Способ обработки материалов

 

Изобретение относится к обработке различных материалов и преимущественно может быть использовано для обработки руд полезных ископаемых при измельчении. Способ позволяет повысить выход продуктов готового класса и увеличить в нем процентное содержание раскрытых сростков рудной и нерудной фаз. При этом от генератора посредством передающего волновода энергию СВЧ подводят к излучателю 3, с помощью которого элетромагнитные волны СВЧ в режиме стоячих волн направляют на материал 4 и нагревают его до температуры не ниже 300°С и не выше температуры начала в нем окислительно-восстановительных процессов. Затем материал 4 охлаждают до температуры хладагента, подводимого системой подачи 6, и воздействуют механической погрузкой, например измельчают в мельнице 7. При этом операции охлаждения и измельчения можно совместить. 3 ил. (Л Загриз1 а / /т ч . СВЧ- энергия GO IsD G5 CO CO 4: Л /.-Й7г ///77 Ч. т/ cpij.

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1326334

А1 (511 4 В 02 С 19 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СЮ /—,энергия

Зпгр зю

0 о а

/ладоге,чу

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3919316/29-33 (22) 05.05.85 (46) 30.07.87. Бюл. № 28 (71) Институт геотехнической механики

АН УССР (72) В. К. Коробской и В. В. Челышкина (53) 621.927.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1009510, кл. В 02 С 19/18, 1983.

Патент США № 3797757, кл. 241 — 1, 1974. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к обработке различных материалов и преимущественно может быть использовано для обработки руд полезных ископаемых при измельчении.

Способ позволяет повысить выход продуктов готового класса и увеличить в нем процентное содержание раскрытых сростков рудной и нерудной фаз. При этом от генератора посредством передающего волновода энергию СВЧ подводят к излучателю 3, с помощью которого элетромагнитные волны

СВЧ в режиме стоячих волн направляют на материал 4 и нагревают его до температуры не ниже 300 С и не выше температуры начала в нем окислительно-восстановительных процессов. Затем материал 4 охлаждают до температуры хладагента, подводимого системой подачи 6, и воздействуют механической погрузкой, например измельчают в мельнице 7. При этом операции охлаждения и измельчения можно совместить.

3 ил.

13m 334

Изобретение относится к способам обработки различных материалов, в частности горных пород, и может быть использовано при дроблении, измельчении или разделении твердых минеральных сред в черной и цветной металлургии, в промышленности стройматериалов, химической, фармацевтической и других отраслях народного хозяйства.

Преимущественная область применения для обработки руд полезных ископаемых при измельчении.

Цель изобретения — повышение выхода продуктов готового класса и увеличение в нем процентного содержания раскрытых сростков рудной и нерудной фаз.

На фиг. 1 представлена схема подвода энергии к обрабатываемому материалу; на фиг. 2 — схема осуществления способа обработки материалов; на фиг. 3 — вариант осуществления способа при совмещенных операциях охлаждения и механического погружения.

Способ обработки материалов осуц ествляется следующим образом.

От генератора 1 посредством передающего волновода 2 энергию СВЧ подводят к излучателю 3 (фиг. ) . Излучателем 3 электромагнитные волны СВЧ направляют в материал 4, размещенный на подложке или транспортирующем конвейере 5. После облучения электромагнитными волнами на материал 4 воздействуют хладагентом, подводимым системой 6 подачи (фиг. 2). Это может быть сжатый воздух, лед, вода или другое вещество, применение которого рентабельно в данной технологии. Материал 4 охлаждают до температуры хладагента и воздействуют механической нагрузкой, например измельчают в мельнице 7. При этом операции охлаждения и механического нагружения можно совместить (фиг. 3).

Операции нагрева, охлаждения и механического нагружения циклично повторяют до наиболее полного достижения поставленной цели.

В результате облучения электромагнитными волнами СВЧ происходит объемный нагрев материала, например рудного сырья.

Так как рудная и нерудная фазы материала имеют явно выраженные различия в электромагнитных свойствах (величины тангенсов угла диэлектрических потерь, диэлектрическая и магнитная проницаемости), то интенсивность их нагрева СВЧ-энергией существенно различна. Рудная фаза (зерна ценного компонента) интенсивно поглощает

СВЧ-энергию и нагревается до весьма высоких температур, в то время как нерудная фаза (пустая порода, включающая зерна ценного компонента) практически остается холодной. Нагретые зерна рудной фазы испытывают тепловое расширение в относительно холодной матричной оболочке. Это приводит к ослаблению сил сцепления по плоскостям

)О

55 спайности рудной и нерудной фаз. Таким образом, проникающее излучение СВЧ позволяет подготовить к раскрытию фазовых сростков обрабатываемый материал.

