Магнитный сепаратор - RU2126299C1
Код документа: RU2126299C1
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение имеет отношение к области устройств для сепарации. Более конкретно, настоящее изобретение касается создания устройств для сепарации слабо намагниченных частиц от немагнитных частиц в их смеси. Здесь слово "магнитный" относится к частицам, которые могут быть намагничены, и не означает частицы, которые сами являются постоянными магнитами. Эта методика сепарации является очень важной в современных операциях добычи железной руды, в которых руда является относительно бедной и содержит много пустой породы. Примером является добыча таконита, когда руда относительно бедная и содержит первичные слабо намагниченные минералы железа, которые обычно именуют "окисленным таконитом". Обычно такие руды ничем не лучше отброшенных "хвостов" ранее проведенных операций по добыче железа, причем такие хвосты могут стать значительным источником железа при использовании сепарации в соответствии с настоящим изобретением.
Известны патенты США 3,947,349 и 4,046,680, в которых предложены сепараторы с постоянными магнитами высокой интенсивности; и патент США 4,874,508, в котором описан магнитный сепаратор.
Раскрытый в настоящем изобретении блок вращающегося барабана магнитного сепаратора образован несколькими установленными друг на
друга в стопу
одинаковыми "кольцевыми" блоками, которые совместно образуют центральную секцию. С каждой стороны от стопы (пакета) центральной секции имеется переходное кольцо, которое, за исключением
диаметра
фланца, идентично кольцевым блокам центральной секции. Переходные кольца на их внешних концах соединены болтами с опорными кольцами барабана, которые служат для
приложения вращающих
и
изгибающих усилий, необходимых для установки барабана в пространстве и для его вращения.
Кольца центральной секции раздвинуты в пакете на расстояние, достаточное для того, чтобы ввести модули пористого матричного материала между фланцами смежных колец. Обрабатываемый материал пропускают через эту матрицу для осуществления магнитной сепарации. Пространство между раздвинутыми кольцами необходимо для того, чтобы позволить пропустить подлежащий обработке материал от внешних сопел внутрь барабана и от внутренних сопел назад наружу, через модули пористой матрицы.
Решение многих проблем известных ранее сепараторов достигнуто применением описанной здесь конструкции с установленными друг на друга стопой кольцами и со смещенными болтами. Барабан представляет собой совокупность колец, каждое из которых имеет U-образное поперечное сечение, соединенных вместе болтами вблизи, но со смещением, от внутренней поверхности барабана, пропущенных через распорки, которые определяют ширину (по оси) карманов матрицы. Карманы матрицы образованы между каждыми двумя смежными кольцами. За счет смещения болтов наружу от внутренней поверхности барабана имеется возможность непосредственного ввода питающих сопел в карманы матрицы изнутри барабана. За счет введения распорок, через которые проходят болты, во внутренние концы перегородок, которые определяют радиально ориентированные границы карманов матрицы, достигается двойная задача - минимизации разрыва потока и прикрепления этих частиц. За счет использования пропускных стоек или стержней, которые на внешних концах перегородок заходят в отверстия расположенных напротив друг друга поверхностей двух смежных колец, удается стабилизировать перегородки в направлении радиальной ориентации.
Сложенные стопой кольца, входящие в блок вращающегося барабана, изготовлены как унитарные структуры, образованные множеством слоев стекловолокна или полимера. Кольца имеют U-образное поперечное сечение с направленной наружу открытой стороной буквы U. Направление волокна и толщина стенки в каждой области поперечного сечения кольца оптимизировано для получения максимальной (по нагрузке) несущей способности и минимального веса. Способ конструирования позволяет получать узлы с высокой воспроизводимостью и с малыми допусками, имеющие идеально гладкую поверхность, открытую потоку обрабатываемого материала. Кроме того, использованный композитный материал устойчив к коррозии. Индивидуальные кольца имеют малый вес и удобны в обращении при сборке и при их удалении, если это требуется при ремонте. Использование композитных колец существенно уменьшает вес конструкции по сравнению с типичной стальной конструкцией. За счет уменьшения веса становится практически реализуемой конструкция "со стопой колец" со смещенными соединительными болтами. При конструировании из стали дополнительный вес увеличивал бы нагрузку консоли вблизи от смещенных болтов в центре барабана в такой степени, что потребовалось бы значительно уменьшать смещение болтов или же снижать вес барабана в целом. Но если уменьшить смещение болтов, то кольцо в стопе со смещенным болтом будет страдать многими из недостатков известных ранее конструкций, прежде всего тем, что будет создаваться препятствие потоку и/или будет происходить износ материала.
