铁磁流体静力分选机.pdf

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摘要
申请专利号:

CN88107154.4

申请日:

1988.09.30

公开号:

CN1041544A

公开日:

1990.04.25

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

|||公开

IPC分类号:

B03C1/00

主分类号:

B03C1/00

申请人:

基步罗马舒格列奥保加舍尼国家设计院

发明人:

弗拉基米尔·尼克洛维奇·弗拉索夫; 弗拉基米尔·尼克洛维奇·古巴洛维奇; 米克赫·弗拉基米尔罗维奇萨斯克维奇; 尼古来·德米特烈维奇·克拉辛科; 弗拉基米尔·亚力山罗维奇·茨伦舒; 亚力山大·伊万诺维奇·阿利波夫

地址:

苏联伏罗希洛夫格勒

优先权:

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利代理部

代理人:

郑修哲

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内容摘要

铁磁流体静力分选机包含具有两个磁极(N-S)的磁性系统(1),磁极的侧面形成可变磁场,磁场强度(H)沿着磁极空隙的高度而变化,从磁极下部的最大值变到上部的最小值,容器(2)由非磁性材料制成并盛有铁磁性液体(3),以及加料装置(4),它用于加入非磁性的机械混合物,排料装置(5),它用于排出已分选出的机械混合物粒子。在磁极(N-S)之间的空隙内配置有由铁磁性材料制成的元件,在铁磁性液体(3)柱内形成局部磁场。每个局部磁场的磁力(Flx)矢量与机械混合物粒子运动速度矢量(V)成一夹角。

权利要求书

1: 一种铁磁流体静力分选机,包含至少具有两个磁极(N-S)的磁性系统(1,19)磁极侧面构成磁场,该磁场强度(H)随极间空隙的高度而变化,从磁极下部的最大值变到磁极上部的最小值,容器(2,20)由非磁性材料制成,并盛有铁磁性液体(3),它配置在磁极之间的空隙内,加料装置(4,21)用于加入非磁性物料的机械混合物,配置在铁磁性液体(3)的液面上方并固定在磁极(N-S)上,排料装置(5,22)用于排出已分选出的机械混合物的粒子,该排料装置与容器(2,20)相连结,其特征在于,在磁极(N-S)之间的空隙配置由铁磁性材料制成的元件,在铁磁性液体(3)柱内形成局部磁场,每个局部磁场的磁力矢量(FLx、FLy)与机械混合物粒子运动速度矢量(V)成一夹角。
2: 根据权利要求1的铁磁流体静力分选机,其特征在于,每一个元件都是棒条(16、34),彼此之间是以等距离放置,而所有的棒条(16、34)之间用固定在容器(2,20)上的非磁性的横条(17、35)连结,而形成一个平行的向着在铁磁性液体(3)层中的机械混合物粒子的运动速度矢量(V)的方向的平面,该平面的垂直于棒条(16、34)轴的一个端面,位于机械混合物加料区域的铁磁性液体(3)的液面之下,另一个垂直于棒条(16、34)的轴的另一个端面配置在磁场强度(H)最大的区域的铁磁性液体(3)的层中。
3: 根据权利要求1或2的铁磁流体静力分选机,其特征在于,每一个元件都是沿着对称轴切开的园锥体部分(18、36),具有球形底面,并以其平面固定在磁极(N-S)上,而且沿着所形成的磁极侧面配置,每两个之间都有相同的距离,而与另一磁极的相应元件相互错开,园 锥(18、36)的顶部朝向沿着铁磁性液体(3)表面运动的机械混合物粒子的运动速度矢量(V)的方向。
4: 根据权利要求1或2的铁磁流体静力分选机,其特征在于,每一个磁极(N-S)沿着自身纵轴做成可变的截面,从机械混合物加料区域的最小值变到已分选出的机械混合物粒子排出区域的最大值。
5: 根据权利要求3的铁磁流体静力分选机,其特征在于,每一个磁极(N、S)沿着自身纵轴做成可变的截面,从机械混合物加料区域的最小值变到已分选出的机械混合物粒子的排出区域的最大值。
6: 34),彼此之间是以等距离放置,而所有的棒条(16、34)之间用固定在容器(2,20)上的非磁性的横条(1
7: 35)连结,而形成一个平行的向着在铁磁性液体(3)层中的机械混合物粒子的运动速度矢量(V)的方向的平面,该平面的垂直于棒条(16、34)轴的一个端面,位于机械混合物加料区域的铁磁性液体(3)的液面之下,另一个垂直于棒条(16、34)的轴的另一个端面配置在磁场强度(H)最大的区域的铁磁性液体(3)的层中。 3、根据权利要求1或2的铁磁流体静力分选机,其特征在于,每一个元件都是沿着对称轴切开的园锥体部分(1
8: 36),具有球形底面,并以其平面固定在磁极(N-S)上,而且沿着所形成的磁极侧面配置,每两个之间都有相同的距离,而与另一磁极的相应元件相互错开,园 锥(18、36)的顶部朝向沿着铁磁性液体(3)表面运动的机械混合物粒子的运动速度矢量(V)的方向。 4、根据权利要求1或2的铁磁流体静力分选机,其特征在于,每一个磁极(N-S)沿着自身纵轴做成可变的截面,从机械混合物加料区域的最小值变到已分选出的机械混合物粒子排出区域的最大值。 5、根据权利要求3的铁磁流体静力分选机,其特征在于,每一个磁极(N、S)沿着自身纵轴做成可变的截面,从机械混合物加料区域的最小值变到已分选出的机械混合物粒子的排出区域的最大值。

