Способ промывки сыпучих материалов

 

1. СПОСОБ ПРОМЫВКИ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, включакадий введениематериала в.зону разделения, диспергирование в жидкофазной среде путем возбуждения низкочастотных колебаний, разделение материала на фракции и вывод вьаделенных фракций, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности диспергирования и промывки материала за счет наложения ударных волн гидравлических ударов, в каждом периоде низкочастотных колебаний в момент максимальной колебательной скорости осуществляют мгновенное торможение жидкофазной среды.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (192 (112

3(512 В 02 С 19 18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3544274/22-03 (22) 01.02.83 (46) 07.03.84. Бюл. Р 9 (72) А.A.Oðëoâ и В.С.Ямшиков (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт (53) 622.752.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 115399, кл. В 02 С 19/18, 1957.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 620382, кл. В 02 С 19/18, 1978.

3. Троицкий В.В, Промывка полезных ископаемых. N,, "Недра", 1978, с. 190-191 {прототип2 (54)(57) 1, СПОСОБ ПРОМЫВКИ СЫПУЧИХ

МАТЕРИАЛОВ, включающий введение материала в зону разделения, диспергирование в жидкофазной среде путем возбуждения низкочастотных колебаний, разделение материала на фракции и вывод выделенных фракций, о т л ич а ю ц и и с я тем, что, с целью повышения эффективности диспергирования и промывки материала за счет наложения ударных волн гидравлических ударов, в каждом периоде низкочастотных колебаний в момент максимальной колебательной скорости осувляют мгновенное торможение офазной среды.

1077629

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что разделение материала и вывод загрязняющих фракций осуществляют импульсным введением в рабочий объем мелкодиспергированных пузырьков воздуха.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к промывке полезных ископаемых, и может быть использовано в строительной индустрии для диспергирования, очистки и активации поверхности инертных наполнителей при производстве сверхпрочных бетонов и полимербетонов, а также в керамической и химической отраслях промышленности, в металлургии, например, в литейном производстве для регенерации формовочных и стержневых смесей, для активации физико-химических поверхностных свойств материалов эа счет очистки их поверхности от окисных, жировых и иного рода пленок и увеличения удельной поверхностной энергии и адгезии.

Известен способ диспергирования материалов путем воздействия на них давления, возбуждаемого в объеме жидкофазной среды (1 .

Известный способ не позволяет обрабатывать большие объемы жидкофазных сред и обладает по этой при. чине низкой эффективностью и ограниченным применением. Последнее обстоятельство обусловлено невозможностью диспергировать материалы, представленные крупными частицами или кусками.

Известен способ диспергирования материалов путем возбуждения в жидкофаэной среде знакопеременного давления, представляющего собой чередование фаз сжимающего и растягивающего напряжений, Знакопеременное давление возбуждают путем силового воздействия на замкнутый объем жидкофазной среды и приводящий к возникновению интенсивной кавитации.

Кавитация является основным фактором, обеспечивающим диспергирование и активацию частиц материала эа счет увеличения их удельной поверхности )2J .

Однако данный способ позволяет возбуждать интенсивную кавитацию лишь в условиях ограниченного и герметично замкнутого объема жидкофаз3.Способ по пп.1 и 2,о т л и ч а ю шийся тем,что,с целью усиления эффективности промывки за счет дополнительной очистки поверхности в процесс промывки вместе с материалом вводят мелкодисперсный абразивный материал. ной среды, в которой не могут возбуждаться интенсивные колебания с большой амплитудой смещения и высокой колебательной скоростью. В этих условиях эффективность диспергирования и активации остается невысокой, так как разрушаемые загрязняющие пленки вновь осаждаются на поверхности частиц и, обладая высокими адгезионными свойствами, вновь прочно покрывают их, Кроме того, силовое воздействие энакопеременного давления на жидкость совпровождается дегазацией жидкости и образующиеся при этом воздушные пузырьки, всплывая, образуют в замкнутом объеме воздушную полость, в результате чего амплитуда эвакопеременного давления резко падает, условия возникновения кавитаций не обеспечиваются и процесс диспергирования прекращается. Повышение эффективности и производительности процесса возможно в этом случае лишь за счет увеличения амплитуды знакопеременного давления, но это требует черезвычайно высоких и неоправданных энер. гетических затрат, значительно усложняет технические средства реализации данного способа.

