Лотковый магнитный сепаратор

Тагунов Евгений Яковлевич, Тагунов Птр Евгеньевич (RU), Измалков Владимир Александрович (UA), Пучков Валерий Алексеевич (RU) Предложен лотковый магнитный сепаратор для магнитного обогащения слабомагнитных руд и очистки минерального сырья от магнитных примесей. Сепаратор включает рабочий орган в виде пары наклонных лотков, под каждым из которых расположена магнитная система, питатель, примный бункер и смывное устройство для смыва магнитной и немагнитной фракций. Магнитная система каждого лотка содержит магнитные блоки, включающие постоянные магниты и намагниченные вдоль продольного направления лотка, а между каждой парой последовательных блоков расположено по одному ферромагнитному концентратору, каждый из которых образует один из полюсов магнитной системы, полярность которых чередуется вдоль продольного направления лотка. Сепаратор также содержит магнитопроводящий экран, выполненный с возможностью поочердного расположения над лотками пары с образованием рабочего зазора, так что магнитный поток, создаваемый магнитной системой, замыкаясь через концентраторы и экран, формирует в этом зазоре вблизи концентраторов локальные магнитные ловушки для захвата магнитных частиц исходного материала. 014397 Область техники Изобретение относится к магнитным сепараторам, в частности к высокоградиентным магнитным сепараторам, которые могут быть использованы для магнитного обогащения слабомагнитных руд и очистки минерального сырья от магнитных примесей. Уровень техники Из уровня техники широко известны магнитные сепараторы, которые используют для разделения исходного материала на магнитную и немагнитную фракции. Одним из типов магнитных сепараторов являются полиградиентные, или высокоградиентные, сепараторы, в которых разделение магнитной и немагнитной фракций происходит за счт создания в рабочей зоне областей действия высокоградиентных магнитных сил. В этих областях происходит извлечение и удержание магнитных частиц, в то время как немагнитные частицы свободно проходят через эти области. В лотковых магнитных сепараторах указанные области действия высокоградиентных магнитных сил создают при движении исходного продукта по лотку или жлобу. При этом известно, что в процессе полиградиентной сепарации для извлечения из исходного материала мелких частиц с низкой магнитной восприимчивостью необходимо обеспечить в рабочей зоне сепаратора высокие значения силового параметра где В - вектор магнитной индукции, что достигается одновременным обеспечением высоких значений индукции магнитного поля и е градиента. В частности, из авторского свидетельства СССР 1681961 известен полиградиентный магнитный сепаратор, содержащий бесконечную цепь со штангами и ферромагнитными концентраторами в виде пружин, проходящую через щелевой зазор наклонного желоба, образованный магнитопроводами, полюсными наконечниками электромагнитной системы и немагнитными вставками. Магнитный поток создают катушками, установленными на магнитопроводы. При работе сепаратора цепь с концентраторами перемещают по наклонному желобу навстречу сепарируемому материалу в виде суспензии, подаваемой в щелевой зазор. Концентраторы с притянутыми к ним в магнитном поле частицами магнитной фракции после выхода из желоба промывают струями воды. Очищенная суспензия (немагнитная фракция) проходит самотеком по желобу, после чего е сливают с нижнего конца желоба. Недостатком этого сепаратора является его низкая эксплуатационная надежность. Передвигаемые в наклонном желобе элементы цепи, а также штанги и концентраторы подвержены значительным знакопеременным механическим нагрузкам на входе и выходе из зоны действия магнитного поля. Это обстоятельство, а также интенсивный абразивный износ шарниров цепи будет обуславливать частый выход ее из строя и, соответственно, необходимость замены или восстановления. Кроме того, конструкция магнитной системы сепаратора обуславливает значительные холостые потоки рассеяния магнитного поля. При этом использование электромагнитной системы увеличивает требования сепаратора к энергопотреблению. Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является магнитный сепаратор по заявке на изобретение РФ 94038142. Этот сепаратор содержит питатель, наклонный лоток с расположенной под ним магнитной системой, примный бункер и смывное устройство для смыва магнитной и немагнитной фракций. Магнитная система содержит подковообразные постоянные магниты, соединенные попарно и образующие Ш-образные магнитопроводы с установленными на одноименных полюсах катушками. Полюса магнитопроводов направлены в сторону дна лотка. Сепарируемый материал в виде суспензии перемещают по каналам наклонного лотка, при этом магнитные частицы притягиваются к его дну в местах примыкания полюсов. Очищенный материал (немагнитная фракция), проходя самотеком по желобу, свободно стекает