Разделение зерновой смеси по ферромагнитным свойствам

В сырье, используемом для производства, могут быть разнообразные по размерам и форме металломагнитные примеси (частицы стали, чугуна, шлака, железной руды, окалины, гвозди и т.п.), случайно попавшие в результате изнашивания рабочих органов машин, хранения, транспортирования, погрузки, разгрузки сырья. Все это не только

отрицательно сказывается на ускоренном изнашивании деталей, но
и часто приводит к поломкам машин, а также может вызвать взрыв
и пожар. Поэтому перед зерноочистительными, просеивающими,

дробильными и измельчающими машинами обязательно устанавливают оборудование для очистки компонентов и продукции от металломагнитных примесей [2]. Весьма эффективный способ такой очистки – магнитное сепарирование. На производствах применяют сепараторы
с постоянными магнитами и электромагнитами, с ручной или механической очисткой магнитов.

Для осуществления магнитной сепарации зерно, содержащее металлические примеси, пропускают тонкой струей вблизи магнитов. Ферромагнитные примеси, попавшие в магнитное поле, притягиваются к полюсам магнита, а зерно протекает далее.

В сепараторах с постоянными магнитами используют гравитационный тип транспортирования компонентов продукции, а в электромагнитных – как гравитационный, так и принудительный. Электромагнитные сепараторы выпускают с вращающейся и неподвижной магнитными системами; по конструктивному исполнению они бывают барабанные, ленточные и вибролотковые.

Сепараторы с постоянными магнитами.Постоянные магниты для магнитных сепараторов изготовляют из металлов или их сплавов, обладающих высокими магнитными свойствами – магнитной проницаемостью, магнитной индукцией, коэрцитивной силой. Магнитные стали содержат один или несколько легирующих компонентов: хром, вольфрам, кобальт, молибден. Кроме того, постоянные магниты изготовляют из безуглеродистых сплавов на основе железа (так, например, сплав альнико содержит 12 % Аl, 20 % Ni, 5 % Со, 63 % Fе; сплав магнико – 14 % Ni, 24 % Со, 8 % Аl, 3 % Сu и 51 % Fе). Подобные сплавы обладают высокой остаточной индукцией и коэрцитивной силой, но имеют и существенные недостатки – хрупкость и плохую обрабатываемость резанием. Широко применяются постоянные магниты из специальных твердых сплавов типа магнико, которые имеют преимущества по сравнению с магнитами, изготовленными из хромистой и углеродистой стали. Магниты типа магнико имеют высокую стабильность, низкую чувствительность к механическим ударам и сотрясениям, их подъемная сила в 2–3 раза больше, чем у магнитных подков из углеродистой стали.

Плотность магнитного потока, т.е. число линий, выходящих из
1 см² поверхности полюса, измеряют в теслах (Тл). Плотность магнитного потока в замкнутой магнитной цепи (при стальных постоянных магнитах) обычно достигает 1,0–1,1 Тл.

Силу притяжения магнита (Н) определяют по уравнению

, (2.50)

где – магнитная индукция, Тл;

– площадь сечения магнита, м².

Эффективность извлечения примесей зависит от двух основных элементов процесса: притяжения металломагнитных частиц к магнитному экрану и удержания их в магнитном поле. Для извлечения металломагнитных частиц необходимо, чтобы сила притяжения магнита, действующая на них, была не менее равнодействующей всех механических сил, испытываемых частицами.

Производительность магнитного сепаратора:

, (2.51)

где – толщина слоя продукта, м;

– объемная масса, кг/м³;

– скорость транспортирования продукта, м/с;

– ширина рабочей зоны магнитного экрана, м.

В магнитных сепараторах, чтобы использовать оба полюса, применяются дугообразные магниты. Простой магнитный аппарат (рисунок 2.16) состоит из подковообразных постоянных магнитов 1, вставленных в корпус 2 и закрепленных на нем стержнем 3. Полюсы магнита устанавливаются под углом 45° к горизонту. Заслонка 4 служит для регулирования количества проходящего зерна.

Более сложную многополочную конструкцию имеет магнитный сепаратор с плоскими магнитами. Сепаратор включает в себя деревянную или алюминиевую станину 1 и блок магнитов 3 (рисунок 2.17). Блоки осями 2 при помощи ручек 4 можно поворачивать на 90°, что позволяет очищать магниты.

Питающее устройство колонки состоит из подвижной наклонной доски 5 и винта-регулятора 6. Внизу станины сделано выпускное отверстие 8. Для наблюдения за работой предусмотрен смотровой люк 7. Толщина слоя компонента регулируется положением наклонной доски 5 и винта-регулятора 6.

Магнитная колонка (рисунок 2.18) имеет блок магнитов, установленных в ряд под столешницей. Колонка имеет распределительную коробку 1 с регулирующим клапаном 2. В станине со смотровым окном установлены блоки магнитов 3. Металломагнитные примеси попадают в коробку, а очищенные компоненты выпускают через нижний патрубок.

Магнитный сепаратор (рисунок 2.19) с дисковыми магнитами предназначен для выделения металломагнитных примесей из зерна. В частности, его устанавливают после бункеров для неочищенного зерна и непосредственно перед первым подъемом пневмотранспортом.

Корпус 1 магнитного сепаратора представляет собой сварной короб с отверстиями для приемки и выпуска продукта. В передней стенке корпуса расположен люк, через который по направляющим 2 вставляют основной рабочий орган сепаратора – блок магнитов 3. Он выполнен в виде сварного кронштейна, в котором горизонтально установлены два цилиндрических магнита. К кронштейну крепится заслонка 4, перекрывающая отверстие люка корпуса.

