Способ мокрой инерционно-динамической классификации порошкового материала

Изобретение относится к области разделения твердых материалов с помощью жидкостей и может быть использовано при обогащении минерального сырья, геологических и технологических исследованиях. Способ мокрой инерционно-динамической классификации порошкового материала включает загрузку жидкости с исходным материалом на верхнюю часть наклонной рабочей поверхности с препятствиями, расположенными по ее краям, создание направленного потока пульпы, разделение частиц исходного материала на фракции с использованием возвратно-поступательного движения рабочей поверхности с резкими ускорениями, вывод получаемых фракций в нижней части рабочей поверхности, выбор оптимальных условий классификации. Направленный поток пульпы создают с использованием ограничения высоты потока пульпы в нижней части наклонной рабочей поверхности посредством герметичного перекрытия, помещаемого сверху препятствий, и выводом с этой части наклонной рабочей поверхности потока пульпы вверх через выходную герметичную трубу. Осуществляют регулирование скорости потока пульпы, выходящего из выходной герметичной трубы, с помощью изменения ее выходного отверстия, расстояния герметичного перекрытия от рабочей поверхности, количества подаваемой пульпы на рабочую поверхность, а также углов наклона к горизонту выходной герметичной трубы. Технический результат - повышение качества классификации микрочастиц порошкового материала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области разделения твердых материалов с помощью жидкостей и может быть использовано при обогащении минерального сырья, геологических и технологических исследованиях.

Известен способ мокрой инерционно-динамической классификации порошкового материала, включающий загрузку жидкости с исходным материалом на верхнюю часть рабочей наклонной поверхности с препятствиями, расположенными по ее краям, создание направленного потока пульпы, разделение частиц исходного материала на фракции с использованием возвратно-поступательного движения рабочей поверхности, вывод получаемых фракций производят в нижней части рабочей поверхности (патент РФ № 2092244, Аполицкий В.Н., 1997 г.).

Наиболее близким по техническому решению к данному предложению является способ мокрой инерционно-динамической классификации порошкового материала, включающий загрузку жидкости с исходным материалом на верхнюю часть рабочей наклонной поверхности с препятствиями, расположенными по ее краям, создание направленного потока пульпы, разделение частиц исходного материала на фракции с использованием возвратно-поступательного движения рабочей поверхности с резкими ускорениями, вывод получаемых фракций производят в нижней части рабочей поверхности, осуществляют выбор оптимальных условий классификации (патент РФ № 2149063, Аполицкий В.Н., 2000 г.).

Недостатком известных технических решений (аналога и прототипа) являются невысокое качество классификации частиц порошковых материалов, особенно при их крупности менее 20 мкм.

Целью изобретения является повышение качества классификации микрочастиц порошкового материала.

Поставленная цель достигается за счет того, что согласно способу мокрой инерционно-динамической классификации порошкового материала, включающему загрузку жидкости с исходным материалом на верхнюю часть наклонной рабочей поверхности с препятствиями, расположенными по ее краям, создание направленного потока пульпы, разделение частиц исходного материала на фракции с использованием возвратно-поступательного движения рабочей поверхности с резкими ускорениями, вывод получаемых фракций в нижней части рабочей поверхности, осуществляют выбор оптимальных условий классификации, что направленный поток пульпы создают с использованием ограничения высоты потока пульпы в нижней части наклонной рабочей поверхности посредством герметичного перекрытия, помещаемого сверху препятствий, и выводом с этой части наклонной рабочей поверхности потока пульпы вверх через выходную герметичную трубу, при этом осуществляют регулирование скорости потока пульпы, выходящего из выходной герметичной трубы, с помощью изменения ее выходного отверстия, расстояния герметичного перекрытия от рабочей поверхности, количества подаваемой пульпы на рабочую поверхность, а также углов наклона к горизонту выходной герметичной трубы.

Для выделения различных фракций исходного материала поток пульпы из герметичного выхода классификатора направляют на дополнительные последовательно установленные классификаторы, подобные первому классификатору.

Сущность предлагаемого способа

При обогащении минерального сырья обычно используются какие-либо характерные свойства частичек минералов, в которых находятся полезные компоненты, - плотность, магнитные свойства и др. Основной сложностью при обогащении сырья является то, что во многих случаях частицы минерального сырья в исходном материале находятся в виде частиц-сростков полезных минералов с пустой породой. Это резко меняет характерные свойства частиц, по которым можно осуществить технологическую переработку минерального сырья, выделить фракций исходного материала с полезными минералами. Для разделения частиц различных минералов, разрушения сростков при технологической переработке порошковых материалов можно использовать тонкое измельчение - вскрытие минералов. Тонкодисперсное минеральное сырье требует специальных технологических способов его обогащения, классификации - разделения частиц порошкового материала на фракции. Именно к таким способам относится предлагаемый способ инерционно-динамической классификации порошкового материала.