说明书


本发明涉及有用矿物的选矿领域,更确切地说,是涉及铁磁流体静力分选机。

    本发明可以极成功地在有色冶金中用于按密度分选非磁性的有色金属再生原料。

    本发明也可以用于矿石的加工工业以便对矿石进行分选。

    目前有一种愈来愈明显的倾向,就是在可采用的有色金属矿石中有用组分的含量愈来愈低,而在世界范围内对有色金属的需求量却日益增长,这就导致必须扩大对电子技术工业和某些类型电缆的多组分有色废金属的利用。但是世界上还没有用于按合金牌号的组别来分选的工业用生产设备,这就不能充分利用这些废金属来补充有色金属的短缺量。

    日本和美国的某些公司在铁磁流体静力分选机的试验样机上按密度分选粉碎的有色金属废料方面的分选工艺和所进行地研究取得了一定的成就。

    日本的“Xutakku    ceucaky”公司在试验用的铁磁流体静力分选机上实现了从汽车的废金属中回收有色金属-铝、锌、铜,该铁磁流体静力分选机包含有一个容器和一个电磁系统,容器中盛有铁磁性液体,这种铁磁性液体由煤油和分散相-由油酸所包裹的粒度为100A的磁铁矿粒子所组成,上述容器配置在磁极之间的空隙中。容器配置有加料装置以便加入粒度为6-25mm的汽车废金属。分选机不能保证有效地从废金属中回收铝。铝的回收率为80%,而含在废金属中的20%铝却回收到铜和锌的混合物中,这导致后者掺杂。

    美国矿务局生产并试验了一种铁磁流体静力分选机的试验样机,用以从工业和生活废物燃烧时所得到的机械混合物中回收有色金属。

    该分选机有一个容器,它处于磁力系统的磁极间的空隙处,并装有铁磁性液体,该液体是一种在加有7-12%油酸的煤油溶液中的磁铁矿悬浮液。磁力系统的磁极相对水平面成一倾角,这就保证了铁磁性液体的倾斜面,其方向是向着排出分选出的混合物粒子。分选机具有一个用于提供给要分选的机械混合物的装置,该装置固定在容器上,分选机还有一个用于排放分离出的机械混合物粒子的装置。

    把一种含有58.5%铝、14.8%锌、19.7%铜和铅、锡、氧化硅的机械混合物放在分选机中进行分选。该分选机不能保证有效地分选出铝,因为分选出的铝中混杂有5.5%的铜和10.7%的铅。这种不合格的产品由于需要进一步的分选而导致附加的消耗,这就提高了该工艺流程的成本。

    在苏联,制成了并成批生产一种铁磁流体静力分选机,它在研究非磁性矿物的可选性和它的矿物成份时用于进行快速分析。这种分选机的实际应用表明,在进行快速分析时,它具有高度的准确性。该分选机按周期性的制度工作并且生产率低(50公斤/小时)。

    在铁磁流体静力分选机上分选机械混合物的方法的实质在于,作用于铁磁性液体内的固体粒子上的力,除了阿基米德排斥力之外,还有一种液静压力,这种液静压力是由于在铁磁性液体内的不均匀磁场作用而产生的,这种磁场是由分选机的磁力系统激发产生的激励磁场。

    处于铁磁性液体中的由不同密度的粒子组成的机械混合物的分选条件应符合下列不等式:

    ρ1<ρa<ρ2

    其中:ρa-液体的视在密度;

