Способ разрушения зернистого материала с магнитными компонентами и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХ "СОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 19) (И) 02 ЗОБРЕТЕНИЯДЕТЕГЬэСТВУ О СКОМУ СВИ К сти ии и прои механископаи 3, поеремеод фу-ки 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГННТ СССР 1(71) Научно-исследовательскектный институт обогащенияческой обработки полезных иемых "Уралмеханобр"(56) Авторское свидетельство СССРФ 1326334, кл. В 02 С 19/18, 1985.Авторское свидетельство СССРМ 948447, кл. В 02 С 19/ 18, 1982.Авторское свидетельство СССР9 638228, кл. В 02 С 19/18, ,1977.Авторское свидетельство СССРР 408649, кл. В 02 С 19/18, 1973.Авторское свидетельство СССРУ 683803, кл. В 02 С 19/18, 1977.(54) СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЗЕРНИСТОГОМАТЕРИАЛА С МАГНИТНЫМИ КОМПОНЕНТАКИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к облаобогащения руд горных металлов, аименно к способу разрушения зернистого материала с магнитными компонентами и устройству для его осуществления, и обеспечивает повышение эффективности процесса. Способразрушения осуществляется с помощьюустройства, содержащего корпус 1,рабочие органы 2 с футеровкойменьшей мере один из которых пщается, На рабочих органах 2 птеровкой 3 расположены источнимагнитного поля, обращенные друг кдругу разноименными полюсами и соединенные с блоком возбуждения 6, Рабочие органы 2 приводятся в движениесилопередающим приводом 7, Синхронизация изменения параметров магнитного поля в рабочем пространствеосуществляется блоком управления 8,Способ включает воздействие на материал 4 перед, в процессе и после его1583170 деформирования магнитным полем, направление намагничивания которогосовпадает с направлением деформирования, а напряженность магнитногополя меняется синхронно с .циклически движущимися рабочими органами 2 Изобретение относится к областиобогащения руд черных металлов, аименно к способу разрушения зернистого материала с магнитными компонентами и устройству для его осуществления, и может быть использовано, например, в горнодобывающей про"мышленности для дробления и измельчения железных руд. 20Цель изобретения - повышение эффективности процесса,На Фиг. 1 схематически представлена блок-схема устройства для разрушения зернистого материала.с магнитными компонентами; на фиг. 2 и 3 -схемы. расположения источников магнитного поля; на фиг, 4 - футеровкаположение на рабочем органе; наФиг. 5 - схема расположения источ Оников магнитного поля под футеровкой;на фиг. 6 - циклограмма изменениявеличины деформации; на Фиг. 7 -циклограмма напряженности магнитного поля; на фиг. 8 - циклограмма напряженности переменного магнитногополя в рабочем объеме в процессе разрушения зернистого материала циклически движущимися рабочими органами,Способ разрушения зернистого материала с магнитными компонентамиосуществляется с помощью устройства,которое содержит корпус 1, рабочиеорганы 2, из которых по крайней мере один является подвижным, па ра- дбочих органах 2 закреплена футеров"ка 3 таким образом,.что пространствомежду взаимоперемещающимися поверхностями футеровки 3 образует камеору, где происходит разрушение зернистого материала 4,. На рабочих органах 2 под Футеровкой 3 расположены источники 5 магнитного поля, размещенные на противоположных рабочихорганах 2 и обращенные друг к другуразноименными полюсами, В общем случае источники магнитного поля 5 соединены с блоком 6 возбуждения, Рабочие органы 2 приводятся в движение с максимумом в цикле деформирования, при этом градиент напряженности маг" нитного поля между рабочими органами 2 направлен параллельно направлению движепня материала 4 2 с, и 8 з,п.ф-лы, 8 ил 1 табл,силопередающим приводом 7. Синхронизация изменения параметров магнитного поля в рабочем пространствеосуществляется блоком 8 управления,соединенным с блоком 6 возбуждения исилопередающим приводом 7.Блок 6 возбуждения представляетсобой источник тока различных параметров (постоянного, переменного сразличной .частотой или импульсного),Корпус 1 и рабочие органы 2 выполнены иэ. Ферромагнитного материала и являются магнитопроводом для.