NO157128B - Roterbar magnetisk separator. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en roterbar magnetisk separator som har en felles drivaksel, et par rotorplater montert på den felles drivakselen, minst to magnetiske separeringsstasjoner anordnet diametralt motsatt hverandre, en magnetisk åkkonstruksjon knyttet til hver stasjon, idet hver konstruksjon har et par ben som samvirker med respektive rotorflater, og en vikling knyttet til hvert ben slik at når nevnte viklinger energiseres, har benene motsatt magnetisk polaritet, og nærmere bestemt av den type som er beskrevet i US patent nr. 3326374.

Ved den roterbare magnetiske separator som er beskrevet i det ovennevnte patent, blir faste magnetiske partikler separert fra et fluidum i hvilket de er suspendert. Separatoren har åpninger mellom veggene utformet av magnetiserbart materiale som bevirkes til å rotere for således å passere alternativt gjennom soner med sterkt og svakt eller null magnetisk felt. Partiklene som bærer fluidum føres gjennom åpningene i veggene i sonene med sterkt magnetisk felt, slik at de magnetiske partikler bevirkes til å feste seg til veggene i åpningene på grunn av tilstedeværelsen av det magnetiske felt. En strøm av vaskefluidum føres gjennom åpningene mens det fremdeles er i sonene med sterkt magnetisk felt, slik at uønskede ikke-magnetiske partikler fjernes fra veggene. Deretter blir en strøm av rensende fluidum tvunget gjennom åpningene med et trykk tilstrekkelig til å fjerne de magnetiske partikler som fester seg til veggene i åpningene når de befinner seg i sonene med svakt eller null magnetisk felt.

En slik roterbar magnetisk separator vil i det følgende bli omtalt som den "beskrevne type".

En slik separator av den beskrevne type fremstilles i dag under lisens av "KHD Industrianlagen A.G." og er vist på fig.

1 på tegningen. Maskinen har form av en dobbelt rotor-konstruksjon, idet hele konstruksjonen er montert i en ramme 1 fremstilt av konstruksjonsstål. Et par magnetiske åk 2 er montert på rammen 1 og bærer magnetiske viklinger 3 ved deres ender, hvilke magnetiske viklinger er innesluttet i luft-kjølte hus som er festet til rammen. En rotoraksel 4 bærer de to rotorskiver 6, den ene over den andre, og rotorakselen er understøttet i massive rullagre. Platebokser 7 er anordnet rundt omkretsen på hver rotorskive, og når rotoren dreier seg, vil hver plateboks vekselvis føres inn i et sterkt magnetisk felt når det er hosliggende en magnetpol og i et svakt eller null magnetisk felt når det ligger mellom to magneter. Driften for rotorakselen 4 er plassert direkte derpå, men er av tydelighetsgrunn ikke vist. Driften omfatter en snekkeutveksling som drives av en elektrisk motor over V-formede belter.

Det partikkelbærende fluidum mates inn i plateboksene 7 gjennom materør 8 som er plassert ved steder hvor plateboksene går inn i sonene med sterkt magnetisk felt. Vaske-fluidumet mates inn i plateboksene 7 gjennom rør 13 som er plassert ved stillinger hvor plateboksene forlater sonen med sterkt magnetisk felt. Rensefluidum mates inn i plateboksene 7 gjennom rør 14 som er plassert ved stillinger hvor plateboksene er i sonen med svakt eller null magnetisk felt.

Samlerenner 9 er anordnet under hver rotorskive 6. De magnetiske partikler blir tømt ut fra rørene 10, mens de ikke-magnetiske partikler tømmes ut fra rørene 11. Mellom-produkter blir tømt ut fra rørene 12.

Innmatningen som kreves er en omhyggelig sammenblandet oppslemming med partikler 10056 med liten dimensjon. Massen strømmer gjennom materørene 8 og inn i plateboksene 7 ved den fremre kant av de magnetiske poler. Matingen er kontinuerlig på grunn av rotasjonen av plateboksene. Som vist har hver rotor 2 symmetrisk anordnede matepunkter. Innenfor sonene med sterkt magnetisk felt vil plateboksens 7 sporplater konsentrere den magnetiske fluks ved spissene av ryggene. Innenfor sonene med sterkt magnetisk felt vil de magnetiske partikler feste seg til platene mens de ikke-magnetiske partikler passerer gjennom plateboksen og ut gjennom rørene 11. Før de forlater det magnetiske felt vil eventuelle innfangede Ikke-magnetiske partikler bli vasket ut av vaskefluidet og gå ut gjennom rørene 12. Når plateboksene når sonen med svakt eller null magnetisk felt, vil de fastsittende magnetiske partikler bli fjernet fra platene ved hjelp av rensefluidum og samles gjennom rørene 10.

