專利名稱：電磁分離器與鐵磁材料的分離方法
電磁分離器與鐵磁材料的分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電磁分離器與鐵磁材料的分離方法，特別涉及允許分 離包括銅的磨碎的鐵磁物料的分離器與分離方法，從而顯著的減少?gòu)?其他鐵磁物料中分離他們的手工操作。
在從車輛磨碎中得到的材料的回收過(guò)程中，即"proler"過(guò)程，通 過(guò)電磁分離器磨碎并從非鐵磁物料中分離的鐵磁物料可以在煉鋼過(guò)程 中被有利地再利用。在來(lái)自該分離器的鐵磁材料流中，進(jìn)一步分離包 括銅的鐵磁物料是重要的，例如電機(jī)的轉(zhuǎn)子。實(shí)際上，正如眾所周知 的情況，銅污染了由磨碎的鐵磁材料生產(chǎn)的熔化的鋼，因此銅的百分 比不大于0.15%是有利的。
眾多的電磁分離器和分離方法是已知的，例如，使用在磨碎機(jī)的 出口設(shè)置的旋轉(zhuǎn)電磁滾筒，從而使鐵磁物料與非鐵磁物料分離。滾筒 通常包括相對(duì)于滾筒的旋轉(zhuǎn)軸固定的旋轉(zhuǎn)外殼，其內(nèi)部設(shè)置磁性區(qū)和 基本上非磁性區(qū)。通過(guò)連接到電源并由連續(xù)電流供電的螺線管產(chǎn)生感 應(yīng)磁場(chǎng)。通過(guò)諸如傳送帶、振動(dòng)平面或斜面的傳送器向滾筒傳送材料。 當(dāng)材料經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)于滾筒的位置時(shí)，鐵磁物料受到由滾筒的磁性區(qū)產(chǎn)生 的磁場(chǎng)的作用，被吸附到滾動(dòng)的滾筒的表面，而非鐵磁物料由于自身 重量跌入到惰性材料的收集區(qū)域。在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，吸附在滾筒的圓柱 表面的鐵磁材料穿越磁性區(qū)并通過(guò)重力跌入到不同的收集區(qū)。
不論分離設(shè)備的眾多構(gòu)造和操作類型，通過(guò)電磁滾筒的鐵磁物料 的分離過(guò)程無(wú)法在普通鐵磁物料和含銅的鐵磁物料之間做出選擇。因 此，由于在分離設(shè)備中要處理大量的材料，后者必須以非常高的成本 手工分離。此外，由于磨碎的原因，剩余材料的顏色基本上是灰色的 和均勻的，難以在碎片中識(shí)別銅。
通過(guò)磁性分離器的分離過(guò)程的另一個(gè)問(wèn)題涉及溫度。在正常工作
6周期(8-16小時(shí))的階段內(nèi)，由于焦耳效應(yīng)導(dǎo)致吸收的能量趨向于下 降。實(shí)際上，電流流動(dòng)產(chǎn)生熱量，能量等于其兩端的電勢(shì)差與流經(jīng)其 內(nèi)部的電流密度的乘積。由于該效應(yīng)引起了電阻的增加和電力傳輸線
路的能量損失，因此螺線管產(chǎn)生的磁通勢(shì)(magnetomotive force)顯著 降低，從而降低鐵磁材料的收集效率。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種不具有上述缺陷的鐵磁材料的分 離裝置。通過(guò)電磁分離器和分離方法達(dá)成該目標(biāo)，其主要特征在權(quán)利 要求1和21中分別描述，其他特征在其余的權(quán)利要求中描述。
由于分離器螺線管的操作參數(shù)的特別的選擇和設(shè)置，能夠?qū)⒕哂?可以忽略的或零含銅百分比的鐵磁物料與具有顯著含銅百分比的鐵磁 物料(特別是轉(zhuǎn)子線圈)分離開，從而實(shí)現(xiàn)僅對(duì)該鐵磁物料流進(jìn)行手
此外，操作參數(shù)的特別的選擇和設(shè)置，能夠使磁場(chǎng)和磁通勢(shì)穩(wěn)定， 從而可以在整個(gè)工作周期中保持最佳的操作條件。
另外，根據(jù)本發(fā)明的分離器和分離方法允許吸附形成磨碎材料的 所有類型的鐵磁物料，包括具有低的外形系數(shù)(form factor)(即高度 與截面直徑之間的比例)的材料，例如轉(zhuǎn)子。
通過(guò)下面的實(shí)施例的具體的描述，參考顯示滾筒磁性分離器的截 面的示意圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員將更清楚的理解根據(jù)本發(fā)明的裝置和分 離方法的進(jìn)一歩的優(yōu)點(diǎn)和特征。
附圖
