RU2034663C1 - Method for benefication of minerals - Google Patents

Abstract

FIELD: benefication of minerals. SUBSTANCE: method includes quasi-making heavy of magnetic liquid, located in a chamber between poles of the electric magnet, creating irregular magnetic field. Effective density is diminished in the direction of gravitation as quasi-making heavy is built. Material is fed at the level of liquid layer effective density of which corresponds to the density of initial material separation. Once separation has been made, unloading of products of benefication is carried out. EFFECT: highly effective separation. 5 dwg

Description

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для разделения по плотности неферромагнитных материалов. The invention relates to mineral processing and can be used for density separation of non-ferromagnetic materials.

Известен способ магнитогидростатической сепарации неферромагнитных материалов, заключающийся в том, что магнитополяризуемую жидкую среду (магнитную жидкость) помещают в неоднородное магнитное поле электромагнита, обеспечивающего в межполюсном зазоре заданное распределение эффективной плотности в жидкости, возрастающее в направлении силы тяжести, подают в среду исходный материал, а после разделения производят разгрузку продуктов разделения [1]
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является магнитогидростатический способ обогащения полезных ископаемых, включающий квазиутяжеление магнитной жидкости, размещенной в неоднородном магнитном поле, подачу в нее исходного материала и разгрузку продуктов обогащения [2] Недостатком известного способа является низкая производительность процесса, обусловленная тем, что процесс разделения исходного материала по заданной плотности в квазиутяжеленной магнитной жидкости происходит медленно, как и в тяжелых жидкостях.A known method of magnetohydrostatic separation of non-ferromagnetic materials, which consists in the fact that a magnetically polarizable liquid medium (magnetic fluid) is placed in an inhomogeneous magnetic field of an electromagnet, which provides a predetermined effective density distribution in the liquid in the interpolar gap, increasing in the direction of gravity, and the source material is fed into the medium, and after separation, the products of separation are unloaded [1]
The closest to the proposed method in terms of technical nature and the achieved result is a magnetohydrostatic method of mineral processing, including quasi-weighting of a magnetic fluid placed in an inhomogeneous magnetic field, supply of raw material to it and unloading of enrichment products [2] The disadvantage of this method is the low productivity of the process, due to the fact that the process of separation of the starting material according to a given density in a quasi-heavy magnetic fluid occurs m slow as in heavy fluids.

Цель изобретения повышение производительности процесса сепарации за счет ускоренного движения материала в противоположных направлениях после разделения. The purpose of the invention is to increase the productivity of the separation process due to the accelerated movement of the material in opposite directions after separation.

Достигается это тем, что в известном способе обогащения полезных ископаемых, включающем квазиутяжеление магнитной жидкости, размещенной в камере между полюсами электромагнита, создающего неоднородное магнитное поле, подачу в нее исходного матеpиала, разделение и разгрузку продуктов обогащения, разгрузку осуществляют, обеспечивая упомянутым магнитным полем квазиутяжеление магнитной жидкости c убывающей эффективной плотностью в направлении силы тяжести с обеих сторон участка разделения, на котором эффективная плотность с заданной точностью соответствует плотности разделения материала, а подачу материала осуществляют на упомянутый участок разделения внутрь магнитной жидкости. При этом подачу исходного материала осуществляют равномерно по длине обоих полюсов электромагнита. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна", так как в известных устройствах создают неубывающую эффективную плотность в направлении силы тяжести. This is achieved by the fact that in the known method of mineral processing, including quasi-gravity of a magnetic fluid placed in the chamber between the poles of an electromagnet that creates an inhomogeneous magnetic field, the source material is fed into it, separation and unloading of the enrichment products, and unloading are carried out, providing the mentioned magnetic field with quasi-tension liquid with decreasing effective density in the direction of gravity on both sides of the separation section, in which the effective density with a given NOSTA corresponds to the density separation material and feed material carried on said separation portion inside the magnetic fluid. In this case, the supply of the source material is carried out uniformly along the length of both poles of the electromagnet. Thus, the proposed technical solution meets the criterion of "novelty", since in known devices create a non-decreasing effective density in the direction of gravity.

