تمام دستگاههای WHIMS (یا جدایشگرهای گردیانت بالا) دارای قطعات اصلی زیر هستند:
- یک سیستم کنترل سطح و یک تنظیم بار اولیه (با یا بدون محافظت از اندازههای بزرگ) که بار اولیه مخلوط با آب را به ماتریکس حدایش هدایت میکند.
- درایو سیستم چرخانه و گرواوری محصول، یک پروانه (چرخانه) یا رینگ که حاوی ماتریکس جدایش است که رَوِش جدایش را کنترل میکند.
- ماتریکس جدایش که در آن یک طراحی خاص صفحه شامل سیلندرها، میلهها، صفحات، پشم فولاد یا دیگر سطوح اتفاق میافتد.
- یوغ که معمولا یک تکهی به اندازه کافی بزرگ از فولاد نرم است که میدان مغناطیسی را از سیمپیچ به چرخانه هدایت میکند. جایی که در آن به عنوان یک توزیع میدان مناسب کار میکند.
- سیمپیچ مغناطیسی که میدان مغناطیسی تولید میکند و یک سیستم تبادل دما
- یک آرایش جمعآوری جریان محصول یا یک سیستم شستشوی آبی برای شستشوی محصولات از ماتریکس
- پنل کنترل
تنظیمات بار اولیه و کنترل سطح
بار اولیه در رینگ عمودی WHIMS از طریق دو ورودی به دو سمت چرخانه خورانده میشود. انواع گوناگونی از دستگاههای محافظت از اندازه بیش از حد بزرگ را میتوان در قسمت بالایی ورودیها نصب کرد. محفظهها در قسمتهای عمیقتر دستگاه، در شیارهایی در یوق و تانک حاوی مخلوط آب و بار اولیه به هم متصل میشوند. (شکل2)، به این ترتیب عدم توازن بین نرخ ورود دو ورودی در تانک اشتراک حذف خواهد شد. همچنین امکان این هست که کنترل سطح را بر روی آببندی دستگاه نصب نمود تا overflow قابل مشاهده، همچنین نرخ ورودی و نرخ خروجی محصول را کنترل کرد. حمام آبگل (ترکیب آب و بار ورودی) نوعی بافر (میانگیری) علیه نوسانات در بار ورودی ایجاد میکند که این باعث راحتی عملیات میشود. همچنین حمام آبگل یک بافر ضد جریان ورودی است که مستقیما بر ماتریکس تاثیر میگذارد که این میتواند تلاطم و تنش برشی ایجاد میکند، که این نه تنها باعث حذف مواد غیر مغناطیسی گیر افتاده در لایهی کنسانترهی مغناطیسی میشود، اما همچنین ممکن است باعث نابجایی کنسانتره مغناطیسی به جریان محصول غیرمغناطیسی میشود.
رینگ افقی WHIMS هشت نقطه ورودی بار اولیه دارد. یک توزیعکنندهی تراز بار اولیه مانیتورشده لازم است تا بتوان تمام نقاط ورودی را در یک نرخ مساوی خوراند و همزمان بار اضافی یا کم در هیچکدام از نقاط نداشته باشیم، چون این باعث عملکرد پایین ورودیها در مورد درجه و یازیابی میشود. خروجیهای توزیعکنندهی پالپ به هشت جعبهی تحریک که شاید حاوی صافیهای محافظت از آشغال است، خورانده میشود. کنترل سطح دستی بین نرخ خوراک و سرعت چرخانه لازم است، مخصوصا وقتی شرایط نوسانی در بار ورودی ایجاد شود که در این شرایط هیچ بافری در نظر گرفته نشده است. بار ورودی مستقیما بر ماتریکس جایی که نرخ آشفتگی و تنش برشی بسیار زیاد است باعث شستشوی موثر ذرات نانومگنتیک میشود، اما در شرایط اضطرار ممکن باعث از دست رفتن مواد مگنتیک مورد نظر شود.
