Способ классификации частиц материала в потоке гидросмеси и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области разделения твердого материала в жидкой среде и может быть использовано для обогащения полезных ископаемых в горнодобывающей и химической промышленности, а также при производстве строительных материалов. На поток гидросмеси в трубопроводе воздействуют магнитным и электрическим полем с напряженностью, равной пробивной напряженности с граничным размером. Поток гидросмеси разделяют продольные параллельные струи с одновременным наложением вибрационного поля посредством автономного пакета параллельных пластин в виде разноименных электродов, прикрепленных посредством шпилек к опирающейся на трубопровод плите, снабженной вибровозбудителем. Верхняя часть трубопровода выполнена с продольными параллельными щелями, в которые вставлены пластины автономного пакета пластин с возможностью извлечения. Нижняя часть трубопровода выполнена с коническим днищем и снабжена разгрузочным клапаном. Изобретение позволяет эффективно разделять материал на магнитные и немагнитные частицы без остановки потока гидросмеси. 2 с.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области разделения твердых материалов в жидкой среде и может быть использовано для обогащения полезных ископаемых в горнодобывающей и химической отраслях промышленности, а также при производстве строительных материалов.

Известен способ промывки полезных ископаемых с глинистыми примесями, заключающийся в том, что промываемый материал подвергают воздействию постоянного электрического тока, возникающего под действием приложенного к электродам напряжения (см. авторское свидетельство N 335 004, B 03 C 3/30, БИ N 13, 12.05.72).

Недостатком известного способа является невозможность классификации частиц по размеру в жидкой среде.

Известен способ классификации частиц по размеру в жидкой среде, включающий воздействие на разделяемый материал скрещенными электрическими и магнитными полями, в котором напряженность электрического поля устанавливают равной пробивной напряженности частиц с граничным размером (см. авторское свидетельство N 977 037, B 03 C 5/00, БИ N 44, 30.11.82).

Недостатком этого способа является невозможность разделения магнитных и негманитных частиц материала из потока гидросмеси.

Для реализации способа разделения твердого материала в жидкой среде известен осадитель взвешенных в жидкости немагнитных частиц, включающий рабочую емкость с загрузочным патрубком, электрический фильтр и электрозаряжающее устройство, в котором рабочая емкость выполнена в виде двух сообщающихся сосудов, причем в одном расположен загрузочный патрубок, снабженный электромагнитом постоянного тока и равнополярным кольцевым электродом, в верхней части другого сосуда закреплена металлическая сетка, соединенная с электрозаряжающим устройством, а нижняя часть этого сосуда снабжена заземляющим устройством (см. авторское свидетельство N 389 811, B 03 C 5/00, БИ N 30, 16.11.73).

Недостатком этого осадителя является сложность конструктивного исполнения.

Известен электроочиститель диэлектрической жидкости, включающий корпус с входным и выходным патрубками и разноименно заряженные электроды, попарно прикрепленные к противоположным сторонам диэлектрический прокладки и образующие трехслойные пакеты, в котором каждый электрод выполнен в виде набора полос, причем электроды расположены поперек канала на одной стороне диэлектрической прокладки зеркально к полосам противоположно заряженного электрода.

Недостатком этого электроочистителя является низкая производительность, обусловленная периодичностью действия с остановками потока гидросмеси на обрыв осадка от электродов и последующее его удаление вместе с жидкостью, сливаемой из электроочистителя.

Известно также устройство для очистки диэлектрических жидкостей в электрическом поле, включающее корпус со штуцером входа и выхода жидкости и краном слива жидкости при регенерации, плоские изолированные электроды, между которыми установлены сетчатые электроды и размещен диэлектрический наполнитель, образующие очистительный пакет, в котором сетчатые электроды выполнены в виде плоского сердечника, ограниченного по высоте соединительными шпильками и установленного между плоскими электродами параллельно им, к сердечнику жестко прикреплены наклонные полки, опирающиеся на плоские электроды свободными краями, покрытыми изоляционным материалом, а очистительный пакет выполнен автономно и установлен на диэлектрической плите, опирающейся на корпус (см. авторское свидетельство N 1 493 318, B 03 C 5/00, БИ N 26, 15.07.89).

Недостатком этого устройства является низкая производительность из-за периодичности слива частиц твердого осажденного продукта, а также невозможность разделения на магнитные и немагнитные частицы материала.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение производительности, упрощение конструкции и разделение на магнитные и немагнитные частицы материала без остановки потока гидросмеси.

Для решения этой задачи в известном способе классификации частиц материала в потоке гидросмеси, включающем воздействие магнитным и электрическим полем с напряженностью, равной пробивной напряженности частиц с граничным размером, согласно изобретению поток гидросмеси разделяют на продольные параллельные струи с одновременным наложением вибрационного поля.