с него. После прекращения подачи исходного питания и снятия напряжения с катушек периодически путм смыва разгружают магнитную фракцию, так как величины магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами, недостаточно для удержания частиц магнитной фракции. Такая конфигурация магнитной системы позволяет увеличить качество сепарации по сравнению с сепаратором по авторскому свидетельству СССР 1681961, а отсутствие в сепараторе движимых частей, используемых для перемещения концентраторов, позволяет упростить конструкцию сепаратора и снизить износ его элементов. Однако конструктивная схема магнитной системы данного сепаратора не позволяет создать на поверхности дна лотка зоны с высоким значением силового параметра что обуславливает низкую эффективность этого сепаратора при работе с мелким слабомагнитным материалом. Кроме того, использование в магнитной системе катушек намагничивания ужесточает требования к энергопотреблению. Таким образом, существует потребность в усовершенствовании лотковых магнитных сепараторов для повышения эффективности магнитной сепарации со снижением потерь магнитного продукта в процессе обогащения и снижением содержания магнитных примесей в процессе очистки минерального сырья.-1 014397 Сущность изобретения Задачей настоящего изобретения является создание высокоградиентного магнитного лоткового сепаратора с увеличенной эффективностью магнитной сепарации путем создания зон с высоким значением силового параметра Указанная задача решена благодаря тому, что в лотковый магнитный сепаратор для разделения исходного материала на магнитную и немагнитную фракции, включающий питатель, примный бункер и смывное устройство для смыва магнитной и немагнитной фракций, дополнительно включн рабочий орган в виде по меньшей мере одной пары наклонных лотков, под каждым из которых расположена магнитная система, содержащая магнитные блоки, включающие постоянные магниты и намагниченные вдоль продольного направления лотка, а между каждой парой последовательных блоков расположено по одному ферромагнитному концентратору, каждый из которых образует один из полюсов магнитной системы, полярность которых чередуется вдоль продольного направления лотка, а сепаратор дополнительно содержит по меньшей мере один магнитопроводящий экран, связанный, соответственно, с указанной по меньшей мере одной парой лотков и выполненный с возможностью поочердного расположения над лотками пары с образованием рабочего зазора, так что магнитный поток, создаваемый магнитной системой, замыкаясь через концентраторы и экран, формирует в этом зазоре вблизи концентраторов локальные магнитные ловушки для захвата магнитных частиц исходного материала. Такая конфигурация магнитной системы каждого из лотков обеспечивает создание на дне лотка зон с высоким значением силового параметра с увеличением эффективности сепарации. Конфигурация этих зон в виде узких полос, перпендикулярных направлению движения исходного материала по лотку, обеспечивает прохождение материала в непосредственной близости от указанных зон с эффективным извлечением магнитных частиц. Использование магнитной системы на постоянных магнитах снижает требования к энергопотреблению сепаратора, при этом введенный в сепаратор магнитопроводящий экран способствует концентрации магнитного потока в рабочем зазоре, а при его отводе из положения над соответствующим лотком обеспечено ослабление магнитного потока в рабочем зазоре и разгрузка магнитной фракции. При этом использование спаренных лотков с общим экраном, попеременно размещаемым над ними, обеспечивает эффективное перераспределение магнитного потока между лотками пары, находящимися в рабочем и нерабочем состоянии соответственно. В одном из предпочтительных вариантов реализации изобретения магнитные блоки содержат высокоэнергетичные редкоземельные магниты. В ещ одном предпочтительном варианте реализации изобретения каждый концентратор содержит по меньшей мере один выступ, направленный к соответствующему лотку. В ещ одном предпочтительном варианте реализации изобретения бункер содержит разделительный шибер. В ещ одном предпочтительном варианте реализации изобретения между концентраторами магнитных систем каждой пары лотков обеспечен магнитный контакт. В ещ одном предпочтительном варианте реализации изобретения магнитные блоки, примыкающие к одному концентратору с разных сторон, намагничены в противоположных направлениях. Краткое описание чертежей Ниже приведено подробное описание предпочтительного варианта реализации настоящего изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, описание которых представлено ниже. На фиг. 1 представлен продольный разрез лотка магнитного сепаратора с магнитной системой и расположенным над лотком магнитопроводящим экраном в соответствии с настоящим изобретением и выноска А, иллюстрирующая замыкание линий магнитного