顯示包括滾筒1和向滾筒1傳送將要分離的材料的傳送器2 的電磁分離器。
滾筒1包括圓柱形殼3，該圓柱形殼3可以通過(guò)例如電機(jī)和傳動(dòng)鏈 條繞其軸旋轉(zhuǎn)。在圖中，箭頭F指示滾筒1的可能的轉(zhuǎn)動(dòng)方式。圓柱 形殼3具有多個(gè)升起的輪廓4，輪廓4沿著平行于滾筒軸的滾筒的縱向 方向排列，用于在滾筒旋轉(zhuǎn)過(guò)程中幫助傳送通過(guò)滾筒1吸附的在殼3
7的表面上的鐵磁材料。螺線管6和7排列在通過(guò)滾筒1的圓柱形殼3
封閉的腔5內(nèi)，所述螺線管連接到設(shè)置在滾筒外部的連續(xù)電流的電源 8。這些螺線管6和7通過(guò)連續(xù)電流供電，產(chǎn)生能夠從傳送器2所傳送 的材料中將鐵磁物料吸附在滾筒1上的磁場(chǎng)，傳送器2所所傳送的材 料具有小的外形系數(shù)，例如等于2.5。通過(guò)螺線管6和7產(chǎn)生的磁場(chǎng)的 北極N接近傳送器2的末端，二者之間所的距離A在10到30cm之間。 南極S基本上沿滾筒1的旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)于北極N垂直定向。從而，螺 線管6和7在滾筒1的腔5中定義了排列在滾筒1前部150°和180° 之間的，即接近傳送器2的磁性區(qū)，以及排列在滾筒1后部180°和 210°之間的，即遠(yuǎn)離傳送器2的基本上非磁性區(qū)。
通過(guò)傳送器2向滾筒1傳送的材料被分離并收集進(jìn)入排列在滾筒1 后面的兩個(gè)區(qū)域A和B，兩個(gè)區(qū)域A和B分別在非磁性區(qū)的下面以及 非磁性區(qū)的前面、傳送器2的末端下面。具有較低的含銅百分比的鐵 磁材料的物料，在圖中通過(guò)星號(hào)的方式被示出，被吸附在滾筒l的殼3 上并被區(qū)域A收集，而非鐵磁材料的物料和/或具有較高的含銅百分比 的鐵磁材料，在圖中通過(guò)橢圓形示出，直接通過(guò)傳送器2被釋放到區(qū) 域B。為了使鐵磁材料構(gòu)成的物料被滾筒1的磁場(chǎng)吸附，必須產(chǎn)生單 位的磁通勢(shì)，或者單位體積的勢(shì)，高于鋼的單位平均重力，基本上等 于78.5N/dm3。鐵磁材料的物料特征在于，正好相反，附加含量的銅根 據(jù)附加銅的重量百分比具有更高的單位重力。這樣，在相等的外形系 數(shù)的情況下，為了有效地選擇普通的鐵磁物料而不吸附含有銅的鐵磁 物料，通過(guò)單位磁通勢(shì)產(chǎn)生的吸附力必須要高于鋼的單位平均重力， 但低于含銅的鐵磁物料的單位重力。實(shí)際上，具有較低的含銅百分比 的鐵磁物料因此也被螺線管6和7產(chǎn)生的磁場(chǎng)吸附，然后被分離，而 具有較高的含銅百分比的鐵磁物料將和非鐵磁物料一起留下，所述非 鐵磁物料一般是可忽略的量，因?yàn)槠湟呀?jīng)被位于上游的另一分離器所 分離。
如上文解釋，很清楚必須精確地確定并固定吸附力的值，即磁場(chǎng) 及其梯度的值。為了確定這樣的參數(shù)，發(fā)明人執(zhí)行高密度的研究和實(shí) 驗(yàn)。例如，在相當(dāng)頻繁的情況下，來(lái)自于包括轉(zhuǎn)子的磨碎機(jī)的磨碎材 料，不能被螺線管6和7所產(chǎn)生的磁場(chǎng)吸附的鐵磁物料的含銅重量百分比通常在12%到20%之間。因此包括銅的轉(zhuǎn)子樣品的單位重力在
87.9N/dm3 (12%的銅)到94.2雇m3 (20%的銅)之間。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)只 對(duì)鐵磁物料的分離有效的磁場(chǎng)密度和場(chǎng)梯度的值，在這種情況下分別 是磁場(chǎng)密度等于47750±5%A/m以及梯度等于1750±5%A/m，從而產(chǎn) 生單位吸附力在80到81N/dr^之間。實(shí)際上，這樣的單位力高于鐵的 單位重力并低于含銅的鐵磁物料的單位重力。
適合于從非鐵磁物料和/或包括相當(dāng)大重量百分比的銅的鐵磁物料 中選擇鐵磁物料的單位吸附力的值是相當(dāng)窄的，因此系統(tǒng)的性能在電 磁滾筒的整個(gè)工作周期中保持恒定是非常重要的。為了在電磁滾筒的 整個(gè)工作周期中保持恒定的系統(tǒng)性能，必須使電磁電路產(chǎn)生的磁通勢(shì) 保持恒定。通過(guò)螺線管的線圈產(chǎn)生的磁通勢(shì)是電流和匝數(shù)的乘積，因 此通過(guò)以基本上恒定的電流給螺線管6和7通電，能夠保持磁通勢(shì)基 本上恒定。此外，能夠適當(dāng)?shù)剡x擇并設(shè)置電流值以得到最有效的吸附 力的值，從而提高分離過(guò)程的效率。為了保持供應(yīng)電流的基本恒定， 電源8調(diào)整電源電壓。從而，系統(tǒng)吸收的能量將相對(duì)電壓和電流的乘 積按比例的變化。