Каждое из показанных на чертежах унитарных колец состоит из двух или множества идентичных дугообразных сегментов. За счет зигзагообразного расположения (вдоль длины барабана) концевых прокладок между этими сегментами, может быть соединено вместе определенное число сегментов, которые функционируют главным образом идентично в соответствующем числе полных колец. Эта техника конструирования может быть применена при использовании индивидуальных сегментов, изготовленных как из стали, так и из композитного материала. Среди преимуществ такого решения укажем меньшую стоимость изготовления узла, удобство обращения с ним и возможность удаления индивидуальных дуговых сегментов на месте установки барабана при ремонте, без необходимости полной разборки барабана.
Для удержания матричных модулей в карманах, образованных для них между смежными кольцами, предусмотрен кольцевой уступ из износостойкого материала, идущий по внешнему краю обращенных друг к другу поверхностей каждого фланца кольца. Этот уступ дополнительно защищает только ту кольцевую поверхность, которая непосредственно открыта к воздействию полной абразивной силы питающего потока. (После входа в матрицу скорость потока существенно снижается, причем после прохода через первый комплект матриц поток в значительной степени диспергируется и фракционируется, за счет чего дополнительно снижается абразивное действие).
Матрица может быть изготовлена из сложенного гармошкой листа, сгибы (фальцы) которого ориентированы по окружности в карманах матрицы. Естественное пружинящее действие фальцев вызывает расширение матрицы и удерживает ее в карманах за счет взаимодействия между самыми крайними складками и износостойким уступом. Наоборот, за счет простого сжатия плоскогубцами или другим аналогичным инструментом, общая толщина матричного модуля может быть уменьшена в достаточной степени для освобождения уступа и матричный модуль может быть легко извлечен из кармана. Аналогичным образом матричные модули легко могут быть сжаты в достаточной степени для того, чтобы пройти между уступами для ввода в карманы. После этого происходит их естественное расширение и они удерживаются в карманах.
Первой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного магнитного сепаратора.
Другой задачей настоящего изобретения является создание вращающегося магнитного сепаратора, который прост по конструкции, экономичен при изготовлении, а также прост и эффективен при использовании.
С учетом указанных и других задач, в настоящем изобретении предлагается комбинация и построение узлов, которые далее описаны более детально со ссылкой на сопроводительные чертежи, а также более конкретно определены в приложенной формуле изобретения, причем следует понимать, что могут быть введены изменения, касающиеся формы, размера, пропорций и незначительных деталей конструкции, которые не выходят за рамки изобретения.
На фиг. 1 показан вид с торца сепаратора в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 2 показано поперечное сечение сепаратора по линии 2-2 фиг. 1.
На фиг. 3 показан вид сбоку барабана магнитного сепаратора в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 4 показан частично вид с увеличением центрального накопителя.
На фиг. 5 показан вид с торца центрального накопителя.
На фиг. 6 показан вид с торца с увеличением матричного модуля.
На фиг. 7 показан вид с увеличением матричного модуля в раздвинутом состоянии.
На фиг. 8 показан перфорированный лист, использованный в матричном модуле.
На фиг. 9 показан вид сбоку барабана другой конструкции.
На фиг. 10 показано поперечное сечение промежуточного кольца по линии 10-10 фиг. 9.
На фиг. 11 показан вид сбоку одного из сегментов, показанного на фиг. 9.
На фиг. 12 показан частично вид с увеличением фиг. 3.
На фиг. 13 показан вид сбоку фиг. 12.
На чертежах показан магнитный сепаратор 10, который включает в себя барабан 14, установленный на раме 12, которая служит основанием.
