Устройство сепарации намагничиваемых частиц из суспензии

Изобретение касается устройства согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения. Одновременно изобретение касается устройства, служащего для осуществления этого способа.

В горнорудной промышленности добываются породы с долями руды в процентном выражении, из которых должен получаться концентрат ценного вещества. До сих пор на практике это осуществляется чисто механически с помощью т.н. флотационных агрегатов. Предлагается также магнитная сепарация. При магнитной сепарации в рамках добычи руды существует требование отделения намагничиваемых магнитными полями частиц и при необходимости агломератов намагничиваемых частиц с минеральными частицами, в частности частицами ценной руды, от других минеральных частиц, которые содержатся в той же самой суспензии (пульпе). В частности, требуется осуществлять это в непрерывном процессе, чтобы обеспечивать желаемые высокие массовые потоки, составляющие обычно 1000 м³/ч и более.

Ранее уже были описаны магнитные системы, которые позволяют вблизи стенки магнитной системы трубчатого или щелевого сепарационного реактора, который в общем случае называется сепаратором, получать сконцентрированный поток пульпы, так называемый концентрат, в котором находятся намагничиваемые частицы в высокой концентрации. В оставшемся объеме трубы или щели течет обедненный массовый поток (хвосты), который в соответствии с постановкой задачи должен отделяться от потока ценного вещества. Так как и интенсивность массового потока, и концентрации частиц могут быть подвержены сильным колебаниям, при сепарации концентрата и хвостов должна обеспечиваться возможность компенсации соответственно больших колебаний отдельных массовых потоков.

До сих пор на практике не существует непрерывно действующих способов сепарации руды, при которых осуществляется соответствующая сепарация концентрата и хвостов. Предлагается осуществлять сепарацию путем бокового отсасывания концентрата, при этом воздействие на степень сепарации может осуществляться только посредством воздействия на пропускную способность, например, путем дополнительных насосов или дросселирования расхода. Кроме того, предлагается осуществлять сепарацию потоков веществ концентрата и хвостов посредством трубчатой сепарационной мембраны в цилиндрически симметричной системе. Однако при этом сепарационная мембрана в общем случае не может изменяться в диаметре, так что изменение отношения пропускных способностей концентрата-хвостов также может осуществляться только посредством управления интенсивностью массового потока. Поэтому требуется указать конструкцию сепарационной мембраны, с помощью которой простым и надежным способом возможно управление отношением расходов в зависимости от соответствующих регулируемых величин, так чтобы совокупный процесс всегда осуществлялся оптимальным образом.

Исходя из этого, задачей изобретения является создать усовершенствованный способ и надлежащие устройства, служащие для сепарации потоков веществ, которые содержат намагничиваемые частицы.

Эта задача в соответствии с изобретением решается с помощью мер, указанных в п.1 формулы изобретения. Соответствующее устройство, служащее для осуществления предлагаемого изобретением способа, указано в п.11 формулы изобретения. Усовершенствованные варианты изобретения являются предметом зависимых пунктов. В них, в частности, содержится также особый способ эксплуатации устройства.

В рамках изобретения предлагается, в частности, применить в трубчатой или щелевой системе сепарационную мембрану, разделенную в окружном направлении на сегменты, которые соответственно частично попарно перекрываются, при этом отдельные сегменты могут перемещаться по круглым, ацентрическим кривым управления таким образом, что всегда получается практически замкнутый наружный контур. Пространство между этим наружным контуром и внутренней стенкой сепаратора образует при этом изменяемый по ширине сепарационный зазор, с помощью которого поток концентрата может изменяться независимо от других параметров способа.

Альтернативно в соответствующем сепараторе может быть расположена с возможностью перемещения в направлении течения или, соответственно, против него клинообразная сепарационная мембрана, так что, в зависимости от положения этой мембраны, образуется больший или меньший сепарационный зазор, служащий для сепарации концентрата. Наклон сепарационного клина обращен при этом к внутренней стенке сепаратора, так что находящийся между ними зазор в конце сепаратора может увеличиваться или же уменьшаться путем этого осевого перемещения. Это может осуществляться во всех возможных поперечных сечениях течения, как в зазорах прямоугольной формы, так и во вращательно-симметричных системах или же в трубах с поперечным сечением, отличающимся от круглого.