Gjennomgangen gjennom de største separatorer av den angitte type er ca. 180 tonn pr. time. Mange av disse store maskiner er for tiden i bruk i fjerntliggende områder av verden, såsom sentralplatået i Brasil. Ett av problemene med å kjøre et stort malmuttrekningsanlegg i fjerntligggende områder er kostnaden for elektrisitet for drift av et slikt anlegg. Hvis ikke naturlige forråd er tilgjengelige på stedet for dannelsen av all elektrisitet for anlegget, vil den nød-vendige elektriske kraft måtte dannes på stedet, og dette betyr bruk av dyre fossile brennstoff, såsom olje og kull. Hvis igjen slikt brennstoff ikke er tilgjengelig i umiddelbar nærhet, må det transporteres over lange avstander, noe som i stor grad øker de totale kostnader for drift av en slik stor installasjon.

Ikke bare er elektrisk energi nødvendig for rotasjon av de enorme motorer og tilførsel av partikkelbærende fluidum gjennom plateboksene i rotoren, men det er også krevet elektrisk energi for dannelsen av det intenst sterke magnetiske felt som er nødvendig for separasjon av magnetiske felt som er nødvendig for separasjon av magnetisk malm fra ikke-magnetlsk malm, såvel som drift av vifter for å kjøle de magnetiske polkonstruksjoner som har en tendens til å bli meget varme som et resultat av den høye strømføring i vindingene.

Det er derfor en hensikt med foreliggende oppfinnelse å redusere det totale energiforbruk for den roterende magnetiske separator og å øke gjennomgangen uten å redusere effektiviteten for separatoren.

I henhold til foreliggende oppfinnelse kjennetegnes den innledningsvis nevnte roterbare magnetiske separator ved at: a) antallet av rotorplater er et liketall større enn to, idet rotorplatene er anordnet i to sett, det ene over det

andre, på den felles akselen,

b) hver magnetiske åkkonstruksjon har et antall ben som er et liketall større enn 2 og lik antallet av rotorplater, idet

benene er anordnet i to sett for samvirke med de respektive sett av rotorplater,

c) en vikling er tilveiebragt for hvert sett av ben, idet viklingene er anordnet slik at når de energiseres, vil

samtlige av benene i et sett ha en magnetisk polaritet og samtlige av benene 1 det andre settet har den motsatte

magnetiske polaritet, og

d) hver magnetiske åkkonstruks jon har minst ett forstørret tverrsnitt i den radielle retning i dens sentrale sone.

Ytterligere kjennetegnende trekk vil fremgå av patentkravene, samt av den etterfølgende beskrivelse.

Foreliggende oppfinnelse skal nå beskrives mer detaljert ved hjelp av eksempler under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 er et skjematisk riss av en kjent roterbar magnetisk separator av den type som fremstilles under lisens av "KHD Industrlanlagen A.G.", som omtalt ovenfor. Fig. 2A og 2B respektivt er skjematiske tverrsnitt av rotorkonstruksjonen og den tilhørende magnetiske polkonstruksjon, og et tverr-snittsriss av viklingskonstruksjonen av den kjente type magnetiske separatorer, som beskrevet I fig. 1, innsatt her av sammen-1igningsgrunner. Fig. 3A og 3B er tilsvarende riss til fig. 2A og 2B av en

første utførelse med fire rotorer.

Fig. 4A og 4B er tilsvarende riss til fig. 2A og 2B av

den andre utførelse av seks rotorer.

Fig. 5A og 5B er tilsvarende riss til fig. 2A og 2B av

den tredje utførelse av åtte rotorer.