потока через магнитопроводящий экран; на фиг. 2 представлены два лотка с магнитными системами, объединнные в рабочую пару и имеющие общий экран, в соответствии с настоящим изобретением. Осуществление изобретения Магнитный высокоградиентный лотковый сепаратор по настоящему изобретению содержит рабочий орган в виде системы спаренных наклонных лотков. Сепаратор может содержать по меньшей мере одну такую пару. На фиг. 1 представлен продольный разрез одного лотка 6 сепаратора с расположенной под ним магнитной системой. Каждый лоток имеет свою магнитную систему, которая содержит магнитные блоки 1 в виде прямоугольных параллелепипедов, включающие высокоэнергетичные редкоземельные магниты и установленные на основании 2 из немагнитного материала. Магниты блоков 1 заключены в кожухи, предназначенные для защитымагнитов и их закрепления на основании 2. Блоки 1 намагничены вдоль продольного направления лотка 6. Между каждой парой последовательных блоков 1 расположено по одному ферромагнитному концентратору 3, имеющему по меньшей мере один заострнный рабочий выступ 8, направленный к лотку. Концентраторы 3 образуют полюса магнитной системы, а их полярность чередуется вдоль продольного направления лотка 1, при этом блоки 1, примыкающие к одному-2 014397 концентратору 3 с разных сторон, намагничены в противоположных направлениях. Между концентраторами магнитных систем каждой пары лотков обеспечен магнитный контакт. Пространство между выступами 8, выступающими над блоками 1, заполнено подложкой 5 из немагнитного материала. Над лотком 6 с образованием щелевого рабочего зазора расположен магнитопроводящий экран 4. Блоки 1 формируют магнитный поток, собираемый концентраторами 3 и замыкаемый через выступы 8 и экран 4. Линии замыкания магнитного потока проиллюстрированы на выноске А на фиг. 1. На фиг. 1 экран 4 расположен над одним лотком 6, однако его можно попеременно располагать над обоими лотками пары. Лотки сепаратора попарно связаны с каналами питателя 9, расположенного со стороны приподнятых концов лотков, и примным бункером (не показан), расположенным со стороны опущенных концов лотков и содержащим разделительный шибер. Сепаратор также включает смывное устройство для смыва магнитной и немагнитной фракций (не показано). Благодаря концентрации магнитного потока на рабочих выступах концентраторов на дне лотка образованы высокоградиентные участки, имеющие вид узких полос, ориентированных перпендикулярно продольному направлению лотка 1, то есть направлению движения материала при работе сепаратора. Эти высокоградиентные участки выполняют функцию локальных магнитных ловушек для магнитных частиц. Проведенные расчеты показали, что значения силового параметра в зоне действия ловушек могут достигать величин до 2500 Т 2/м. То обстоятельство, что высокоградиентные участки расположены перпендикулярно направлению движения обогащаемого или очищаемого материала, обеспечивает прохождение всего объма указанного материала в непосредственной близости от таких участков, что сводит к минимуму вероятность случайного попадания магнитных частиц в немагнитный продукт. Описание работы магнитного сепаратора по настоящему изобретению при процессе мокрого магнитного обогащения приведено со ссылками на фиг. 2, на котором представлены два лотка 6 и 7 с магнитными системами, объединнные в рабочую пару и имеющие общий экран 4, в соответствии с настоящим изобретением. Работа лоткового сепаратора со связанными попарно лотками проходит циклически,а экран 4 занимает рабочее положение над каждым из лотков поочередно. При использовании сепаратора в процессе мокрого магнитного обогащения рабочий цикл состоит из трех стадий. На первой стадии при рабочем положении экрана 4 над первым лотком 6, как показано на фиг. 2, по одному из каналов питателя (на фиг. 2 не показан) осуществляют загрузку первого лотка 6 обогащаемым исходным продуктом,предварительно прошедшим обработку на стандартном сепараторе со слабым магнитным полем и освобожденным от сильномагнитных фракций. Наклонное расположение лотка обеспечивает перемещение исходного материала по лотку в направлении от питателя к примному бункеру (на фиг. 2 не показан) по щелевому рабочему зазору. При движении исходного материала по щелевому рабочему зазору лотка 6 магнитные ловушки этого лотка захватывают и удерживают слабомагнитные частицы, содержащиеся в этом материале. При этом немагнитная фракция свободно проходит по лотку к примному бункеру, где е направляют в отдел примного бункера для немагнитной фракции с помощью разделительного шибера. На второй стадии при сохранении положения экрана над лотком 6 с помощью смывного устройства осуществляют водную промывку магнитной фракции, захваченной ловушками, и е освобождение от частиц немагнитной фракции, которые могут застревать между магнитными частицами. Положение разделительного