30 Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ промывки сыпучих материалов, включающий введение материала в зону разделения, дисперги35 рование в жидкофазной среде путем возбуждения низкочастотных колебаний, разделение материала на фракции и вывод выделенных фракций, Диспергирование материалов происходит

40 за счет размывания их поверхностных слоев переменными потоками жидкости, разупрочнения структуры энакопеременным давлением )3)

Однако данный способ применим

45 лишь для диспергирования вязкопластичных и вязкотекучих материалов,,легко растворимых в воде, таких . как глина, различного рода коллоид, ные вещества. Он совершенно не при меним для промывки труднодиспергируемых материалов и очистки поверх1077629 ности, так как эффективность приведенных факторов недостаточна для разрушения структуры твердых материалов, активации поверхности за счет увеличения удельной поверхностной энергии, очистки поверхности от окисных и жировых пленок, а также от илистых, глинистых и пылевидных частиц. Способ обладает также низкой эффективностью при обработке вязкопластичных и вязкотекучих материалов, так как знакопеременное давление, возникающее в жидкофазной среде при ее колебательном перемещении, незначительно и по этой причине возбудить интенсивную кавитацию доста- 15 точно сложно, Цель изобретения — повышение эффективности диспергирования и промывки материала.за счет наложения ударных волн гидравлических ударов. 20

Указанная цель достигается тем, что согласно способу промывки сыпучих материалов, включающему введение материала в зону разделения, диспергирование в жидкофазной среде путем 25 возбуждения низкочастотных колебаний, разделение материала на фракции и вывод выделенных фракций, в каждом периоде низкочастотных колебаний в момент максимальной колебательной скорости осуществляют мгновенное торможение жидкофазной среды.

При этом разделение материала и вывод загрязняющих фракций осуществляют импульсным .введением в рабочий объем мелкоди пергированных пузырьков воздуха.

С целью усиления эффективности промывки за счет дополнительной очистки поверхности материала, перед диспергированием в процесс 40 промывки вместе с материалом вводят мелкодисперсн..1й абразивный материал.

На чертеже изображено устройство для осуществления предложенного 45 способа.

Устройство содержит корпус 1, загрузочное 2 и разгрузочное приспособление 3, поршень 4, соединенный посредством штока 5 с вибратором 6. 50

В верхней части корпуса 1 расположена мембрана 7, выше которой в крышке 8 установлен ограничивающий элемент 9, выполненный, например, в ,виде винта с площадкой. 55

Способ осуществляется следующим образом, Внутренний объем корпуса 1 заполняется водой. Сюда же через загрузочное приспособление 2 подается . 60 материал. Поршнем 4, приводимым в колебательное движение вибратором 6, в объеме жидкофазной среды возбужда.ют низкочастотные акустические коле,бания с максимально возможной для конкретного типа вибратора 6 колебательной скоростью. Поскольку на низких звуковых частотах жидкофазная среда ведет себя как несжимаемое тело, колебания мембраны 7 протекают с такой же ампли удой, как и колебания поршня 4. При движении порш.ня 4 вверх мембрана 7 движется вверх, а при движении мембраны 7 вниз поршень 4 движется вниз, т.е мембрана 7 отслеживает движение поршня 4, при этом максимальной амплитуде смещения и колебательной скорости поршня 4 соответствует максимальная амплитуда и колебательная скорость мембраны 7.

Величина свободного хода мембраны 7 устанавливается такой, при которой в Момент максимальной колебательной скорости происходит удар мембраны 7 об ограничивающий элемент 9. Запасенная массой жидкофазной среды кинетическая энергия W наибольшее значение которой равно

mV . соответствует моменту максимального значения колебательной скорости и в момент мгновенного торможения мембраны 7 ограничивающим элементом 9 трансформируется в энергию гидравлического удара. Возникающая при этом ударная волна, амплитуда которой значительно превышает прочность,чнспергируемых твердых частиц, эффективно разрушает их структуру эа счет большого градиента сжимающих и растягивающих напряжений. РазРушающий эффект ударных волн усиливается взаимодействием абразивных частиц с поверхностью материала.

Возникающая за фронтом ударной волны фаза разряжения вызывает образование многочисленных кавитационных пузырьков, которые, схлопываясь, оказывают основное диспергирующее действие на структуру загрязняющих примесей и активирующее воздействие

1 на поверхность твердого материала.

Гидравлический удар возникает в каждом периоде низкочастотных ко-лебаний и эффект его мощного диспергирующего и активирующего действия усиливается колебаниями жидкофазной среды, при которых частицы отбрасываются друг от друга, при этом с их поверхности смываются разбитые гидроударом окисные пленки, переходят в раствор жировые пленки, а также илистые, глинистые и пылевидные частицы.

С целью разделения и удаления загрязнений из области обработки материала в рабочий объем короткими импульсами вводят мелкодиспергированные пузырьки воздуха.

Эффект очистки (оттирки) поверхностей .частиц значительно усиливает1077629 ся при введении в объем жидкофазной среды мелкодисперсного абразивного материала, который, вовлекаясь в колебательное движение с высокой, по сравнению с крупным обрабатываемым материалом, колебательной скоростью, особенно в момент ударных волн, механически сдирает с его поверхности наиболее прочно с ним связанные окисные пленки.