I den kjente separator som fremstilt og omtalt ovenfor og som vist skjematisk på fig. 2A, er de to rotorplater 6a og 6b montert på en felles drivaksel 4, den ene over den andre. Hver rotor bærer 27 platebokser 7 rundt sin omkrets. Denne separator har to magnetiske separasjonsstasjoner som er diametralt motsatt til hverandre. Hver stasjon er utstyrt med en magnetisk konstruksjon med respektive åk 2a og 2b, hvor benene til åkene hvert bærer en viklingskonstruksJon 3, hvis tverrsnittsform er vist på fig. 2B. Viklingskonstruksjonene er viklet og innbyrdes forbundet i par på de respektive ben av åkene 2a og 2b, slik at når de energiseres med likestrøm, vil det øvre ben av åket 2a og det nedre ben av åket 2b begge danne en nordpol på rotorkonstruksjonen, mens det øvre ben av åket 2a begge danner en sydpol til nord-konstruksJ onen.

Det vises nå til den første utførelse vist på fig. 3A og 3B, og man ser der at akselen 4 nå bærer fire rotorplater, et øvre par 6a og 6c og et nedre par 6b og 6d. Likedan har hvert åk 2a eller 2b fire ben. Det første åk 2a har par av ben 15a, 15c, og 15b, 15d, mens det andre åk 2b har par av ben 16a, 16c og 16b, 16d. De fire par ben bærer hvert en viklingskonstruksjon 3a, hvis tverrsnittsform er vist på fig. 3B. De fire vikl ingskonstruks j oner er slik viklet og Innbyrdes forbundet i par på de respektive par av ben at når de energiseres med likestrøm, vil de to øvre ben 15a, 15c til åket 2a og de to nedre ben 16b, 16d på åket 2b danne nordpoler for rotorkonstruksjonen, mens de to øvre ben 16a, 16c til åket 2b og de to nedre ben 15b, 15d til åket 2a danner sydpoler for rotorkonstruksjonen.

Det skal bemerkes at tverrsnittsflaten for sentralseksjonen av de to åk er forstørret ved 17a og 17b respektivt for å holde den magnetiske reluktans på et minimum på grunn av øket magnetisk fluks som et resultat av dobbeltbenkonstruksjonen.

Det skal nå vises til en andre utførelse som er vist på fig. 4A og 4B, og man ser der at akselen 4 bærer seks rotorplater, en øvre trilling 6a, 6c, 6e og en nedre trilling 6b, 6d, 6f. Likeledes har hvert åk 2a eller 2b seks ben, idet det første åk har to trillinger av ben 15a, 15c, 15e og 15b, 15d, 15f, mens det andre åk har to trillinger av ben 16a, 16c, 16e og 16b, 16d, 16f. De fire trillinger av ben bærer hver en viklingskonstruksjon 3b, hvis tverrsnittsform er vist på fig. 4B. Som ved den første utførelse utgjør den øvre trilling av ben på det første åk 2a og den nedre trilling av ben på det andre åk 2b nordpoler for rotorkonstruksjonen, mens den øvre trilling av ben på det andre åk 2b og den nedre trilling av ben på det første åk 2a danner sydpoler for rotorkonstruksjonen.

Det skal bemerkes at tverrsnittsflaten for de sentrale seksjoner av de to åk er forstørret i det første trinn 17a, 17b og et andre trinn 18a, 18b respektivt av de grunner som er gitt ovenfor i forbindelse med den første utførelse.

Det skal nå vises til en tredje utførelse som er vist på fig. 5A og 5B, og man ser der at akselen 4 bærer åtte rotorplater, en øvre firling 6a, 6c, 6e, 6g og en nedre firling 6b, 6d, 6f, 6h. Likeledes har hvert åk 2a eller 2b åtte ben, hvorved det første åk har to firlinger av ben 15a, 15c, 15e, 15g og 15b, 15d, 15f, 15h, mens det andre åk har to firlinger av ben 16a, 16c, 16e, 16g og 16b, 16d, 16f, 16h. De fire firlinger av ben bærer hver en viklingskontruksjon 3c, hvis tverrsnittsform er vist på fig. 5B. Som ved den første utførelse utgjør den øvre firling av ben på det første åk 2a og den nedre firling av ben på det andre åk 2b nordpoler for rotorkonstruksjonen, mens den øvre firling av ben på det andre åk 2b og den nedre firling av ben på det første åk 2a utgjør sydpoler for rotorkonstruksjonen.