    ρ1-轻粒子的密度;

    ρ2-重粒子的密度。

    在分选机的不均匀磁场中的铁磁性液体的视在密度由下列公式来决定:

    ρa=ρf+ (μo·K)/(g) ·H·grad H, (I)

    其中:ρf-铁磁性液体的物理学密度;

    K-铁磁性液体的体积磁化率;

    μo-磁性系数;

    H-在有物料粒子区域中的磁场强度;

    grad    H-在有物料粒子区域中的磁场强度梯度;

    g-自由落体加速度。

    在铁磁性液体中的每一个机械混合物粒子都受到下列几种力的作用:

    1)重力

    Fg=V·ρ·g,

    其中,V,ρ分别为球形粒子的体积和密度,其体积V=πd3/6,而对于其他形状的粒子,

    V=πd3e/6,

    其中:dl-等效直径;

    2)液静压力Fl,由作用于被粒子所置换的液体体积上的磁场的有质动力来决定:

    Fe= Vμ0·K·H·grad H= (πde3)/6 ·μ0·K·H·grad H;(2)

    3)浮力(阿基米德力)

    Fa = Vρf·g= (πde3)/6 ·ρf·g(3)

    当铁磁性液层中的粒子运动时,它要受到流体动力学阻力的影响,这种阻力取决于粒子的速度和加速度、粒子的密度、大小和形状以及铁磁性液体的粘度。如以雷诺数Re=20-350来表征铁磁性液体的粘度,则这个力的数值可由牛顿-里廷格(HbtotoH-PuttuH    ep)公式来求出;

    Fv= (π)/12 ·ν·de·ρf

    其中:ν-粒子的移动速度。

    雷诺数Re=ν·de·ρf/n表征液体流动的状态。

    在对粒度小于1毫米的有色金属废料机械混合物进行分选时,作用于粒子上的起决定性的力将是粘滞阻力,该阻力可按斯托克斯公式求出:

    Fν=3π·η·ν·de

    其中,η-绝对粘度系数。

    在由分选机的磁性系数激发的不均匀磁场作用于铁磁性液体的情况下,该液面的形状就相当于在两种介质(即液-气)分界面上的磁力线的形状。这时液面呈凸弧形。

    因此,在分选有色金属粒子的机械混合物的过程中,其密度小于铁磁性液体视在密度的金属粒子就浮到上述液体的表面。同时,处于液面上的每一个粒子都受到重力的横向分力的作用,使这些粒子向磁极移动并挤压到容器的上面,这就导致粒子在磁极上的积累。该重力的横向分力Fgz可按下列关系式求得:

    Fgz=ν·ρ·g·sinβ±ν·μx·H (dH)/(dz) · (4)

    其中,β-铁磁性液面与相应于Z轴的水平面所成的倾角。

    在铁磁性液体柱中及其液面上的每一个粒子都受到上述那些力的作用,在这些力的作用下,粒子发生位移。这种位移可用下列方程式来描述

    其中:α-铁磁性液面与相应于X轴的水平面所成的倾角;

    ρax,ρay,ρaz-视在密度的分量。

    为简化方程式起见,可把粒子认为呈球形,而在磁极之间形成一个平行面的磁场。

    由于在方程式中引入很多可变数而且它们之间许多是相互有关的,这些方程式就不能用解析的方法来解答。仅仅可能对具体的分选机磁力系统、分选机容器中的铁磁性液体以及被分选的机械混合物进行部分的解答。

    有色金属废料的机械混合物的分选是在一层按高度限制的铁磁性液体层内进行的。这一层液体的高度取决于分选机磁性系统磁极之间的磁场参数、铁磁性液体的磁化强度(J)及其物理学密度(ρf)。

    考虑到磁极间空隙内磁力强度梯度的分布,应该认为,在低于磁极间最小距离区域的极间空隙内,磁场强度绨度的符号向相反的方向变化。层的高度h,取决于磁场对铁磁性液体作用的特性,它可用下式描述:

    h = μ0J∫H1H2dH (ρfg)]]>(6)

    保证铁磁性液体层内有均匀状态的条件是要满足以下的等式:

    F1-F2=ρf·g·h

    其中:F1-在高于极间最小距离区域的极间空隙内作用的磁力;

    F2-在低于极间最小距离区域的极间空隙内作用的磁力;

    上述磁力可上下列关系式求得:

    F1=-μ0J (dH1)/(dy) ,F2=-μ0J (dH2)/(dy) ;

