Повышение эффективности электродинамических сепараторов с бегущим магнитным полем

• Автор: Маркин, Николай Егорович
• Шифр специальности: 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Технологии и установки электродинамической сепарации

в бегущем магнитном поле

1.2. Классификация сепараторов по способу подачи материала

и отвода продуктов разделения

1.3. Состояние теоретических разработок и задачи исследования

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СЕПАРАТОРОВ С ВРАЩАЮЩИМИСЯ ИНДУКТОРАМИ И ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ МАГНИТОПРОВОДОВ .

2.1. Особенности электромагнитных процессов в рассматриваемых сепараторах

2.2. Выбор и обоснование расчетной модели
2.3. Выводы по разделу 2
3. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МАГ-НИТОПРОВОДА НА ПОКАЗАТЕЛИ СЕПАРАТОРОВ
3.1. Исследование магнитных полей
3.1.1. Сепараторы с открытой магнитной системой
3.1.2. Влияние обратного магнитопровода
3.1.3. Влияние магнитных шунтов 5
3.2. Оценка характеристик сепараторов с с дополнительными элементами магнитопровода
3.3. Выводы по разделу 3.

4. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ СЕПАРАТОРОВ С УЧЕТОМ СОВМЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
И КОНКУРИРУЮЩИХ МЕХАНИЧЕСКИХ СИЛ
4Л. Электродинамические сепараторы на основе линейных индукторов
4.1.1. Вертикальное расположение индукторов и подача материала в свободном падении
4.1.2. Установка линейных индукторов под лентой конвейера
4.1.3. Сепараторы с подачей материала по наклонной плоскости
4.2. Примеры расчета сепараторов на основе линейных индукторов
4.3. Электродинамические сепараторы с вращающимися цилиндрическими индукторами
4.4. Примеры расчетов сепараторов шкивного типа
4.5. Выводы по разделу 4
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РЕАЛИЗАЦИЯ СЕПАРАТОРОВ
5.1. Описание опытных установок электродинамической сепарации
5.2. Методика и результаты экспериментальных исследований
5.3. Апробация технологий электродинамической сепарации
5.3.1. Сортировка лома и отходов медных сплавов
5.3.2. Извлечение металлов из различных сыпучих смесей
5.3.3. Обогащение алюминиевых шлаков
5.4. Выводы по разделу 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Для решения ряда актуальных задач в области вторичной цветной металлургии находит применение электродинамическая сепарация — метод разделения немагнитных материалов по электропроводности, использующий силовое взаимодействие магнитного поля индуктора с вихревыми токами, наведенными этим полем в проводящих предметах или частицах. В частности, электродинамические сепараторы используются при сборе и обработке вторичных цветных металлов: для извлечения металлов из различных сыпучих смесей (смешанные твердые отходы производства и потребления, отработанные формовочные пески литейного производства, автомобильный и другие виды смешанного лома); для сортировки лома и отходов цветных металлов по сортам и крупности при подготовке к металлургическому переделу. Кроме того, электродинамическая сепарация является одним из немногих способов обогащения алюминиевых шлаков. Во всех указанных случаях достигается комплексный эколого-экономический эффект, поскольку возвращаются в переработку вторичные металлы, появляются возможности утилизации неметаллических фракций отходов, улучшается качество выплавляемых металлов и сплавов, уменьшается вредное воздействие на окружающую среду металлургических процессов.
В мировой практике для решения указанных задач чаще всего используются электродинамические сепараторы с бегущим (вращающимся) магнитным полем, в которых извлекаемые металлические предметы играют роль вторичного элемента (ВЭ) индукционной электрической машины. Наиболее близким аналогом такого сепаратора является линейный асинхронный двигатель с коротким ВЭ. В зависимости от решаемой технологической задачи для возбуждения бегущего магнитного поля могут использоваться трехфазные

л л л

1Г И 1 г

а б в
Рис. 2.3. Распределение вторичных токов в разные моменты времени (а, б)
и с учетом скин-эффекта (в)
В остальные моменты времени токи в пластине ограниченных размеров существенно уступают токам в длинном ВЭ, что и обусловливает снижение электромагнитных усилий.
Дополнительным фактором, усложняющим расчеты рассматриваемых устройств, является наличие скин-эффекта (рис. 2.3,в), обусловленного использованием в сепараторах с вращающимся цилиндрическим индуктором повышенной частоты магнитного поля.
Одновременно учесть все отмеченные особенности сепараторов с вращающимися цилиндрическими индукторами и дополнительными элементами магнитопроводов (сложная конфигурация рабочего зазора, ограниченность размеров ВЭ, скин-эффект) можно только в рамках численных расчетов устройств в трехмерной постановке. Однако такие расчеты требуют значительных вычислительных ресурсов. Поэтому актуален поиск путей снижения трудоемкости исследований.
2.2. Выбор и обоснование расчетной модели
Как уже отмечалось, ближайшим аналогом электродинамических сепараторов по характеру электромагнитных процессов являются линейные асин-