MASFERRER SALAS, David Alejandro (Libertad 723, Maipú, Santiago, CL)
| REIVINDICACIONES 1. Equipo separador de tipo rodillo magnético para Ia concentración de minerales y otros materiales particulados, que incluye un alimentador de material, un rodillo tractor que gira en el sentido de caída del material de alimentación y un sistema separador de productos, CARACTERIZADO porque el manto del rodillo metálico tractor está completamente cubierto por una multiplicidad de imanes permanentes instalados muy próximos entre sí, con sus ejes magnéticos en disposición radial y con sus polaridades orientadas aleatoriamente, todos ellos cubiertos rotativamente en un ángulo de unos 200 grados sexagesimales y a todo el ancho del rodillo tractor, por una manga de material no magnético y un deflector que separa Ia fracción de material fuertemente magnético, posicionado según un plano secante al rodillo metálico tractor con uno de sus bordes en Ia zona en que el material no magnético se aleja del rodillo tractor. 2. Equipo separador de tipo rodillo magnético según Ia reivindicación 1, CARACTERIZADO porque los imanes permanentes instalados sobre el manto del rodillo metálico tractor están hechos de neodimio, típicamente con una inducción magnética de 12.000 gauss, que ejercen una fuerza magnética superior a los 4.500 gauss. 3. Equipo separador de tipo rodillo magnético según Ia reivindicación 1, CARACTERIZADO porque el recubrimiento que envuelve parcialmente los imanes del rodillo metálico tractor, es de material plástico. 4. Equipo separador de tipo rodillo magnético según Ia reivindicación 2, CARACTERIZADO porque Ia fuerza magnética ejercida por el rodillo tractor es capaz de separar las partículas muy débilmente paramagnéticas de las partículas no magnéticas. 5. Equipo separador de tipo rodillo magnético según Ia reivindicación 4, CARACTERIZADO porque Ia velocidad angular del rodillo tractor transfiere una energía cinética a las partículas débilmente paramagnéticas y no magnéticas capaz de separar por velocidad traducida en distancia a las partículas débilmente paramagnéticas de las partículas no magnéticas. 6. Equipo separador de tipo rodillo magnético según Ia reivindicación 5, CARACTERIZADO, porque el rodillo tractor separa minerales particulados no magnéticos de los del grupo de los anfíboles. 7. Equipo separador de tipo rodillo magnético según Ia reivindicación 6, CARACTERIZADO porque el rodillo tractor es capaz de separar apatita, mineral no metálico, del mineral actinolita en todos sus términos intermedios de configuraciones, desde Ia ferroactinolita hasta Ia tremolita. |
Descripción de Io Conocido en Ia Materia
Los principios de Ia separación magnética se han aplicado comercialmente por más de 100 años. Estas aplicaciones van desde separaciones simples, como Ia remoción de gruesas partículas de fierro, hasta separaciones más sofisticadas, como Ia eliminación de finas partículas de arcilla para satinar papel, que están apenas manchadas con fierro y que son débilmente magnéticas.
Parte importante de estos separadores magnéticos es Ia etapa del desprendimiento de las fracciones magnéticas para separar los productos, Ia cual es tan importante como Ia etapa de atracción magnética de los mismos. Ello se logra de diversa manera en los distintos equipos conocidos. Una forma muy común es aquella en que los imanes no están colocados en toda Ia circunferencia del rodillo magnético, sino en una fracción de ésta, que es usualmente de 180 grados sexagesimales o aún menos. Dicho valor se determina de acuerdo a los parámetros del particular sistema a separar, y en general tienen poca versatilidad. Una vez que se han desprendido los productos, en Ia parte imantada del rodillo magnético, quedan adheridas las partículas muy magnéticas que es necesario desprender en forma mecánica con brochas, raspadores u otros aparatos de limpieza. Los separadores magnéticos encuentran hoy día una gran variedad de aplicaciones en Ia industria y se fabrican en diversos tamaños que van desde pequeños aparatos a escala de laboratorio, hasta equipos que pueden procesar cientos de toneladas por hora.
En general los separadores magnéticos utilizados hasta Ia fecha, emplean en cantidades moderadas, electroimanes o imanes permanentes de gran tamaño y cuya instalación es compleja, incluso atendiendo a Ia orientación de los polos magnéticos de los imanes.
La aplicación de los métodos de separación mediante rodillos magnéticos a partículas débilmente magnéticas, ha sido posible gracias a los avances en el diseño de los equipos de separación magnética.
