RU70824U1

RU70824U1 - ELECTRODYNAMIC HYDROCYCLONE SEPARATOR

Info

Publication number: RU70824U1
Application number: RU2007140012/22U
Authority: RU
Inventors: Валерий Иванович Дядин; Андрей Владимирович Козырев; Виктор Георгиевич Подковыров; Николай Семенович Сочугов
Original assignee: Институт сильноточной электроники СО РАН (ИСЭ СО РАН)
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2008-02-20

Abstract

Электродинамический гидроциклонный сепаратор предназначен для выделения мелких и тонких проводящих частиц, в частности золота, из россыпных месторождений. Сепаратор содержит загрузочный узел, средство приведения в движение потока пульпы, каналы для раздельного вывода потоков разделяемых компонентов и две расположенные коаксиально магнитных системы с источниками питания, причем импульсы магнитного поля, формируемого второй магнитной системой имеют задержку относительно импульсов магнитного поля, формируемого первой магнитной системой на время ΔТ=0,1÷0,4 Т_имп, где Т_имп - длительность импульса магнитного поля. Первая магнитная система расположена на наружной поверхности цилиндрической части гидроциклона, а вторая - на внутренней оконечности сливного патрубка гидроциклона. Задержка между импульсами магнитного поля магнитных систем приводит к формированию импульсного «бегущего магнитного поля» в области между катушками. Под действием импульса «бегущего» импульсного магнитного поля проводящие частицы приобретают скорость, направленную в сторону второй катушки, поступают в восходящий тангенциальный поток и через сливной патрубок попадают в приемную емкость для проводящих частиц.The electrodynamic hydrocyclone separator is designed to separate fine and thin conductive particles, in particular gold, from placer deposits. The separator comprises a loading unit, means for driving the pulp stream, channels for separately outputting the streams of the separated components, and two coaxial magnetic systems with power sources, the magnetic field pulses generated by the second magnetic system having a delay relative to the magnetic field pulses generated by the first magnetic system time ΔТ = 0.1 ÷ 0.4 T _imp , where T _imp is the duration of the magnetic field pulse. The first magnetic system is located on the outer surface of the cylindrical part of the hydrocyclone, and the second - on the inner end of the drain pipe of the hydrocyclone. The delay between the pulses of the magnetic field of the magnetic systems leads to the formation of a pulsed "traveling magnetic field" in the region between the coils. Under the influence of a “traveling” pulsed magnetic field pulse, the conductive particles acquire a speed directed towards the second coil, enter the upward tangential flow, and through the drain pipe enter the receiving tank for the conductive particles.

Description

Полезная модель относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использована для сепарации и сгущения мелких и тонких проводящих материалов, из россыпных месторождений.The utility model relates to the field of mineral processing and can be used to separate and thicken small and thin conductive materials from alluvial deposits.

Основные потери мелких и тонких фракций полезных минералов происходят на операциях первичного обогащения, в которых теряются, главным образом, тонкие, пластинчатые и пылевидные частицы размером от миллиметра до нескольких микрон. Официально признается, что в применяемых при добыче золота гравитационных аппаратах, потери за счет мелких фракций достигают 50% [1]. Несмотря на большое количество изобретений и усовершенствований, металл размером менее 0.2 мм этими аппаратами улавливается плохо. Вместе с тем, в связи с истощением большинства месторождений в переработку вовлекается все более бедное, труднообогатимое и сложное по составу сырье. Кроме того, в стране накоплено значительное количество техногенных россыпных месторождений, по содержанию и запасам вполне успешно конкурирующих с месторождениями, вовлекаемыми в переработку [2, 3]. Однако, качественное обогащение техногенных россыпей возможно только с помощью новых технологических процессов.The main losses of small and fine fractions of useful minerals occur during primary enrichment operations, in which mainly thin, lamellar and dusty particles from a millimeter to several microns in size are lost. It is officially recognized that in the gravity apparatus used in gold mining, losses due to small fractions reach 50% [1]. Despite a large number of inventions and improvements, metal with a size of less than 0.2 mm is poorly captured by these devices. At the same time, in connection with the depletion of most deposits, more and more poor, difficult-to-concentrate and complex in composition raw materials are involved in processing. In addition, a significant amount of technogenic placer deposits has been accumulated in the country, which quite successfully compete with the deposits involved in processing in terms of content and reserves [2, 3]. However, the qualitative enrichment of man-made placers is possible only with the help of new technological processes.