Предлагаемый способ соответствует также и критерию "существенные отличия", так как в области техники, относящейся к разделению по плотности немагнитных материалов и в других областях, неизвестно использование распределения эффективной плотности, убывающей в направлении силы тяжести, что дает в данном случае возможность интенсифицировать процесс разделения и разгрузки материала. The proposed method also meets the criterion of "significant differences", since in the field of technology related to the separation by density of non-magnetic materials and in other areas, it is not known to use the distribution of effective density decreasing in the direction of gravity, which makes it possible in this case to intensify the separation process and unloading material.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитостатическом сепараторе управляемой эффективной плотности с магнитной жидкостью, размещенной в неоднородном магнитном поле, создается убывающее в направлении силы тяжести распределение эффективной плотности, а подача материала осуществляется на уровне слоя магнитной жидкости, где эффективная плотность соответствует заданной плотности разделения. This goal is achieved by the fact that in a magnetostatic separator of controlled effective density with a magnetic fluid placed in an inhomogeneous magnetic field, an effective density distribution decreasing in the direction of gravity is created, and the material is fed at the level of the magnetic fluid layer, where the effective density corresponds to a given separation density.

На фиг. 1 графически показана зависимость распределения эффективной плотности в магнитной жидкости от вертикальной координаты; на фиг.2 распределения эффективной плотности в магнитной жидкости, обеспечивающие заданную точность деления при сепарации по предлагаемому способу; на фиг.3, 4, 5 варианты устройств, с помощью которых осуществляется предлагаемый способ. In FIG. 1 graphically shows the dependence of the distribution of the effective density in magnetic fluid on the vertical coordinate; figure 2 distribution of effective density in a magnetic fluid, providing a given accuracy of division during separation by the proposed method; figure 3, 4, 5 variants of devices with which the proposed method is carried out.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Магнитная жидкость в неоднородном магнитном поле ведет себя как жидкость, в каждой точке которой изменяется плотность сил в единице объема (условно эффективная плотность) в зависимости от распределения магнитного поля в соответствии с соотношением:
ρ_эф= ρ +

· I ·

где ρ плотность магнитной жидкости; μ_o, g магнитная проницаемость вакуума и ускорение силы тяжести соответственно, Н модуль напряженности магнитного поля; Z вертикальная координата, направленная против

.A magnetic fluid in an inhomogeneous magnetic field behaves like a fluid, at each point of which the density of forces in a unit volume (conditionally effective density) varies depending on the distribution of the magnetic field in accordance with the ratio:
ρ _eff = ρ +

· I ·

where ρ is the density of the magnetic fluid; μ _o , g the magnetic permeability of the vacuum and the acceleration of gravity, respectively, N modulus of the magnetic field; Z vertical coordinate against

.