En Chile, Ia solicitud 00010/2006 describe un separador de dos rodillos de igual diámetro, en que uno es magnético y el otro es no magnético propulsado, ambos unidos por una cinta transportadora. Otra de las solicitudes presentadas en Chile corresponde a Ia 00585/1981 que reivindica un rodillo de capas magnéticas alternadas concéntricamente con capas ferromagnéticas, que también alterna sus polaridades y que cubren sólo un 30 % del rodillo.
En el mundo se describen algunas solicitudes de patente tales como las US 2005/0092656 A1 que incluye también un separador electrostático, Ia WO
88/05696 A1 que emplean imanes permanentes en un sector del rodillo, pero que no se mueven con éste, sino que permanecen fijos en el espacio, y Ia WO
2005/042168 A1 que también incluye un separador electrostático, Ia solicitud
Rusa RU 2220774 C2, que emplea un tambor magnético de superficie acanalada en el sentido de Ia generatriz cuya particularidad es que el eje del tambor se encuentra inclinado en un plano vertical con Io que se consigue mejor eficiencia y confiabilidad.
Descripción de Ia invención
Se ha inventado un separador magnético, del tipo con rodillo magnético para separación de material particulado no magnético y débilmente paramagnéticos, por vía seca con propiedades mejoradas, mayor fuerza e inducción magnética, fácil de fabricar y versatilidad de operación.
En esta invención se describe un separador del tipo magnético enfocado a minerales no magnéticos o débilmente paramagnéticos como es el caso del mineral, que a esta invención se refiere, Ia apatita, mineral no metálico que se encuentra en conjunto asociado con minerales de Ia clase de los silicatos del grupo de los anfíboles, como ejemplo, Ia antofilita, tremolita, actinolita, entre otros, en Ia cual Ia acción de Ia fuerza magnética ejercida por un imán a esta ultima es muy baja o mayormente débil en comparación con minerales magnéticos como es el caso del Hierro.
En esta invención se hace hincapié a Ia configuración de los imanes de neodimio y a Ia velocidad de rotación del rodillo metálico tractor dado que Ia fuerza magnética ejercida por Ia acción de estos imanes en conjunto con Ia acción de Ia velocidad angular del rodillo tractor, provocan Ia separación de este tipo de mineral en particular, por un lado el mineral no metálico, Apatita, se separa del mineral actinolita ya que el rodillo tractor Ie transfiere una fuerza centrifuga a dicha partícula provocando así que esta salga expulsada en el primer contacto con el rodillo tractor, no así, es el caso del mineral del grupo de los anfíboles, pues Ia partícula es atraída débilmente por Ia acción y/o configuración de los imanes provocando un salto retardado o débil en este mineral en particular, logrando así, una separación o concentración de los minerales utilizados para el caso de esta invención.
Breve Descripción de las Figuras
La figura 1 muestra una vista esquemática del equipo separador magnético. La figura 2 muestra una vista esquemática en perspectiva del rodillo metálico tractor y sus imanes posicionados en todo su manto.
Los números indicados en las figuras tienen el siguiente significado: 1. Motor vibrador.
2. Polín.
3. Tensor.
4. Recubrimiento plástico.
5. Zona de caída de material medianamente paramagnético.
6. Deflector.
7. Zona de caída de material débilmente paramagnético.
8. Guía divisoria.
9. Zona de caída de material no magnético.
10. Imanes.
11. Rodillo metálico tractor.
12. Alimentador. Manera Preferida de Realizar Ia Invención
El equipo separador de esta invención, consta de un alimentador de material particulado (12), material que escurre sólo por gravedad o con Ia ayuda del motor vibrador (1) sobre Ia zona superior del rodillo metálico tractor (11), que gira en el sentido en que se alimenta el material particulado. Toda Ia superficie del rodillo metálico tractor, está cubierta por una pluralidad de imanes permanentes, no importando su forma o tamaño (10), cuya distribución sobre Ia superficie se ilustra en Ia Figura 2. El rodillo metálico tractor (11), queda cubierto en al menos Ia mitad de su circunferencia, por un revestimiento de material no magnético, que en esta descripción, sin perjuicio de Ia generalidad, se describe como recubrimiento plástico (4) cerrado, que también cubre parcialmente el polín (2), y que se mantiene tirante entre el rodillo (11) y el polín (2) por Ia acción del tensor (3).
En Ia zona inferior, del rodillo metálico tractor (11), se ubica una guía divisoria (8), cuya funcionalidad es separar las fracciones de material que resultan de Ia operación de este equipo.
