Способ сепарации сыпучих материалов

 

Изобретение относится к разделению твердых, например, сыпучих материалов (СМ) в горнорудной, металлургической , химической и др. отраслях пром-сти. Цель - интенсификация процесса сепарации. Для этого СМ подают на вращающийся барабан (Б). При этом предварительно устанавливают вращение Б в режиме, определяемом по зависимости В 0,8 о , где В Rx xtd /g - безразмерный критерий, учитывающий комплекс воздействия всех сил на тело во вращающемся Б R - радиус Б, м; СО - угловая скорость Б, рад/с; g - ускорение свободного падения, м/с2, d/D - относительный размер узкой граничной фракции, разграничивающий смесь СМ на два класса - плюс D и минус fb; d - диаметр частиц граничной фракции, м; D - диаметр максимальных частиц, м. При таком вращении Б происходит расслоение материала по крупности с концентрацией одной из выделяемых фракций СМ в нижней части Б в центре тяжести перемещаемого СМ. Из определенного значения величиной В, характеризующей режим движения Б, при известном радиусе R определяют необходимую угловую скорость (х) Б и ось разгрузочного желоба смещают относительно вертикального, диаметра Б по ходу его вращения на величину угла Ь откоса СМ в верхней части загрузки, а от Б к его центру по радиусу К, определяемому по приведенной формуле. При этом фракция, сконцентрированная в центре тяжести перемещаемого СМ при вращении Б, удаляется с помощью разгрузочного желоба посредством его совмещения с областью концентрации этой фракции. 3 ил. (О fe :о ю У1 ND Р

С0103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИХ (19) (Ю (51)5 В 07 В 13/02 (góäÙÙ

>9"Р I ;-.ь

1(;" Т -" "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР (21) 4455728/03 (22) 05.07.88 (46) 07.03.91. Бюл. Ф 9 (71) Камский политехнический институт (72) М,С.Исламов (53) 622.771.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 188373, кл. В 07 В 13/02, 1965.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1458031, кл. В 07 В 13/02, 1987. (54) СПОСОБ СЕПАРАЦ.И СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к разделению твердых, например, сыпучих материалов (СМ) в горнорудной, металлургической, химической и др. отраслях пром-сти. Цель — интенсификация процесса сепарации. Для этого СМ подают на вращающийся барабан (Б). При этом предварительно устанавливают вращение Б в режиме, определяемом по <з зависимости В = 0,8 О, где В = R x Я /g — безразмерный критерий, учитывающий комплекс воздействия всех сил на тело во вращающемся Б; R — радиус b, м; Я вЂ” угловая скорость

Б, рад/с; g — ускорение свободного

Изобретение относится к способам разделения твердых, например, сыпучих материалов и предназначено для использования в горнорудной, металлургиче ской, химиче ской промышленно сти, на предприятиях производства строительных материалов и сельского хозяйства.

Цель изобретения — интенсификация процесса сепарации.

2 падения, м/с, g = d/D — относительный размер узкой граничной фракции, разграничивающий смесь СМ на два класса — плюс 1D и минус 7Р; d — диаметр частиц граничной фракции, м; D — диаметр максимальных частиц, м. При таком вращении Б происходит расслоение материала по крупности с концентрацией одной из выделяемых фракций СМ в нижней части Б в центре тяжести перемещаемого СМ. Из определенного значения величиной В, характеризующей режим движения Б, при известном радиусе R определяют необходимую угловую скорость 63 Б и ось разгрузочного желоба смещают относительно вертикального диаметра Б по ходу его вращения на величину угла Р откоса СМ в верхней части загрузки, а от Б к его центру по радиусу К, определяемому по приведенной формуле.

При этом фракция, сконцентрированная в центре тяжести перемещаемого CM при вращении Б, удаляется с помощью разгрузочного желоба посредством его совмещения с областью концентрации этой фракции. 3 ил.

На фиг. i представлен сепаратор для осуществления предлагаемого способа, продольный разрез; на фиг. 2 — схема определения центра тяжести (почки) перемещаемого материала на фиг. 3—

Э диаграмма. зависимости В = 0,8 Д .

Способ разделения сыпучих материалов включает подачу материала во вращающийся барабан, пересыпание материала в водопадном режиме, расслоение

1632520 материала по крупности с концентрацией одной из выделяемых фракций в нижней части барабана в центре тяжести перемещаемого материала и выделение

5 фракции, сконцентрировавшейся в центре тяжести перемещаемого материала, посредством совмещения оси нагрузочного желоба с областью их концентрации.