Если

, то жидкость квазиутяжеляется, в противном случае наоборот. В таких условиях неферромагнитное тело с плотностью ρ_т ведет себя в магнитной жидкости согласно модифицированному закону Архимеда и если ρ_т>ρ_эф то тело тонет, если ρ_т<ρ_эф всплывает, а при ρ_т=ρ_эфтело находится в состоянии равновесия и плавает внутри жидкости. В зависимости от характера изменения эффективной плотности вдоль вертикальной координаты тело может в точке равновесия находиться в устойчивом (т. А на фиг.1) или неустойчивом (т.В на фиг.1) состоянии. Равновесному положению тела на фиг.1 соответствуют две точки с координатами Z₁ и Z₂. Анализ состояния равновесия тела показывает, что при случайных отклонениях ± Δ Z тело под действием возникающей силы стремится вернуться в точку с координатой Z₁, а в точке с координатой Z₂уходит в ту или иную сторону от положения равновесия, причем в первом случае характер движения замедленный, поскольку при приближении к состоянию равновесия результирующая сила, действующая на тело, убывает, а во втором случае ускоренный из-за увеличения результирующей силы. Согласно изложенному, в сепараторах всегда создавали возрастающее в направлении силы тяжести распределение эффективной плотности, чтобы разделяющиеся тела устойчиво плавали в магнитной жидкости на уровнях соответствующих их плотностям. В этом случае по мере приближения к состоянию равновесия, в силу упомянутых выше обстоятельств, скорость тела убывает, следовательно, уменьшается относительная подвижность частиц и возрастает время их пребывания в зоне деления, что снижает производительность сепаратора. Использование в сепараторах убывающего в направлении силы тяжести распределения эффективной плотности при правильной организации подачи материала позволяет резко увеличить относительную подвижность частиц, уменьшить время их пребывания в зоне деления и следовательно, повысить производительноcть сепаратора, не снижая точности деления. Подача материала при этом должна осуществляться внутрь жидкости на уровне, соответствующем заданной плотности разделения, а сама подача может производиться по всему периметру (или части периметра) рабочего объема камеры. Например, как показано на фиг.1, при плотности разделения ρ_т этот уровень находится на высоте Z Z₂. В предлагаемом способе частица материала, помещенная в магнитную жидкость на уровне, где эффективная плотность равна заданной плотности разделения, приходит в ускоренное движение, причем, если ее плотность выше (ниже) заданной, то она тонет (всплывает). Движение материала при делении на две фракции происходит от заданного уровня в противоположных направлениях с ускорением и, следовательно уменьшается время пребывания материала в жидкости, благодаря чему и возрастает производительность сепаратора. Из-за упомянутого выше неустойчивого состояния равновесия тела при убывающем в направлении силы тяжести распределении эффективной плотности для обеспечения требуемой точности деления необходимо, чтобы изменение эффективной плотности деления Δρ на линейном размере h в зоне загрузки и разделения (фиг.2) не превышало величины требуемой точности деления. Причем характер изменения эффективной плотности на этом линейном размере (участке разделения) может быть убывающим в направлении силы тяжести (фиг.2, кривая 1), при этом из зоны разделения уходит весь материал, постоянным (фиг.2, кривая 2), при этом в зоне разделения находится материал только с плотностью ρ=ρ_т возрастающим в направлении силы тяжести, при этом в зоне разделения находится материал с плотностью ρ= ρ_т±Δρ/2 Упомянутое ограничение распределения эффективной плотности на линейном размере h участка разделения гарантирует, что все частицы с плотностью выше, чем ρ_т+Δρ/2 будет тонуть, а с плотностью ρ_т-Δρ/2 всплывать в магнитной жидкости.If

