Устройство для обезвоживания измельченных ферромагнитных материалов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советсиик Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. св 2) ЗаЯвлено 250779 (2 ) 2805046/22-02 3Г 27 В 9/16В 22 Г 1/00 явки йо рисоединением осударствеииый комитет(23) Приорите ллетень Йо 34 о делам изобретен и открытий Опубликовано 15,09.81. Б Дата опубликования описа 53) УДК 621. 762.Э. Сыроватский, В,Н. Андр Б.В. Бойков н Г.В. Кор Липецкий политехнический институ 71) Заявител 4) УСТРОЯСТВО ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ИЗМЕЛЬЧЕННЫ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ5 Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к устройствам для обезвоживания измельченных ферромагнитных материалов.Известно устройство для сушки измельченных материалов, представляющее собой вертикальную проходную печь, включающую шахту, холодильник, загрузочное и разгрузочное приспособ ления, а также камеры сушки, установленные соосно с шахтой Р 1.К недостаткам данного устройства относятся его низкая производительность и сложность конструкции. 1Наиболее близким к предложенному по техничЕской сущности и достигаемому эффекту является устройство для обезвоживания измельченных ферромагнитных материалов, включающее 20 корпус, раму, магнитную систему с постоянныммагнитом,узлы загрузки и разгрузки, системы подвода и отвода газов и бункер для сбора продукта, при этом корпус выполнен в виде барабанного 25 фильтра (2 1.К недостаткам данного устройства относится низкая интенсивность процесса обезвоживания и связанный с этим значительный расход тепла, 30 Цель изобретения - интенсификацияпроцесса обезвоживания и сокращениерасхода тепла, корпус выполнен в виде соосно установленных С-образныхколец, внутреннее из которых снабжено приводом вращения, а внешнее закреплено на раме, причем полюсные наконечники магнита выполнены с кривизной по дугам окружностей, вписанных в пространство между кольцами,и установлены с зазором, увеличивающимся в направлении от узла загрузки к узлу разгрузки,Внутреннее и внешнее кольца снабжены водяными затворами, а внутреннее кольцо выполнено в виде верхнейи нижней полок, причем нижняя полкаустановлена под углом 2-8 к горизонтальной плоскости, и ее диаметрпревышает внешний диаметр полостимежду кольцами, а затворы снабженысифонами.Система подвода газов снабженакоробчатой перегородкой, выполненнойсо щелью и установленной в полостимежду кольцами, при этом перегородка закреплена на внешнем кольцеУзел разгрузки выполнен в виденожа, установленного на внешнемкольце по касательной к вертикальной образующей внутреннего кольца.Бункер для сбора продукта выполнен иэ немагнитного материала и снаб жен раэмагничивающим соленоидом, расположенным вокруг бункера.На фиг.1 показана схема устройства, продольный разрез, на фиг.2 ,разрез А-А на фиг.1; на фиг.З " раз)рез Б-Б на фиг.2; на фиг,4 - разрез В-В на фиг.З; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.2.Устройство состоит из установленного на валу 1 внутреннего кольца С-образной формы, выполненного в виде верхней 2 и нижней 3 полок, соединенных между собой прокладкой 4, внешнего 5 кольца С-образной формы, закрепленного на раме (не показана), причем внешнее и внутреннее кольца; образуют рабочую полость Ь с зазорами для удаления паров воды (не обозначены) . Водяной затвор 7 с помощью нромежутсного кольца 8 через прокладку 9 соединен с нижней полкой (не обозначена) внешнего кольца. При этом наружный диаметр нижней полки внутреннего кольца превышает диаметр рабочей полости. Указанная полка и промежуточное кольцо 8 наклонены к горизонтальной плоскости под углом 2-8 и образуют круговую коническую поверхность. Зазор между верхними полками колец герметизирован верхним водяным затвором 10. Магнитная система включает постоянный магнит с полюсными наконечниками 11 и 12, выполненными с кривизной по дугам окружностей, вписанных в кольцевую рабочую полость. Наконечники 11 и 12 расположены сверху и снизу относительно рабочей полости