Способ магнитной сепарации и устройство для его осуществления

СПОСОБ МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ЧОКИН КАНАТ ШАФИКОВИЧ (KZ) Изобретение относится к разделению материала по магнитным свойствам, в частности,к магнитному обогащению железосодержащих руд. Способ магнитной сепарации включает приготовление пылевоздушной смеси, воздействие на смесь магнитного поля, сбор в приемники магнитной и немагнитной фракции, движение пылевоздушной смеси обеспечивают в зоне сепарации по такой траектории, где на частицы смеси действует центробежная сила, вектор которой имеет отрицательную проекцию на направление вектора магнитной силы. Устройство для магнитной сепарации включает вращающийся барабан из немагнитного материала, внутри которого размещена неподвижная магнитная система, и приемники продуктов разделения. Дополнительно устройство снабжено отражателем, окружающим в зоне сепарации барабан из немагнитного материала, внутренняя поверхность отражателя является цилиндрической поверхностью с образующей, параллельной оси барабана, а также снабжено устройствами для приготовления и подачи пылевоздушной смеси в пространство между барабаном и экраном. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса сепарации для тонкоизмельченных магнитных частиц. Чокин Канат Шафикович, Едильбаев Абдраман Ибрагимович, Югай Владимир Давидович (KZ) Русакова Н.В. (KZ) 016328 Изобретение относится к разделению материала по магнитным свойствам, в частности к магнитному обогащению железосодержащих руд. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ магнитной сепарации сыпучих смесей, включающий приготовление пылевоздушной смеси внутри камеры с кипящим слоем. В процессе кипения материал в рабочей камере разрыхляется и взвешивается, магнитные частицы из пылевоздушной смеси притягиваются к немагнитному барабану, внутри которого расположена магнитная система. При входе в примник магнитной фракции магнитные частицы с помощью сжатого воздуха, подаваемого через специальное сопло, очищаются от немагнитного материала, оседаемого в процессе кипения на поверхности барабана. Способ осуществлен в устройстве для магнитной сепарации сыпучих материалов,содержащем устройство подачи сыпучего материала, камеру кипящего слоя, немагнитный барабан, магнитную систему, установленную внутри него, плоское воздушное сопло, направляющее поток воздуха тангенциально поверхности барабана, примники продуктов разделения [авт.св. СССР 876169, В 03 С 1/00, 1981]. Недостатками этого способа являются низкая эффективность процесса сепарации для тонкоизмельченных частиц, низкая производительность, вследствие того, что частицы в магнитном поле проходят различные траектории и следовательно находятся в различных условиях сепарации, отличающихся между собой величиной и направлением действия магнитной силы, скоростью и направлением движения частиц. Задача изобретения - повышение эффективности процесса сепарации для тонкоизмелъченных магнитных частиц. Указанная задача в предлагаемом способе достигается тем, что предварительно тонкоизмельченный материал разрыхляется и рассыпается на отдельные частицы в устройстве для создания пылевоздушной смеси, а магнитная сепарация частиц производится из пылевоздушной смеси, которая с постоянной скоростью подается в неоднородное магнитной поле и движется там по траектории, задаваемой специальным отражателем таким образом, чтобы вектор возникающей центробежной силы имел отрицательную проекцию на направление вектора магнитной силы. В этом случае частицы постоянно прижимаются к внутренней криволинейной поверхности отражателя, вследствие чего все частицы имеют одинаковую траекторию движения в поле магнитных сил. При этом частицы, которые имеют величину магнитной восприимчивости выше некоторого значения, зависящего от соотношения величин центробежной и магнитной сил, противодействующих друг другу, извлекаются из общего потока в магнитный продукт, а остаточная пылевоздушная смесь удаляется из зоны сепарации. С целью более полного отделения магнитной фракции предпочтительно, чтобы форма и расположение отражателя в магнитном поле были такими, чтобы результирующая сила, действующая на частицу, движущуюся вдоль внутренней поверхности отражателя, и обеспечивающая