Изобретением обеспечиваются следующие преимущества:

- благодаря кольцеобразным, уложенным друг в друга сегментам трубы, которые, например, могут представлять собой кривые управления в виде кругового сегмента, образуется сплошная кромка,

- кривые управления настраиваются посредством одного общего плоского кулачка, так что образуется практически замкнутый наружный контур,

- наружный радиус соответствует внутреннему радиусу зазора сепаратора,

- кромки сегментов могут быть снабжены твердым металлом, твердой керамикой или другой защитой от износа, препятствующей повреждению содержащейся в пульпе долей минерального твердого вещества, что также возможно при цельной сепарационной мембране, смещенной в осевом направлении,

- альтернативно сепарационная мембрана, выполненная конусообразно в направлении поверхности сепарационного зазора, обращенной к магниту, может смещаться, чтобы так особенно простым образом увеличивать или уменьшать сепарационный зазор,

- регулирование ширины зазора сепаратора возможно посредством электромеханических элементов настройки, управление которыми осуществляется электронной системой управления. Электронная система управления получает в качестве регулируемой величины сигнал, который может быть получен из количества магнетита, содержащегося в отдельных потоках или исходном массовом потоке, о его намагничиваемости, отнесенной к объему.

Другие детали и преимущества изобретения содержатся в последующем описании примеров осуществления с помощью чертежей в сочетании с пунктами формулы изобретения.

На чертежах показано:

фиг.1 - магнитный сепаратор;

фиг.2 - поперечное сечение магнитного сепаратора с азимутально переставляемыми мембранами; и

фиг.3 - продольное сечение сепаратора, показанного на фиг.1, с мембранным устройством, переставляемым в осевом направлении.

На фиг.1 поз.1 обозначен сепаратор, который выполнен симметрично относительно продольной оси I. Сепаратор имеет предпочтительно круглое поперечное сечение. Но он может также иметь прямоугольное или квадратное поперечное сечение. На сепараторе 1 находится магнитное устройство, которое на практике выполнено в виде катушки, представляющей собой электромагнит, служащий для электрически активируемого намагничивания. Возможны также другие механические магнитные устройства.

В сепаратор посредством насоса или тому подобного направляется поток S веществ, который состоит из руды с намагничиваемыми частицами и других веществ. Поток веществ должен разделяться на концентрат ценного вещества и остаточную пустую породу.

Сепарация потока веществ на концентрат ценного вещества и остаточную пустую породу на практике до сих пор осуществляется преимущественно по так называемому принципу флотации, при котором различные вещества разделяются посредством текущих жидкостей. Поскольку должна осуществляться магнитная сепарация, необходимо позаботиться о том, чтобы металлическим частицам необогащенной руды после дробления с получением частиц менее 1 мкм была придана способность к намагничиванию. В случае медных руд, у которых металлическая часть, в частности, связана в виде сульфида меди, это может осуществляться путем того, что к частицам сульфида меди присоединяются намагничиваемые компоненты железной руды, в частности в виде магнетита (Fe₂O₃). В этой связи, в частности, ссылаемся на соответствующие заявки на патент заявительницы.

На фиг.2 поз.10 обозначена стенка трубы сепаратора 1, показанного на фиг.1. Сечение осуществляется в нижней области сепаратора 1. Видно, что имеется сепарационная мембрана 1, которая состоит из трех перекрывающихся в окружном направлении отдельных мембран 11', 11'', 11'''. Каждая из отдельных мембран 11', 11'', 11''' может поворачиваться вокруг направляющей оси 12', 12'', 12''', каждая из которых в свою очередь направляется в кулисе 12 в виде ацентрической направляющей кривой. Между отдельными сепарационными мембранами 11', 11'', 11''' образуется соответственно зазор 15. Ширина зазора 15 может изменяться снаружи и, в частности, согласовываться с соответствующими требованиями посредством электрической системы управления.