Аппараты, реализующие новые способы добычи, должны иметь, по сравнению с гравитационными, лучшую извлекательную способность в диапазоне классов крупности - 0.2-0.01 мм., более высокую производительность, а, в сравнении с выщелачивающими методами, быть экологически безопасными и иметь потенциальную возможность дальнейшего совершенствования и улучшения технических и технологических - характеристик [4, 5].Devices implementing new mining methods should have, in comparison with gravity, better extraction capacity in the range of particle size classes - 0.2-0.01 mm., Higher productivity, and, in comparison with leaching methods, be environmentally friendly and have the potential for further improvement and improvements in technical and technological characteristics [4, 5].

Россыпные месторождения являются естественными смесями минералов, в которых частицы металла отличаются от вмещающих пород высокой электропроводностью. Если на такую смесь подействовать переменным магнитным полем, то во всех частицах минералов будут индуцироваться вихревые токи Фуко. В металлических частицах, благодаря высокой проводимости, вихревые токи будут значительно сильнее. Токи Фуко взаимодействуют с внешним магнитным полем так, что проводящее тело выталкивается из области сильного поля [6]. В результате такого взаимодействия металлическая частица приобретает некоторый импульс, который позволяет отделить проводящие частицы от непроводящих.Alluvial deposits are natural mixtures of minerals in which metal particles differ from the host rocks in high electrical conductivity. If an alternating magnetic field is applied to such a mixture, then Foucault eddy currents will be induced in all particles of the minerals. In metallic particles, due to their high conductivity, eddy currents will be much stronger. Foucault currents interact with an external magnetic field so that the conducting body is pushed out of the strong field region [6]. As a result of this interaction, a metal particle acquires a certain momentum, which makes it possible to separate conductive particles from non-conductive ones.

Существует значительное количество технических решений, посвященных усовершенствованиям электродинамических сепараторов проводящих частиц. Но общим There are a significant number of technical solutions devoted to improvements in electrodynamic separators of conductive particles. But common

недостатком всех этих усовершенствований является то, что во всех описываемых сепараторах, частица приобретает импульс, достаточный для сепарации, лишь тогда, когда ее размер соизмерим с толщиной скин-слоя. Для случая золота, толщина скин-слоя 1 мм будет достигаться при частоте поля около 20 кГц, а для уменьшения скин-слоя в два раза необходимо увеличение частоты поля в четыре раза [6]. Создание высокочастотных полей высокой напряженности является очень сложной технической задачей, и требует большого расхода энергии, поэтому минимальный размер частиц, которые могут быть выделены этим методам, составляет 0,5-0,2 мм [7, 8]. Обойти многие трудности, непреодолимые как для обычных, так и сверхпроводящих электромагнитов позволяет техника импульсных магнитных полей.The drawback of all these improvements is that in all the described separators, a particle acquires an impulse sufficient for separation only when its size is commensurate with the thickness of the skin layer. For the case of gold, a skin layer thickness of 1 mm will be achieved at a field frequency of about 20 kHz, and to reduce the skin layer by half, it is necessary to increase the field frequency by four times [6]. The creation of high-frequency fields of high tension is a very difficult technical task and requires a large energy expenditure, therefore, the minimum particle size that can be allocated to these methods is 0.5-0.2 mm [7, 8]. Bypassing many difficulties that are insurmountable for both ordinary and superconducting electromagnets allows the technique of pulsed magnetic fields.

