способ магнитной сепарации пылевидных слабомагнитных вольфрамсодержащих отходов

Формула изобретения

СПОСОБ МАГНИТНОЙ СЕПАРАЦИИ ПЫЛЕВИДНЫХ СЛАБОМАГНИТНЫХ ВОЛЬФРАМСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ, включающий разделение сухих отходов при прохождении их по верхней ленте нижнего транспортера в дискретном магнитном поле, создаваемом системой постоянных магнитов с чередующимися полюсами и воздействующем на отходы со стороны нижней ленты верхнего транпортера, перенос магнитной фракции на нижнюю ленту верхнего транспортера и последующее перемещение разделенных фракций в приемники, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности сепарации отходов с размерами частиц 0,08 0,2 мм при отклонении высоты слоя отходов от номинальной, постоянные магниты в системе располагают с межполюсным шагом 6 8 мм, при изменении высоты слоя отходов по сравнению с номинальной напряженность магнитного поля на поверхности нижней ленты верхнего транспортера корректируют в пределах 22 28 кА/м изменением расстояния между магнитами и их полюсными наконечниками в пределах + 0,2 0,2 ширины одного магнита.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обогащения пылевидных слабомагнитных абразивных вольфрамсодержащих отходов преимущественно с размерами частиц менее 0,2 мм и может быть использовано на машиностроительном, металлургическом предприятиях, где имеются отходы от заточки твердосплавного инструмента.

Известен способ магнитной сепарации пылевидных слабомагнитных отходов [1] включающий разделение сухих отходов при прохождении их по верхней ленте нижнего транспортера в дискретном магнитном поле, создаваемом системой магнитов и воздействующем на отходы со стороны нижней ленты верхнего транспортера. Способ осуществляют с помощью магнитного сепаратора, снабженного верхним и нижним транспортерами и магнитами, которые установлены над нижней лентой верхнего транспортера, на расстоянии друг от друга. Между лентами верхнего и нижнего транспортеров образован зазор, в котором магнитное поле имеет низкую напряженность. Магнитные объекты, попадая в этот зазор, падают с верхней ленты на нижнюю и перемещаются к магнитному полю второго магнита. Немагнитные объекты, попадая в этот зазор, под действием собственного веса падают в бункер для немагнитных отходов, обеспечивая сепарацию магнитных веществ и немагнитных материалов.

Известный способ магнитной сепарации предназначен для разделения тонкоизмельченных минералов с размерами частиц от 1,0 до 2,5 мм по их магнитным свойствам. Напряженность магнитного поля на поверхности ленты составляет ориентировочно 48-60 кА/м.

Недостатком известного способа магнитной сепарации является низкая эффективность сепарации отходов с размерами частиц менее 0,2 мм, не превышающая 70%

Это объясняется тем, что при сепарации отходов, содержащих частицы менее 0,2 мм, в условиях напряженности магнитного поля на поверхности ленты транспортера, равной 48-60 кА/м, происходит захват немагнитных частиц магнитными. При этом мелкодисперсная пыль вместе с немагнитными частицами плотно притягивается к ленте транспортера за счет магнитного эффекта и материал выносится к приемнику хвостов без разделения на фракции.

Наиболее близким к предлагаемому является способ магнитной сепарации пылевидных слабомагнитных вольфрамсодержащих отходов [2] включающий обработку отходов в дискретном постоянном магнитном поле, создаваемом системой постоянных магнитов с чередующимися полюсами.

Магнитное поле воздействует на отходы со стороны нижней ленты верхнего транспортера. Разделение сухих отходов при прохождении их по верхней ленте нижнего транспортера заканчивается переносом магнитной фракции на нижнюю ленту верхнего транспортера и последующей транспортировкой разделенных фракций в приемники.

Известный способ магнитной сепарации предназначен для разделения материалов по магнитным свойствам, например, для разделения отходов черных и цветных металлов с размерами частиц не более 6 мм.

В известном способе магнитное поле создается при помощи системы постоянных магнитов. Блоки постоянных магнитов установлены рядами на плитах магнитопроводов с чередующейся полярностью полюсов. Магнитный полюс одной из плит противолежит магнитному полюсу противоположной полярности другой плиты. Каждый блок собирается размерами не менее 84х64х16 мм.

В конце конвейеров расположены приемники магнитного и немагнитного продуктов. Шаг полюсов магнитной системы составляет от 136 до 202 мм. Напряженность магнитного поля на поверхности верхней ленты нижнего транспортера составляет не менее 50 кА/м. Номинальная высота засыпки ориентировочно составляет 50-80 мм.