為了使由于焦耳效應(yīng)導(dǎo)致的操作效率損失的問(wèn)題最小化，螺線管6 和7裝備有具有大截面的導(dǎo)體。這樣可以得到低的電流密度值，從而 使在工作周期中由于焦耳效應(yīng)導(dǎo)致的電阻值的增加最小化。用于制造 螺線管的導(dǎo)體的橫截面積的適當(dāng)?shù)闹翟诶?0到80mn^之間。電流密 度的適當(dāng)?shù)闹翟诶?.2至lj 0.7A/mr^之間，以及優(yōu)選的在0.45到 0.5A/mr^之間。依然為了使由于焦耳效應(yīng)導(dǎo)致的能量耗散最小化，已 經(jīng)選擇使螺線管6和7在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有技術(shù)中的電磁分離器能量的能 量下工作。合適的能量值例如在4到6kW之間，是現(xiàn)有技術(shù)的分離器 的能量的25%到40%之間。因此，對(duì)于相同結(jié)構(gòu)的螺線管6和7，每 kW的吸收功率都將具有更大的質(zhì)量。特別是，螺線管6或7的每kW 的吸收功率的質(zhì)量高于200kg/kW以及優(yōu)選的在380到500kg/kW之間。
需要注意的是，通過(guò)比較恒定電壓的(即根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的)設(shè)備 置的操作與恒定電流的(即根據(jù)本發(fā)明的)操作，在整個(gè)工作周期中 在恒定電壓下，例如230V，由于焦耳效應(yīng)導(dǎo)致的電阻的增加，從而導(dǎo) 致工作周期中吸收的電流的減少(I=V/R)，例如從69.5A到42A。因
9此，功率(W=V*I)和電流密度(s-i/導(dǎo)體截面面積)減小，例如分 別從16000到9600W以及從0.919到0.604A/mm2。通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁 通勢(shì)(F二匝數(shù) I)減小，例如從163230安培 匝到98642安培 匝， 實(shí)際吸附能力損失39.6%，從而分離器的性能受損。
在根據(jù)本發(fā)明的恒定電流的操作中，例如35A，電壓隨著由于焦 耳效應(yīng)導(dǎo)致的電阻的增加而成比例的增加(V=R*I)，例如從115到 175V。因此，功率增加(W=V*I)，例如在周期范圍內(nèi)從4000W到 6125W。結(jié)果是，電流基本恒定使得電流密度(5=1/導(dǎo)體截面面積) 基本恒定，例如對(duì)于截面在70到80mn^的導(dǎo)體而言，電流密度在0.45 到0.5A/mi^之間，并且特別是磁通勢(shì)(F:匝數(shù) I)基本上恒定，例 如在周期的整個(gè)持續(xù)時(shí)間中等于82200A每匝。
根據(jù)本發(fā)明的電磁分離器能夠穩(wěn)定磁通勢(shì)，從而在適合用于只在 整個(gè)工作周期中鐵磁材料物料的基本分離的窄范圍的值內(nèi)保持這樣的 勢(shì)。因此顯著地提高分離效果。
本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)發(fā)明中的上述描述和示出的實(shí)施例可以作出 可能的變體和/或增加，但都在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種電磁分離器，包括設(shè)置在能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒(1)中并連接到連續(xù)電流的電源(8)的兩個(gè)或更多個(gè)螺線管(6、7)，所述電源(8)用于產(chǎn)生適合分離鐵磁物料的磁場(chǎng)，其特征在于所述電源(8)提供實(shí)質(zhì)上實(shí)時(shí)恒定的電流。
2、 如前述權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，所述滾筒(1) 包括圓柱形殼(3)，用于在其表面向滾筒(1)的實(shí)質(zhì)上非磁性區(qū)傳送 由滾筒(1)的磁性區(qū)吸附的鐵磁物料。