, then the liquid is quasi-heavy, otherwise, vice versa. Under such conditions, a non-ferromagnetic body with a density ρ _t behaves in a magnetic fluid according to the modified Archimedes law and if ρ _t > ρ _ef then the body drowns if ρ _t <ρ _ef pops up, and when ρ _t = ρ _{ef the} body is in equilibrium and floats inside the liquid. Depending on the nature of the change in effective density along the vertical coordinate, the body may be in a stable (i.e., A in Fig. 1) or unstable (i.e., B In Fig. 1) state at the equilibrium point. The equilibrium position of the body in figure 1 correspond to two points with coordinates Z ₁ and Z ₂ . An analysis of the state of equilibrium of the body shows that for random deviations of ± Δ Z, the body tends to return to a point with coordinate Z ₁ under the action of the arising force, and at a point with coordinate Z _{2 it} moves to one side or another from the equilibrium position, and in the first case the nature of the movement slowed down, because when approaching the equilibrium state, the resulting force acting on the body decreases, and in the second case, accelerated due to an increase in the resulting force. According to the above, the separators always created an increase in the direction of gravity in the distribution of the effective density so that the separating bodies stably floated in the magnetic fluid at levels corresponding to their densities. In this case, as we approach the equilibrium state, due to the circumstances mentioned above, the velocity of the body decreases, therefore, the relative mobility of the particles decreases and their residence time in the fission zone increases, which reduces the performance of the separator. The use of effective density distribution decreasing in the direction of gravity in the separators with proper organization of the material supply allows one to sharply increase the relative mobility of particles, reduce their residence time in the division zone and, therefore, increase the separator productivity without decreasing the division accuracy. In this case, the material should be supplied into the liquid at a level corresponding to a given separation density, and the supply itself can be made along the entire perimeter (or part of the perimeter) of the working volume of the chamber. For example, as shown in FIG. 1, with a separation density ρ _t, this level is at a height of ZZ ₂ . In the proposed method, a particle of material placed in a magnetic fluid at a level where the effective density is equal to a given separation density comes in accelerated motion, and if its density is higher (lower) than a predetermined one, it drowns (pops up). The movement of the material when divided into two fractions occurs from a predetermined level in opposite directions with acceleration and, consequently, the residence time of the material in the liquid decreases, which increases the performance of the separator. Due to the unstable state of equilibrium of the body mentioned above with an effective density distribution decreasing in the direction of gravity, to ensure the required division accuracy, it is necessary that the change in the effective division density Δρ on the linear size h in the loading and separation zone (Fig. 2) does not exceed the required accuracy divisions. Moreover, the nature of the change in effective density at this linear size (separation section) can be decreasing in the direction of gravity (Fig. 2, curve 1), while all material is leaving the separation zone, constant (Fig. 2, curve 2), while in the separation zone there is material only with a density ρ = ρ _t increasing in the direction of gravity, while in the separation zone there is material with a density ρ = ρ _t ± Δρ / 2 The mentioned limitation of the distribution of effective density on the linear size h of the separation section ensures that all hour Itza with a density higher than ρ _t + Δρ / 2 will sink, and a density ρ _m -Δρ / 2 float in the magnetic fluid.

Устройство, приведенное на фиг. 3 в качестве примера, реализующего предлагаемый способ обогащения, содержит полюсные наконечники 1 электромагнита, камеру 2 с магнитной жидкостью; камера имеет наклонное дно 3 и загрузочное окно 4, питатель 5, устройство подачи 6, разгрузочные окна (нижнее 7 и верхнее 8) и сборники материала (нижний 9 и верхний 10). Между полюсными наконечниками электромагнита 1 в рабочей зоне помещается камера 2 с магнитной жидкостью, в которой осуществляется сепарация. Наклонное дно 3 камеры обеспечивает скатывание выпавшего на дно материала в направлении разгрузки. Подача материала осуществляется через загрузочное окно 4 из питателя 5 с помощью устройства подачи 6. Загрузочное окно 4 расположено на уровне, соответствующем плотности разделения, например, согласно фиг.2 Z Z_о, а линейный размер загрузочного окна 4 по высоте соответственно равен h, как показано на фиг.2. Более тяжелая, чем ρ_т фракция опускается на дно 3 камеры 2 и скатывается к разгрузочному окну 7; а более легкая, чем ρ_т фракция всплывает и разгружается через верхнее разгрузочное окно 8. Далее материал поступает в нижний 9 и верхний 10 сборники материала.The device shown in FIG. 3 as an example, implementing the proposed enrichment method, contains pole pieces 1 of an electromagnet, a chamber 2 with magnetic fluid; the chamber has an inclined bottom 3 and a loading window 4, a feeder 5, a feeding device 6, discharge windows (lower 7 and upper 8) and material collectors (lower 9 and upper 10). Between the pole tips of the electromagnet 1 in the working area is placed a chamber 2 with magnetic fluid, in which separation is carried out. The inclined bottom 3 of the chamber ensures rolling of the material deposited on the bottom in the discharge direction. The material is supplied through the loading window 4 from the feeder 5 using the feeding device 6. The loading window 4 is located at a level corresponding to the separation density, for example, according to FIG. 2 ZZ _о , and the linear size of the loading window 4 in height is respectively equal to h, as shown figure 2. A fraction heavier than ρ _t sinks to the bottom 3 of chamber 2 and rolls down to the discharge window 7; and a fraction lighter than ρ _t floats and unloads through the upper discharge window 8. Then the material enters the lower 9 and upper 10 material collectors.