Вариант сепаратора, использующего импульсные магнитные поля, дан в описании полезной модели к патенту RU 60397/U1 [9], которая является прототипом данной полезной модели. Сепаратор содержит загрузочный узел, средство приведения в движение потока пульпы, каналы для раздельного вывода потоков разделяемых компонентов и средство пространственного разделения потока пульпы на потоки разделяемых компонентов, выполненное в виде магнитной системы, формирующей импульсное магнитное поле внутри сепаратора. Принцип действия сепаратора основан на том, что при пропускании импульса тока через катушку, вблизи нее генерируется импульсное высокоградиентное магнитное поле, возбуждающее токи Фуко в проводящей частице, находящейся в этом магнитном поле. Взаимодействие токов Фуко с нарастающим магнитным полем приводит к выталкиванию частицы в область более слабого поля, что позволяет получить эффект пространственного разделения проводящих и непроводящих компонентов внутри потока пульпы.A variant of the separator using pulsed magnetic fields is given in the description of the utility model for patent RU 60397 / U1 [9], which is a prototype of this utility model. The separator comprises a loading unit, means for driving the pulp stream, channels for separately outputting the streams of the separated components and means for spatially separating the pulp stream into the streams of the separated components, made in the form of a magnetic system forming a pulsed magnetic field inside the separator. The principle of operation of the separator is based on the fact that when a current pulse is passed through a coil, a pulsed high-gradient magnetic field is generated near it, which excites Foucault currents in a conducting particle located in this magnetic field. The interaction of Foucault currents with an increasing magnetic field leads to the expulsion of the particle into the region of a weaker field, which allows to obtain the effect of spatial separation of conductive and non-conductive components inside the pulp stream.

Недостатком описанной системы является то, что хотя в процессе нарастания магнитного поля, проводящая частица приобретает скорость, достаточную для сепарации, при спаде поля к концу импульса до нуля, скорость частицы также упадет до нуля, так как при смене знака производной поля направление магнитного момента частицы также меняет знак, и ускоренная на переднем фронте импульса поля частица будет заторможена на его заднем фронте. У частицы останется лишь небольшая скорость, обусловленная конечным смещением частицы в течение короткого импульса тока в магнитной системе. Сообщить импульс, достаточный для выделения частиц с помощью единственной магнитной системы, ток в которой нарастает и спадает до нуля, не удается.The disadvantage of the described system is that although in the process of increasing the magnetic field, the conducting particle acquires a velocity sufficient for separation, when the field decreases to zero at the end of the pulse, the particle velocity also drops to zero, since when the sign of the derivative of the field changes, the direction of the particle’s magnetic moment also changes sign, and the particle accelerated at the leading edge of the field momentum will be inhibited at its trailing edge. The particle will have only a small speed due to the finite displacement of the particle during a short current pulse in the magnetic system. It is not possible to report a pulse sufficient to isolate particles using a single magnetic system, in which the current rises and falls to zero.

