Способ магнитной сепарации

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ шахтного типа через шихтовый затвор и выпускной патрубок поступает в аэродинамическую трубу, в которой поддерживают поток сжатого газа (воздуха) с регулируемой скоростью, превышающей вторую критическую скорость, т.е. скорость витания твердых частиц, при которой загружаемый сыпучий материал пневмотранспортируется. Из вертикального участка аэродинамической трубы поток материала выходит в открытое пространство и по инерции переходит в немагнитную трубу большего диаметра с установленной магнитной системой (электромагнит), при прохождении через которую под действием магнитных сил магнитные частицы прилипают на поверхность немагнитной трубы, а немагнитные частицы пролетают и вместе с газовым потоком поступают в камеру пылеулавливания. По мере накопления плотного слоя магнитных частиц на поверхности трубы периодически кратковременной перекидкой клапанов переводят поток во вторую аналогичную систему, на мгновение отключают электромагнит,магнитный слой осыпается вниз и поступает в бункер-накопитель, после чего возобновляется пневмотранспорт сыпучего материала, цикл повторяется бесконечно до полного пропускания заданного количества исходного материала.(72) Тлеугабулов Сулейман Мустафьевич Койшина Гулзада Мынгышкызы Тажиев Елеусиз Болатович Ахылбеков Сайлаубек Жорабекович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к области магнитной сепарации сухих сыпучих металлсодержащих материалов и может быть использовано в металлургической и горнорудной отраслях промышленности. Изобретение относится к области магнитной сепарации сухих сыпучих металлсодержащих материалов и может быть использовано в металлургической и горнорудной отраслях промышленности. Плотный слой мелкого или дисперсного сыпучего материала, содержащего магнитные и слабомагнитные частицы из герметической камеры Изобретение относится к области магнитной сепарации сухих сыпучих металлсодержащих материалов и может быть использовано в металлургической и горнорудной отраслях промышленности. Достигаемый технический результат повышение эффективности сепарации во взвешенном слое сыпучих материалов за счет снижения внутренних сил сцепления и трения между частицами и повышения действия сил магнитного или электрического поля. Способ включает аэродинамическую трубу, в которую вдувают смесь дисперсных металлсодержащих сыпучих материалов с газовым потоком со второй критической скоростью, т.е. со скоростью витания или пневмотранспорта,на выходе из аэродинамической трубы поток попадает в немагнитную трубу с закрепленным снаружи электромагнитом,в которой продолжается пневмотранспорт материала. На участке расположения магнита магнитная часть твердых частиц, свободно перемещаясь в потоке, прилипает к поверхности немагнитной трубы. По мере накопления толщины слоя магнитного материала периодически и кратковременно отключается магнит или электромагнит, при котором магнитный слой попадает в накопительную камеру. Известен способ магнитной сепарации сыпучих материалов Патент РФ 2229343. МПК В 03 С 001/14, включающий подачу сухих сыпучих материалов на поверхность вращающегося немагнитного барабана, на поверхности которого закреплены очистительные планки, магнитную системы, размещенную внутри немагнитного барабана и состоящую из постоянных магнитов чередующейся полярности в направлении движения материала, осаждение магнитного продукта под действием магнитных сил поля и перечистку магнитного продукта на поверхности этого барабана, направление продуктов сепарации в приемники. Перечистку материала проводят в магнитном поле, частота изменения полярности которого больше частоты изменения полярности магнитного поля в зоне осаждения магнитного продукта. Скорость вращения немагнитного барабана устанавливается такой величины, при которой суммарные механические силы,действующие на отрыв немагнитной фракции продукта перечистки больше,чем все альтернативные силы, удерживающие ее на поверхности немагнитного материала. Недостаток данного способа сепарации сыпучих материалов состоит в том, что воздействие на интенсификацию разделения магнитных и немагнитных фракций осуществляется изменением положения магнитных полей, механической перечисткой плотного слоя, изменением скорости вращения барабана. Однако все эти воздействия не обеспечивают условия свободного притяжения магнитных фракций из плотного слоя к поверхности немагнитного барабана под действием сил магнитного поля. Наиболее близким по сущности и достигаемому результату способом предлагаемому техническому решению является способ магнитной сепарации Патент 2104798, МПК В 03 С 001/00,заключающийся в снижении внутренних сил взаимодействия магнитных и немагнитных фракций в плотном слое сыпучего материала путем интенсификации разрыхления и перемешивания частиц в псевдоожиженном слое, который дополнительно подвергается вибрационному воздействию с параметрами амплитуды 3-5 мм,частоты колебаний рабочей поверхности 400-550 мин-1. Сыпучий материал поступает в пневмовибрационный желоб,над которым расположена магнитная