В способе обработки материалов облучение СВЧ-энергией осуществляют в режиме стоячих волн. Это позволяет создать внутренние источники СВЧ-нагрева одинаковой интенсивности, расположенные в пучностях стоячей волны по всему объему обрабатываемого материала. При этом в максимумах поля СВЧ-облучение ведет к увеличению температурного градиента (скачка), а следовательно, и механических напряжений и деформаций на границах рудной и нерудной фаз. В тот момент, когда они достигают предела контактной прочности, в структуре материала возникают микроразрывы и микротрещины по плоскостям спайности фаз.

Материал разупрочняется, при этом происходит частичное или полное высвобождение (вышелушивание) зерен ценного компонента. В максимумах стоячей волны СВЧ-поле создает значительные м икрона рушения по плоскостям срастания компонентов и существенно снижает прочностные характеристики материала. Между максимумами поля также возникают нарушения по плоскостям срастания фаз вследствие селективного воздействия СВЧ-энергии и в результате разных величин теплопроводностей слагающих компонентов. Следовательно, СВЧ-нагрев в режиме стоячих волн эффективно обеспечивает процессы ослабления прочности и раскрытия рудной и нерудной фаз по всему объему обрабатываемого материала.

СВЧ-обработку материала ведут <о температуры нагрева не ниже 300 С, поскольку при меньшей температуре величина и количество микронарушений по плоскостям срастания фаз резко снижается. Кроме того, для скальных пород (железистые кварциты, граниты, габбро и т. д ) при 200 — 300 С прочность на 20 — 40 /ц выше их прочности при естественной температуре. При температуре свыше 300 С прочность их начинает снижаться. Поэтому при обработке горных пород в режиме стоячих волн температура в обрабатываемом объеме должна установиться не ниже 300 С. Происходящее при этом существенное снижение прочностных свойств материала ведет к повышению выхода готового класса.

Верхнюю границу температуры нагрева выбирают до начала окислительно-восстановительных процессов, поскольку последние существенно изменяют физико-химические свойства и состав обрабатываемого материала, что отрицательно сказывается на его качестве.

В результате осуществления воздействия механической нагрузкой на значительно разупрочненный материал повышается выход продуктов готового класса -0,074+0,02 мм.

1326334 г,гузка Cavэнерго

Хлада2енгп

Составитель В. Ревва

Редактор Н. Слободяник Техред И. Верес Корректор Н Король

Заказ 3221/7 Тираж 572 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР llo делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Г1ри этом обработка электромагнитной энергией СВЧ в режиме стоячих волн дает повышение процентного содержания раскрытых сростков рудной и нерудной фаз.

Пример. Дробленую рудную массу облучали в электромагнитном поле СВЧ, охлаждали водой и измельчали в барабанной мельнице.

Обработке подвергались тонковкрапленные железистые кварциты ИнГОКа. Содержание, %: железа 32,3; силикатов 18; кварца 49,5. Источник электромагнитной энергии — СВЧ-генератор типа «Парус», длина волны 2,63, частота 2375 МГц, мощность в непрерывном режиме генерации до 3 кВт.

Процесс измельчения проводился в лабораторной барабанной шаровой мельнице с размерами о(Х D = 200 X 300 мм, шаровая загрузка 30%, скорость вращения барабана

60 об/мин, время измельчения 15 мин. Продукты измельчения подвергали ситовом у и минералогическому анализам.

Дробленая руда крупности 30 — 0 мм с содержанием готового класса 3% весом

840 гр (6% заполнения мельницы) облучалась электромагнитными волнами СВЧ в течение 5 мин до температуры нагрева рудной массы 450 — 500 С. Режим стоячих волн создавался с помощью короткозамыкающего поршня (пластины). Затем руду обрабатывали водой до понижения температуры материала, равной температуре воды (25 С).

После чего проводили мокрое измельчение в мельнице.

5 Предлагаемый способ позволяет по сравнению с известным увеличить производительность мельницы по классу — 0,074+

+0,05 мм в 1,3 раза, по классу — 0,05+

+0,02 в 1,2 раза. Увеличение раскрытых сростков рудной и нерудной фаз в продук10 тах готового класса позволяет существенно увеличить процентное содержание ценного

J компонента (например, железа) в концентрате.

Формула изобретения

Способ обработки материалов, включающий многократные нагрев с последующим охлаждением материала жидким хладагентом до температуры последнего и механическое нагружение материала, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода продуктов готового класса и увеличения в нем процентного содержания раскрытых сростков рудной и нерудной фаз, нагрев материала осуществляют электромагнитными

25 волнами СВЧ в режиме стоячих волн до температуры не ниже 300 С и не выше температуры начала в нем окислительно-восстановительных процессов.