Технический результат, достигаемый в предлагаемом гидроциклонном сепараторе - повышение эффективности сепарации за счет более полного выделения проводящих частиц.The technical result achieved in the proposed hydrocyclone separator is to increase the separation efficiency due to a more complete separation of conductive particles.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном сепараторе. содержащем загрузочный узел, средство приведения в движение потока пульпы, каналы для раздельного вывода потоков разделяемых компонентов и средство пространственного разделения потока пульпы на потоки разделяемых компонентов, выполненное в виде магнитной системы, формирующей импульсное магнитное поле внутри сепаратора, согласно полезной модели, используется дополнительно вторая магнитная система, расположенная коаксиально первой и также формирующая импульсное магнитное поле, причем импульсы магнитного поля второй катушки имеют задержку относительно импульсов магнитного поля первой катушки на время ΔТ=0,1÷0,4 Т_имп, где Т_имп - длительность импульса магнитного поля. Первая магнитная система расположена на внешней поверхности гидроциклона, а вторая - на внутренней оконечности сливного патрубка внутри гидроциклона.The specified technical result is achieved in that in a known separator. comprising a loading unit, means for driving the pulp stream, channels for separately outputting the streams of the separated components and means for spatial separation of the pulp stream into the streams of the separated components, made in the form of a magnetic system forming a pulsed magnetic field inside the separator, according to the utility model, an additional second magnetic a system located coaxially with the first and also forming a pulsed magnetic field, and the pulses of the magnetic field of the second coil have Derzhko pulses relative to the magnetic field of the first coil at the time of? T = 0.1 ÷ 0.4 T _imp, where T _imp - the duration of the pulse magnetic field. The first magnetic system is located on the outer surface of the hydrocyclone, and the second is on the inner end of the drain pipe inside the hydrocyclone.

Предлагаемое устройство изображено на рисунке 1. Сепаратор выполнен в виде гидроциклона и содержит загрузочный узел 1, средство приведения в движение потока пульпы 2, каналы для раздельного вывода потоков разделяемых компонентов 3 и 4 и средство пространственного разделения потока пульпы на потоки разделяемых компонентов, выполненное в виде магнитной системы 5 с источником питания 6, формирующей импульсное магнитное поле внутри сепаратора 7, приемную емкость 8 для проводящих частиц, поступающих из выхода 3, приемную емкость 9 для непроводящих частиц, поступающих из выхода 4. Дополнительно предлагаемый сепаратор содержит вторую магнитную систему 10, с источником питания 11.The proposed device is shown in Figure 1. The separator is made in the form of a hydrocyclone and contains a loading unit 1, means for driving the pulp stream 2, channels for separately outputting streams of shared components 3 and 4, and means for spatial separation of the pulp stream into streams of shared components, made in the form a magnetic system 5 with a power source 6 forming a pulsed magnetic field inside the separator 7, a receiving capacitance 8 for conductive particles coming from output 3, a receiving capacitance 9 for non-conducting x particles coming from the outlet 4. Further the proposed separator comprises a second magnetic system 10, a power source 11.

Сепаратор работает следующим образом. В загрузочный узел 1 загружается пульпа, содержащая частицы металла, например, золота, которая через средство приведения в движение потока пульпы 2 поступает в гидроциклонный сепаратор 7, где попадает в рабочую зону между магнитными системами 5 и 10. В магнитные системы 5 и 10 от импульсных источников питания 6 и 11 с определенной частотой поступают импульсы тока, причем каждый импульс тока в магнитной системе 10 задержан относительно соответствующего импульса тока в магнитной системе 5 на время ΔТ=0,1÷0,4Т_имп, где Т_имп - длительность импульса магнитного поля. Такая задержка формирует в рабочей зоне импульсное «бегущее магнитное поле», при этом смена знака производной магнитной индукции будет одновременно сопровождаться сменой знака градиента индукции, а сила, действующая на частицу, не будет менять знака, пока не закончатся оба импульса тока. В результате частицы металла к этому моменту набирают достаточно высокую скорость движения. Под действием импульса «бегущего» импульсного магнитного поля частицы металла приобретают скорость, направленную в сторону второй катушки, поступают в The separator works as follows. The loading unit 1 is loaded with a pulp containing particles of metal, for example, gold, which through a means of driving the flow of pulp 2 enters the hydrocyclone separator 7, where it enters the working area between magnetic systems 5 and 10. In magnetic systems 5 and 10 from pulsed power supply 6 and 11 with a certain received frequency current pulses, with each pulse of current in the magnetic system 10 is delayed relative to a corresponding current pulse in the magnetic system at the time of 5? T = 0,1 ÷ 0,4T _pulses, where T _imp - pulse duration magn deleterious field. Such a delay generates a pulsed “traveling magnetic field” in the working zone, and a change in sign of the derivative of magnetic induction will be accompanied by a change in sign of the gradient of induction, and the force acting on the particle will not change sign until both current pulses end. As a result, metal particles at this point gain a fairly high speed. Under the influence of the “traveling” pulsed magnetic field pulse, the metal particles acquire a speed directed towards the second coil, enter