3、 如前述權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，所述圓柱形殼(3)， 包括多個(gè)平行于滾筒(1)的軸的升起的輪廓(4)。
4、 如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，螺線管 (6、 7)在滾筒(1)中確定在150°到180°之間的磁性區(qū)，以及在 。到210。之間的實(shí)質(zhì)上非磁性區(qū)。
5、 如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，所述螺 線管(6、 7)具有大于200kg/kW的質(zhì)量每單位吸收功率。
6、 如前述權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，所述螺線管(6、 7)具有在380kg/kW到500kg/kW之間的質(zhì)量每單位吸收功率。
7、 如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，所述螺 線管(6、 7)具有在0.2A/mm2到0.7A/mm2之間的電流密度。
8、 如前述權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，所述電流密度在 0.45 A/mm2到0.5A/mm2之間。
9、 如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，由電源 (8)產(chǎn)生的螺線管(6、 7)的電源電壓是可變的，特別是實(shí)時(shí)增加。
10、 如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，由螺 線管(6、 7)生成的磁場(chǎng)而產(chǎn)生的磁通勢(shì)實(shí)際上實(shí)時(shí)恒定。
11、 如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，通過(guò)由螺線管(6、 7)生成的磁場(chǎng)導(dǎo)致的每單位體積的磁通勢(shì)所產(chǎn)生的吸 附力高于鋼的平均單位重力，但是低于含有至少12%重量百分比的銅的鐵磁物料的單位重力。
12、 如前述權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，通過(guò)每單位體 積的磁通勢(shì)所產(chǎn)生的所述吸附力在78.5N/dm3到87.9N/dm3之間。
13、 如前述權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，通過(guò)每單位體 積的磁通勢(shì)所產(chǎn)生的所述吸附力在80N/dm3到81N/dn^之間。
14、 如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，所述 螺線管(6、 7)產(chǎn)生適合于在滾筒(1)上吸附具有較低含銅百分比的 鐵磁物料的磁場(chǎng)，從而將不被滾筒(1)吸附的具有較高含銅百分比的 鐵磁物料分離。
15、 如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，所述 螺線管(6、 7)產(chǎn)生密度等于47750±5% A/m以及梯度等于1750士5% A/m/cm的磁場(chǎng)。
16、 如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，所述 螺線管(6、 7)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁極(N)接近傳送鐵磁物料的傳送器(2) 的末端，二者的距離(△)在10cm到30cm之間。
17、 如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，所述 螺線管(6、 7)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的第一磁極(N)實(shí)質(zhì)上垂直于第二磁極(S) 而定向。