Кавитационные пузырьки, вызываемые ударной волной; возникают не только в объеме жидкофазной среды, но и на поверхности, а также в трещинах, порах и капиллярах, дис пергируемого материала. Возникающие 15 с частотой ударных волн, схлопываясь в последующих фазах гидравлического удара, кавитационные пузырьки вызывают разрушение пленок, их вынос, очистку поверхности, полное раскры- Щ тие трещин, пор и капилляров. За счет образования дополнительных поверхностей при диспергировании материалов обеспечивается эффективная и всесторонняя активация твердых материалов.

В случае промывки„ диспергирования и активации материалов, используемых в качестве наполнителей при производстве сверхпрочного бетона gg и полимербетона, особое значение приобретает важная особенность предложенного способа, заключающаяся в том, что за счет ударных волн при диспергировании прежде всего происходит разрушение ослабленных зерен и кусков в зснах их минимальной прочности. Диспергирование протекает до такого уровня, при котором прочность всех вновь образованных зерен, частиц и кусков становится одинаковой, т.е. обеспечивается однородность физико-механических свойств наполнителя. Совокупность воздействия ударных волн и вызванной ими кавитации жидкости обеспечивает 45 высокую степень очистки и активации поверхности, что повышает адгеэионные свойства.;материала-, и прочность бетонов.

Переходящие в раствор с поверх- 50 ности материала разрушенные пленки, а также илистые, глинистые и пылевидные частицы и удерживаемые от оседания низкочастотными акустическими колебаниями сбрасываются с час- 55 тью жидкости через патрубок 10. Naтериал же выводится из . .орпуса 1 посредством разгрузочного приспособления 3, обеэвоживается и направ-" ляется для производства соответству- ц ющих изделий. 1

Пример. Максимальная колебательная скорость в частотном диапазоне 12-20 Гц при негармоническом ха-рактере колебаний мембран теорети- 65 чески составляет 2,5-8 м/с. При дос-. тигнутой скорости дивжения армированной мембраны 5 м/с и вынуждающем усилии с величиной удепьного давления 0,8 кгс/см- получают ампли2 туду ударных волн гидравличес coro удара 16-120 кгс/см .

Обработке подвергают щебень из гранитной крошки фракции 10-20 мм, используемый в качестве наполнителя при производстве бетонов, В устройстве матЕриал подают через загрузочное приспособление с известнои

) исходной загрязненностью 8,15,. 0 -::; и наличием трудйо промывистых г,р:iмесей ° Со стороны разгрузочно..о устройства противотоком подают воцу при соотношении жидкой фазы к твердой 1,5:1, Колебательные движения армированной мембраны вызывают модулированным потоком сжато го воздуха с давлением 0,8 кгс/cM .

При этом амплитуду колебаний верхней мембраны устанавливаю 0,75 от амплитуды армированной мембраны, т.е. при каждом движении верхней мембраны вверх в момент максимальной скорости она ударяла по ограничивающему элементу упора.

При обработке материала в указанном режиме через 20 с в течение 5 с посредством дополнительного патрубка разгрузочного приспособления через рабочий объем устройства пропускают мелкодиспергированные пузырьки воздуха, которые всплывая обеспечивают вынос отделенных загрязнений в зоне.обесшламливания. Через несколько циклов указанной очистки материал поступает в разгрузочное ус.гройство,- где споласкивается противотоком чис — îé воды и выводится.

Загрязненная вода, поступая противотоком, сливается через загрузочное приспособление переливом.

Для усиления эффекта диспергирования примесей и очистки поверхности материала в зону обработки через загрузочное устройство в качестве абразивного материала подается песок в соотношении со щебнем 1:2, который также очищается от глинистых примесей, выводится вместе со щебнем через разгрузочное устройство и вместе направляется для приготовления бетона.

Эффективность диспергирования загрязняющих примесей и промывки материала оценивается в соотношении с методикой ГОСТ 8269-64.

Промывка в механических классификаторах, сепараторах, барабанных мойках, вибрационных мойках, широко используемый способ перетирания глинистых примесей в корытных мойках, согласно прототипу обеспечивают неполную промывку добываемого сырья от

1077629 Составитель Л. Антонова

Техред Т. Маточка

Редактор A.Äîëèíè÷

Корректор И.Эрдейи

Заказ 811/3 Тираж 616 Подпи с н ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IIIIII "Патент", r .Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 содержания вредных примесей до 1-3% при условии исходной загрязненности сырая, не превышающей 7-8% среднепромывистых глин: и совсем не обеспечивают очистку поверхности от окис ных пленок (очистка кварцевых песков и литейных смесей).

Предлагаемый способ промывки показал при опробировании воэможность промывки материалов с содержанием до 15% труднопромывистых глин и других примесей, до 30% среднепромывнстых загрязнений, при этом в выходном продукте в соответствии с методикой оценки по ГОСТ 8269-64 загряэнений не обнаруживалось. Кроме того, повыаение интенсивности процесса проыявки и очистки поверхности мате« риала обеспечивает сокращени расхода проьнвочной воды более чем в

5 раз, экономию электроэнергии в

3 ра5а и сокращение времени обработки материала до 30-40 с.