замыкания магнитного потока в рабочем пространстве, в котором происходит разрушение материала.На фиг. 2 показан источник 5 магнитного паля, выполненный в виде катушки 9, которая может быть снабжена вставкой 10, охватываемой катуш-,кой 9, и одним концом жестко связана (закреплена) с рабочим органом 2,а другим - с футеровкой 3, и служиткорпусом для катушки 9,При этом вставка 10 может быть выполнена иэ магнитомягкого, магнитожесткого или магнитострикционногомагнитного материала. Питание катушек 9 осуществляется от источникатока - блока 6 возбуждения, параметры которого могут быть различными взависимости от назначения источников5 магнитного поля, Это могут бытьисточники постоянного, переменногоили импульсного тока,На Фиг. 3 показан источник 5 магнитного поля, выполненный в виде постоянных магнитов, 11, размещенныхмежду рабочим органом 2 и футеровкой3. Между постоянными магнитами 11расположены немагнитные элементы 12,имеющие механическую жесткость в направлении приложения нагрузки вышемеханической жесткости постоянныхмагнитов 11.На фиг, 4 показан пример выполнения футеровки 3 в виде отдельныхплит, под каждой иэ которых распо583170 5 1ложены источники 5 магнитного поляодной полярности, при этом на противоположных рабочих органах 2 размещены футеровки 3, обращенные друг кдругу разноименной полярностью источников 5 магнитного поля. Направление замыкания магнитного потокамежду ними через рабочее пространство показано стрелками, На рабочемже органе 2 (фиг. 5) футеровки 3 систочниками 5 магнитного поля разноименной полярности размещены вшахматном порядке с зазором междуними, заполненньм немагнитным иэ-.носостойким материалом, а сами фу.теровки 3 выполнены из ферромагнитного материала.Футеровка может быть выполненатакже из немагнитного материала,например немагнитной стали, чугуна,керамики и других износостойких материалов,В частном случае, когда источниками 5 магнитного поля являются постоянные магниты, футеровка 3 можетбыть выполнена из магнитожесткого иэносостойкого и ударопрочного материала, причем источники 5 магнитного поля могут являться частью футеровки 3.Устройство работает следующим образом.Рабочее .пространство, образованное между циклически движущимися рабочими органами 2, заполняется разрушаемым зернистым материалом приувеличении зазора между ними (нафиг, 6 этот цикл соответствует промежутку времени, когда деформация отсутствует и реализуется свободноедвижение материала в рабочем пространстве) .На загружаемый материал в этомцикле действует магнитное поле(фиг,7)в котором он намагничивается в направлении и ориентируется в этомнаправлении, Градиент магнитногополя направлен параллельно движениюматериала, вследствие-чего заполнение рабочего пространства материаломпроисходит более интенсивно, Послеэтого происходит деформирование намагниченного материала за счет движения рабочих органов 2 (по крайнеймере одного из них) . По мере возрастания величины деформации возрастаетнапряженность магнитного поля (предельная точка кривой деформации),напряженность магнитного поля максимальна.Зта ситуация соответствует минимальному зазору между рабочими органами 2, При обратном ходе рабочихорганов 2 происходит разгрузка разрушаемого материала, при этом синхронно с движением рабочих органов 2меняются параметры магнитного поляв рабочем пространстве, напримеруменьшается напряженность магнитного поля, Направление градиента напряженности магнитного поля параллельное свободному движению материаласпособствует ускорению его выгрузки.Далее цикл повторяется, при этом напряженность и деформация изменяютсяциклически и синхронно. Длительности20 циклов разгрузки и загрузки по сравнению с циклом деформирования (разрушения) могут отличаться друг отдруга в ту или иную сторону. В частном случае они могут совпадать, а25 характер изменения напряженностимагнитного .поля может быть гармоническим, соответствовать синусоидальному закону,Работа устройства в том случае,3 О когда используются источники переменного магнитного поля 5 (импульсного или комбинированного), когда частота этого поля превышает частотудвижения рабочих органов 2 (частотуциклов) аналогична описанной ранее,что следует из сравнения циклов деформирования (фиг. 6) и напряженности переменного магнитного поля(фиг. 8).4 О Рабочие органы 2 устройства могутбыть выполнены в виде щек, валков,конусной чаши или конуса, в зависимости от .