В основе мокрого инерционно-динамического способа классификации лежит разделение частиц исходного порошкового материала на фракции с использованием потока пульпы, скорость которого изменяется по мере его движения по рабочей поверхности. Рабочая поверхность совершает возвратно-поступательные движения с резкими ускорениями, а по краям ее расположены препятствия, ограничивающие движение пульпы. В известных мокрых способах инерционно-динамической классификации разделение порошкового материала на фракции происходит в результате гравитационного разделения частиц порошкового материала в пульпе по ее высоте. Вначале этот процесс происходит под действием динамического потока пульпы на частицы в тонком слое пульпы в верхней части рабочей поверхности, а затем в толстом слое пульпы в нижней части рабочей поверхности за счет инерционного движения отдельных частиц среди других частиц (сегрегации) в результате резкого возвратно-поступательного движения рабочей поверхности. Недостатком этого метода является ухудшение качества разделения частиц на фракции за счет возникновения турбулентного движения в толстом слое пульпы в нижней части рабочей поверхности в результате резкого движения верхних слоев пульпы под воздействием возвратно-поступательного движения рабочей поверхности. В предлагаемом способе для устранения этой турбулентности (поверхностного волнения пульпы) на расположенные по краю препятствия в нижней части рабочей поверхности помещают герметичную крышку (перекрытие), которая резко уменьшает турбулентное движение верхнего слоя пульпы. При этом происходит полное заполнение пульпой пространства между рабочей поверхностью и этой крышкой, создаются новые управляемые условия движения пульпы в области формирования тяжелой фракции. Вывод пульпы с рабочей поверхности осуществляют в верхней части через герметичный выход, который дополнительно способствует устранению турбулентности вблизи рабочей поверхности в конце ее нижней части. Это создает условия для сохранения в тяжелой фракции особо мелких частиц, которые нередко в прототипе сливаются с рабочей поверхности за счет наличия турбулентного движения и попадают в легкую фракцию.

При инерционно-динамическом способе классификации всегда выделяются в тяжелую фракцию частицы исходного материала, имеющие наибольшую плотность. Это позволяет осуществить с помощью предлагаемого способа более тонкую классификацию исходного материала за счет последовательной классификации, при которой выходной поток пульпы из одного классификатора попадает в верхнюю часть рабочей поверхности другого подобного инерционно-динамического классификатора. В каждом классификаторе при этом выделяется своя тяжелая фракция с частицами, отличающимися по плотности от других тяжелых фракций. Для выделения тех или иных фракций исходного материала выбирают условия проведения классификации. Регулируют скорость движения потока пульпы в самой низкой части рабочей поверхности, где формируется (выделяется) тяжелая фракция, путем изменения количества пульпы, подаваемой в верхнюю часть рабочей поверхности, угла наклона рабочей поверхности к горизонту, высоты препятствия, стоящего по краю рабочей поверхности, угла наклона и диаметра герметичного вывода пульпы из классификатора, а также путем выбора частоты возвратно-поступательного движения желоба, от которой зависит качество сегрегационного процесса разделения частиц по высоте пульпы.

Примеры реализации предлагаемого способа

Пример 1. Необходимо для проведения геологических поисковых работ выделить в тяжелую фракцию от поисковой минеральной пробы (крупность исходного материала менее 0,1 мм) частицы плотностью более 10 г/см3, крупность которых менее 40 мкм.

Изготавливают установку из нержавеющей стали, подобную прототипу - наклонный сужающийся книзу желоб 1 (см. чертеж) с препятствиями (боковыми стенками 2) по его краям и поперечной перегородкой 3 в самой нижней части желоба. Желоб 1 располагают на платформе 4. В нижней части желоба 1 сверху на боковые стенки 2 кладут герметично перекрытие (крышку) 5, прижимая ее к желобу, например, болтами закрепляя ее к платформе 4 (не показано). В нижней части желоба 1 устанавливают герметичный выход 6 в виде трубы для вывода пульпы из желоба 1. Размеры герметичного выхода 6 и высота расположения герметичного перекрытия (крышки) 5 от дна желоба 1 выбираются экспериментально в зависимости от состава классифицируемого исходного материала и поставленной задачи. Верхнюю часть желоба закрепляют к станине (на фиг.1 станина не показана) через шарнир 7, а нижнюю часть желоба 1 через платформу 4 свободно располагают на опоре 8, с помощью которой можно изменять угол наклона желоба к горизонту, опуская или поднимая опору 8 (для рассматриваемого примера был выбран угол наклона желоба к горизонту 25°). На станине размещают механизм возвратно-поступательного движения желоба и устанавливаются преграды 9 для резкой остановки возвратно-поступательного движения желоба.