تصویر 1. برش عرضی از لیوت رینگ عمودی WHIMS که نمایش میدهد (1) سیستم شستشوی آب، (2) جعبههای ماتریکس که ماتریکس را میسازند، (3) چرخانهی در حال چرخش در صفحهی عمودی، (4) قطب شمالیِ یوق مغناطیسی، (5) سیمپیچ مغناطیسی، (6) قطب جنوبیِ یوق مغناطیسی، (7) محصول میانی (منظور ذرات میانی حاصل از فرایند خردایش است)، (8) ضایعات، (9) درایو سیستم پالس و (10) ممبران پالس
شکل 2. لیوت کلی یک رینگ افقی WHIMS
سوگیری رینگ، سیستم درایو، روش جدایش و جمعآوری محصول
رینگ عمودی در ناحیه مگنتیک بین شمال و جنوب یوق میچرخد. ماتریکس توسط میدان و ذرات مغناطیسی متصل به ماتریکس شارژ میشود. ذرات مغناطیسی با چرخش رینگ به جانب حمل شده و در نهایت از بالای ماشین شستشو شده و خارج میشوند، همزمان ذرات نانومگنتیک از میان ماتریکس عبور کرده و از زیر خارج میشوند. حمام گل باعث میشود که ماتریکس کاملا مرطوب شود، آب تامین شده توسط حمام باعث حرکت و محافظت در برابر تنش برشی علیه ترکیب سنگ و آب (گل) ورودی میشود، که میتواند در نهایت باعث جابجایی مواد مغناطیسی از عناصر ماتریکس شده و بر روی بازیابی مواد معدنی مغناطیسی تاثیر منفی بگذارد. یک پولساتور {دستگاه لرزاننده} ممبران لاستیکی باعث میشود در مخلوط آب و سنگ جامدات معلق بمانند، همچنین باعث میشود نوعی مکانیزم اسکرابینگ برای افزایش درجه محصول و بازیابی با بالا بردن مدت زمان تعامل با ماتریکس داشته باشیم. این عمل لرزش قابلیت تنظیم دارد و وابسته به مقدار ورودی نیست، که این محدودهی قلمروی بینهسازی را گسترده میکند.
در رینگ افقی مواد از بالا وارد شده و از پایین به هشت ناحیهی مگنتیک دیگر خارج میشوند (تصویر 3). سرعت رینگ باید طبق نرخ جریان مقرر شده تنظیم شود تا اطمینان حاصل کرد که مرطوبیت ماتریکس به درستی در حال انجام است. هر ورودی سه جعبهی جمعآوری محصول دارد (بنابراین 24 جعبه در کل) که دارای پرههای جداکننده برای درجهبندی و بهینهسازی است. نبود یک واحد حمام گل باعث میشود که واحد به نوسانات در نرخ ورودی حساس باشد که این همچنین باعث نیروی برشی بیشتر در سیالات با جریان بیشتر میشود که در نهایت منجر به حذف و تمیز شدن ذرات نانومگنتیک گیرافتاده میشود.
تصویر 3: چگونگی جدایش در رینگ افقی WHIMS که یکی از هشت نقطه ورودی که محصول نانومگنتیک، محصول با قطر میانی و محصولات مگنتیک را نشان میدهد.
ساخت ماتریکس
ماتریکس رینگ عمودی دارای جعبههای اختصاصی ماتریکس است که در جای خود با {مهره و گوه} نصب شدهاند و میتوان آنها را بصورت میدانی تعویض کرد. هر جعبهی ماتریکس بسته به مدل دستگاه، اندازه و ویژگیهای ماتریکس میتواند دارای دهها یا صدها میلهی ماتریکسی (یا دیگر عناصر مدرن) باشد که سطح و ناحیهای برای جدایش فراه میکند.
چرخانهی رینگ افقی WHIMS به عنوان یک واحد کامل در وسط دستگاه به همراه صفحات جوش داده شده است که این عملیات تعمیر و نگهداری از دستگاه را بسیار دشوار میکند.
سیمپیچ(های) مگنتیک و سیستم خنککاری
رینگ عمودی WHIMS از یک پنکیک سیمهای چرخاندهشده که در یک محفظهی فولاد ضد زنگی قرار گرفتهاند، استفاده میکند. دو، سه، یا چهار پنکیک را میتوان بر روی یکدیگر قرار داد و به هم جوش داد تا سیمپیچی را درست کرد که بتواند شدتهای پشتزمینهای 0.6، 1.0، 1.3 T به ترتیب ایجاد کند. پیشبینی کانال بین هر پنکیک اجازه میدهد که آب برای خنک:اری در این کانالها پمپ شود.
رینگ افقی WHIMS از 3 پنکیک کوچکتر در محفظهی فولاد ضد زنگی خود برای ساخت سیمپیچ استفاده میکند. برای خنککاری روغن از میان سیمپیچ پمپ میشود، در بعضی مدلها برای خنکری از هوا استفاده میشود. 16 سیمپیچ که تا 1.0T شدت مغناطیسی در ماتریکس ایجاد میکنند.
شکل 4 و 5: در تصویر سمت چپ یک رینگ عمودی با سیمپیچ چهار پنکیک که میتواند تا 1.3T شدت پشت زمینهای در ماتریکس ایجاد کند را مشاهده میکنید. در تصویر سمت راست دو تا از 16 سیمپیچ الکترومگنتی رینگ عمودی WHIMS که قابلیت تولید 1.0 T شدت پشتزمینهای است را مشاهد میکنید، توجه داشته باشید که خروجیهای روغن در بالای جعبه قرار دارند.