Таким образом, посредством текущей ширины зазора 15 можно воздействовать на долю потока веществ, выносимого в виде концентрата ценного вещества. В средней части выносится остаточная пустая порода, представляющая собой так называемые хвосты.

Для улучшения коэффициента полезного действия при цилиндрически симметричной конструкции сепаратора, показанной на фиг.2, может быть предусмотрен вытесняющий элемент, который на фиг.2 в отдельности не показан. При этом улучшается сепарация потока веществ на ценное вещество и хвосты.

На фиг.3 стенка трубы сепаратора 1/2, показанного на фиг.1, обозначена поз.20. Здесь показано продольное сечение в нижней области. При этом в этом варианте осуществления мембранное устройство 21 расположено с возможностью осевого перемещения, причем между мембраной 21 и внутренними стенками 20 трубы сепаратора 2 образуется зазор 25. При этом мембранное устройство выполнено так, что с осевым перемещением происходит изменение окружного зазора 25. При этом снова в окружной области выводится доля потока веществ и создается варьируемый поток ценного вещества.

На фиг.3 на поверхности сепарационной мембраны 21 расположена защита 22 от износа. Кроме того, здесь видна катушка 35, представляющая собой часть магнитного устройства 5, показанного на фиг.1, с помощью которой могут создаваться магнитные поля, предназначенные для определенной цели.

Можно показать, что при соответствующем обогащении потока веществ путем магнитной активации намагничиваемые частицы обогащаются в окружной области цилиндрически симметричного сепаратора. При этом благодаря магнитной активации становится возможной эффективная сепарация. Могут достигаться степени сепарации до 85%.

Если хвосты проходят через другое магнитное сепарационное устройство, возможно осуществление другого обогащения. Возможно также каскадное расположение магнитных сепараторов, показанных на фиг.2 или фиг.3.

1. Устройство сепарации намагничиваемых частиц из суспензии, представляющей собой поток веществ, содержащий металлические и неметаллические компоненты и обладающий заданным массовым потоком, включающее в себя цилиндрически симметричный магнитный сепаратор, в котором для разделения потоков веществ имеется по меньшей мере один изменяемый по ширине сепарационный зазор, отличающееся тем, что для регулирования сепарационного зазора (15, 25) имеется выполненная по меньшей мере частично в виде трубы сепарационная мембрана (11, 21), причем эта по меньшей мере одна сепарационная мембрана (11, 21) выполнена с возможностью переставления в окружном направлении цилиндрически симметричного магнитного сепаратора, причем для регулирования ширины зазора сепаратора (1, 2) предусмотрены электронные элементы настройки, принимающие в качестве регулируемой величины сигнал, который может быть получен из количества магнетита, содержащегося в частях потока веществ или в потоке веществ, о его намагничиваемости, отнесенной к объему.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сепарационная мембрана (11) разделена на сегменты, причем каждые два сегмента (11', 11'', 11''') попарно по меньшей мере частично перекрываются (фиг.2).

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сепарационная мембрана (21) может перемещаться в осевом направлении.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сепаратор (1, 2) является цилиндрически симметричным и имеет круглое поперечное сечение.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что отдельные сегменты (11) перемещаются посредством кулисных направляющих (12), имеющих форму сектора круга, которые образуют ацентрические кривые управления.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что при перемещении ацентрических кривых (12) управления всегда получается практически замкнутый наружный контур.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в цилиндрически симметричном сепараторе пространство между наружным контуром и внутренней стенкой сепаратора образует изменяемый по ширине сепарационный зазор (25), который может применяться в качестве клинообразной мембраны (21), служащей для изменения потока концентрата, независимо от других параметров способа.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что в цилиндрически симметричном сепараторе расположена с возможностью перемещения клинообразная сепарационная мембрана (21), так что, в зависимости от положения мембраны (21), образуется больший или меньший сепарационный зазор (25), служащий для сепарации концентрата.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что клинообразная сепарационная мембрана (21) расположена с возможностью перемещения в направлении течения или против направления течения.

10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что наклон клинообразной сепарационной мембраны (21) обращен к внутренней стенке цилиндрически симметричного сепаратора.