Барабан 14 изготовлен из пакета нескольких промежуточных колец 16. Каждое промежуточное кольцо 16 имеет U-образное поперечное сечение и может быть изготовлено из стекловолокна, введенного в полимер. Каждое промежуточное кольцо 16 имеет кольцевой обращенный наружу канал 17. Обращенный наружу канал 17 имеет кольцевое дно 25 и два смещенных друг от друга кольцевых фланца 24, которые прикреплены к кольцевому дну 25 и идут от него наружу.
Промежуточное кольцо 16 на каждом из концов пакета промежуточных колец 16 имеет переходное кольцо 18, закрепленное на одном из фланцев.
Каждое переходное кольцо 18 имеет кольцевое дно 21 и длинный фланец 20, прикрепленный к одному из раздвинутых фланцев 24 промежуточного кольца 16, и короткий фланец 22, прикрепленный к фланцу 32 опорного кольца 30 болтами 33. Каждое из опорных колец 30 прикреплено к переходному кольцу 18. Опорное кольцо 30 поддерживает барабан 14 на роликах 29, которые установлены на раме 12. Вокруг опорных колец 30 идет цепь или ремень 35, который приводится в движение от двигателя 19.
Центральный накопитель 23 расположен внутри барабана 14 и установлен на раме 12. Центральный накопитель 23 имеет идущие в продольном направлении перегородки 74 и регулируемый разделитель 76. Разделитель 76 установлен на валу 75 и идет вверх между немагнитным сборником 78 и магнитным сборником 79; разделитель 76 позволяет отделить магнитный материал от немагнитного материала при падении материала из матричных модулей 28.
Разделитель 76 может регулироваться по наклону при помощи ручки 27, которая позволяет наклонять его в сторону магнита 70 или в другую сторону.
Матричные модули 28 действуют как средство улавливания магнитного материала. Каждый из матричных модулей 28 изготовлен из сложенного гармошкой листа 44 упругого магнитного материала. Естественное пружинящее действие листов 44 заставляет матричные модули 28 расширяться и за счет этого удерживаться в карманах 31 между болтами 40 и шпильками 42. В сжатом состоянии листы 44 образуют блоки 56, как это показано на фиг. 7. Блоки 56 главным образом прямоугольные в виде сбоку. Лист 44, который имеет близко расположенные отверстия 46, позволяет обрабатываемому материалу проходить через центральный накопитель 23. Листы 44 образуют панели 47 с фальцами 43. Панели 47 могут быть сжаты таким образом, чтобы быть главным образом параллельными друг другу и чтобы уменьшить боковой размер матричных модулей 28, таким образом, чтобы матричные модули 28 легко могли бы быть пропущены за уступы 45. В карманах 31 могут быть использованы и другие формы захвата магнитного материала. Для образования матричного модуля 28 может быть использована, например, сетка, грубое стальное волокно или перфорированная сталь.
Трубчатые распорки 38 установлены между кольцами 16 и удерживают их с определенным осевым раздвигом друг от друга, образуя при этом открытое пространство 34 на дне между каждыми двумя смежными кольцами 16. Болты 40 проходят через фланцы 24 смежных колец 16 и через трубчатые распорки 38, сжимая кольца 16 вместе. Трубчатые распорки 38 расположены в промежутках 34. Болты 40 снабжены гайками 41, которые крепят фланцы 24 к распоркам 38. Промежутки 34, которые расположены по радиусу снаружи от болтов 40, разделены на карманы 31 перегородками 49, которые стоят на резьбовых шпильках 42. Карманы 31 образованы в каждом промежутке 34 между каждыми двумя смежными промежуточными кольцами 16. Болты 40 удерживают нижний край перегородки 49. Шпильки 42 по резьбе ввинчены в гайки 41.
Уступами 45 могут служить плоские кольца, изготовленные из износостойкого материала, такого как уретан, сцепленного с внешними периферическими краями фланцев 24 при помощи соответствующего полимера и выступающие за внешние края матричных модулей 28. Уступы 45 удерживают матричные модули 28 в карманах 31.