Entre Ia posición de Ia guía divisoria (8) y el tensor (3) se ubica el deflector (6) con Ia función de recoger Ia fracción de material medianamente paramagnética que se desprende del rodillo metálico tractor (11) por Ia acción del recubrimiento (4), que Io aleja de Ia atracción magnética de los imanes ubicados en Ia superficie del manto del rodillo metálico tractor (11).
Al girar el rodillo metálico tractor (11), transmite al material particulado que es alimentado sobre su superficie, una fuerza centrífuga que hace que el material no magnético se desprenda de su superficie y caiga por gravedad en Ia zona de caída de material no magnético (9).
En el caso de los materiales débilmente paramagnéticos, cuando Ia acción de Ia fuerza magnética es inferior a Ia acción conjunta de las fuerzas de gravedad y centrífuga, esta ultima graduada mediante el control de velocidad de rotación para este efecto, retardan Ia caída de las partículas débilmente paramagnética haciendo que estas se desprendan y caigan en Ia zona de caída de material débilmente paramagnético (7).
En el caso del material particulado medianamente paramagnético, Ia fuerza magnética es capaz de mantener las partículas adheridas, a pesar de Ia acción de Ia gravedad y de Ia fuerza centrífuga y sólo son removidas cuando Ia atracción magnética cesa, porque las partículas han sido alejadas de Ia acción de los imanes (10), por acción del recubrimiento plástico (4), deslizándose por el deflector (6) y acumulándose en Ia zona de caída de material medianamente paramagnético (5).
Una ventaja del recubrimiento no magnético es que aleja de los imanes las partículas medianamente paramagnéticas y estas caen y dejan limpio este recubrimiento, haciendo innecesario el considerar objetos especiales adicionales para Ia limpieza, tales como brocha o raspadores. Debido a que todo el manto del rodillo metálico tractor (11) está cubierto con imanes (10) es que se puede variar en un amplio rango Ia velocidad de rotación y por ende, generar Ia fuerza centrífuga adecuada sobre las partículas no magnéticas o débilmente paramagnéticas que se desean separar.
En resumen, para separar las distintas fracciones de material, Ia fuerza centrífuga que Ia rotación del rodillo genere, debe ser superior a Ia fuerza magnética ejercida hacia Ia partícula que se desea separar y debe ser menor que Ia fuerza magnética ejercida hacia Ia partícula de mayor grado de magnetismo.
Ejemplo de Aplicación Sin menoscabar Ia generalidad de Ia invención, para los efectos de describir una de sus aplicaciones, ésta se hará con referencia a un separador de rodillo de esta invención a escala de laboratorio, de 110 mm de diámetro, por 90 mm de longitud, al que se adhirieron sólo por Ia fuerza magnética, sin forzar Ia posición de los polos magnéticos de los imanes, unos 5.000 imanes de neodimio, con forma de disco, de 5 mm de diámetro por 3 mm de alto, los que se cubrieron con una manga sin fin, de material plástico, que se cierra, pasando por el rodillo metálico tractor (11) y que se mantiene tensa por efecto del tensor (3). El material a ensayar corresponde a mineral no metálico apatita que se encuentra mezclado no en amalgama con actinolita, esta es molida a granulometrías entre 50 y 1.000 micrones de diámetro, enseguida se alimentó con este material a un flujo del orden de 60 kg /hr. El rodillo se hizo girar en el sentido de Ia caída del material a una velocidad angular tal que Ia fuerza centrifuga ejercida hacia las partículas no magnéticas y débilmente paramagnéticas lograran ser separadas unas de otras. A esta velocidad angular, Ia fuerza centrífuga hace que el material no magnético se separe fácilmente del rodillo metálico tractor (11), y sea dirigido por Ia guía divisoria (8) a Ia zona de caída de material no magnético, en tanto que el material débilmente paramagnético se desprende por gravedad o por Ia ayuda de Ia fuerza centrifuga en Ia zona de caída de material débilmente paramagnético (7). El material medianamente paramagnético que sigue adherido a Ia periferia del rodillo metálico tractor (11) por Ia fuerza magnética ejercida por Ia pluralidad de aristas de los imanes, es separada de éste por el recubrimiento plástico (4) hasta que al alejarse de los imanes cae por gravedad, al deflector (6) se separa del resto de las otras fracciones. Con esto se obtienen finalmente las fracciones de material separado o concentrado.