Способ обогащения кварцевого песка
Владельцы патента RU 2274494:
Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А. Соловьева (RU)
Изобретение предназначено для очистки кварцевого песка. Способ обогащения кварцевого песка включает отделение органических, углеродистых, пылевидных, минеральных и глинистых включений путем обработки неподвижной лопаткой во вращающейся камере со скоростью резания 5-15 м/с до прироста содержания пыли на 0,3-7%. В струю песка на лопатке может быть подан воздух. Изобретение позволяет повысить качество очистки песка. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Изобретение относится к производствам, потребляющим кварцевые пески, например литейному производству или производству стекла, и может быть использовано для очистки кварцевого песка от органических, углеродистых, пылевидных, минеральных и глинистых включений.
Известны способы обогащения природного кварцевого песка или песка, возвращаемого в производство после использования в качестве материалов литейных форм, заключающиеся в оттирке с использованием механического или пневматического оборудования, в промывке песков в воде или путем прокалки (Аксенов П.Н. Оборудование литейных цехов. - М.: Машиностроение, 1977, С.324-325).
Известные способы обогащения кварцевого песка отличаются недостаточным качеством очистки песка.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ обогащения природного кварцевого песка, по которому обогащение природного кварцевого песка выполняют путем отделения растительных, каменистых, пылевидных и глинистых включений в помольном агрегате, например в шаровой или стержневой мельнице, при котором порцию песка совместно со стальными шарами (общий объем дозы загрузки до 50% объема барабана) загружают в полый цилиндрический барабан. Барабан вращают вокруг горизонтальной оси. Шары вместе с песком перемещаются в пространстве барабана и истирают зерна песка (RU №2002129234 С2, 05.10.2003, 5 с.).
Недостатком указанного способа является недостаточное качество очистки песка, т.к. работа гравитационных шаровых или стержневых мельниц сопровождается повышением содержания железа в песке вследствие износа стальных мелющих тел - шаров или стержней.
Техническим результатом изобретения является повышение качества очистки песка.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в предлагаемом способе обогащения кварцевого песка, включающем отделение органических, углеродистых, пылевидных, минеральных и глинистых включений, путем обработки неподвижной лопаткой во вращающейся камере со скоростью резания 5-15 м/с до прироста пыли на 0,3-7%, в струю песка на лопатке может быть подан воздух.
При обработке кварцевого песка во вращающейся рабочей камере центробежная сила прижимает слой песка к стенке камеры, а при резании песка лопаткой со скоростью резания от 5 до 15 м/с и его движении по лопатке происходит относительное скольжение слоев песка и их взаимное трение, что создает условия для удаления пленок вредных фракций с поверхности зерен песка.
При скорости резания лопатки меньше 5 м/с отделение инертных пленок и загрязнений поверхности зерен песка недостаточное, а скорость резания больше 15 м/с не приводит к улучшению качества очистки песка.
Подача воздуха в струю песка на лопатке способствует выносу пылевидных частиц, содержащих вредные примеси песка, в центральную зону рабочей камеры.
Предложенный способ поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема рабочей камеры, на фиг.2 - вытяжная вентиляционная система.
Способ осуществляют следующим образом. Цилиндрическую рабочую камеру 1 (фиг.1), содержащую неподвижную лопатку 2, приводят во вращение и загружают в нее порцию сухого кварцевого песка. Камеру вращают с управляемой скоростью ω. Скорость резания слоя песка лопаткой определяют по формуле:
где ω - скорость вращения рабочей камеры, рад/с;
r - радиус рабочей камеры, м.
В струю песка на лопатке по трубе подачи воздуха 3 подают воздух. При этом пылевидные частицы, содержащие вредные примеси, выносятся в центральную зону рабочей камеры и удаляются из нее вытяжной вентиляционной системой (фиг.2), состоящей из трубопровода 4, фильтра 5 и вентилятора 6, при этом скорость потока воздуха вытяжной вентиляционной системы устанавливают с учетом удаления пылевидных включений размером менее 0,1 мм. Вращение камеры прекращают и очищенный песок выгружают на потребление.
Пример 1.
Способ осуществляют на установке, содержащей цилиндрическую рабочую камеру (диаметр полости 230 мм, высота 120 мм) с неподвижной лопаткой. Камеру приводят во вращение с управляемой скоростью ω и помещают в нее дозу сухого природного кварцевого песка массой 2,5 кг. Скорость резания песка лопаткой определяют по формуле. Удаление пыли из рабочей камеры осуществляют по трубе вытяжной вентиляционной системы через матерчатый фильтр пылесосом. Время обработки дозы песка составляет 20 с.
Результаты опытов приведены в таблице.
| Таблица | ||||
| № п/п опытов | Скорость вращения ω, рад/с | Скорость резания, ν, м/с | Количество пыли, % | Содержание железа, % |
| 1 | 0 | 0 | 2,5 | 0,05 |
| 2 | 35 | 4 | 2,5 | 0,05 |
| 3 | 43,5 | 5 | 2,8 | 0,04 |
| 4 | 78 | 9 | 5,5 | 0,01 |
| 5 | 130 | 15 | 9,5 | 0,02 |
Как следует из таблицы, скорость резания песка лопаткой меняют в диапазоне от 0 до 15 м/с, наилучшие показатели очистки песка получают в диапазоне от 5 до 15 м/с, при этом прирост пыли составляет от 0,3 до 7%.
В пленках, покрывающих поверхность зерен песка, присутствует железо в виде химических соединений. При оттирке пленок и их удалении с пылевидной фракцией содержание железа в песке уменьшается. Как следует из таблицы, при скорости резания песка лопаткой от 5 до 15 м/с содержание железа в песке снижается в 1,25-5 раз.
В эксперименте содержание железа в песке определяют химическим анализом, содержание пыли - путем взвешивания сменного фильтра, установленного в пылесосе. Содержание пыли в исходном песке (в опыте №1) определяют методом отмучивания.
Пример 2.
Способ осуществляют аналогично примеру 1, но в этом случае в струю песка на лопатке по трубе подачи воздуха подают воздух. При этом пылевидные частицы, содержащие вредные примеси, выносятся в центральную зону рабочей камеры и удаляются.
Таким образом, использование предлагаемого способа обогащения кварцевого песка позволяет повысить качество его очистки.
1. Способ обогащения кварцевого песка, включающий отделение органических, углеродистых, пылевидных, минеральных и глинистых включений путем обработки неподвижной лопаткой во вращающейся камере со скоростью резания 5-15 м/с до прироста содержания пыли на 0,3-7%.
2. Способ обогащения кварцевого песка по п.1, отличающийся тем, что в струю песка на лопатке подают воздух.
