Способ разделения минералов

 

Использование: обогащение полезных ископаемых при селективном выделении легко испаряемых или возгораемых частиц из минеральных смесей . Сущность: при переработке легко испаряемых или возгораемых ценных минералов на наклонной вибрирующей поверхности, последнюю нагревают до температуры испарения или возгорания ценного минерала. При частичном возгорании или испарении ценного компонента образуется газовая подушка, на которой частицы начинают скользить без трения к разгрузке Прочие минеральные частицы двилутся с трением и поэтому с меньшей скоростью В результате образуются два потока, которые разделяются и улавливаются в разные бункеры. 2 ил. w Ј

I (19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 5 В 03 В 7/00 щ (U)92

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4800507/03 (22) 03.01.90

;;(46) 23.05.92. Бюп. Ф 19 (71) Научно-производственное объеди- нение "Казрудгеология" и Казахский научно-исследовательский институт минерального сырья (72) Т.Д,Мурзадилов, О.Б.Бейсеев, 0.10,Тарновский и Л.П.Шадрин (53) 622.77 (088.8) (56). Авторское свидетельство СССР.

И 988378, кл. В 03 В 13/06, 1981, Авторское свидетельство СССР

В 127207, кл, В 03 В 5/40, 1959. (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ (57) Использование: обогащение полезных ископаемых при селективном

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для селективного выделения легкоиспаряемых или возгораемых частиц из минеральных смесей, например алмазов.

Известно устройство, осуществляющее способ разделения минералов по упругим свойствам, которое включает подачу разделяемого материала на вибрирующуюся отражательную плоскость, .выполненную из магнитнострикционного материала, и последующее разделение.

Материалы, обладающие высокой врыгучестью, отскакивают от вибрирующей поверхности в соответствующий бункер.

Однако при использовании данного способа при разделении тонких и тонкодисперсных частиц газовая подушка, 2 выделении легко испаряемых или возгораемых частиц из минеральиых смесей. Сущность: при переработке легка испаряемых или возгофаемых ценных минералов на наклонной вибрирующей поверхности, последнюю нагревают до температуры испаренйя или возгорания ценного минерала, При частичном возгорании или испарении ценного компонента образуется газовая подушка, на которой частицы начинают скользить без трения к разгрузке. Прочие минеральные частицы движутся с трением и поэтому с меньшей скоростью. В результате образуются два потока, которые разделяются и улавливаются в разные бункеры. 2 ил.

3 ° образующаяся над колеблющейся поверхностью, не дает достаточно полного контакта ее со всеми частицами разделяемого материала, что чриводит к с(.ухудшению качества разделения. 6д

Известен также способ разделения ф, минералов; включающий подачу смеси Я) минералов в зону импульсного электромагнитного облучения и последующее избирательное силовое воздействие на нее.

Недостатком данного способа яваеаей ляется то, что избирательное силовое воздействие оказывается, только на электропроводные частицы. Кроме того этот способ требует использования лазерного излучения, что ограничивает

ex о производительность, требует существенных удельных энергетических

34852

3 17 затрат .и сложен в аппаратурной реализации.

Известен способ, описанный в авт. св. СССР Ф 127207 (прототип), включающий подачу материала на наклонную вибрирующую поверхность и вывод разделенных фракций.

Однако данный способ не обеспечивает высокое качество и селективность выделения ценных минералов, поскольку разделение минеральной смеси осуществляется только по плотностным свойствам частиц без учета других свойств, например термических.

Целью изобретения является повышение качества разделения минеральной смеси, содержащей легкоиспаряемые или возгораемые ценные частицы.

: Поставленная цель достигается тем, что вибрирующую поверхность нагревают до температуры испарения или возгорания ценного минерала.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

При подаче разделяемого материала в тепловое поле поверхности, нагретой до температуры, достаточной для испарения или возгорания ценного компонента минеральной смеси, последний при частичном возгорании или испарении со стороны контакта с поверхностью образует газовую подушку, которая заставляет ценные частицы как бы па-, рить над поверхностью. Прочие же частицы, т.е. не испаряемые или не возгораемые продолжают контактировать (без парения) с нагретой поверхностью

Поскольку нагретая поверхность, согласно предлагаемому способу, имеет наклон и вибрирует, то частицы на,чинают скатываться с нее. Причем ценные частицы из-за наличия газовой подушки под ними скатываются практически без трения, а остальные с трением.

Вследствие этого в момент схода частиц с поверхности образуются два по гока с различными скоростями, которые при дальнейшем свободном падении пространственно разделяются и улавливаются соответствующими бункерами для ценного компонента и хвостов.