    根据上述关系式的解析,在极间空隙内的铁磁性液体柱的高度可由下列关系式求得:

    h=μoJ〔(dH1+dH2)/dy〕ρ-1fg-1(7)

    在不保证液层内有均匀状态的极间空隙内的磁场强度不高的条件下对机械混合物进行分选时,为了保持铁磁性液层的必要高度,必须安装一个排放已分选的粒子的装置,以保证不和铁磁性液体相混合的其他液柱的液体静力学水位。

    在此情况下必须满足下列条件:

    F1+ρfgh=F2+ρwghw

    支持液柱的高度可由下列方程式求得:

    hW= [μ0J( (dH1)/(dy) - (dH2)/(dy) +ρfgh)]/(ρW·g) (8)

    曾试图用美国专利US、A2265458所描述的铁磁液体静力分选机来改善对有色金属废料的机械混合物分选的质量。已知的分选机包含具有两个磁极的磁性系统,磁极的侧面形成一个可变磁场,该磁场按极间空隙的高度沿Y轴的方向从下面部分的最大值变到上面部分的最小值,该分选机还包含一个盛有铁磁性液体的由非磁性材料制成的容器,该容器处于极间的空隙处。

    在加入机械混合物的区域和在排放已分选的粒子的区域的极上安装有磁性元件,每一磁性元件都呈三棱柱形,它的一个面固定在磁极上,另一个面为磁极端面的继续,而第三个面是一个倾斜的平面,它与极间空隙的纵轴X形成一锐角。

    磁性元件产生一个局部磁场,每个磁场的强度梯度方向都朝着极间空隙的轴X。

    在把机械混合物加到铁磁性液体的液面上时,作用于混合物粒子上的力,除了重力以外,还有阿基米德力和液静压力,如果存在局部磁场,还有附加的磁力作用于粒子上。这种磁力阻止粒子聚集于靠近磁极的铁磁性液体液面上,并加速粒子向分选混合物的区域运动。

    众所周知,对于在密度大的金属粒子中存在有很少量的密度小的金属粒子或者反过来的情况,要保证这种有色金属废料机械混合物能按其密度进行高质量地分选,必须使分选区域有一确定的长度,也就是指在X轴方向上的极间空隙的长度,这一长度的大小决定于重粒子的沉降速度。因此,在对那些粒子密度相差不大的机械混合物进行分选时,分选区域的长度就应大些。用已知结构的分选机来按密度分选粒子的机械混合物时,分选过程是在局部磁场作用的区域界限以外进行的。在分选区域内,处于表面的混合物粒子在旁侧力作用下向磁极移动,被压向容器的表面并在那里积累,同时捕获重粒子而生成絮状物。絮状物在磁极表面上的形成,阻碍了混合物粒子沿铁磁性液体表面运动,因此限制了这种按密度来分选机械混合物工艺的生产率并降低其分选质量。

    在分选区域内,那些按密度彼此接近并和铁磁性液体的视在密度也接近的粒子,在相近液层的上述液体内运动,因此,要把密度小于铁磁性液体视在密度的粒子分离出来就有困难。结果,在分选那些密度接近的机械混合物粒子时,所获得的轻粒子中就混杂有重粒子,反之亦然。

    在按西德专利DE3321102C2的铁磁流体静力分选机结构中找到了改善对密度相近的粒子的机械混合物分选质量的方法。

    上述的铁磁流体静力分选机包含一个具有两极的磁性系统,其侧面形成一个按高度变化的磁场,该磁场的强度从磁场下部的最大值变到磁极上部的最小值,分选机还包含一个盛有铁磁性液体的、由非磁性材料制成的容器,该容器处于极间的空隙处。为了将已分选出的机械混合物粒子互相分开,在容器内设置一块隔板,该隔板安装在液层内并可沿着三棱柱的一面位移,该面与粒子的重力矢量形成一个锐角。三棱柱的底面固定在容器的侧壁上。为要限制有密度较小的粒子在其中运动的铁磁性液体层,隔板必须是可移动的。已知的分选机还包含有色金属废料机械混合物的加料装置,加料装置安装在铁磁性液体液面上并固定在磁极上,该分选机还包含一个与容器连接的排放装置以排放按密度分选出的机械混合物粒子。磁性系统的磁极在轻粒子的运动的一面有一夹角。