Предварительно устанавливают вращение 10 барабана в режиме, В=0,8g, (1)

R 2 где: В = — — — безразмерный критерий, К учитывающий комплекс воздействия всех сил на тело во вращающемся барабане;

R - радиус барабана, м;

Я вЂ” угловая скорость ба- 20 рабана, рад/с; — ускорение свободного падения, м/с

d — относительный размер

D узкой граничной фракции, разграничивающий смесь на два класса— плюс F D и минус 8D;

d — диаметр частиц граничной фракции, м; 30

D — диаметр максимальных частиц смеси, м; а ось разгрузочного желоба смещают относительно вертикального диаметра барабана по ходу, его вращения на ве- 35 личину угла (3 и угла естественного откоса материала, равного углу подьема центра тяжести загрузки, от обечайки барабана на величину

К =Ь 1—

4, (2) где h — толщина слоя, перемещаемого материала (стрелка се гмента загрузки), м;

Ь вЂ” угол откоса материала в верхней части загрузки, равный углу подъема центра тяжести

50 загрузки;

1 — угол внутреннего трения сыпучего материала.

Стрелка сегмента h зависит от степени загрузки барабана. При оптимальной степени загрузки P = 0,5 стрелка сегмента равна радиусу барабана h=R.

Способ позволяет одним только изменением угловой скорости барабана и соответствующим смещением оси разгрузочного желоба относительно барабана просто и четко регулировать разделение самого разнообразного сыпучеro материала на два заданных класса крупности, т.е. позволяет расширить область применения способа и регулирования гранулометрического состава выделяемой при сепарации фракции сыпучей смеси.

Способ осуществляется в сепараторе, состоящем из приводного барабана 1, неподвижного диска 2, жестко скрепленного с загрузочным желобом 3 и установленного в полости барабана с зазором а в нижней части, диска 4, имеющего эксцентрично расположенное отверстие 5 и установленного с возможностью вращения в торцовой части барабана, в отверстии 5 с возможностью.вращения установлен второй диск

6 с эксцентричным отверстием 7, в котором с возможностью вращения и поступательного осевого перемещения установлен разгрузочный желоб 8 в виде полого цилиндра с винтовыми лопастями 9 во внутренней полости, жестко скрепленными со стенками цилиндра.

Устройство. оснащено также желобами

10 и 11 под желобом 8 и приспособлением 12 для передачи разделенных фракций 13 и 14 в технологический поток.

Для осуществления поворота диска

4 предусмотрена червячная передача (червяк 15, червячный венец 16), Ба- рабан 1 посредством бандажа 17 установлен в опорных роликах 18. Для фиксации диска 6 в нужном положении относительно диска 4 предусмотрены зажимные винты 19. На патрубке 20 диска

6 смонтирован пневмо-или гидроцилиндр

21, шток 22 которого шарнирно соединен с кольцом 23, установленным в кольцевом пазу 24 на поверхности желоба 8, На площадке 25 кольца 23 смонтирован привод 26 для приведения во вращение желоба 8 посредством зубчатых или фрикционных колес 27 и 28 °

Первое из них установлено на валу привода 26, второе закреплено на разгрузочном желобе 8.

Восходящий поток материала (совершающий круговое движение совместно с барабаном) обозначен позицией 29, нисходящий (пересыпающийся вниз) позицией 30. Направления движения ба5 16325 рабана и потоков материала показано стрелками.

Способ осуществляется следующим образом.

В полость между дисками 2, 4 и 6 вращающегося барабана 1 по загрузочному желобу 3 непрерывно подается подлежащий сепарации сыпучий материал, который слоем (поток 29) ложится на поверхность барабана и вместе с ним поднимается вверх до тех пор, пока не уравновесится центробежная сила, действующая на частицу смеси, и радиальная состагляющая силы тяжести, направленная от рассматриваемой точки к оси вращения барабана. При этом частицы отрываются от поверхности барабана или слоя смеси и падают вниз, пересыпаясь и взаимодействуя одна с 20 другой. Поскольку частицы смеси, расположенные на разном удалении от оси вращения, имеют к моменту отрыва разные начальные скорости, то верхние слои пересыпающейся смеси (потока 30) имеют большую скорость, а нижние меньшую, т.е. движение смеси является вихревым. В вихревом поле при взаимодействии частиц частицы определенного размера (фракции) перемещаются в места, где скорость смеси минимальна, и скапливаются там, образуя так называемую почку, при этом центр почки все время остается на месте — на границе между восходящим

29 и нисходящим 30 по оками. Материал как бы перекатывается по внутренней поверхности барабана, одновременно вращаясь вокруг почки.