так, что в их зазоре оказывается большая часть рабочей полости, причем указанный зазор увеличивается от зоны загрузки к зоне разгрузки, Наконечни" ки соединены с магнитопроводом 13, вокруг которого размещены катушки 14 электромагнита. По периметру внешнего кольца расположены узел 15 разгрузки, система 16 отвода отходящих газов, система подвода гаэатеплоносителя с боровом 17, узел 18загрузки и бункер 19 сбора обеэвоженного продукта. Узел разгрузки представляет собой, например, нож20, закрепленный на внешнем кольце. по касательной к вертикальной образующей внутреннего кольца, и бункер 19, герметично соединенный с внешним койьЧом. Вокруг бункера 19, выполненного из немагнитного матерна" ла, расположен соленоид 21 переменного тока для размагничивания продукта, Узел загрузки может быть выполнен в виде открытого бункера 21 с питателем (не обозначен), транспортера 22и кожуха 23, обеспечивающего герметизацию узла. По одному иэ вариантов узел загрузки может быть выполненв виде трубопровода иэ немагнитногоматериала. Между узлами загрузки иразгрузки расположена коробчатая перегородка 24, закрепленная на внешнем кольце и выполненная со щелью, через которую в зазор между перегородкой и внутренними образующими рабочей полости подают струю воздуха, вво,димого в полость перегородки 24 че 0 реэ трубопровод 25. На внешних поверхностях колец расположен тепло- изоляционный материал 26. К нижнему водяному затвору 7 подсоединены сифоны 27, снабженные уловителем 28,предназначенным для накопления ила,поступающего иэ затвора при вращении его кольцевого ножа (не обозначен) .Устройство для обезвоживания измельченных ферромагнитных материа лов работает следующим образом;После заполнения водой нижнего иверхнего кольцевых водяных затвороввключают привод (не показан) вращениявнутреннего кольца, обеспечивая 25 направление его вращения по стрелке,показанной на фиг.2. Затем вводятв действие систему отвода отходящих газов и включают постоянныймагнит, обеспечивая в зазоре между 30 полюсными наконечниками напряженность магнитного поля в пределах500-1000 Э (н зависимости от свойствобеэноживаемого ферромагнитного материала)После этого с помощьюузла загрузки в Рабочее пространство у границы действия магнитногополя вводят обеэвоживаемый измельченный ферромагнитный материал, Имможет быть, например, железорудныйконцентрат после вакуум-Фильтров с 40 содержанием влаги 9-13, В этом слу.,чае железорудный концентрат из бункера 19 н рабочее пространство подают транспортером 22. Если производятобезвоживание измельченного ферромагнитного материала, находящегосяв виде пульпы, содержащей 20-25твердого, то н этом случае ее в рабочее пространстно вводят под напором по трубопроводу, Частицы ферромагнитного материала втягиваютсяв рабочее пространство эа счет действия магнитного поля, выстраиваютсявдоль силовых линий магнитного поля н цепочки, которые образуют отдельные пористые структуры, имеющие форму усеченного конуса (так называемые флокулы 7, Эти флокулы своимбольшим основанием опираются на круговую коническую поверхность нижнейобразующей нращающегося кольца, а ме- ЬО ньшим основанием упираются в еговерхнюю горизонтальную образующую.(На фиг,1 эта образующая показана ввиде горизонтальной полки 2). Таккак ширина полюсных наконечников ны бирается меньше ширины кольцевого ра5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 305 60 65 бочего пространства, то Флокулированный слой не касается вертикальных образующих внутреннего и внешнего колец. Таким образом, пористый флокулированный слой оказывается зажатым между верхней и нижней образующими вращающегося С-образного кольца и, следовательно, перемещается вместе с ним в направлении, перпендикулярном направлению силовых магнитных линий. В результате,при перемещении флокулированного слоя, он сохраняет свою форму, полученную в первоначальный момент при з агру э к е в область действия магнитного поля в рабочем пространстве влажного ферромагнитного материала.