    在把有色金属废料的机械混合物加到铁磁性液体的液面上时,在原料混合物的粒子上受到磁场强度梯度的水平分量和重力Fgz侧向分量的作用。铁磁性液体液面的状态与液-气两介质界面处磁力线的形状相符合。该液面呈凸弧形。这时密度小于铁磁性液体视在密度的每一个粒子都将受到力Fgz的作用,这种力将这些粒子挤向容器旁边的液面。积累于磁极处的轻粒子捕获重粒子而形成了絮状物。在磁极表面絮状物的形成大大减少了极间空隙在正交于其纵轴方向上的截面,这将导致生产率的降低并可能使分选机停止工作。已知的分选机结构的特征是由于所获的轻粒子被重粒子沾污以及重粒子被轻粒子沾污而使所获产品的质量相当低。

    在铁磁性液体层中运动的密度大于铁磁性液体视在密度的粒子流包含有一些轻粒子,这些轻粒子在内聚力和粘力的作用下不能上升到铁磁性液体的液面上并与重粒子一起落入最终成品中,因此降低了产品的质量。

    在分选一些密度非常接近的铝合金废料机械混合物(例如,密度为2.63g/cm3的Al、Mg合金和密度为2.67g/cm3的Al,Si合金)时,已知的分选机的结构就可保证对机械混合物的高质量分选,使得其最终产品能用于熔炼高质量的铝合金。使用隔板就可以限制铁磁性液体层,该层中有密度近似于重粒子密度的轻粒子在运动。

    本发明的基本任务是提供一种铁磁液体静力分选机,在此分选机中,由于在极间空隙内形成一附加的磁力,该磁力可加强轻粒子和重粒子在X轴和Z轴方向的运动,就可保证提高机械混合物的分选效果。

    对所提出的任务是这样解决的,即在该铁磁流体静力分选机中,安装一个至少有两极的磁性系统,在磁极的侧面形成一可变磁场,该磁场的强度按极间空隙的高度,从磁极下部的最大值变到磁极上部的最小值;一个用非磁性材料制成的盛有铁磁性液体的容器,置于极间的空隙内;一个用于非磁性物料机械混合物加料的装置,安装在铁磁性液体的液面上,固定在磁极上;以及一个排料装置,用以排放按密度分选出的机械混合物粒子,排料装置与容器相连接,按照本发明,极间空隙内安装一些由铁磁性材料制成的元件,可在铁磁性液柱内部形成局部磁场,每一个局部磁场的磁力矢量都和机械混合物粒子的运动矢量成一夹角。

    这样构成的铁磁流体静力分选机可保证大大提高机械混合物的分选质量,不管其粒子密度相差是大或是小,都可以的。

    在局部磁场作用的区域,铁磁性液体视在密度的数值要大于分选区域的视在密度值。这些机械混合物粒子在铁磁性液柱内部及其表面上运动的时候受到由局部磁场产生的附加磁力的作用。这种机械混合物粒子和已提高了视在密度的区域的相互作用可以改变粒子的运动轨迹,这样就增加了这些粒子在铁磁性液柱内的停留时间。

    在铁磁性液体的表面形成絮状物时,它们在自身的运动中要受到局部磁场所产生的附加磁力的影响,并改变其沿着Z轴运动的方向而在X轴方向上运动。这有助于铁磁性液体表面张力和机械混合物粒子分子间的相互作用力的延伸。结果使絮状物分散,释放重粒子,这些重粒子就在铁磁性液柱中沉下去,而轻粒子继续沿铁磁性液体的液面向分选出的粒子从容器排出的方向运动。

    如果一些机械混合物的重粒子在通过铁磁性液柱时吸附分选区域中的那些密度小于铁磁性液体视在密度的粒子,并在自己的运动途径区域中与提高了视在密度的液体相会合,则它们就会改变自己的轨迹并沿这一区域向沉没粒子从容器排出的方向运动。这时,密度小于在分选区域的铁磁性液体视在密度的粒子受到提高了的液静压力的作用。在这种提高了力的作用下,轻的粒子就从较重的粒子中分出,浮到铁磁性液体液面上并和其他轻粒子一起从容器中往排料料方向运动。

    最好的是每个元件都呈棒条形,它们相互之间以等距离排列,所有棒条用固定在容器上的非磁性联结物相互连结,而在铁磁性液体层中形成了平行于机械混合物粒子运动速度矢量的平面体,这平面体的一个端面垂直于棒轴而处于机械混合物加料区域的铁磁性液体的液面下,而另一个端面也垂直于棒轴而处于磁场强度最大的区域的铁磁性液层中。