Igjen skal det bemerkes at tverrsnittsarealet for de sentrale seksjoner av de to åk er forstørret som vist på fig. 5B. Det er nå tre avtrappede deler, en første del 17a, 17b, en andre del 18a, 18b og en sentral del 19a, 19b hvor tverrsnittsarealet er størst.

Ved konstruksjonen av den kjente separator, som fremstilt som anført ovenfor og som vist på fig. 2A såvel som ved de tre utførelser vist på fig. 3A, 4A og 5B, er de fullstendige viklingskonstruksjoner ikke blitt inntegnet av oversikts-grunner. Av illustrasjonsgrunner er imidlertid en vinding vist rundt benene til hvert åk 2a og 2b for å indikere polariteten for polen som blir dannet for rotorplatene. F.eks. i den tredje utførelse vist på fig. 5A, i den øvre seksjon av konstruksjonen, vil benene 15a, 15c, 15e og 15g til åket 2a alle utgjøre en nordpol for de respektive rotorplater 6a, 6c, 6e og 6g, mens benene 16a, 16c 16e og 16g til åket 2b alle vil utgjøre sydpoler for de diametralt motsatte sider av rotorplatene 6a, 6c, 63 og 6g. I den nedre seksjon av konstruksjonen vil benene 15b, 15d, 15f og 15h alle utgjøre nordpoler til diametralt motsatte sider av rotorplatene 6b, 6d, 6f og 6h.

Selv om det også ved den foretrukkede utførelse, som er beskrevet ovenfor, er benyttet to åkkonstruks joner som er anordnet diametralt motsatt til hverandre i forhold til rotorplatene, er det klart av 4, 6, 8 ... m slike konstruk-sjoner kan anordnes i like avstandsplasserte forhold rundt rotorplatene på den måte som er beskrevet i US patent 3326374. Likeledes kan oppfinnelsen benytte også bare en slik åkkonstruksjon, selv om generelt en slik konstruksjon ville være mindre økonomisk i drift.

Hvis det sammenlignes viklingskonstruksjonen for den kjente torotors separator som er vist på fig. 2A og 2B med viklings-konstruksj onen til åtterotors separatoren med tilsvarende rotorstørrelse , vist på fig. 5A og 5B, vil gjennomsnitts-dimensjonene for viklingskonstruksjonene være som følger:

2-rotors maskin: ca. 2900 mm x 500 mm

8-rotors maskin: ca. 2900 mm x 2400 mm

Den gjennomsnittlige lengde for en vinding er følgende: 2-rotors maskin: ca. 6800 mm

8-rotors maskin: ca. 10600 mm

For åtterotors maskinen er vekten for viklingskonstruksjonene og energiforbruket mellom halvdel og en tredjedel av det for torotorsmaskinen, pr. rotor eller pr. enhet gjennomgang. Det skal forstås at den relative besparelse for åtterotors separatoren i sammenligning med torotors separatoren vil variere med rotordiameter som er mindre ved mindre rotorer og større ved større rotorer.

Utstyret for tilførsel av partlkkelbærende fluidum, vaskefluidum og rensefluidum til plateboksene i de firerotors separatorer, som er vist på fig. 4, og de åtterotors separatorer, vist på fig. 5, er prinsipielt tilsvarende til de ved den kjente torotors maskin som er vist på fig. 1 og 2A.

Det partlkkelbærende fluidum kan tilføres til hver rotor, slik at gjennomgangen 1 en åtterotors separator er fire ganger den for torotors separator. Alternativt kan det partlkkelbærende fluidum bli tilført til noen av rotorene, og produktene derfra tilføres til de resterende rotorer for gjentatt behandling.

Videre skal det bemerkes at for hvilken som helst av rotorene i de tre utførelser som er beskrevet ovenfor, kan utstyret motsatt den ene pol bli benyttet separat av utstyret motsatt den andre pol.

Som i de forskjellige utførelser som er beskrevet i US patent nr. 3326374 kan i stedet for at hver rotor er forbundet med bare ett par av diametralt motsatte poler, det være fire, seks eller åtte alternativt anordnete nord- og sydpoler med hver rotor.