эффективное извлечение магнитной фракции из общего потока, была одинаковая по величине и направлению относительно скорости движения частиц. Наиболее предпочтительно, чтобы результирующая сила усиливалась к выходу из зоны сепарации. Предпочтительно оставшуюся после процесса сепарации пылевоздушную смесь удалять от зоны сепарации, создавая перед примником немагнитной фракции зону пониженного давления. Предлагаемый способ магнитной сепарации может быть осуществлен в устройстве для магнитной сепарации сыпучих материалов (см. чертеж), содержащем барабан из немагнитного материала 1, неподвижную магнитную систему 2, установленную внутри него, отражатель 3, внутренняя поверхность которого является поверхностью с образующей, параллельной оси барабана, устройство для приготовления пылевоздушной смеси 4 с соплом подачи пылевоздушной смеси, примники продуктов разделения. Несмотря на то что в предлагаемом устройстве используется барабан цилиндрической формы, под барабаном в настоящем изобретении понимается любая поверхность, последовательно проходящая с постоянной скоростью зону сепарации (зону действия магнитных сил), обеспечивая перенос и удаление магнитной фракции. Предлагаемый способ осуществляется в описанном устройстве следующим образом. Предварительно измельченный любым известным способом сыпучий материал подается в устройство для получения пылевоздушной смеси. Туда же поступает сжатый воздух. Образующаяся пылевоздушная смесь направляется в пространство между барабаном и отражателем. Центробежная сила прижимает частицы к внутренней, обращенной к барабану, поверхности отражателя, частицы движутся тангенциально вдоль нее в магнитном поле. Магнитные частицы притягиваются магнитным полем к поверхности вращающегося барабана, перемещаются барабаном в зону ослабленного магнитного поля, где отделяются от поверхности барабана, а немагнитные частицы продолжают тангенциальное движение вдоль внутренней поверхности отражателя и далее улавливаются разгрузочным устройством. Происходит разделение руды на магнитную и немагнитную фракции. Барабан вращается навстречу воздушному потоку, обдувается им, что дополнительно очищает магнитные частицы от немагнитных. Предпочтительно, чтобы пылевоздушная смесь подавалась тангенциально к внутренней поверхности отражателя в зоне сепарации. Математическое моделирование процесса магнитной сепарации показало, что условия входа частиц в магнитное поле - расстояние от точки входа до поверхности барабана и-1 016328 небольшая вариация углов входа не оказывают существенного влияния на процесс сепарации. Однако желательно, чтобы частицы пылевоздушной смеси входили в магнитное поле по касательной к внутренней поверхности отражателя. Чем больше скорость движущейся пылевоздушной смеси в пространстве между барабаном и внутренней поверхностью отражателя, тем больше центробежная сила, которая прижимает частицы к отражателю, и тем большая требуется магнитная сила для отрыва магнитной частицы от внутренней поверхности отражателя и е притяжения к барабану. Следовательно, скоростью воздушного потока можно регулировать нижнюю границу магнитной восприимчивости частиц, которые будут выделены в магнитную фракцию. Аналогичную регулировку можно проводить изменением формы отражателя и его удаленностью от магнитной системы. Тангенциального к внутренней поверхности отражателя движения пылевоздушной смеси можно добиться, например, сформировав плоский поток с помощью плоского выходного сопла, у которого внутренняя поверхность изогнута таким образом, что сопрягается с внутренней поверхностью отражателя и образует с ней единую гладкую поверхность, образующая которой параллельна оси барабана. В таком сопле пылевоздушная смесь при движении расслаивается, частицы прижимаются центробежной силой к стенке большего радиуса. В переходной области они не нарушают характера своего движения и входят в область обогащения по касательной вдоль внутренней поверхности отражателя. Поэтому сопло такой конструкции оптимально подготавливает пылевоздушную смесь к магнитной сепарации. Подобного эффекта можно достичь, если отражатель продолжить за пределы области сепарации в направлении устройства подачи пылевоздушной смеси. В этом случае пылевоздушная смесь может под углом подходить к