шибера по-прежнему обеспечивает направление частиц немагнитной фракции в соответствующий отдел примного бункера. На третьей стадии экран 4 перемещают в рабочее положение над вторым лотком 7. При этом разделительный шибер переводят в позицию для направления продукта, смываемого с первого лотка 6, в отдел приемного бункера для магнитной фракции. В отсутствие экрана 4 над магнитной системой лотка 6 магнитный поток, проходящий через рабочие выступы концентраторов, значительно ослабевает, и магнитная сила становится недостаточной для удержания слабомагнитных частиц, которые посредством смывного устройства смывают водой в примный бункер. Разница в величинах сил, удерживающих магнитные частицы в магнитных ловушках сепаратора при рабочем и нерабочем положении магнитопроводящего экрана по отношению к каждому лотку, увеличена благодаря магнитному контакту между концентраторами магнитных систем спаренных лотков. Магнитный поток, создаваемый магнитными блоками того лотка, над которым нет экрана, замкнут при этом через область магнитного контакта концентраторов и магнитопроводящий экран над вторым лотком пары. Это увеличивает разницу величин магнитных потоков, проходящих через рабочие выступы концентраторов спаренных лотков и, соответственно,магнитными силами, действующими в их магнитных ловушках, при рабочем и нерабочем положении магнитопроводящего экрана. При осуществлении третьей стадии процесса сепарации в первом лотке 6 во втором лотке 7 выполняют первую стадию процесса сепарации. Цикличность работы сепаратора в процессе мокрого магнитного обогащения проиллюстрирована в-3 014397 таблице, в которой показано соответствие между стадиями работы спаренных лотков. Предлагаемый сепаратор может быть также использован в сухом процессе очистки материала, содержащего малые концентрации слабомагнитных примесей, например при сухом обогащении песков для нужд стекольной промышленности. В этом случае разгрузку одного лотка пары осуществляют при перемещении магнитопроводящего экрана в положение над вторым лотком пары, а рабочий цикл состоит из двух стадий, так как отсутствует стадия промывки магнитных частиц, захваченных магнитными ловушками. Отсутствие этой стадии не сказывается на эффективности работы сепаратора, так как при очистке не ставится задача получения концентрата с минимальным содержанием немагнитной фракции и попадание немагнитных частиц в магнитный продукт при разгрузке сепаратора не является недостатком в его работе. Хотя изобретение описано на примере предпочтительного варианта его реализации, для специалиста очевидно, что в него могут быть внесены изменения и модификации без отклонения от его сущности и объма, которые определяются прилагаемой формулой изобретения. Магнитные ловушки имеют форму узких полос, направленных перпендикулярно направлению движения сепарируемого материала, и характеризуются высоким значением силового параметра что существенно увеличивает эффективность сепарации. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Лотковый магнитный сепаратор для разделения исходного материала на магнитную и немагнитную фракции, включающий питатель, примный бункер, смывное устройство для смыва магнитной и немагнитной фракций и рабочий орган в виде по меньшей мере одной пары наклонных лотков, под каждым из которых расположена магнитная система, содержащая магнитные блоки, включающие постоянные магниты и намагниченные вдоль продольного направления лотка, а между каждой парой последовательных блоков расположено по одному ферромагнитному концентратору, каждый из которых образует один из полюсов магнитной системы, полярность которых чередуется вдоль продольного направления лотка, а сепаратор дополнительно содержит по меньшей мере один магнитопроводящий экран, связанный соответственно с указанной по меньшей мере одной парой лотков и выполненный с возможностью поочердного расположения над лотками пары с образованием рабочего зазора, так что магнитный поток, создаваемый магнитной системой, замыкаясь через концентраторы и экран, формирует в этом зазоре вблизи концентраторов локальные магнитные ловушки для захвата магнитных частиц исходного материала. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что магнитные блоки содержат высокоэнергетичные редкоземельные магниты. 3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что каждый концентратор содержит по меньшей мере один выступ, направленный к соответствующему лотку. 4. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что бункер содержит разделительный шибер. 5. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что между концентраторами магнитных систем каждой пары лотков обеспечен магнитный контакт. 6. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что магнитные блоки, примыкающие к одному концентратору с разных сторон, намагничены в противоположных направлениях.