система. На слой материала действуют вибрация с амплитудой 3-5 мм и частотой 400-550 мин-1. Одновременно под рабочую поверхность, представляющую собой тонкое сито,подается поток воздуха. Таким образом, на магнитные включения, находящиеся в кипящем слое, действуют сила выталкивания воздушной струи магнитная сила, направленные в одну сторону. Недостаток прототипа заключается в том, что сыпучий материал в виде плотного слоя расположен в желобе. Поддув воздуха снизу и создание кипящего слоя полностью не освобождает силы сопротивления немагнитных частиц движению магнитных частиц. Кроме того, между кипящим слоем в желобе и расположенным сверху магнитной системой имеется свободное пространство определенной высоты, которое ослабляет действие сил магнитного поля на слой. Все это приводит к снижению эффективности и производительности магнитной сепарации. Указанные недостатки могут быть восполнены решением новых задач с целью повышения эффективности и непрерывности магнитной сепарации в разряженном потоке дисперсных металлсодержащих материалов. Цель настоящего технического решения состоит в повышении эффективности разделения сыпучего материала,содержащего магнитные и слабомагнитные включения, на магнитные и немагнитные фракции созданием непрерывного потока разреженного слоя сыпучего материала и пропусканием его через магнитное поле в немагнитной трубе,снабженной магнитной системой, где происходит отделение (осаждение) магнитных и слабомагнитных частиц на поверхность трубы, а немагнитные частицы пролетают в потоке и поступают в камерууловитель. Поставленная цель достигается решением следующей технической задачи. Задача. Плотный слой мелкого или дисперсного сыпучего материала, содержащего магнитные и слабомагнитные частицы из герметической камеры шахтного типа через шихтовый затвор и выпускной патрубок поступает в аэродинамическую трубу, в которой поддерживают поток сжатого газа (воздуха) со скоростью превышающей скорость кипящего слоя, скорость регулируется в пределах второй критической скорости, т.е. скорости витания твердых частиц, при которой загружаемый сыпучий материал приобретает пневмотранспортное состояние. Из вертикального участка аэродинамической трубы поток материала выходит в открытое пространство и по инерции переходит в немагнитную трубу большего диаметра с установленной магнитной системой(электромагнит), при прохождении через которую под действием магнитных сил магнитные частицы прилипают на поверхность немагнитной трубы, а немагнитные частицы пролетают и вместе с газовым потоком поступают в камеру пылеулавливания. По мере накопления плотного слоя магнитных частиц на поверхности немагнитной трубы кратковременной перекидкой клапанов периодически поток переводят во вторую аналогичную систему, при этом на мгновение отключают электромагнит,магнитный слой осыпается вниз и поступает в бункер-накопитель,после чего возобновляется пневмотранспорт сыпучего материала, цикл повторяется бесконечно до полного пропускания заданного количества исходного материала. 1. Газовый поток в слое сыпучих материалов является наиболее плавным равномерно действующим разрыхлителем. В зависимости от скорости движения газового потока слои сыпучего материала приобретают три вида структуры 1) плотный слой 2) кипящий слой 3) разреженный слой. В плотном слое сыпучего материала газовый поток совершает фильтрационное движение при скорости движения, при которой динамическое противодавление струек газа меньше внутреннего сопротивления соприкасающихся частиц в слое. В кипящем слое скорость движения газового потока повышается до такого уровня, при котором динамическое противодавление струек газа преодолевает внутреннее сопротивление соприкасающихся частиц,твердые частицы приобретают свободу перемещения в пределах слоя,т.е. кипящее состояние. Скорость газового потока,соответствующая этому состоянию слоя называют первой критической скоростью. Скорость газового потока, при которой его динамическое противодавление на миделево сечение твердых частиц превышает их массу называют второй критической скоростью. При этой скорости достигается максимальное разрежение твердых частиц в слое и снижение его внутреннего сопротивления,иначе говоря,скорости пневмотранспорта. Именно поэтому эффективность магнитной сепарации достигается при действии магнитных сил на слой сыпучего материала в условиях его пневмотранспорта и свободного перемещения твердых частиц в объеме. 