Для реализации предлагаемого способа предложено устройство для классификации частиц материала в потоке гидросмеси, включающее горизонтальный или наклонный трубопровод, источник постоянного тока, электромагнит и автономный пакет параллельных пластин в виде разноименных электродов, присоединенных поочередно к шинам и изолированно закрепленных посредством шпилек к опирающейся на трубопровод плите, согласно изобретению верхняя часть трубопровода выполнена с продольными параллельными щелями, в которые вставлены пластины автономного пакета с плитой, снабженной вибровозбудителем, опирающейся на трубопровод посредством амортизаторов и имеющей возможность вертикального перемещения для извлечения пакета пластин из потока гидросмеси, а нижняя часть трубопровода выполнена с коническим днищем и снабжена разгрузочным клапаном.

Наличие признака "поток гидросмеси разделяют на продольные параллельные струи с одновременным наложением вибрационного поля" позволяет повысить эффективность процесса классификации частиц твердого материала по крупности граничного зерна и разделения на магнитные и немагнитные за счет увеличения их подвижности. Это обусловлено тем, что воздействие магнитного поля позволяет получить частицами материала усиленные положительные или отрицательные заряды, то есть обеспечить ориентированное расположение их в пространстве движущегося продольного потока гидросмеси. Под воздействием электрического поля, возникающего между положительно и отрицательно заряженными электродами, происходит поперечное перемещение частиц к тому или другому электроду в движущемся потоке гидросмеси. При этом происходит осаждение магнитных частиц материала на один из электродов и пробой немагнитных частиц в зависимости от их крупности и напряженности электрического поля с последующим скольжением по другому электроду и осаждением в нижней части потока. Таким образом, электрическое поле обеспечивает создание определенной скорости вертикального перемещения немагнитных частиц материала в продольно движущемся потоке гидросмеси. При наложении на электрическое поле потока гидросмеси вибрационного поля, возникающего при колебательном движении электродов с определенной частотой и амплитудой колебаний, повышается интенсивность взаимодействия частиц магнитного и немагнитного материала. Это обеспечивает повышение скорости осаждения частиц магнитного материала на один электрод и повышение скорости скольжения немагнитных частиц материала по другим электродам с последующим их накоплением в нижней части трубопровода. В зависимости от напряженности электрического поля, параметров вибрационного поля и физико-химических свойств частиц материала в гидросмеси происходит их осаждение на электродах или днище трубопровода. Магнитные частицы материала стряхиваются в емкость при извлечении электродов из трубопровода, а немагнитные частицы материала удаляются из днища трубопровода через разгрузочный клапан без остановки потока гидросмеси.

Наличие признака "верхняя часть трубопровода выполнена с продольными параллельными щелями, в которые вставлены пластины автономного пакета с плитой, снабженной вибровозбудителем, опирающейся на трубопровод посредством амортизаторов и имеющей возможность вертикального перемещения для извлечения пакета пластин из потока гидросмеси" позволяет упростить конструкцию устройства для выделения частиц магнитного материала из потока гидросмеси. Это достигается за счет того, что после осаждения магнитных частиц на один из электродов плиту с пакетом параллельных пластин извлекают из потока гидросмеси путем подъема с помощью грузозахватного приспособления, отключают электроэнергию, и частицы магнитного материала стряхиваются в приготовленную емкость. После выполнения этой операции плиту с пакетом параллельных пластин вновь возвращают в исходное положение на амортизаторы, подают электроэнергию в вибровозбудитель и на электроды для продолжения процесса осаждения магнитных и немагнитных частиц без остановки потока гидросмеси.

Поскольку процесс классификации частиц немагнитного материала по размеру в потоке гидросмеси зависит от пробивной напряженности этих частиц, равной напряженности электрического поля, величина которого может быть отрегулирована на требуемую крупность частиц, то по днищу трубопровода может быть установлено несколько таких устройств, которые могут выпускать немагнитные частицы материала заданной крупности.

Для реализации предлагаемого способа классификации частиц материала в потоке гидросмеси на фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг. 2 - вид сверху с разрезом по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез по В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - укрепленный разрез по Б-Б на фиг. 1; на фиг. 6 - разрез по Г-Г на фиг. 5; на фиг. 7 - схема извлечения пакета пластин с плитой для вывода магнитной фракции материала; на фиг. 8 - разрез по Д-Д на фиг. 7.