    在棒条元件之间及在其上面,由于棒条之间的距离较小而引起局部磁场,其强度为H,强度梯度为grad    H,成为较分选区域强得多的磁场。作用于铁磁性液体上的这些局部磁场,使得这些区域具有较分选区更高的液静压力。这区域对于棒条来说是等距离的。液静压力的大小取决于棒条和铁磁性液体二者磁化系数的大小。在处于机械混合物加料区的铁磁性液面下的上述棒条所形成的平面体的那个端面处,液静压力是最小,然后它平稳地上升,在处于最大磁场强度区域内的上述平面体的另一端面处达到最大值。

    重的粒子和来不及上浮的轻粒子在提高了的液静压力作用下改变了自己的运动轨迹并在棒条上方进行运动,所说提高的液静压力是由于在棒条之间的局部磁场作用于铁磁性液体面引起的,其方向与粒子重力的矢量成一角度。由于轻粒子在提高了的液静压力作用下所产生的运动,它们由较重的粒子中分出并上浮到铁磁性液体的表面,在那里与其他轻粒子一道排出。这有助于提高从机械混合物中分选有色金属的回收率。

    建议要使每个元件是沿对称轴切开的园锥体的部分并有球面底,而且以其平面固定于磁极上,并沿着所形成的磁极侧面彼此以等距离排列,而和另一个磁极的相应元件要相互错开,而园锥体的顶点朝向机械混合物粒子沿铁磁性液面运动的速度矢量方向。

    上述元件的排列方式及其形状,可以形成局部磁场,较在机械混合物分选区域的磁场有更高的磁场强度H和强度梯度grad    H。这些每个局部磁场都对铁磁性液体作用,在Z轴方向上改变了液面的形状,而在每个元件周围区域的铁磁性液体的液面升高到高于分选区域的液体水面。这种互相作用的特性避免了将机械混合物粒子挤压到容器侧壁的旁侧力的产生,因而提高了分选机的生产效率。

    在机械混合物加料区域中所形成的絮状物,在局部磁场的作用下,同时受到它们绕自身的轴运动所产生的力矩和液静压力这两种力的作用,这些作用使它们的运动呈Z形。其结果,絮状物被打散,那些密度大于分选区域中铁磁性液体视在密度的粒子就沉下去。这样就提高了从机械混合物中分选有色金属的回收率。

    最好是要使得在铁磁液体静力分选机中的每一个磁极沿其本身的纵轴是变化的截面,从有色金属机械混合物加料区域的最小值变到在已分选出的机械混合物粒子的排料区域的最大值。

    当磁极制成这种结构时,使得在极间空隙内的磁力线的密度有所差异,这就导致磁力强度从机械混合物加料区域的最大值变化到在机械混合物轻粒子排料区域的最小值。这样就使得具有同样大小间隙的磁极表面在沿该间隙的纵轴上具有大小不同的磁位。在处于机械混合物加料区和在已分选出的粒子的排料区内的磁极表面上磁位值的差异,保证了在这两个区域中的磁极被金属饱和的程度有所差异。结果在磁极间空隙中磁场强度H按这样方式分布,即可产生磁场强度梯度grad    H,其矢量方向沿铁磁性液面运动的机械混合物粒子的运动矢量相会合。H与grad    H对铁磁性液层中液体的作用引起了液静压力的水平分力Flx,该水平分力的方向平行于沿铁磁性液面运动的机械混合物粒子的运动矢量。由于水平分力作用于机械混合物粒子的结果,促使粒子及时从加料区中排放出来并使液层内和液面上的混合物粒子进行运动,从加料区走向分选出的粒子的排料区,这样,一方面改善了分离效果,另一方面提高了分选的生产率。

    本发明的其他目的和优越性从下面它所完成的具体实施例和附图可以更清楚地了解,其中:

    图1示意地描绘了本发明的铁磁流体静力分选机,预备用于分选高密度粒子的机械混合物,(等比例);

    图2示意地描绘了本发明的构成局部磁场的元件(比例放大);

    图3为图1中的Ⅲ-Ⅲ截面;

    图4为配置在磁极间的容器的俯视图;