2. Перевод сыпучего материала, содержащего магнитные и слабомагнитные частицы,в максимально разреженное и свободно движущееся состояние осуществляется в условиях пневмотранспорта в аэродинамической трубе. Ввод пневмотраспортируемого потока в немагнитную трубу с магнитной (электромагнитной) системой с увеличением диаметра на величину слоя осаждаемого магнитного материала обеспечивает эффективное разделение сыпучего материала на магнитные и немагнитные частицы. Регулируемая скорость пневмотраспортируемого потока обеспечивает также пневмотраспортировку твердых частиц и в расширяющейся части немагнитной трубы,что позволяет при кратковременном отключении магнитной системы направить магнитный материал в потоке в приемный бункер-накопитель. В современных условиях производства в горнометаллургической отрасли накопление металлсодержащих промышленных отходов,особенно в виде шлаков и шламов, создает экологическую проблему. Решение ее лежит в обеспечении экономической целесообразности переработки этих отходов. Путь к облагораживанию металлсодержащих промышленных отходов прокладывается через эффективный и производительный способ магнитной сепарации. В качестве сыпучего материала, содержащего магнитные и слабомагнитные включения, можно использовать конвертерный шлак, содержащий 25 железа в виде , а также 3,2 МО и 2,5 С 2 О 3,которые в сумме составляют 30-32. Остальные составляющие приходятся на немагнитные шлакообразующие оксиды 2, , А 23, . Небольшие концентрации МО и С 23 связаны в основном с оксидом железа и образуют магнитные частицы. Пример 1. Вторая критическая скорость, т.е. скорость витания твердых частиц в зависимости от объемного веса и диаметра частицы может быть определена по формуле, Г - коэффициент сопротивления слоя сыпучих материалов и вес газа-носителя в 1 м 3 (кг/м 3) соответственно. В расчет необходимо принимать максимальный диаметр фракции и максимальный объемный вес частиц. Скорость,определенная по этим показателям максимума будет справедлива и для частиц меньшего диаметра и объемного веса. Принимая коэффициент сопротивления слоя по опытным данным на уровне 6,0, объемный вес воздуха 1,3 кг/м 3, максимальный диаметр фракции 1,0 мм (или 0,001 м), максимальный объемный вес твердых металлсодержащих оксидов 4500 кг/м 3,подставляя их в расчетную формулу определяем Пневмотранспорт данного сыпучего материала должен быть осуществлен при скорости выше расчетной, т.е. 2,8-3,0 м/с. Пример 2. Разделение сыпучего материала на магнитную и немагнитную составляющие позволяет получать два вида продукции, используемых в металлургии и строительной отрасли. Заданную производительность процесса можно использовать для определения диаметра как аэродинамической,так и немагнитной трубы для осаждения магнитной фракции. При пневмотранспорте нагрузки на газовый поток - носитель можно регулировать в пределах от 20 кг/м 3 до 200 кг/м 3. Секундный расход газа через сечение немагнитной трубы определяется по формуле Задаваясь численными значениями Ме 30 50 кг/м 3 можно установить ожидаемую массу осаждаемого и выпускаемого магнитного материала в зависимости от диаметра немагнитной трубы в зоне расположения магнитной системы. 1. При 10,080 м. Предлагаемое техническое решение - способ магнитной сепарации металлсодержащих сыпучих материалов обеспечивает непрерывный процесс глубокого извлечения магнитных фракций,получение качественных металлсодержащих концентратов переработкой накопленных и накапливаемых промышленных отходов, что направлено на эффективное решение экологической и экономической проблем. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ магнитной сепарации, включающий сыпучий материал, содержащий магнитные и слабомагнитные включения, разрыхление его вибрацией с определенной амплитудой и частотой колебаний, а также образованием кипящего слоя воздушным потоком, отличающийся тем, что сыпучий материал, содержащий магнитные и слабомагнитные включения,предварительно разрыхляют сжатым газовым потоком в герметической емкости и поток направляют в аэродинамическую трубу, в которой регулируют скорость движения потока смеси газа и твердых частиц на уровне выше второй критической При выходе магнитных материалов от массы пневмотранспортируемого материала в пределах 3035,можно получить обогащенный металлическими оксидами концентрат ориентировочно следующего состава. Таблица Состав концентрата,МО С 23 8,0-10,0 6,0-8,0 7,0-9,0 5,5-7,0 скорости, т.е. выше скорости витания (уноса) твердых частиц, при которой сыпучие материалы пневмотранспортируются и твердые частицы в них приобретают свободу перемещения в трехмерном пространстве,из аэродинамической трубы пневмотранспортируемый поток поступает в немагнитную трубу увеличенного диаметра,снабженной магнитной(электромагнитной) системой, магнитная сила действует на свободно движущиеся магнитные и слабомагнитные частицы и осаждает их на внутреннюю поверхность немагнитной трубы, образуя плотный слой магнитного материала, немагнитные частицы пролетают и по газоотводу поступают в камерууловитель, где отделяются от газового потока по мере накопления магнитного материала на поверхность трубы периодически переводят пневмотранспортируемый поток в параллельно действующую линию и кратковременно отключают магнитную (электромагнитную) систему, при котором слои магнитного материала осыпаются и оседают в приемный бункер-накопитель, после чего возобновляется поток пневмотранспорта, цикл повторяют бесконечно в пределах заданной массы обрабатываемого сыпучего материала. где, 1 - диаметр немагнитной трубы, м Г - скорость движения газового потока, м/с Это количество газа несет с собой нагрузку сыпучего материала массой(кг/м 3), из которой осаждается масса магнитного материала За минуту осаждается магнитный материал массой