внутренней поверхности отражателя, который затем произведет ее расслоение на пути к области сепарации. То есть начальная часть внутренней поверхности отражателя будет формировать и направлять поток. Для эффективного обогащения пылевоздушная смесь должна равномерно поступать в магнитный сепаратор, поэтому плоское сопло пылевоздушного устройства должно быть широким, но не выходить за боковые границы магнитной системы. При этом скользящие по внутренней поверхности отражателя частицы пылевоздушной смеси должны также находиться в поле действия магнитных сил и также не выходить за боковые границы зоны эффективного действия магнитной системы. С этой целью отражатель с внутренней стороны целесообразно снабдить боковыми направляющими ребрами, ограничивающими ширину потока пылевоздушной смеси в зоне магнитной сепарации. Как уже отмечалось, неоднородность магнитного поля в зоне сепарации выражается в том, что чем ближе к барабану, тем выше плотность магнитных силовых линий и магнитные силы возрастают. Поэтому, если плотность магнитных силовых линий, а, следовательно, магнитная сила достаточно велика, чтобы оторвать магнитную частицу, прижатую центробежной силой к внутренней поверхности отражателя,то такая частица притянется к поверхности барабана и попадет в примник для магнитной фракции. Если отражатель изготовить из магнитного материала, то число магнитных силовых линий, подходящих к поверхности отражателя, возрастет, что вызовет увеличение магнитной силы у внутренней поверхности отражателя. Таким способом можно регулировать нижнюю границу магнитной восприимчивости частиц,выделяемых при сепарации в магнитную фракцию. Отражатель можно делать комбинированным, состоящим из немагнитных и магнитных частей, что также позволит получить дополнительную возможность в регулировке процесса магнитной сепарации магнитных частиц. Наиболее просто такую систему можно построить, закрепив на внешней стороне отражателя, изготовленного из немагнитного листового материала, например, полосы любого магнитного материала. В частности, железный порошок или магнитный концентрат, который силой, создаваемой магнитной системой притянется к внешней стороне отражателя и зафиксируется в этом положении, создав магнитную область на поверхности отражателя. Если внутренняя поверхность отражателя является цилиндрической поверхностью, образующая которой параллельна оси барабана, а направляющая кривая является, например, окружностью, через центр которой проходит ось барабана, то на протяжении всего движения в зоне сепарации на частицы действуют одинаковые средние магнитные силы притяжения. Если же центр направляющей кривой смещен относительно точки прохождения оси барабана, например, в сторону входа частиц, то расстояние от внутренней поверхности отражателя до поверхности барабана на входе в зону сепарации будет больше чем на выходе. Это означает, что средние силы притяжения со стороны магнитной системы будут возрастать при движении частиц вдоль внутренней поверхности отражателя. Поэтому на входе из смеси будут эффективно отделяться частицы с большей магнитной восприимчивостью, а по мере движения в зоне сепарации на барабане будут собираться частицы,магнитная восприимчивость которых меньше, что приведет к усилению эффекта сепарации. Аналогичный эффект достигается использованием магнитной системы, создающей магнитное поле,возрастающее по мере приближения к выходу из зоны сепарации.-2 016328 Аналогичный эффект достигается также с помощью использования комбинированного отражателя,описанного выше. Например, если отражатель состоит из двух частей: на начальном участке движения частиц в зоне сепарации изготовлен из немагнитного материала, а на конечном - из магнитного материала, то магнитная сила, действующая на частицы, будет увеличиваться по мере движения в зоне сепарации. Если магнитная часть отражателя будет иметь плавно возрастающую сдоль траетории движения потока частич толщину, то можно добиться соответствующего плавного увеличения магнитной силы. С целью эффективного предотвращения проскальзывания магнитных частиц по поверхности барабана и эффективного удаления магнитного продукта с барабана его поверхность может быть снабжена ребрами, в основном перпендикулярными направлению движения барабана, которые ограничивают скольжение магнитных частиц по поверхности барабана при его вращении из зоны сепарации в немагнитную зону, где частицы сбрасываются с поверхности барабана в примник магнитных продуктов. Для эффективного удаления немагнитной фракции целесообразно на выходе из зоны сепарации перед примником немагнитной фракции разместить дополнительное устройство улавливания немагнитной фракции,отбирающее остаточный пылевоздушный поток в зону разряжения (пониженного давления), создаваемую любым известным способом. В качестве такого устройства эффективно использование воздушного циклона. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ магнитной сепарации, включающий приготовление пылевоздушной смеси, воздействие на смесь магнитного поля, сбор в примники магнитной и немагнитной фракции, отличающийся тем, что обеспечивают движение пылевоздушной смеси в зоне сепарации по такой траектории, где на частицы смеси действует центробежная сила, вектор которой имеет отрицательную проекцию на направление вектора магнитной силы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зоне сепарации воздействуют магнитной силой, преимущественно имеющей центростремительное направление. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зоне сепарации воздействуют магнитным полем, преимущественно усиливающимся к выходу из зоны сепарации. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что создают зону пониженного давления перед примником немагнитной фракции. 5. Устройство для магнитной сепарации, включающее вращающийся барабан из немагнитного материала, внутри которого размещена неподвижная магнитная система, и примники продуктов разделения, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено отражателем, окружающим в зоне сепарации барабан из немагнитного материала, внутренняя поверхность отражателя является цилиндрической поверхностью с образующей, параллельной оси барабана, а также снабжено устройствами для приготовления и подачи пылевоздушной смеси в пространство между барабаном и отражателем, при этом отражатель и магниты размещены таким образом, что на частицы действует центробежная сила, вектор которой имеет отрицательную проекцию на направление вектора магнитной силы. 6. Устройство для магнитной сепарации по п.5, отличающееся тем, что устройство подачи пылевоздушной смеси выполнено в виде сопла, причем внутренняя цилиндрическая поверхность стенки сопла тангенциально сопрягается с внутренней поверхностью отражателя и образует с ней единую гладкую цилиндрическую поверхность, образующая которой параллельна оси барабана, а направляющая представляет собой гладкую выпуклую кривую. 7. Устройство для магнитной сепарации по п.6, отличающееся тем, что сопло имеет прямоугольное сечение, вытянутое вдоль образующей внутренней цилиндрической поверхности стенки сопла. 8. Устройство для магнитной сепарации по п.5, отличающееся тем, что отражатель размещн непосредственно после устройства для приготовления и подачи пылевоздушной смеси. 9. Устройство для магнитной сепарации по любому из пп.5-8, отличающееся тем, что внутренняя поверхность отражателя является цилиндрической поверхностью, образующая которого параллельна оси барабана, а направляющая кривая является окружностью, центр которой размещен с эксцентриситетом относительно оси барабана. 10. Устройство для магнитной сепарации по любому из пп.5-9, отличающееся тем, что отражатель с внутренней стороны снабжен боковыми ребрами, выступающими в сторону барабана. 11. Устройство для магнитной сепарации по любому из пп.5-10, отличающееся тем, что, по меньшей мере, частично отражатель выполнен с использованием магнитного материала. 12. Устройство для магнитной сепарации по любому из пп.5-11, отличающееся тем, что на поверхности вращающегося барабана размещены рбра, ориентированные преимущественно перпендикулярно направлению вращения барабана. 13. Устройство для магнитной сепарации по любому из пп.5-12, отличающееся тем, что содержит дополнительное устройство улавливания немагнитной фракции, создающее зону пониженного давления перед примником немагнитной фракции. 14. Устройство для магнитной сепарации по п.13, отличающееся тем, что устройство улавливания немагнитной фракции представляет собой воздушный циклон.