применяемого для разрушения оборудования., 45 Способ и устройство проверены влабораторных условиях, Материаломдля разрушения служила железная рудакрупностью -12+8 мм, с массовой долей железа в ней 17,6 Х.В лабораторном устройстве рабочими органами 2 служили наклонно расположенные плиты, под футеровкой 3которых размещались источники 5 магнитного поля в виде постоянных магнитов из феррита бария для созданияпостоянного магнитного поля и катушек 9, снабженных магнитными вставками 10 (электромагнитов) для создания переменного магнитного поля.При этом напряженность магнитногополя изменялась в цикле загрузки от8 до 12 кА/м, в цикле деформации от12 до 24 кА/м и в цикле разгрузкиот 12 до 8 кА/м. Частота переменного5магнитного поля составляла 50 Гц, ачастота движения рабочих органов2 Гц,Градиент напряженности магнитногополя в рабочем пространстве вдольнаправления свободного движения материала задавался соответствующимрасположением постоянных магнитовпод Футеровкой с увеличивающейся отзагрузочного конца к разгрузочномумагнитодвижущей силой источников(4,5 - 6 кА) и составлял 40 кА/м2Полиградиентное. поле в зоне деформирования создавалось чередующимся в шахматном порядке расположениемпод плитами источников магнитногополя с различной полярностью. Градиент на поверхности Футеровки составлял 20 - 80 кА/м 25Для проверки полиградиентных магнитных полей, создаваемых ферромагнитными недробимыми телами, процессразрушения магнитных полей осуществляли с введением в него стальныхшаров диаметром 8 мм,ЭФФективность процесса оцениваласьпо массовой производительности поФормуле0 35 где 1 с. - коэффициент, определяемыйразмерами зазора между рабочими органами и обьемомкамеры; 40к, - коэфдициент разрыхления;Ю - плотность материала.Произведение 1 8- насыпная плотность ( ), а поскольку 1 с . - константы для данного устройства и не менялись в течение опытов, то относительная произвоцительность (сравнительная) зависит лишь от соотношения насыпных плотностей- 100%, 50 где о а - насыпная плотность матевы триала в известном и предлагаемом способах соответственно.Относительная производительностьпо готовому классу Р (-4+О мм)отнР = -- 100%71отнс где , у - выход готового классакрупности прп разрушенииматериала по известномуи предлагаемому способамсоответственно.Показатель качества разрушения оп"ределяется по Формуле(р-Г)где р - массовая доля Ге в концентрате;р - теоретическое значение массовой доли железа в магнитном компоненте материала,равное 72,4% Ге для полностью раскрытого магнетитав железных рудах;( - массовая доля железа в материале,Значения о( и р определялись порезультатам магнитной сепарации разрушенного материала в классе крупности -2+О мм.Показатель Рн характеризуетстепень полноты раскрытия компонентов материала при его разрушении по сравнению с теоретическим (максимально полным).Полученные результаты по насыпной плотности р, содержанию готового класса, показателям качества и относительных производительностей приведены в таблице.Анализ результатов показывает, что относительная производительность попредлагаемому способу увеличилась на 23-35%, массовая производительность - на 15% с одновременным повышением на 1 - 3% показателя качества,Полиградиентное магнитное поле (в том числе и созданное,ферромагнитными недробимыми телами) приводит к дополнительному повышению эфФективности разрушения предлагаемым способом, что выражается в повышении его относительной производительности на 1 - 3%, в массовой производительности на 6 - 10%, а качество разрушения возрастает на 1,4%.Переменное магнитное поле, частота которого превышает частоту движения рабочих органов, также повьшает эффективность способа. Так как его частота (50 Гц) посравнению с частотой движения рабочих органов (2 Гц) больше, то повышается каче9 1583170 ство разрушения .; ,67., а производительность на 81 за счет сокращения крупности материала, а также за счет уплотнения его в рабочем объеме на 6 Х,Если частота магнитного поля,совпадает с частотой движения рабочих органов, то эффективность процесса разрушения не меняется. При уменьшении же частоты эффективность снижается по всем показателям, что связано с нарушением синхронизации процессов намагничивания и деформирования материалов. 