На фиг.1 представлено устройство, осуществляющее предлагаемый способ.

Устройство состоит из питающего бункера 1, жестко скрепленного со стороны подачи (справа) разделяемого материала на вибрирующей поверхности

2, в которой впот-п1 вмонтированы электронагреватели 3. Вибрирующая поверхность с уклоном в сторону разгрузки материала через направляющие

4 опирается. на подшипники скольжения

5 таким образом, чтобы могла совершать на них горизонтальные колебания.

Подшипники скольжения через стойки

6 крепятся к основанию 7. Вибратор

8 дебалансного типа -жестко крепится в правом торце (со стороны питающего

- бункера) к вибрирующей поверхности.

Приемные бункеры для ценного компонента 9 и хвостов 10 располагаются ниже разгрузочной кромки вибрирующей поверхности слева и примыкают к ней.

Способ осуществляют следующим образом.

Минеральная смесь из бункера 1 по2О дается на вибрирующую наклонную поверхность 2. При этом температура поверхности поддерживается электронагревателем на уровне температуры испарения или возгорания ценного ком- . понента. Вибрация поверхности 2, опирающейся через направляющие 4, подшипники скольжения 5 и стойки 6 на основание 7, осуществляется вибратором 8. Под действием скатывающей силы тяжести и вибрации минеральная смесь начинает двигаться к разгрузочному концу. Поскольку температура нагре той поверхности поддерживается на уровне испарения или возгорания .частиц ценных минералов, то под ними Об-.

З разуется газовая подушка из пара или продуктов горения, на которой эти частицы начинают скользить практически без трения к разгрузочному концу. Прочие минеральные частицы под воздействием вибрации также движутся к разгрузочному концу, но при этом из-за трения о поверхность набирают существенно меньшую скорость. В результате такого различия скоростей частиц в момент схода их с поверхности образуются. два потока, которые нри; дальнейшем свободном падении проСтранственно разделяются и улавливаются раздельно бункером для ценного компонента 9 и бункером для хвостов 10.

Предлагаемый способ и устройство могут быть использованы, нацример, для селективного выделения алмазов из природных минеральных смесей.

Ф I !

Пример . Прямой эксперимент на нагревательном столике микроскопа, используемого для термических исследований минералов, показал, что час (5) 5 173485

I тица алмаза раэмера 25 мкм совершает хаотическое броуновское движение на раскаленной плите, подобное тому, какое совершает капля воды, при температуре нагретой поверхности 600800 С. Этот факт указывает на то, что под частицей алмаза образуется газо вая подушка из СО согласно реакции горения С + О = СО . Причем при нак- 1О лоне столика, частица скатывается с поверхности нагрева. На основе этого факта ниже приводится инженерно-физический расчет, проясняющий суть способа и позволяющий определить основные параметры устройства для вьделения алмазов.

Рассмотрим частицу алмаза,на горячей поверхности, которая начинает гореть в момент контакта с последней. 2О

При этом горение будет не самоподдер.— живающимся по следующим причинам. При соприкосновении частицы с горячей поверхностью она вспыхивает со стороны контакта, в результате чего возникает 25 действующая на частицу реактивная тяга от продуктов горения и она подпрыгивает. При этом газовое облако

СО, отразившись.от горячей поверхности, как бы накрывает частицу и гем самым перекрывает доступ кислорода к участку возгорания, в результате чего реакция горения прерывается. Частица вновь падает на горячую поверхность и процесс повторяется, тем самым создавая эффект броуновского движения.

Реакция горения алмаза

C+ О = Со .. (1)

В этом случае в единицу времени образуется следующая масса газа

dm

= /co,"co ° где iUCO - молярная масса газа СО ; ф. с., — количество моль газа образуемого в единицу времени в процессе горения.

В процессе горения частица получает некоторый импульс Р, обусловленный реактивной отдачей продуктов горения,. направленный вверх (фиг. 2) . 5О

2 () otH О (3) где Ч - относительная скорость

OTH CO продуктов горения (СО ) в направлении к нормали поверхности (постоянная величина).

Сила отдачи, соответствующая импульсу (3), определяется из уравне ния.

ЙРя ",1с Чотн.СО ш() (4)

Поскольку частйца находится во взвешенном состоянии„ то сила (4) должна быть уравновешенной силой массы частицы, т.е. ш2@ Чотм. Са ш() Ясо оган, СО сО; где m - масса частицы.

Относительную скорость горения в направлении нормали можно определить через относительную скорость.