Пористый Флокулированный слой может удерживать только капиллярную влагу, а избыток воды если в рабочее пространство вводят пульпу ) под действием силы тяжести по флокулам на круговую коническую поверхность нижней полки вращающегося кольца и по ней перетекает на круговую коническую поверхность кольца 8, откуда стекает в нижний кольцевой водяной затвор 7. В связи с тем, что максимальная капиллярная влагоемкость флокулированного слоя железорудного концентрата составляет около 17%, при обезвоживании измельченных фер-. ромагнитных материалов из пульпы с содержанием твердого 20-50 первоначальная обработка позволяет снизить содержание воды до 17 вес.Ъ.После заполнения флокулированным слоем кольцевого рабочего пространства до борова выключают привод вращения внутреннего С-образного кольца и включают источник газа-теп-. лоносителя. Газ-теплоноситель, подаваемый в кольцевое рабочее пространство через боров 17, под действием разрежения в системе отвода отходящих газов проходит через заполненное Флокулами кольцевое рабочее пространство, Находящаяся между узлами разгрузки и загрузки коробчатая перегородка препятствует проходу потока газа-теплоносителя через незаполненное флокулами пространство. С целью увеличения аэродинамического сопротивления в зазоре между коробчатой перегородкой и образующими внутреннего кольца, через щель в коробчатой перегородке направляют плоскую струю. воздуха, подаваемого в коробчатую перегородку.Поток газа-теплоносителя, проходя сквозь неподвижный флокулированный слой, отдает ему свое тепло, за счет чего с поверхности флокул происходит испарение воды. Пары во.- ды вместе с потоком охлаждающегося газа-теплоносителя переносятся в холодную зону. В холодной зоне про исходит конденсация воды иэ пара на поверхностях холодйых флокул истекание воды с флокул под действием силы тяжести на круговую коническую поверхнос;ь нижней полки внутреннего кольца. С нее конденсат перетекает на круговую коническую поверхность кольца 8, откуда попадает в ниж.ний кольцевой водяной затвор 7. Изводяного затвора избыток воды с помощью сифона 27 отводится в системуоборотного цикла. Если в обеэвожи- .ваемом Ферромагнитном измельченном;материале содержатся немагнитныечастицы, то они потоком удаляемойиз кольцевого рабочего пространстваводы могут вымываться иэ флокулированного слоя, Этим достигается дополнительный эффект магнитной сепарацииизмельченного ферромагнитного материала. Немагнитные частицы ( ил) попада-ют в нижний водяной затвор 7 и оседают на его дне. С помощью щеток или скребков, закрепленных на вращающем-, ся вместе с внутренним кольцом ноже нижнего водяного затвора, ил удаляется в колодцы сифона и оседает на . дне илоуловителей . По мере их заполнения ил может извлекаться из илоуловителей одним иэ известных способов.После достижения заданной влажности неподвижного расположенного у борова флокулированного слоя (например 6-9), вновь включают привод вращения внутреннего кольца, При этом скорость вращения внутреннего кольца выбирают такой, чтобы процесс обезвоживания Флокулированного слоя, перемещающегося навстречу потоку газа-теплоносителя, заканчивался к мо" менту его подхода к борову 17. Так как зазор между полюсными наконечниками 11 и 12 в пространстве между боровом 17 для подвода газа-теплоносителя и разгрузочным устройством 16 (см, фиг.2 ) плавно увеличивают, то напряженность магнитного поля в кольцевом рабочем пространстве в этой области постепенно уменьшается. Это приводит к разрушению флокулированного слоя и образованию плотного слоя обезвоженного материала, располагающегося на нижней образующей внутреннего кольца. Этот слой перемещается за счет вращения кольца к узлу разгрузки. Эдесь слой обезвоженного материала срезается режущей кромкой ножа 20 и направляется им в бункер. Проходя бункер 19,материал размагничивается благодаря воздействию переменного магнитного поля,создаваемого расположенным вокруг бункера 19 соленоидом 21. Размагниченный материал затем выгружается из бункера.