Закономерности изменения основных технических параметров магнитных сепараторов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Закономерности изменения основных технических параметров магнитных сепараторов

Шведчикова И.А.

На предприятиях различных отраслей промышленности широкое распространение получил технологический процесс магнитной сепарации, при котором под влиянием сил магнитного (электромагнитного) поля осуществляется разделение смеси частиц, отличающихся магнитными свойствами. Для реализации этого процесса используются устройства, которые называются магнитными сепараторами. С помощью магнитных сепараторов решаются важные задачи ресурсосбережения, переработки отходов, защиты от поломок технологического оборудования, повышения качества продукции.

Эффективность функционирования магнитных сепараторов оценивается с помощью показателя, который определяется как отношение количества извлеченных магнитных частиц, образующих магнитную фракцию, к общему количеству магнитных включений в питании сепаратора [1-3]. Данный показатель называется показателем качества процесса сепарации и является главным техническим параметром магнитных сепараторов [4].

К основным техническим параметрам магнитных сепараторов также относятся производительность, определяемая количеством материала, проходящего в единицу времени через рабочую зону, и удельная пондеромоторная сила =, отражающая извлекающую способность сепараторов. В табл. 1 представлены значения указанных параметров для некоторых структурно-функциональных классов магнитных сепараторов [1, 5-7]. Однако в известных литературных источниках по магнитной сепарации отсутствует всесторонний анализ изменения основных технических параметров магнитных сепараторов во времени, необходимый для установления наиболее существенных тенденций развития магнитносепарирующих устройств как технических систем.

Цель работы - определение закономерностей изменения основных технических параметров магнитных сепараторов в процессе их эволюции.

Материал и результаты исследований.

Следует отметить, что статистические данные по величине удельной магнитной силы , которые встречаются в литературе по магнитной сепарации и которые представлены в табл. 1, носят ограниченный характер и не позволяют в полной мере проанализировать закономерности изменения указанного параметра. В то же время имеется достаточно обширный статистический материал по изменению напряженности поля в рабочих зазорах сепараторов.

Таблица 1 -

Основные технические параметры магнитных сепараторов

Напряженность магнитного поля является также основным признаком некоторых известных классификаций магнитных сепараторов [5-7]. В этих условиях представляет интерес определение закономерностей изменения напряженности магнитного поля Н, которая может рассматриваться как один из основных технических параметров магнитных сепараторов.

В табл. 2 представлены статистические данные изменения напряженности магнитного поля в рабочих зазорах сепараторов разных классов, полученные в результате анализа информационных источников по магнитной сепарации. На рис. 1 эти данные представлены в графическом виде.

Таблица 2 -

Статистические данные изменения напряженности магнитного поля

Рисунок 1 - Рост напряженности магнитного поля в рабочих зазорах магнитных сепараторов

Из рассмотрения рис. 1 следует, что имеют место три стадии в развитии одного из основных параметров магнитных сепараторов - напряженности магнитного поля в рабочей зоне.

Кривая 1 на рис. 1 соответствует стадии зарождения и совершенствования структурно-функциональных классов магнитных сепараторов с относительно низкой интенсивностью магнитного поля, предназначенных для извлечения сильномагнитных материалов. Сепараторы с низкой интенсивностью магнитного поля имеют, как правило, открытые электромагнитные (или магнитные) системы, которые отличаются большим объемом рабочего поля.

Основным структурно-функциональным классом магнитных сепараторов с низкой интенсивностью поля являются барабанные сепараторы, предназначенные как для сухой, так и для мокрой сепарации. Средняя величина напряженности поля на поверхности барабана сепараторов с электромагнитным возбуждением составляет 80-120 кА/м (или 0,1-0,15Тл) [7]. Можно выделить и некоторые другие структурно-функциональные классы магнитных сепараторов с низкой интенсивностью магнитного поля: магнитные шкивы для конвейерных систем, подвесные сепараторы, плиточные магниты и некоторые другие.

Современной тенденцией в развитии техники магнитной сепарации с низкой интенсивностью поля является переход от использования в качестве источников магнитного поля электромагнитов к использованию новых высокоэнергетических постоянных магнитов, в т.ч. на основе редкоземельных элементов. Например, применение феррита стронция в магнитных системах барабанных сепараторов позволяет увеличить напряженность поля на поверхности барабана до 180-190 кА/м [7].

Кривая 2 на рис. 1 соответствует новому качественному скачку в развитии техники магнитной сепарации, связанному с зарождением и формированием структурно-функциональных классов магнитных сепараторов с высокой интенсивностью поля и высокоградиентных сепараторов, предназначенных для извлечения слабомагнитных включений и мелкодисперсных ферромагнитных включений крупностью порядка 0,05 мм.