Чо,„СО,, которую. в свою очередь можно определить через среднеквадратичную скорость продуктов горения, т.е.

I (Чолн. сои ) где V — усредненная по поверхносгор ти горения среднеквадратичная скорость.

Если возгорание частицы происходит с одной стороны, то усреднение

Ч в полуплоскости будет

Ч2 V2 (7) гор 2 где Ч вЂ” скорость тепловых частиц продуктов горения, которую можно определить из закона сохранения энергии

ЬН = -. tuс02 Ч

1 (8)

Рсо (9)

I (VoTKco) — ДН/ Pc0 (10)ф где 6H — теплота сгорания алмаза.

Можно показать усреднением по направлениям, что относительная скорость продуктов горения в. направлении к нормали поверхности равна

2 (2 6Н

Чоти.co = Чотя.CO = „ (") о . а а а ii »Соя

Подставляя (11) в (5) получаем

2 ДН

mm

2 (» С02

Но масса. частицы во времени при стационарном горении, а это предположение в рамках инженерно-физического расчета вполне приемлемо (для времени, превышающего время единичного отскока частицы от горячей поверхности), изменяется по закону и mme 1с е (13) где 0 - количество моль алмаза, сгораемых в единицу времени;

9 - молярная масса алмаза;

64с

m — начальная масса частицы ало маза.

1734852,. РсПс - ЯсО U é (14)

С помощью выражений (13) и (14) можно определить время полного сгорания частицы (m О) о/Рс1 с а/ ЯсО0сЪ

Из уравнения (12i найдем оценкУ скорости сгорания 1Цс Псо при pas 10 мере частицы 0 = 25 мкм, теплоте сгорания алмаза Н = 393 10З Дж/моль, плотности О 3,4 10 кг/моль, уско,. ренин свободного падения = 10 м/с

11Icoа а 15

" U = ц U дф)з — éé1,46 10. с с PCOz COz 121 5Н кг/с (16)

l где m -7(-) р — принята масса сфе-, 4 D

2. 3 2 рической частицы, что не нарушает общности оценки.

Время полного сгорания такой частицы алмаза, согласно выражению (15), ; 25 будет

Я Us и с

А

"tsar 6 ppp UC0 = "0 c 2 мин (17)

Как видно из (17), время полного 30 сгорания частицы алмаза, даже такого малого размера как 25 мкм, над горя-. ° .чей поверхностью достаточно велико.

За такой промежуток времени поле тя . жести может его сместить на значительные расстояния. Однако нас интересует возможность неполного сгорания, поэтому определим время cI opa ния с" некоторой -доли частицы с . Из выражения (13) следует, что данное время определится уравнением (1с с/ о)с

9m4/ с 3с) -at- . (19)

Например, время сгорания 0 01 ис

4$ . ходной массы частицы (®= 0,01) будет с р г 0 01 ° 190 1,9 с.(20) гор °

За это время частица пройдет по наклонной горячей поверхности со средней скоростью V = 0,5 м/с расстояние

1 0 5 1 9 = 0,95 1 м (21) 4Q.

Формула изобретения

Согласно закону сохранения массы бранная величина пути и определит длину горячей поверхности для уверенного селективного выделения тонких алмазов из минеральной смеси.

Причем угол наклона горячей поверхности можно определить из системы уравнений

Vo< 4 Я э

h= 1sinP, (22)

7 2 Vo, где V, — скорость схода частиц ал ot маза с горячей поверхности(t условно принято V 27 — удвоенная

ot o скорость скольжения частицы на пути ее перемещения;

h - -возвышение края горячей поверхности над горизонтальным уровйем;

i - длина горячей поверхности;

Р - угол наклона горячей поверхности.

Из (22) следует, что

sin P — --,ф - 0 22 4 нли

ply .

4к р 0,226 рад 13

Использование предлагаемого способа позволит существенно повысить селективность извлечения легко испаряемых или возгораемых минералов из минеральной смеси особенно, если разделяемый материал представлен тонкими или тонкодисперсными фракциями.

Способ разделения минералов BKJIto чающий подачу материала на наклонную вибрирующую поверхность и вывод по лученных фракций, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества разделения при переработке лагко испаряемых или возгораемях ценных минералов, наклонную поверхность нагревают до температуры испарения или возгорания ценного минерала.

1734852 йж2 Составитель О.Тарновский

Редактор М.Кузнецова . Техред Л.Олийнык Корректор М.Муска

Заказ 1768 Тираж Подписное

ВИИИПИ 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,!0!