Подача исходного материала с равномерной подачей материала по длине полюсов электромагнита может быть реализована с помощью устройства, показанного на фиг. 4,5. Сепаратор работает следующим образом. Между полюсными наконечниками 1 электромагнита в рабочей зоне помещается камера 2 с дном 3 и разгрузочными окнами 4. Загрузочные окна 4 расположены симметрично на боковых стенках камеры 2 вдоль длины обоих полюсов на уровне, соответствующем заданной плотности деления. Подача материала осуществляется из питателя 5 через устройство подачи 6 к загрузочным окнам 4. Разгрузка материала может выполняться либо через одну из торцевых cтенок камеры 2 аналогично показанному на фиг. 3, либо через обе торцевые стенки камеры 2, как показано на фиг.5. На фиг.5 дно 3 камеры 2 имеет симметричные относительно средины уклоны к торцевым стенкам камеры 2. Осевшая тяжелая фракция скатывается по уклону и разгружается через нижние разгрузочные окна 7 в сборники 9, а легкая фракция всплывает и через верхние разгрузочные окна 8 разгружается в сборники 10. Проходное сечение окон 4 расположено вдоль длины полюсов и позволяет осуществить интенсивную и равномерную подачу материала с двух сторон в камеру 2 по длине обоих полюсов. The feed of the feed material with a uniform feed of material along the length of the poles of the electromagnet can be implemented using the device shown in FIG. 4,5. The separator works as follows. Between the pole pieces 1 of the electromagnet in the working area is placed a chamber 2 with a bottom 3 and unloading windows 4. The loading windows 4 are located symmetrically on the side walls of the chamber 2 along the length of both poles at a level corresponding to a given division density. Material is supplied from feeder 5 through feeder 6 to loading windows 4. Material can be unloaded either through one of the end walls of chamber 2 similarly to that shown in FIG. 3, or through both end walls of the chamber 2, as shown in FIG. In Fig. 5, the bottom 3 of chamber 2 has slopes symmetrical with respect to the middle to the end walls of chamber 2. The settled heavy fraction rolls down the slope and unloads through the lower discharge windows 7 into the collectors 9, and the light fraction floats and through the upper discharge windows 8 is unloaded into the collectors 10 The passage section of the windows 4 is located along the length of the poles and allows for an intensive and uniform supply of material from two sides to the chamber 2 along the length of both poles.

Предлагаемый способ обогащения неферромагнитных материалов позволяет повысить производительность процесса обогащения, так как благодаря убывающему в направлении силы тяжести распределения эффективной плотности увеличивается относительная подвижность частиц различных фракций и сокращается время их пребывания в зоне деления. The proposed method of enrichment of non-ferromagnetic materials allows to increase the productivity of the enrichment process, since due to decreasing effective density distribution in the direction of gravity, the relative mobility of particles of various fractions increases and their residence time in the fission zone is reduced.

Claims (1)

СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, включающий квазиутяжеление магнитной жидкости, размещенной в камере между полюсами электромагнита, создающего неоднородное магнитное поле, подачу в нее исходного материала, разделение и разгрузку продуктов обогащения, отличающийся тем, что неоднородным магнитным полем создают квазиутяжеление магнитной жидкости с убывающей в направлении силы тяжести эффективной плотностью, при этом подачу материала производят на уровне слоя магнитной жидкости, эффективная плотность которого соответствует плотности разделения исходного материала. METHOD FOR ENRICHMENT OF USEFUL FOSSILS, including quasi-weighting of a magnetic fluid placed in a chamber between the poles of an electromagnet creating a nonuniform magnetic field, supplying initial material into it, separation and unloading of enrichment products, characterized in that the non-uniform magnetic field creates quasi-gravitating forces in the magnetic fluid direction gravity effective density, while the material is supplied at the level of a layer of magnetic fluid, the effective density of which corresponds to NOSTA separation starting material.

Images