    图5示意地描绘了根据本发明的铁磁流体静力分选机,预备用于分选低密度粒子机械混合物,(等比例)。

    本发明的较佳实施例

    根据本发明制造的预备用于分选非磁性物料(例如粒度在40毫米及其以下的生活电器设备的废金属,或破碎的电缆废金属,以及铅壳废料)的铁磁流体静力分选机,它包括具有两个可变截面的磁极N-S磁性系统1,其侧面构成可变化的磁场,磁场强度H沿着磁极间的空隙高度而改变,从磁极下部的最大值变到上部的最小值,并且磁场强度H沿着形成的磁极侧面而改变,从加料区域的最大值变到排料区域的最小值,由非磁性材料制成的,盛有铁磁性液体3的容器2,配置在磁极间的空隙中;有色金属机械混合物的加料装置4,配置在铁磁性液体3的液面上方;以及用于排放已选出的机械混合物的装置5。磁性系统1包含有两个激磁线圈6,每个线圈都安装在轭铁7上,轭铁7用支架8固定在安装于基脚的框架9上。磁性系统1的磁极N-S固定在轭铁7上。用于有色金属机械混合物加料的装置4包含用支架11刚性地固定在磁极N-S上的漏斗10和可运动地与容器2连接的振动流槽12。漏斗10安装在振动流槽12之上。为了更好地解释本发明,机械混合物的重粒子用黑色的园点来标志,而轻粒子则用空心的园圈标志。用于排出已选出的机械混合物粒子的装置5,是一种平的元件13,它固定在容器2的离机械混合物加料区域最远的侧壁上,它的端面伸出容器2端面的边界外,这样就形成了用于排出重粒子的流槽14和排出轻粒子的流槽15。在N-S磁极间的空隙配置有一些由铁磁材料制成的元件,这些元件在铁磁性液柱中形成局部磁场,每一个局部磁场的磁力线的矢量与机械混合物粒子运动速度V的矢量成一夹角。为了对密度大的混合物粒子产生影响,每一个元件做成棒条16(图2),并彼此以等距离排列。所有的棒条16用非磁性的横条17彼此连结在一起,横条17固定在容器2上(图3),形成了与重粒子运动速度V矢量方向平行的平面。上述平面的垂直于棒条16的轴的一个端面位于机械混合物加料区域的铁磁性液面以下,而垂直于棒条16的轴的另一个端面,配置在磁场强度最大的

    为对处于铁磁性液面上的混合物粒子产生影响,每一个元件是沿对称轴切开的园锥体部分18(图4),并带有球形底面,而且以其平面固定在N极或S极上。每一个园锥体18沿着N极或S极所形成的侧面彼此以等距离配置,与另一极上的相应元件相互错开。园锥体的尖顶朝向沿着铁磁性液面运动的物料粒子运动速度V的矢量方向。

    分选机按下方式工作:

    当激磁线圈(图1)通电时,在极间空间建立起作用于铁磁性液体的不均匀磁场,该磁场的特点是存在其矢量是朝着沿X轴的N-S极间最小距离区域的磁场强度梯度grad H及存在其矢量是朝着沿X轴的机械混合物区域的磁场强度梯度grad H。铁磁性液体的视在密度ρa的值由下列关系式决定:

    ρa= ρf+ (μ0·K)/(g) ·H·grad H

    其中 ρf-铁磁性液体的物理学密度;

    K-铁磁性液体的体积磁化率;

    μo-磁性常数;

    H-机械混合物粒子所处区域内的磁场强度;

    grad    H-机械混合物粒子所处区域内的磁场强度梯度;

    g-自由落体加速度。

    原料的机械混合物通过漏斗10(图1)而加入到振动流槽12,从这里落到铁磁性液体的液面上。机械混合物粒子在铁磁性液体3中受到液静压力Fl垂直分力Fly(图3)和水平分力Flx的作用,结果粒子就发生移动。密度小于铁磁性液体视在密度ρa的机械混合物粒子就浮到铁磁性液体的表面上,而密度大于铁磁性液体视在密度的机械混合物的粒子在重力Fg的作用下就沉入到铁磁性液体3中。在棒条16之间及其上方,具有磁场强度H和磁场强度梯度grad H的激发的局部磁场比混合物分选区域为高。在该局部磁场作用下,在铁磁性液体3中形成了具有较高视在密度ρa的区域。沉入液层中的机械混合物粒子在其本身的运动途径中遇到了视在密度的铁磁液体。在这些区域在提高了的液静压力Fl的作用下,粒子改变了自身的运动轨迹,而向着流槽14的方向移动,并悬浮于该区域中。当密度大于分选区域的铁磁性液体3的视在密度ρa的机械混合物粒子带走密度小于铁磁性液体的视在密度ρa的粒子时,那末,在提高了的液静压力Ff的作用下,密度小的粒子就分离出来,并上浮到铁磁性液体的表面上。