Магнитный сепаратор с кольцевыми магнитами имеет корпус 8, который представляет собой сварной полый вертикальный цилиндр (рисунок 2.20). В верхней его части расположен приемный патрубок 3.

Внутри корпуса сделаны козырьки 10, направляющие поток продукта на блок магнитов 11. Козырьки расположены по окружности корпуса рядами в шахматном порядке. На боковой стороне находится люк для очистки блока магнитов от задержанных примесей. Дверка 5 с одной стороны связана с корпусом шарнирной петлей 4, а с другой – двумя замками 2, герметично закрывающими ее во время работы. Плотность закрывания дверки регулируют выдвижным захватом 1. В нижней части двери смонтирована подставка 13 для установки блока магнитов, фиксируемых затягиванием ручки 7.

Блок магнитов – основной рабочий орган сепаратора. Он состоит из кольцевых постоянных магнитов, собранных в два комплекта, между которыми находятся два диамагнитных диска, закрытых обечай-
кой. Для равномерного распределения продукта в верхней части блока

установлен конус. Для удобства очистки магнитов предусмотрены шариковые опоры 12. Продукт по конусу 9 поступает в кольцевой канал сепаратора, где при помощи козырьков направляется на блок магнитов. Металломагнитные примеси притягиваются к магнитам, а очищенный продукт выводится через выпускной патрубок 6.

Металлические частицы удаляют с магнита механически или вручную. Магнитный аппарат с ручной очисткой требует систематического наблюдения и своевременного удаления металлических примесей. Если полюсы магнитов замыкаются большим количеством металлических частичек, то работа аппарата прекращается.

Основной недостаток сепараторов с постоянными магнитами – их ограниченная сила притяжения, ослабевающая с течением времени.

Электромагнитные сепараторы.Плотность магнитного потока электромагнитов зависит только от силы тока, питающего катушки. Поэтому электромагниты могут обладать мощным магнитным полем.

Электромагнитный барабанный сепаратор (рисунок 2.21) состоит из ряда неподвижных сердечников, намагничиваемых током, протекающим в катушках. Вокруг электромагнита 1 вращается барабан 2 из немагнитного материала (алюминия, латуни). Из воронки 3 на вращающийся барабан течет зерно, стальные частицы притягиваются к поверхности барабана и удерживаются на ней, пока не выйдут из магнитного поля. Барабанный электромагнитный сепаратор обладает большой пропускной способностью и надежностью действия. Очистка поверхности барабана производится непрерывно и автоматически.

Электромагнитный сепаратор имеет приемный патрубок 1 (рисунок 2.22) с задвижкой 16 и предназначен для подачи зерна. При его отсутствии клапан, к оси которого жестко закреплен противовес 2, отключает электромагнит через исполнительный механизм 15. Для удобства обслуживания сепаратор оснащен съемной крышкой 5.

Зерно поступает в сепаратор через приемный бункер 3 на поверхность барабана. Барабан сепаратора защищен экраном 14. Электромагнитный барабан 4, являющийся основным рабочим органом

сепаратора, состоит из вращающейся обечайки и неподвижной электромагнитной системы (обечайка выполнена из немагнитного материала латуни). Электромагнитная система включает в себя сердечник 7, выполненный в виде оси, четыре катушки, сидящие на сердечнике, два боковых и три промежуточных полюса. В нерабочей зоне барабана смонтирован экран, позволяющий уменьшать длину магнитного поля. Для предотвращения разбрасывания зерна при его движении по обечайке в рабочей зоне барабана сделан фартук 6. Для удаления прилипшего снизу барабана зерна на границе магнитного поля установлена щетка 8 с механизмом для регулирования величины прижатия к барабану и клапан 12. Для удаления металломагнитных примесей с поверхности барабана в нерабочей зоне смонтирован скребок 13 – пластина из резины, прикрепленная болтами к металлической планке. Металломагнитные примеси осаждаются в бункере 11, к которому можно присоединить самотечную трубу.

В выпускном патрубке 10 установлен датчик уровня 9, связанный с исполнительным механизмом 15 задвижки. Сепаратор приводится в движение от электродвигателя через червячный редуктор. Для изменения скорости вращения барабана используют сменные звездочки.

Недостатком электромагнитов является надобность постоянного тока для питания катушек – при наличии на предприятиях переменного тока возникает необходимость установки небольшого генератора постоянного тока.

Производительность электромагнитного сепаратора (т/ч)

, (2.52)

где – насыпная плотность зерна, кг/м³;

– ширина потока зерна на барабане, м;

– толщина потока (не должна превышать двойной толщины очищаемого зерна), м;

– скорость вращения барабана, м/с;

– число потоков на барабане;

– число барабанов в машине.

2.5 Контрольные вопросы

1. Назовите потоки движения зерна в схеме хранения, очистки и сортировки.

2. Какие примеси содержатся в зерне?

3. Машинно-аппаратурная схема очистки и сортировки зерна.

4. Назовите основные способы очистки зерна от сорных примесей.

5. Какие виды оборудования применяются для очистки зерна, идущего на солод?

6. Зерноочистительные и сортирующие машины, их устройство и принцип действия.

7. Каково устройство воздушно-ситового сепаратора?

8. Каков принцип действия электромагнитного сепаратора и его преимущества по сравнению с сепаратором с постоянными магнитами?

9. Для чего используются триеры на предприятиях зерноочистки? Опишите принцип их работы.