Значительного увеличения напряженности магнитного поля Н (до 1600 кА/м и выше), а также величины gradH, удалось достичь за счет перехода от открытых электромагнитных систем к замкнутым и создания в рабочих зазорах локальных зон с трехмерной неоднородностью магнитного поля.

Одним из первых в области высокоинтенсивной магнитной сепарации сформировался структурно-функциональный класс индукционно-роликовых сепараторов. Несколько позже появились валковые, роторные сепараторы, а также многочисленные классы выскоградиентных сепараторов матричного типа. магнитный сепаратор напряженность

Кривая 3 на рис. 1 соответствует стадии зарождения и промышленного освоения сверхпроводниковых магнитных систем для магнитной сепарации, с помощью которых в рабочих зазорах могут быть созданы магнитные поля интенсивностью до 15 Тл. Указанная стадия находится в начальном периоде и является весьма динамичной.

Кривые изменения напряженности магнитного поля в рабочих зазорах сепараторов, представленные на рис. 1, имеют явно выраженный S-образный характер. При переходе к новой стадии предыдущая не исчерпывает себя, а асимптотически приближается к некоторому максимуму. Каждая из кривых на рис. 1 может быть описана определенной S-функцией, общее уравнение которой имеет вид [8]

,

где a, b, c - постоянные коэффициенты. Величины а и b выражают постоянное начальное значение функции Н при t=0, величина а дает возможность найти ее предельное значение.

В современных магнитных сепараторах в результате постепенного улучшения, а во многих случаях и упрощения конструкции, значительно увеличена производительность процесса сепарации при одновременном снижении его стоимости. В табл. 2 приведены статистические данные изменения производительности магнитных сепараторов.

Таблица 3 -

Статистические данные изменения производительности магнитных сепараторов

На рис. 2 показано изменение максимальной производительности магнитных сепараторов в соответствии с данными табл. 3. Характер кривой свидетельствует об имеющихся значительных резервах увеличения максимальной производительности за счет конструктивных усовершенствований.

Таким образом, проведенный анализ изменения технических параметров магнитных сепараторов и графическая интерпретация результатов этого анализа наглядно отражают многостадийный характер развития устройств для магнитной сепарации. Из двух параметров, влияющих на эффективность работы магнитного сепаратора, более существенным является напряженность, которая в конечном итоге определяет и необходимый уровень извлекающих магнитных сил в рабочих зазорах.

Рисунок 2 - Изменение максимальной производительности магнитных сепараторов

Выводы

Рост напряженности магнитного поля определил в целом направление развития конструкций магнитных сепараторов и обусловил три стадии или этапа в их развитии, в т.ч.:

этап становления и развития структурно-функциональных классов магнитных сепараторов с относительно низкой интенсивностью магнитного поля, предназначенных для извлечения сильномагнитных материалов;

этап становления и развития структурно-функциональных классов магнитных сепараторов с высокой интенсивностью поля и высокоградиентных сепараторов, предназначенных для извлечения слабомагнитных и мелкодисперсных ферромагнитных включений;

этап зарождения и промышленного освоения сверхпроводниковых магнитных систем для магнитной сепарации.

Анализ закономерностей изменения основных технических параметров (рис. 1, 2) свидетельствует также об имеющихся потенциальных возможностях дальнейшего роста эффективности магнитных сепараторов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Gerber R., Birs Robert R. High Gradient Magnetic Separation. - Research Studies Press, 1983. - 208 p.

2. Шведчикова И.А. К оценке качества очистки сыпучих материалов от ферромагнитных примесей// Вестник ВУГУ.- 1997. - № 4(8). - С. 163-167.

3. Нестеренко А.П., Капустянов В.Н., Шведчикова И.А. Эффективность работы транспортного магнитносепарирующего комплекса// Вестник ВУГУ. Сер. Транспорт.- 1996. - С. 159-164.

4. Каменев А.Ф. Технические системы: закономерности развития. - Л.: Машиностроение, 1985. - 216 С.

5. Деркач В.Г. Специальные методы обогащения полезных ископаемых. - М.: Недра, 1966. - 338 с.

6. Кармазин В.В., Кармазин В.И. Магнитные и электрические методы обогащения. - М.: Недра, 1988. - 304 С.

7. Svoboda J. Magnetic Methods for Treatment of Minerals. - Elsevier Science Publishers B.V., 1987. - 682 p.

8. Теория прогнозирования и принятия решений/ С.А. Саркисян, В.И. Каспин, В.А. Лисичкин и др. - М.: Высш. шк., 1977. - 351 С.

Размещено на Allbest.ru