18、 如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，包括排列在滾筒(1)后面的兩個(gè)收集區(qū)域(A、 B)，兩個(gè)收集區(qū)域(A、 B) 分別在非磁性區(qū)的下面以及在非磁性區(qū)的前面、在傳送器(2)的末端 下面。
19、 如前述權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，第一收集區(qū)域 (A)收集具有較低含銅百分比的鐵磁物料，第二收集區(qū)域(B)收集具有較高含銅百分比的鐵磁物料。
20、 如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的分離器，其特征在于，鐵磁 物料來(lái)自于適合用于分離鐵磁物料與非鐵磁物料的上游分離器。
21、 一種用于分離具有不同含銅百分比的鐵磁物料的分離方法， 其特征在于所述方法包括下列操作步驟-通過(guò)傳送器(2)傳送鐵磁物料；-在傳送器(2)的末端設(shè)置裝備有能夠旋轉(zhuǎn)的滾筒(1)的電磁分T^r明. 尚奮；-通過(guò)向插入在所述滾筒(1)中的螺線管(6、 7)提供連續(xù)電流 而產(chǎn)生磁場(chǎng)；-旋轉(zhuǎn)滾筒(1)。
22、 如前述權(quán)利要求所述的分離方法，其特征在于對(duì)所述螺線管 (6、 7)供電的連續(xù)電流具有實(shí)質(zhì)上實(shí)時(shí)恒定的值。
23、 如前述權(quán)利要求所述的分離方法，其特征在于，通過(guò)調(diào)整對(duì) 螺線管(6、 7)的供電電壓而出現(xiàn)電流的實(shí)時(shí)穩(wěn)定性。
24、 如權(quán)利要求21到23中任何一項(xiàng)所述的分離方法，其特征在 于，由磁場(chǎng)導(dǎo)致的磁通勢(shì)實(shí)質(zhì)上實(shí)時(shí)恒定。
25、 如權(quán)利要求21到24中任何一項(xiàng)所述的分離方法，其特征在 于，通過(guò)由磁場(chǎng)導(dǎo)致的每單位體積的磁通勢(shì)所產(chǎn)生的吸附力高于鋼的平均單位重力，但是低于含有至少12%重量百分比的銅的鐵磁物料的 單位重力。
26、 如前述權(quán)利要求所述的分離方法，其特征在于，通過(guò)每單位體積的磁通勢(shì)產(chǎn)生的所述吸附力在78.5N/dm3到87.9N/dm3之間。
27、 如前述權(quán)利要求所述的分離方法，其特征在于，通過(guò)每單位 體積的磁通勢(shì)產(chǎn)生的所述吸附力在80N/dm3到81N/dm3之間。
28、 如權(quán)利要求21到27中任何一項(xiàng)所述的分離方法，其特征在 于，具有較高的含銅百分比的鐵磁物料與非鐵磁物料被一起收集。
29、 如權(quán)利要求21到28中任何一項(xiàng)所述的分離方法，其特征在 于，具有較高的含銅百分比的鐵磁物料被收集到設(shè)置在滾筒(1)前面 的、在傳送器(2)末端下面的區(qū)域(B)。
30、 如前述權(quán)利要求所述的分離方法，其特征在于，具有較低的 含銅百分比的鐵磁物料被收集到設(shè)置在滾筒(1)下面的收集區(qū)域(A)。
31、 如權(quán)利要求21到30中任何一項(xiàng)所述的分離方法，其特征在 于，鐵磁物料來(lái)自于適合用于分離鐵磁物料與非鐵磁物料的上游分離 器。
32、 如權(quán)利要求21到30中任何一項(xiàng)所述的分離方法，其特征在 于，所述分離器是根據(jù)權(quán)利要求1到20的任何一項(xiàng)所述的電磁分離器。
全文摘要
一種電磁分離器，包括設(shè)置在可旋轉(zhuǎn)的滾筒(1)中并且連接到連續(xù)電流的電源(8)的兩個(gè)或更多個(gè)螺線管(6、7)，所述電源(8)用于產(chǎn)生適合分離鐵磁物料的磁場(chǎng)，其中所述電源(8)提供基本上實(shí)時(shí)恒定的電流。本發(fā)明也涉及可以通過(guò)所述電磁分離器執(zhí)行的分離方法。
文檔編號(hào)B03C1/02GK101466472SQ200680054987
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2006年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月15日
發(fā)明者D·蒙太尼 申請(qǐng)人:Sgm臺(tái)架股份公司