Устройство для классификации частиц материала в потоке гидросмеси содержит трубопровод 1, в верхней части которого вырезаны продольные параллельные щели 2 со вставленным в них рядом параллельных плоских пластин, причем каждая из них является разнополюсным (плюс или минус) электродом. На кронштейнах трубопровода установлены амортизаторы 4, на которые опирается плита 5 с закрепленным на ней вибровозбудителем 6. В нижней части трубопровода под пакетом параллельных пластин располагается коническое днище 7 с разгрузочным клапаном 8. В состав устройства входит источник электроэнергии постоянного тока с разнополюсными выводами 9 и 10, к которым подключены изолированные шины плоских параллельных электродов с чередующими зарядами и электромагниты 11, установленные перед пакетом параллельных пластин. Пакет пластин соединен с плитой посредством изолированных стержней 12 и представляет автономный блок, который может быть поднят с помощью стропов 13 и каната 14 электрической талью 15 на стойках 16 и разгружен в емкость 17 с последующим возвращением в исходное положение.

Работа устройства по реализации способа классификации частиц материала в потоке гидросмеси с выделением магнитных в немагнитных фракций различной крупности осуществляется следующим образом.

При включении источника электроэнергии постоянного тока с разнополюсными выводами 9 и 10 в потоке гидросмеси трубопровода 1 с помощью электромагнита 11 создается магнитостатическое поле, усиливающее величину разноименного заряда магнитных и немагнитных частиц материала.

Одновременно с этим на параллельные пластины 3, вставленные в щели 2 трубопровода через разнополюсные выводы 9 и 10, подается постоянный ток на параллельные пластины 3, подключенные поочередно на разноименные шины. Пластины 3, разделяющие поток гидросмеси на параллельные продольные струи, представляют собой разнополюсные электроды, создают в жидкой среде электростатическое поле. В результате действия этого поля образуется наряду с продольным поперечное движение частиц материала.

В результате этого движения магнитные частицы материала притягиваются к электродам одной полярности, а немагнитные частицы притягиваются к электродам противоположной полярности. В зависимости от величины напряженности электростатического поля и крупности частиц немагнитного материала происходит их пробой, следствием чего происходит их скольжение по плоскости пластин и осаждение в коническом днище 7 трубопровода 1. Поскольку пакет разнополюсных чередующих пластин соединен изолированно в единый пакет с помощью шпилек 12 с плитой 5, которая установлена на трубопроводе 1 посредством амортизаторов 4 и снабжена вибровозбудителем 6, то включение в работу последнего возбуждает колебательное движение пластин 3 с определенной частотой и амплитудой колебаний. В результате этого колебательного движения в потоке гидросмеси возбуждается вибрационное поле, интенсифицирующее движение магнитных частиц к пластинам-электродам одной полярности и движение немагнитных частиц к пластинам-электродам другой полярности. При прохождении определенного времени происходит насыщение осаждаемых на пластинах-электродах магнитных частиц и заполнение конического днища 7 немагнитными частицами. Выпуск массы немагнитных частиц осуществляется открыванием и последующим закрыванием разгрузочного клапана 8 без остановки потока гидросмеси. Для выпуска магнитных частиц материала отключают вибровозбудитель 6 от сети переменного тока, с помощью строп 13, каната 14 и электротельфера 15 извлекают из щелей 2 трубопровода 1 пакет пластин 3 с плитой 5, оставляя амортизаторы 4 на кронштейнах трубопровода, перемещают по балке, установленной на стойках 16, и опускают в контейнер 17.

После этого отключают источник электроэнергии от вводов 9 и 10 и подключают вибровозбудитель 6, в результате чего магнитные частицы материала стряхиваются вниз, аккумулируясь в емкости 17. Процесс возврата автономного пакета пластин 3 после разгрузки магнитных частиц, происходящий без остановки потока гидросмеси в трубопроводе, осуществляется в обратной последовательности.

Технико-экономическая эффективность предложенного способа частиц материала в потоке гидросмеси и устройства для его осуществления состоит в повышении производительности, упрощении конструкции и разделении материала на магнитные и немагнитные частицы без остановки потока гидросмеси.

Формула изобретения

1. Способ классификации частиц материала в потоке гидросмеси, включающий воздействие магнитным и электрическим полем с напряженностью, равной пробивной напряженности частиц с граничным размером, отличающийся тем, что поток гидросмеси разделяют на продольные параллельные струи с одновременным наложением вибрационного поля.

2. Устройство для классификации частиц материала в потоке гидросмеси, включающее горизонтальный или наклонный трубопроводы, источник постоянного тока, электромагнит и автономный пакет параллельных пластин в виде разноименных электродов, присоединенных поочередно к шинам и изолированно прикрепленных посредством шпилек к опирающейся на трубопровод плите, отличающееся тем, что верхняя часть трубопровода выполнена с продольными параллельными щелями, в которые вставлены пластины автономного пакета с плитой, снабженной вибровозбудителем, опирающейся на трубопровод посредством амортизаторов и имеющей возможность вертикального перемещения для извлечения пакета пластин из потока гидросмеси, а нижняя часть трубопровода выполнена с коническим днищем и снабжена разгрузочным клапаном.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7