Смешанная стружка черных металлов, засоренная немагнитными цветными металлами, из бункера подается на конвейер. Попадая в зону действия магнитного поля, магнитная стружка притягивается к поверхности разгрузочного конвейера. При движении разгрузочного конвейера вдоль магнитов, установленных с чередующейся полярностью, стружка черных металлов перемагничивается и при переходе от одной зоны межполюсного пространства к другой освобождает захваченные цветные металлы, которые падают на верхнюю ленту нижнего транспортера и выносятся в приемник немагнитного продукта. Для создания необходимого градиента напряженности магнитного поля плиты магнитопроводов располагают под углом друг к другу, равным 90-180^о.

Недостатками известного способа являются низкая эффективность сепарации отходов с размерами частиц, не превышающими 0,2 мм, составляющая 65-70% а также низкая эффективность сепарации при отклонении высоты слоя отходов на ленте от номинальной, не превышающая 35-48%

Номинальная высота слоя шихты на ленте подбирается в зависимости от конструкции сепаратора, условий сепарации и вида исходной шихты.

Другими недостатками известного способа являются сложность его выполнения, установки системы магнитов, а также высоте затраты на дефицитные магнитные материалы.

Параметры рабочего режима сепаратора зависят от степени дисперсности исходной шихты. При дисперсности порядка 0,2 мм разделение материала на отдельные фракции известным способом практически не происходит из-за того, что мелкодисперсная пыль плотно притягивается к лентам сепаратора за счет магнитного эффекта. При напряженности магнитного поля, равной и более 50 кА/м, материал выносится к приемнику хвостов без разделения его на фракции. Этот недостаток был установлен путем многократных исследований на лабораторном магнитном сепараторе.

В случае отклонения высоты слоя отходов от номинального параметра, равного 50-80 мм для известного способа, при засыпке отходов на ленту транспортера эффективность разделения на фракции снижается до 35-48% из-за уменьшения магнитной проницаемости шихты.

Целью изобретения является повышение эффективности сепарации отходов с размером частиц 0,08-0,2 мм при отклонении высоты слоя отходов на ленте от номинальной.

Цель достигается тем, что в способе магнитной сепарации пылевидных слабомагнитных вольфрамсодержащих отходов, включающем разделение сухих отходов при прохождении их по верхней ленте нижнего транспортера в дискретном магнитном поле, создаваемом системой постоянных магнитов с чередующимися полюсами и воздействующем на отходы со стороны нижней ленты верхнего транспортера, перенос магнитной фракции на нижнюю ленту верхнего транспортера и последующее перемещение разделенных фракций в приемники, постоянные магниты в системе располагают с межполюсным шагом, равным 6-8 мм, при изменении высоты слоя отходов по сравнению с номинальной напряженностью магнитного поля на поверхности нижней ленты верхнего транспортера корректируют в пределах 22-28 кА/м изменением расстояния между магнитами и их полюсными наконечниками в пределах (+0,2)-(-0,2) ширины одного магнита.

Расположение постоянных магнитов в системе с межполюсным шагом, равным 6-8 мм, позволяет качественно (89,2-92,7% извлечения) отделять ценные слабомагнитные компоненты (вольфрам) от немагнитных в сухом виде за один проход ленты транспортера. При повторной сепарации извлечение вольфрама происходит полностью. Это объясняется тем, что при движении сухих пылевидных слабомагнитных вольфрамсодержащих отходов вместе с нижней лентой верхнего транспортера в дискретном магнитном поле, создаваемом системой постоянных магнитов с чередующимися полюсами, наблюдается перемещение слабомагнитных частиц карбида вольфрама и частиц железа вверх и вниз на высоту не более 3-4 мм. Наблюдаемое перемещение имеет характер полусинусоидального движения. Под слабомагнитными материалами понимаются такие, как карбид вольфрама, входящий в состав пылевидных отходов, имеющие удельную магнитную восприимчивость в пределах от 1,26 10^-7 до 7,5 10^-6 м³/кГ. Вместе с частицами железа и карбида вольфрама захватываются немагнитные частицы. Они поднимаются на высоту не более 2-3 мм, отделяются от магнитной фракции и под действием собственного веса возвращаются на верхнюю ленту нижнего транспортера. В ходе экспериментов на лабораторном сепараторе, реализовавшем предлагаемый способ, наблюдался эффект полусинусоидального перемещения отходов на нижней ленте верхнего транспортера. Было установлено, что частота импульсов движения частиц зависит от размера межполюсного шага. Как показали опытно-лабораторные испытания предлагаемого способа, отклонение параметра межполюсного шага от оптимальных значений (6-8 мм) в меньшую сторону, например до 4-5 мм, приводит к снижению эффективности разделения до 68,9-85,0% извлечения вольфрама. Содержание вольфрама берется в пересчете на WO₃. Снижение эффективности разделения объясняется недостаточным временем прохождения частиц через участок 4-5 мм магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами, в результате чего немагнитные частицы захватываются в магнитную фракцию. Скорость движения лент транспортеров принимается постоянной. Отношение скоростей нижнего транспортера к верхнему равно 1:1,5.