I forbindelse med form og størrelse for viklingskonstruk-sj onene som er omtalt ovenfor, skal det forstås at mens viklingene for den kjente dobbelte rotorseparator som er beskrevet på fig. 2A og 2B, er av stor bredde i sammenligning med deres smale dybde, vil de for fire-, seks- og åtterotors separatorer, som er vist henholdsvis på fig. 3, 4 og 5, progressivt bli mer firkantet.

Kostnaden og energiforbruket for en vikling er tilnærmet proporsjonal med vindingslengden, men den totale anvendbare magnet i ser ingsef fekt for viklingen er proporsjonal med tverrsnittsarealet inn i viklingen, forutsatt den samme strøm og det samme antall vindinger i alle tilfeller.

Således kan det sis at jo større antall rotorer og tilhørende antall ben som danner et splitthull, jo mindre er lengden for vindingen pr. rotor og jo lavere kapitalkostnaden for viklingen og driftskostnader pr. rotor.

Følgelig kan ikke bare gjennomgangen bli sterkt øket ved bruk av de ovenfor beskrevne utførelser i forhold til den kjente dobbeltrotorkonstruksjon som fremstilt i dag, men kapital-kostnadene og driftskostnadene pr. rotor kan reduseres i stor grad uten på noen måte å påvirke effektiviteten for den magnetiske separasjonsprosess.

Mens det kan se ut som at tilfellet med den tredje utførelse hvor n = 8 er såvel det mest økonomiske å bygge og å drive, er det i teorien ingen begrensning til antall rotorplater og åkkonstruksjoner som kan bli benyttet, selv om praktiske vanskeligheter kan fremkomme i forbindelse med størrelsen for vindingskonstruksjonen som vil måtte benyttes.

Claims (5)

1. Roterbar magnetisk separator som har en felles drivaksel (4), et par rotorplater (6) montert på den felles drivakselen (4), minst to magnetiske separeringsstasjoner anordnet diametralt motsatt hverandre, en magnetisk åkkonstruks jon (2) knyttet til hver stasjon, idet hver konstruksjon har et par ben som samvirker med respektive rotorflater, og en vikling (3) knyttet til hvert ben slik at når nevnte viklinger energiseres, har benene motsatt magnetisk polaritet, karakterisert ved at, a) antallet av rotorplater (6a-6h) er et liketall større enn to, idet rotorplatene (6a-6h) er anordnet i to sett, det ene over det andre, på den felles akselen (4), b) hver magnetiske åkkonstruksj on (2) har et antall ben (15,16) som er et liketall større enn 2 og lik antallet av rotorplater (6a-6h), idet benene (15,16) er anordnet 1 to sett for samvirke med de respektive sett av rotorplater (6a-6h), c) en vikling (3a-3c) er tilveiebragt for hvert sett av ben (15,16), idet viklingene er anordnet slik at når de energiseres, vil samtlige av benene (15) i et sett ha en magnetisk polaritet og samtlige av benene (16) i det andre settet har den motsatte magnetiske polaritet, og d) hver magnetiske åkkonstruksjon (2) har minst et forstørret tverrsnitt (17-19) i den radielle retning i dens sentrale sone.

2. Roterbar magnetisk separator som angitt i krav 1, karakterisert ved at tverrsnittsarealet (17-19) for hver magnetiske åkkonstruksjon (2) er forstørret i den radielle retning i n/2-1 trinn fra dens topp og bunn mot den sentrale sonen, hvor n er antallet av ben i åkkonstruksj onen.

3. Roterbar magnetisk separator som angitt i krav 2, karakterisert ved at hvert trinn av økt tverrsnittsareal i den radielle retning sammenfaller med posisjonen for et ben (15,16) 1 den magnetiske åkkonstruksj onen.

4. Roterbar magnetisk separator som angitt i ett hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at der er et liketall større enn 2 av magnetiske åkkonstruksjoner (2) anordnet rundt periferien av rotorplatene (6a-6h) i 1 ikt-adski1te forhold til å danne en 1 iketal 1 smesslg flerhet av magnetiske malmseparerende stasjoner, idet antallet av ben (15,16) i den magnetiske åkkonstruksjonen (2) har motsatte magnetiske polarlteter rundt separatoren.

5. Roterbar magnetisk separator som angitt i ett hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at antallet av rotorplater (6a-6h) og også det tilsvarende antall av ben (15a-15h og 16a-16h) på hver magnetiske åkkonstruksjon (2) er fire, seks eller åtte.