Так как измельченный ферромагнитный материал нецелесообразно обеэвоживать полностью, ч=обы исключить его потери в виде пыли при последующей транспортировке, обезвоженный материал должен содержать, например, 6-9% влаги. Поэтому в процессе обезвоживания в рабочем пространстве температура флокулированного слоя не бу. дет превышать 100 С. Следовательно, обрабатываемый материал весь период обезвоживания остается ферромагнитным и удерживается магнитным полем во флокулированном состоянии.Так как все системы и узлы устройства для обезвоживания измельченных ферромагнитных материалов рабо" тают в непрерывном режиме, процесс обезвоживания материала в предлагаемом устройстве также непрерывен.Известно, что с энергетической точки зрения процессы тепло- и массообмена наиболее целесообразно осуществлять в противотоке. В предлагаемом устройстве для обезвоживания иэ" мельченных ферромагнитных материалов обезвоживание производится именно в противотс.е, так как флокулированный слой перемещают навстречу потоку газа-теплоносителя, За счет организации противотока тепло, затраченное на испарение влаги в зоне испарения воды, утилизируется флокулированным слоем в процессе конденсации пара на холодных поверхностях флокул в зоне конденсации. Это позволяет свести к минимуму расходы тепла на испарение влаги.Благодаря органиэации противотока и применению магнитного поля, с целью удержания обеэвоживаемого материала во флокулированном состоянии полностью исключается вынос пыли из предлагаемого устройства для обеэ. воживания измельченных ферромагнитных материалов. Это позволяет обойтись без сложного оборудования для пылегазоочистки, и следовательно, также снизить себестоимость процесса обезвоживания.Производительность предлагаемого устройства для обезвоживания измельченных ферромагнитных материалов определяется высотой и шириной кольцевого рабочего пространства, а также диаметром вращающегося кольца. Поэтому она значительно превышает производительность известных устройств для обезвоживания измельченных материалов, Процесс обезвоживания измельченных ферромагнитных материалов в предлагаемом устройстве может быть полностью механизи-. рован и автоматизирован. Формула изобретения1. Устройство для обезвоживанияизмельченных ферромагнитных материалов, включающее корпус, раму, магнитную систему с постоянным магнитом,узлы загрузки и разгрузки, системыподвода и отвода газов и бункер длясбора продукта, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью интенсификации процесса обезвоживания и сокращения расхода тепла, корпус выполнен в виде соосно установленныхС-образных колец, внутреннее йз которых снабжено приводом вращения, авнешнее закреплено на раме, причем15 полюсные наконечники магнита выполнены с кривизной по дугам окружностейвписанных в пространство между кольцами, и установлены с зазором, увеличивающимся в направлении от узла эагЩ рузки к узлу разгрузки.2. Устройство по п,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что внутреннее ивнешнее кольца снабжены водяными затворами, а внутреннее кольцо выполнено в виде верхней и нижней полок,причем нижняя полка установлена подуглом 2-8 О к горизонтальной плоскости,ее диаметр превышает внешний диаметрполости между кольцами, а затворыснабжены сифонами,3. Устройство по пп.1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что система подвода газов снабжена коробчатой перегородкой, выполненной со щелью и установленной в полости, между кольцами, при этом перегородка закреплена на внешнем кольце.4. Устройство по пп. 1 - З,.о .тл и ч а ю щ е е с я твм, что узел разгрузки выполнен в виде ножа, установленного на внешнем кольце по касательной к вертикальной образующей внутреннего кольца.5. Устройство по пп. 1 - 4, о тл и ч а ю щ в в с я тем, что бункер для сбора продукта выполнен из немагнитного материала и снабжен раэмагничивающим соленоидом, расположенным вокруг бункера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 536378, кл. В 22 Г 1/02,1975.2. Кулибин В.А. Подготовка руд к 5 плавке. М., Металлургиэдат, 1959.с. 481-482.863976 Рг.4 илиал ППП "Патент", Ужгород, ул. Проектная ВНИИПИ Тираж 6 каэ 7753/56дписное