При отклонении параметра межполюсного шага от 8 мм в большую сторону, например при 9 мм, наблюдается снижение частоты полусинусоидального движения частиц, что приводит к снижению эффективности разделения до 82,3-82,5% извлечения вольфрама.

При значении межполюсного шага 6-8 мм наблюдается максимальная эффективность разделения, равна 89,2-92,7% извлечения вольфрама. Что касается запредельных значений межполюсного шага, таких как 2-5 и 9-11 мм, то при этих значениях наблюдается резкое снижение эффективности магнитной сепарации до 54,2-85,0% извлечения вольфрама в зависимости от других параметров процесса сепарации.

Напряженность магнитного поля на поверхности верхней ленты нижнего транспортера корректируют в пределах 22-28 кА/м. Отклонение параметров от предельных значений приводит к снижению качества сепарации. При увеличении напряженности до 29,5 кА/м наблюдается захват немагнитной фракции магнитной за счет магнитного эффекта и вынос материала без разделения на фракции. Эффективность разделения уменьшается до 52,1-85,7% извлечения вольфрама в зависимости от величины межполюсного шага.

Уменьшение напряженности магнитного поля до 20,5 кА/м приводит к ослаблению магнитного поля и, следовательно, к снижению эффективности разделения до 53,1-87,3% извлечения вольфрама в зависимости от величины межполюсного шага.

Способ магнитной сепарации предусматривает, что при работе в идеальных условиях высота насыпаемого слоя сухих отходов на верхнюю ленту нижнего транспортера должна соответствовать номинальному значению и составлять 10 мм. Отклонение от этого значения неблагоприятно скажется на качестве сепарации при постоянной напряженности магнитного поля. На практике имеет место изменение высоты слоя сухих отходов по сравнению с номинальным значением, на которое рассчитан сепаратор. Изменение (увеличение или уменьшение) контролируется с помощью дозатора. При отклонении слоя сухих отходов от номинального значения корректируют расстояние между магнитами и их полюсными наконечниками в пределах (+0,2)-(-0,2) ширины одного магнита. При номинальном значении слоя сухих отходов (10 мм) расстояние между магнитами и их полюсными наконечниками устанавливается 3 мм, ширина одного магнита в наших условиях была равна 9 мм, следовательно расстояние между магнитами и их полюсными наконечниками корректируется в пределах 4,8-1,2 мм. Корректировка приводит к тому, что напряженность магнитного поля устанавливается в пределах заданного значения (22-28 кА/м).

Выбранные значения корректировки взаимосвязаны с шириной одного магнита из-за особенности конструкции системы магнитов. В ходе испытаний было установлено, что при уменьшении номинального значения слоя сухих отходов можно увеличивать расстояние между магнитами и полюсными наконечниками максимум на 0,2 ширины одного магнита. Увеличение этого параметра приводит к снижению эффективности сепарации (извлечение вольфрама 52,1-85,7% в зависимости от межполюсного шага) вследствие понижения напряженности магнитного поля.

При увеличении толщины слоя сухих отходов по сравнению с номинальным значением можно уменьшать расстояние между магнитами и их полюсными наконечниками на 0,2 ширины одного магнита. Увеличение этого параметра приводит к снижению эффективности сепарации до 53,1-87,1% извлечения вольфрама в зависимости от межполюсного шага. Это связано с тем, что за счет магнитного эффекта происходит захват немагнитных частиц в магнитную фракцию.

Предлагаемый способ магнитной сепарации осуществляется при помощи дешевого, простого по конструкции сепаратора.

На фиг. 1 представлена схема реализации предлагаемого способа; на фиг.2 устройство наборного постоянного магнита.

Способ магнитной сепарации пылевидных вольфрамсодержащих отходов включает разделение сухих отходов 1 при прохождении их по верхней ленте 2 нижнего транспортера 3 в дискретном магнитном поле, создаваемом системой 4 постоянных магнитов 5 с чередующимися полярностями и воздействующем на отходы со стороны верхнего транспортера 6, перенос магнитной фракции (частиц) 7 на нижнюю ленту 8 верхнего транспортера 6 и последующую транспортировку разделенных фракций в приемники 9 и 10.

Магнитная система 4 состоит из корпуса 11, в котором магнитные блоки набраны из стальных магнитопроводов 12, между которыми расположены постоянные магниты 5 с межполюсным шагом 6-8 мм.

Напряженность магнитного поля на поверхности нижней ленты 8 верхнего транспортера 6 устанавливается равной 25 кА/м.