15 1 О Таким. образом, изобретение обеспечивает повышение эффективности процесса разрушения зернистых материалов, содержащих магнитные компоненты, 2 О Ф о р м у л а и з обретения 1. Способ разрушения зернистого,материала с магнитными компонентамипутем деформирования его сжатием между циклически движущимися рабочимиорганами при одновременном воздействии на него магнитным полем, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса, геред деформированием и послена материал воздействуют магнитнымполем, направление намагничиваниякоторого совпадает с направлением деформирования, а напряженность магнитного поля меняется синхронно сциклически движущимися рабочими органами с максимумом в цикле деформирования, при этом градиент напряженности магнитного поля между рабочими органами направлен параллельно направлению движения материала,2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что на материал воздействуют полиградиентным магнитным полем.3, Способ по п. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что на материал воздействуют переменным магнитным полем, частота изменения которого больше частоты движения рабочих органов. 4. Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в материал вводятнедробимые ферромагнитные тела.5. Устройство для разрушения зернистого материала с магнитными компонентами, содержащее корпус, дваоппозитно расположенных рабочих органа, один из которых имеет источник магнитного поля и по меньшеймере один из которых установлен свозможностью циклического перемещения навстречу другому, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, оно снабжено установленным на втором рабочеморгане дополнительным источником магнитного поля и футерующими элементами для основного и дополнительногоисточников магнитного поля, при этомпоследние обращены друг к другу разноименными магнитными полюсами, акорпус и рабочие органы выполнены измагнитного материала.6, Устройство по п. 5, о т л и 25 ч а ю щ е е с я тем, что источникимагнитного поля выполнены в видеэлектромагнитов с катушками и магнитными вставками,7, Устройство по п. 5, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что источникимагнитного поля выполнены в виде постоянных магнитов,8. Устройство по п, 5, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый ис 35точник магнитного поля выполнен ввиде набора постоянных магнитов илиэлектромагнитов, один из полюсов каждого из которых обращен к футеровке ввиде плиты, причем обращенные к пли те разноименные полюсы расположеныв шахматном порядке.9. Устройство по пп. 5 и 8, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что междуплитами Футеровки размещены вставкииз немагнитного материала, жесткостькоторого выше жесткости материала,из которого выполнен источник магнитного поля,10, Устройство по п, 6, о т л ич а ю щ е е с я тем, что магнитнаявставка каждого электромагнита жестко связана с футерующим элементом ирабочим органом.12 1583170 ОтносительМассовая проиэвоплотность Т/м тель каная производительность Р, 7. чества К, Едительность Ц, Х 100 64,6 100 40,0 1,52 53,0 66,8 100 120 1,52 48,0 54,2 99115 123 135 66,8 77,6 49,0 54,0 1,51,74 54,2 60,1 35,0 101 1,53 49,6 56,3 116 141 1,76 60,9 118 61,2 145 79,6 58,1 55,4 60,1 64,3 123 135 143 115 115 121 69,0 77,6 85,2 1,61, 141,83 49,2 54,.0 57,3 Показатели Массовая Выходдоля Ре, % класса-4+О, Е ИзвестныйспособИзвестныйспособ с недробимыми тЕламиПоле вдоль дЕформирования,кА(м7 Н = 0чН = 40 Поле пер.пендикулярнОе деФормйрованию11 олиградиентное магнитное полеС недробимыми теламиЧастотамагнитногополя, Гц:0,5250 Насыпная Показа1583170 Составитель В,РеввТехред М.Ходанич Корректор А.0 бРУЧ Лаза Редак Тираж Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 2217 ЗНИИПИ Гос рственного комите 113035, Москва по изобЖ, Ра Подписноеениям и открытиям при Гкая наб., д. 4/5