Как показывают теоретические и экспериментальные исследования, центр

40 почки находится на радиусе барабана, повернутом от нижней части вертикального диаметра по ходу вращения барабана на угол (Ь подъема центра тяжести загрузки, на расстоянии

20 разграничивающая два этих класса (граничная фракция), при известном значении критерия В может быть определена по диаграмме (фиг ° 3), построенной по экспериментальным данным.

На фиг. 3 фракция смеси обозначена ее относительным размером . При Е р (где g — средний относительный размер частиц смеси) в почке концентрируются частицы класса плюс g (на диаграмме — заштрихованная зона от

+ 8 до 1), при о (g — частицы класса минус g (на диаграмме — заштрихованная зона от нуля до -8) . При 8 = 8ср частицы смеси равномерно распределены во всем объеме, сепарация отсутствует.

Таким образом, для разделения непрерывно подаваемого в барабан сыпу- чего материала по крупности частиц на два класса: + E и — g по соотношению (1) определяют безразмерный критерий В, характеризующий режим движения, а из него при известном радиусе барабана В. определяют необходимую угловую скорость барабана по формуле (3)

После установки желоба 8 в нужное положение приводят барабан во вращение со скоростью Я, а для эвакуации материала почки ось разгрузочного желоба смещают относительно барабана: от нижней части вертикального диаметра — по ходу вращения барабана на угол подъема центра тяжести загрузки, от обечайки барабана — на величину К, определяемую по формуле (2) °

Фракция, концентрируемая в почке, при вращении барабана удаляется с.помощью разгрузочного желоба 8 и поступает в желоб 10, остальная часть материала через зазор а пересылается из полости барабана в желоб 11.

K=h 1 ——

55 от обечайки барабана.

В зависимости от скорости вращения барабана, т.е. в зависимости от безразмерного критерия В, в почке концентрируются крупные или мелкие частицы смеси, и смесь по крупности частиц разделяется на два класса— один класс сосредотачивается в почке, а другой — вокруг нее. Узкая фракция, Для установки желоба 8 в нужное положение вращают червяк 15 в требуемом направлении, при этом поворачивается на заданный угол червячный венец 16 вместе с диском 4. После

-проведения диска 4 в нужное положение отворачивают зажимные винты 19, поворачивают диск 6 в пазах диска 4 на требуемый угол, при этом центр желоба 8 совпадает с центром почки.

Затяжкой зажимных винтов 19 фиксируют в требуемом положении диск 6, а

1632520 следовательно, и центр разгрузочного желоба 8.

В дальнейшем включают привод 26, который через колеса 27 и 28 приво5 дит во вращательное движение желоб 8.

Затем вводят в работу цилиндр 21, который посредством штока 22, шарнирно соединенного с круговым кольцом 23, и кольцевого паза 24 приводит желоб

8 в поступательное вдоль оси движение, по заданной программе периодически вводя желоб 8 в полость барабана 1 и выводя его из полости барабана 1. I5

При правильно подобранной скорости транспортирования по разгрузочному желобу количество вновь сконцентрированных в почке частиц равно количеству частиц, перешедших в разгрузоч-20 ный желоб, и, таким образом, процесс сепарации непрерывный.

В случае необходимости разделения сыпучей смеси на два других класса по соотношению (1) определяют новое зна- 25 чение критерия В, а по соотношению (3) — новое значение угловой скорости барабана, по соотношению (2) — новое значение координаты К, в соответствии с которым желоб 8 смещают в но- 30 вое положение.

Пример 1. Сыпучая смесь — чугунная дробь для дробеметных аппаратов, крупность частиц смеси: диаметр максимальных частиц D = 3 мм, диаметр 35 минимальных частиц d gg= 0,25 мм. Радиус барабана R - =0,15 м. Угол подьема центра тяжести загрузки чугунной дроби при вращении барабана = 69 угол внутреннего трения = 40 . Сте- 40 пень загрузки барабана ц = 0,5, стрел-. ка сегмента загрузки h = R = О, 15 м.