При отклонении высоты слоя сухих отходов от номинальной (10 мм) напряженность магнитного поля корректируется в пределах 22-28 кА/м путем изменения расстояния между магнитами 5 и их полюсными наконечниками в пределах (+0,2)-(-0,2) ширины одного магнита 5.

Способ магнитной сепарации осуществляют следующим образом.

Исходный материал в виде мелкодиперсной пыли автоматически подают в загрузочное устройство 14, а из него на верхнюю ленту 2 нижнего транспортера 3. По мере продвижения дисперсного пылевидного материала в дискретном магнитном поле происходит извлечение магнитной фракции. При этом за счет периодически меняющейся полярности магнитного поля магнитные частицы 7 перемещаются по нижней ленте 8 верхнего транспортера 6 (полусинусоидальное движение) и выносятся в приемник 9.

Немагнитные частицы 15 (карбид кремния) под действием собственного веса падают на верхнюю ленту 2 нижнего транспортера 3 и выносятся в приемник 10.

Номинальную высоту слоя мелкодисперсной пыли на ленте 2 контролируют с помощью механического дозатора 16, расположенного рядом с лентой 2. По шкале дозатора 16 устанавливают номинальную высоту слоя отходов 10 мм путем регулирования частоты вибрации загрузочного устройства 14. Ручку 13 устанавливают в исходное положение, которое соответствует напряженности магнитного поля 25 кА/м. При отклонении высоты слоя отходов в сторону уменьшения или увеличения изменяют соответственно расстояние между полюсными наконечниками и магнитами 5 в пределах (+0,2)-(-0,2) ширины магнита 5, поворачивая ручку 13 на определенный угол вправо или влево относительно исходного положения.

П р и м е р 1. Для осуществления предлагаемого способа была сконструирована лабораторная установка.

Исходные вольфрамсодержащие абразивные отходы в виде мелкодисперсной пыли с размерами частиц <0,1 мм содержали, мас. вольфрам 6,01 (в пересчете на WO₃); железо 38,2; кремний 40,1; углерод, кобальт, медь, титан остальное.

Магнитная система была набрана из постоянных магнитов 5, расположенных с межполюсным шагом 7 мм. Напряженность магнитного поля на поверхности нижней ленты 8 верхнего транспортера 6 была установлена равной 25 кА/м. По шкале дозатора 16 была установлена номинальная высота слоя отходов 10 мм. Ширина одного магнита равна 9 мм.

В ходе сепарации наблюдалось отклонение высоты слоя отходов от номинальной на +1,5 мм, что было установлено при помощи дозатора 16. Для устранения негативного влияния этого явления ручку 13 поворачивали вправо на угол 15^о от ее исходного положения, корректируя расстояние между магнитами 5 и их полюсными наконечниками и увеличивая напряженность магнитного поля.

Содержание вольфрама в магнитной фракции после разделения составило 12,29 мас. (в пересчете на WO₃).

В результате в ходе сепарации степень извлечения вольфрама в магнитную фракцию составила 90,2%

П р и м е р 2. Исходные вольфрамсодержащие отходы в виде мелкодисперсной пыли с размерами частиц 0,15 мм содержали, мас. вольфрам 3,54 (в пересчете на WO₃); железо 35,2; кремний 52,3; углерод, кобальт, медь и титан остальное.

Межполюсный шаг составил 8 мм. Напряженность магнитного поля установлена равной 25 кА/м. Номинальная высота слоя сухих отходов составляла 10 мм. Ширина одного магнита 9 мм.

Отклонение высоты слоя отходов наблюдалось равным 1,0 мм. Корректировку напряженности магнитного поля осуществляли путем поворота ручки 13 влево на угол 10^о от ее исходного положения, уменьшая напряженность магнитного поля.

Содержание вольфрама в магнитной фракции после разделения составило 8,13 мас. (в пересчете на WO₃).

В результате сепарации степень извлечения вольфрама в магнитную фракцию составила 92,1%

Реализация предлагаемого способа позволяет по сравнению с прототипом упростить и удешевить процесс сепарации; повысить степень извлечения вольфрама из пылевидных отходов с размерами частиц 0,08-0,2 мм до 89,2-92,7% сделать кондиционными пылевидные отходы, содержащие <3,0 мас. вольфрама (в пересчете на WO₃), которые от предприятий не принимаются согласно Инструкции Министерства цветной металлургии о порядке сбора, хранения и сдачи отходов металлокерамических твердых сплавов; практически освободить полностью вольфрамсодержащие отходы от карбида кремния, что облегчит их переработку в гидрометаллургии; выделить практически чистый карбид кремния (немагнитная фракция), который можно использовать в абразивном производстве.

Предлагаемый способ экологически чист, универсален, так как может использоваться на любом машиностроительном, металлургическом предприятии.