Постоянные магниты 70 установлены на раме 12 и идут вниз в каналы 17. Магниты 70 имеют разноименные полюса относительно других смежных магнитов 70 в смежных каналах 17. В результате магнитный поток от магнитов 70 распространяется вдоль матричных модулей 28 по мере их перемещения через магнитный поток. Нижние магниты 72 установлены на раме 12 и выступают вверх в открытые наружу каналы 17.
Первые верхние сопла 50 направляют воду на матричные модули 28 вдоль расположенного выше по течению конца 58 верхних магнитов 70. Вторые верхние сопла 51 направляют воду на матричные модули 28 позади расположенного ниже по течению конца 59 верхних магнитов 70. Простирающиеся продольно верхние водяные коллекторы 54 идут над верхней частью барабана 14 к первым верхним соплам 50 и ко вторым верхним соплам 51.
Первые нижние сопла 52, связанные с нижним водяным коллектором 69, направляют воду на матричные модули 28 рядом с расположенным выше по течению концом 55 нижних магнитов 72 для промывки немагнитного материала из матричных модулей 28 в нижний накопитель 60. Нижний накопитель 60 имеет боковые стенки 104 и спускной желоб 21. Вторые нижние сопла 53, установленные на элементе рамы 23', направляют воду на матричные модули 28 позади нижнего по течению конца 57 нижних магнитов 72.
Коробка питания 90 закреплена над барабаном 14. С питающей коробкой 90 соединены желоба 91, которые направляют подлежащий сепарации материал на матричные модули 28. Магнитный обработанный материал промывается через матричный модуль 28 в нижней части барабана 14, при этом любой еще остающийся магнитный материал разделяется нижними магнитами 72 и падает в нижний накопитель 60. Нижний накопитель 60 имеет боковые стенки 104. Разделитель 106 установлен рядом с нижним по течению концом 57 нижнего магнита 72. Разделенный материал выгружается через спуск 21.
В варианте построения барабана, показанного на фиг. 9, 10 и 11, промежуточные кольца 160 изготовлены из четырех 90 дуговых сегментов 162, причем каждый сегмент образует 90 пролет промежуточного кольца 160. За счет зигзагообразного расположения концов 164 смежных сегментов 162 и за счет использования множества сегментов для изготовления одного промежуточного кольца 160, промежуточные кольца 160 могут функционировать почти идентично промежуточным кольцам, каждое из которых имеет один интегральный канал. Каждый сегмент 162 имеет концы 164. Болты, введенные в отверстия 140, удерживают промежуточные кольца 160 вместе, как это показано в других вариантах осуществления настоящего изобретения. Концы 164 каждого сегмента 162 могут быть установлены торец к торцу или же могут быть установлены со смещением друг от друга. Сегменты 162 по желанию могут иметь множество слоев, причем каждый сегмент 162 может идти, например, на угол 90 градусов, 180 градусов, 120 градусов, или на другую длину дуги. При сборке сегментов 162 следует обращать внимание на то, чтобы разрывы между сегментами 162 были расположены зигзагом, так чтобы они были распределены равномерно по барабану и чтобы разрывы между сегментами смежных промежуточных колец не совпадали друг с другом.
Несмотря на то, что был описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят однако за рамки приведенной далее формулы изобретения.
Реферат
Магнитный сепаратор включает в себя барабан, несущий множество раздвинутых друг от друга колец, составляющих пакет. Вокруг каждого кольца образован открытый наружу канал. На раме сепаратора установлен верхний и нижний комплекты магнитов, которые заходят в каналы, причем в промежутках между кольцами расположены матричные модули .Первые верхние сопла, распыляют воду на матричные модули, которые проходят между верхними магнитами. Вторые верхние сопла распыляют воду на матричные модули, когда они удалены от верхних магнитов. Кольца могут быть изготовлены из стекловолокна и полимера. Кольца могут быть закреплены со смещением друг относительно друга при помощи болтов и распорок. Матрицей является сложенный гармошкой лист материала. Изобретение позволяет усовершенствовать сепаратор в части экономичности, простоты и эффективности использования, 4 с. и 20 з.п.ф-лы, 13 ил.
