электроники СО РАН Electro-dynamic separator

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1033210A1 (en) * 1981-07-16 1983-08-07 Tambovtsev Yurij Apparatus for classifying granular ferromagnetic and non-magnetic material
DE3427462A1 (en) * 1983-08-03 1985-02-21 Commissariat à l'Energie Atomique, Paris MAGNETIC SORTING DEVICE
US4743364A (en) * 1984-03-16 1988-05-10 Kyrazis Demos T Magnetic separation of electrically conducting particles from non-conducting material
GB2174020A (en) * 1985-03-07 1986-10-29 British Nuclear Fuels Plc Magnetic separation
US6095337A (en) * 1993-12-22 2000-08-01 Particle Separation Technologies, Lc System and method for sorting electrically conductive particles
RU2149702C1 (en) * 1999-01-05 2000-05-27 Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения РАН Electromagnetic separator
RU2351398C1 (en) * 2007-10-22 2009-04-10 Институт сильноточной электроники СО РАН Electro-dynamic separator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746332C1 (en) * 2020-11-02 2021-04-12 Акционерное общество «Энергокомплект» Method for wet separation of mineral resources and electrodynamic separator for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180185853A1 (en) Intelligent elutriation magnetic separator and magnetic-separating method
US4743364A (en) Magnetic separation of electrically conducting particles from non-conducting material
Shimoiizaka et al. Sink-float separators using permanent magnets and water based magnetic fluid
US3279602A (en) Magnetic separation process and equipment therefor
Dholu et al. Eddy current separation of nonferrous metals using a variable-frequency electromagnet
AU2011231885B2 (en) Device and method for the magnetic separation of a fluid
US5823354A (en) Method and apparatus for the separation and sorting of non-ferrous materials
RU2452582C1 (en) Method of generating travelling magnetic field in electrodynamic separator working zone and device to this end
Nagel et al. Electrodynamic sorting of industrial scrap metal
RU2746332C1 (en) Method for wet separation of mineral resources and electrodynamic separator for its implementation
Lungu et al. Vertical drum eddy-current separator with permanent magnets
RU2634768C1 (en) Magnetic liquid separator for recovering gold from mineral raw material
KR20110071871A (en) Method and apparatus for size classification of metallic nanoparticles by using pulsed magnetic fields
Ding et al. Investigation of combination of variable diameter rod elements in rod matrix on high gradient magnetic separation performance
RU2351398C1 (en) Electro-dynamic separator
CN108940879A (en) Plasma physics ore sorting processing method and its system
Walker et al. Mineral separations using rotating magnetic fluids
RU131314U1 (en) ELECTRODYNAMIC SEPARATOR
Huang et al. Electrodynamic concentration of non-ferrous metallic particles in the moving gas-powder stream: Mathematical modeling and analysis
JP5842853B2 (en) Method and apparatus for separating ferromagnetic material
CN101786043B (en) Tapered travelling-wave electromagnetic wave concentrator
RU2315662C1 (en) Separator
RU2315663C1 (en) Apparatus for extracting electrically conducting particles from mixture of dispersed non-magnetic materials
RU70824U1 (en) ELECTRODYNAMIC HYDROCYCLONE SEPARATOR
Naidu Electrodynamic separation of metallic granules from mixed waste stream

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131204