Смесь требуется разделить на два класса: + 2 мм и — 2 мм (d = 2 мм).

В соответствии с исходными данными 45

Определяют относительный размер граничной фракции

d 2 (= — = — =067.

D 3

Определяют требуемый режим враще-. ния барабана В = 0,8 g = 0,24 °

Определяют угловую скорость барабана

Ва 0 24 9 81 55

Я = -" = - - — - — = 3 96 рад/с

R 015

l чему соответствует частота вращения барабана п = 37,8 об/мин.

Определяют координату К центра ! почки 0,088 м. По значениям координат P = 69 и К = 0,088 м устанавлив ают жело б .

Заполняют полость барабана сыйучим материалом, подлежащим сепарации, до получения заданной степени загрузки (в примере 1 до (/ = 0,5 или h = R =

= 0,15 м) °

Приводят барабан во вращение с угловой скоростью (0= 3,96 рад/с и одновременно приводят в действие механизмы вращения и возвратно-поступательного движения разгрузочного желоба. Количество подаваемого в барабан сыпучего материала автоматически (с помощью системы автоматизации работы сепаратора) поддерживается равным суммарному количеству фракций, удаляемых из барабана через разгрузочный желоб и зазор а.

Поскольку относительный размер граничной фракции

D+ d 3+0 25 — 0,67 )

2D 2 ° 3

= 0,584, то в почке концентрируются и удаляются через разгрузочный желоб частицы класса +2, т.е. частицы с диаметром

2-3 мм. Остальной материал (0,252,0 мм) удаляется через зазор а.

Пример 2. Исходные данные те же, что и в примере 1. Смесь требуется разделить на два класса: + 1 мм м - 1 мм (d = 1 мм).

В соответствии с исходными данными в порядке по примеру 1 определяют о = 0,335; В = 0,03; Я = 1,4 рад/с (n = 13,75 об/мин), К = 0,128 м. По значениям координат P= 69 о и К = — 0,128 м устанавливают желоб.

Далее повторяют операции по примеру 1 с тем отличием, что барабан приводят во вращение с угловой скоростью

Ю = 1,4 рад/с. Поскольку относительный размер граничной фракции g = 0,335<

< 3y< = 0,584, то в почке концентрируются и удаляются через разгрузочный желоб частицы класса — 1, т.е. частицы с диаметром 0,25 — 1,0 мм. Остальной материал (1 — 3 мм) удаляется через зазор а.

Способ позволяет сепарировать на одном и том же аппарате сыпучие смеси различного минерального и гренулометрического состава с различными по размерам и форме частицами, а также

1632520 регулировать гранулометриче ский со став продукта сепарации. Внедрение изобретения расширяет технологические возможности отраслей промышленности, 5 связанных с переработкой сыпучих материалов.

3 = — — относительный размер

D узкой граничной фракции, разграничивающий

10 смесь на два класса— плюс ED и минус gD;

d — диаметр частиц граничной фракции, м;

D — диаметр максимальных

15 частиц, м, а ось разгрузочного желоба смещают относительно вертикального диаметра барабана по ходу его вращения на угол откоса материала в верхней части за20 грузки, а от барабана к его центру по радиусу на величину

25 4,м, где h30.

М.—

Формула изобретения

Способ сепарации сыпучих материалов, включающий подачу материала во вращающийся барабан, пересыпание материала в водопадном режиме, расслоение материала по крупности с концентрацией одной из выделяемых фракций в нижней части барабана в центре тяжести перемещаемого материала и выделение фракции, сконцентрировавшейся в центре тяжести перемещаемого ма.териала, посредством совмещения оси разгрузочного желоба с областью их концентрации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью интенсификации процесса сепарации, предварительно устанавливают вращение барабана в режиме, определяемом по зависимости

В=08, RB где В = --- — безразмерный критерий, учитывающий комплекс воздействия всех сил на тело во вращающемся барабане; радиус барабана, м; — угловая скорость бара бана, рад/с; — ускорение свободного падения, м/с ; толщина слоя перемещаемого материала, м; угол откоса материала в верхней части загрузки, м; угол внутреннего трения сыпучего материала, м.

Оф

024

02,2,Ф 46

6„=05Ж Фиг. д

Составитель О.Паленова

Текред Л.Сердюкова Корректор M. Шароши

Редактор И.Шулла

Заказ 573 Тираж Зб8 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101