восходящий тангенциальный поток и через сливной патрубок попадают в приемную емкость 8. Импульсы тока в магнитных системах могут иметь форму, близкую к одному периоду синусоиды, но могут иметь и форму половины периода синусоиды, или же иметь длительность nТ/2, где n - целые числа, Т - длительность периода.the upward tangential flow and through the drain pipe fall into the receiving tank 8. The current pulses in magnetic systems can take the form close to one sine wave period, but can also take the form of a half sine wave period, or have the duration nT / 2, where n are integers , T is the duration of the period.

Источники информацииInformation sources

1. Мязин В.П. Повышение эффективности переработки глинистых золотосодержащих песков / Учебное пособие. Часть 1 // Чита 1995. 105 с.1. Myazin V.P. Improving the efficiency of processing clay gold sands / Textbook. Part 1 // Chita 1995.105 p.

2. Беневольский Б.И. Золото России: проблемы использования и воспроизводства минерально-сырьевой базы // М.: «Геоинформцентр». 2002. 464 с.2. Benevolsky B.I. Gold of Russia: problems of the use and reproduction of the mineral resource base // M .: “Geoinformtsentr”. 2002.446 s.

3. Техногенные месторождения минерального сырья / Макаров А.Б. // Соросовский образовательный журнал, том 6, №8, 2000.3. Technogenic deposits of mineral raw materials / Makarov A.B. // Soros educational journal, volume 6, No. 8, 2000.

4. Вернуть лидирующие позиции России в добыче золота / Рудаков В.В. // Горный журнал, 2006, №10. С.5-11.4. Return the leading position of Russia in gold mining / Rudakov V.V. // Mountain Journal, 2006, No. 10. S.5-11.

5. О главных вопросах изучения обломочного вещества осадочных пород и россыпных месторождений золота / Сурков А.В., Хотылев О.В. // Материалы научного семинара система «Планета Земля» (Нетрадиционные вопросы геологии) 4-6 февраля 2004 года. Москва, МГУ. С.103-114.5. On the main issues of the study of clastic matter of sedimentary rocks and placer gold deposits / Surkov AV, Khotylev OV // Materials of the scientific seminar “Planet Earth” system (Unconventional issues of geology) February 4-6, 2004. Moscow, Moscow State University. S.103-114.

6. Тамм И.Е. Основы теории электричества / Москва, Ленинград ОГИЗ Государственное издательство технико-теоретической литературы 1946. 660 с.6. Tamm I.E. Fundamentals of the theory of electricity / Moscow, Leningrad OGIZ State publishing house of technical and theoretical literature 1946. 660 p.

7. Патент США US 4, 743, 364, 10 мая 1988 г.7. US patent US 4, 743, 364, May 10, 1988

8. Патент США US 6, 095, 337, 1 августа 2000 г.8. US patent US 6, 095, 337, August 1, 2000

9. Патент на полезную модель RU 60397 U1, 12.05.20069. Patent for utility model RU 60397 U1, 05/12/2006

Claims

An electrodynamic hydrocyclone separator of conductive particles containing a loading unit, means for driving the pulp stream, channels for separately outputting the streams of separated components and means for spatially separating the pulp stream into streams of separated components, made in the form of a magnetic system that forms a pulsed magnetic field inside the hydrocyclone, characterized in which additionally contains a second magnetic system, while the pulses of the magnetic field of the second magnetic system have a delay of regarding pulses of the magnetic field of the first magnetic system for a time ΔТ = 0.1 ÷ 0.4 T _imp , where T _imp is the duration of the magnetic field impulse.