    浮起的机械混合物的粒子受到液静压力Fl的水平分力Flx的作用,就沿着所所成的N-S磁极的侧面向流槽15的方向移动。在每个园锥18(图4)的周围激起局部磁场,该局部磁场作用于铁磁性液体3,改变了它在Z轴方向上的液面形状,提高液面使之高于分选区域的铁磁性液体3的一般的水平面。当粒子沿着所形成的N-S磁极侧面运动时,粒子还额外受到由于铁磁性液体液面的上升而产生的旁侧力Fgz的作用,而改变其运动轨迹,这样就阻止了在容器2的侧壁形成絮状物。

    用于排出已分选出的机械混合物粒子的装置5(图1)把已分选出的重粒子和轻粒子排放到相应的分选产品接受槽(图中未示出)。

    上述分选机是适宜于分选密度大于5×103kg/M3的非磁性有色金属机械混合物的。

    为了分选粒度为120mm及其以下的和密度为1.5×103kg/M3及其以上的非磁性物料的机械混合物,例如破碎的飞机和汽车废金属、铝合金等,使用根据本发明制造的示于图5的铁磁流体静力分选机是适宜的。

    分选机包含具有两个可变截面磁极N-S的磁性系统19(图5),磁极的侧面构成磁场,磁场沿着极间空隙高度而变化,磁场强度由磁极下部的最大值变到上部的最小值,并且磁场强度还沿着所形成的磁极侧面变化,由非磁性物料机械混合物加入区域的最大值变到其排料区域的最小值。盛有铁磁性液体3的由非磁性材料制成的容器20配置在极间空隙,用于有色金属机械混合物的加料的装置21配置在铁磁性液体3的液面上方,排料装置22用于把已分选出的机械混合物粒子排出。磁性系统19包含两个激磁线圈23,每一个线圈都安装在轭铁24上,轭铁24用支架25固定到框架上(图上未示出)。磁性系统19的N-S磁极固定在轭铁24上。有色金属机械混合物的加料装置21包含漏斗26和振动流槽28,漏斗26用支架27刚性地固定在磁极上,漏斗26安装在振动流槽28之上。

    在分选低密度的机械混合物时必须降低磁场强度H值和磁场强度梯度grad    H值。这时为了保证高质量地分选高度h的铁磁性液柱的混合物所持有的必要条件,必须用水或其他不与铁磁性液体相混合的液体的液静柱压力作用于铁磁性液体,该液体的液静柱高度hw由方程式(8)决定。

    用于已分选出的机械混合物粒子的排出装置22是一个V字形的空心箱29,它与容器20刚性地连结并与之相通。空心箱29用水30充满,在朝向容器20的水表面上浮有一层铁磁性液体。箱29的腔内用隔板31分为两个流槽32和33。在流槽32处配置任何一种已知的输送装置(图上未示出)以排出机械混合物的重粒子。在流槽33处可配置任何一种已知的输送装置(图上未示出)以排出机械混合物的轻粒子。在N-S极间的空隙配置有由铁磁性材料制成的元件,每一个元件都是一种棒条34。所有的棒条34相互之间都用非磁性横条35来连结而形成了平行于重粒子运动速度矢量的平面。为了对处于铁磁性液面上的混合物粒子起作用,每一元件都是沿对称轴切开的园锥体部分36,并有球形底面,元件以其平面固定在N极或S极上。每个元件36都类似于元件18(图4)而安排。上述分选机的工作方式与上面所述的和示于图1-4的相似。

    根据本发明制成的铁磁流体静力分选机,在分选破碎的电缆废金属和铅壳废料(金属混合物:铜-铅,铝-铅)时,可以分选出铝或铜的轻产品(重产物的掺杂不超过1%)和铅的重产品(轻产物的掺杂不大于2%)。

    日常生活的无线电电子设备的废金属的混合物是:铝、铜和锡-铅焊料,在其分选时,铁磁流体静力分选机可以分选出掺杂的铜和锡-铅焊料不超过1%的铝产品和掺杂的铝不超过2%的铜-锡-铅产品。分选有色金属机械混合物所达到的结果,允许使用所获的产品来熔炼各种牌号的合金。

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铁磁流体静力分选机包含具有两个磁极(N-S)的磁性系统(1),磁极的侧面形成可变磁场,磁场强度(H)沿着磁极空隙的高度而变化,从磁极下部的最大值变到上部的最小值,容器(2)由非磁性材料制成并盛有铁磁性液体(3),以及加料装置(4),它用于加入非磁性的机械混合物,排料装置(5),它用于排出已分选出的机械混合物粒子。在磁极(N-S)之间的空隙内配置有由铁磁性材料制成的元件,在铁磁性液体(3)柱内形成局。

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