При осуществлении мокрой инерционно-динамической классификации поисковой минеральной пробы от нее берут представительную навеску пробы массой 150 г, отделяют от нее частицы крупностью менее 0,1 мм и смешивают с водой - получают пульпу. Включают механизм возвратно-поступательного движения желоба 1, осуществляют возвратно-поступательные движения желоба 1 вокруг шарнира 7 по опоре 8. Подают пульпу с исходным материалом и воду в соотношении 1:3 на верхнюю часть сужающегося желоба 1 в течение 10 минут (соотношение исходного материала и воды, а также скорость подачи пульпы в верхнюю часть желоба выбирается экспериментально в зависимости от классифицируемого материала). Пульпа, сбегая вниз в верхней части желоба 1 под действием на частицы гравитационной сил и силы потока пульпы, разделяется - у поверхности желоба медленно перемещаются частицы с относительно большой плотностью, частицы с меньшей плотностью энергично переносится верхним тонким слоем потока. При заполнении пространства пульпой между крышкой 5 и дном желоба в его нижней части образуется толстый слой пульпы, где происходят процессы пространственного разделения частиц исходного материала на фракции за счет сегрегации, чему способствует возвратно-поступательное движение желоба с резкими ускорениями за счет резкого удара (остановки) желоба 1 о преграды 9 в процессе его возвратно-поступательного движения. В моменты остановки частицы двигаются по инерции. При этом их скорость и путь движения в среде тем больше, чем больше их масса (плотность). Более тяжелые частицы расталкивают и вытесняют вверх более легкие частицы - происходит процесс сегрегации, расслоение частиц по плотности по высоте пульпы. В нижней части желоба 1 у перегородки 3 формируется тяжелая фракция. Поток пульпы в этом месте расширяется, снижается его скорость, особенно в ее нижней части у перегородки 3, так как поток пульпы выливается из желоба 1 в продольном направлении (в отличие от прототипа) через герметичный выход 6 (трубу), расположенный выше перегородкой 3. За счет наличия крышки 5 и герметичного выхода 6 волнение верхнего слоя пульпы при возвратно-поступательном движениях желоба 1 в этом случае практически отсутствует. Создаются условия для более ламинарного движения потока пульпы в области формирования тяжелой фракции с повышенной скоростью движения потока в его верхней части. Скорость верхней части потока пульпы, в которую попадают частицы, вытесняемые вверх частицами тяжелой фракции, формирующейся у перегородки 3, зависит от количества пульпы, подаваемой в верхнюю часть желоба 1, угла наклона желоба 1 и герметичного выхода 6 к горизонту, размеров этого выхода, скорости выходящего потока пульпы из желоба 1. Оптимальную скорость потока, выходящего из желоба 1, подбирают в зависимости от исходного исследуемого материала и выделяемой тяжелой фракции (ее плотности, крупности выделяемых частиц) путем предварительных экспериментальных исследований, варьирования скоростью потока, выходящего из желоба 1. В нашем случае были подобраны условия движения потока пульпы по желобу, при котором в тяжелой фракции поисковой минеральной пробы остаются особо тонкие частицы с плотностью более 10 г/см3 с крупностью менее единиц микрон.

По прошествии 10 минут классификации в нижней части желоба образуется тяжелая фракция, в которой находятся частицы поисковой минеральной пробы с плотностью частиц более 10 г/см3 и крупностью менее 40 мкм. Сухая масса тяжелой фракции составила 150 мг, а масса отделенной с помощью сита ее части крупностью менее 40 мкм оказалась 30 мг, в которой под микроскопом хорошо видны частицы крупностью менее 5 мкм. Масса тяжелой фракции (технологический выход) при этом увеличился на 30% по сравнению с прототипом.

Таким образом, частичное перекрытие сверху наклонного желоба в его нижней части, герметичный вывод потока пульпы из желоба и выбранные скорости движения пульпы по желобу позволили отделить от основной части поисковой минеральной пробы тяжелые частицы плотностью более 10 г/см3 и крупностью менее единиц микрон. Что сделать с помощью прототипа невозможно.

Пример 2. Необходимо от представительной пробы минерального сырья отделить тяжелую фракцию (концентрат благородных металлов) с плотностью частиц более 10 г/см3, а также фракцию частиц с плотностью от 4 до 10 г/см3, в которой концентрируются полезные компоненты товарного продукта.

Для осуществления задачи (пример 2) используют два желоба (чертеж), в которых в углах в нижней части желоба 1 делают отверстия 10, через которые непрерывно выводят накапливающиеся в процессе классификации тяжелые фракции из желобов в накопители (не показаны). Размеры и форма отверстий подбирается в зависимости от состава классифицируемого материала. Желоба 1 устанавливают на станине последовательно, так чтобы пульпа из первого желоба выливалась в верхнюю часть второго желоба (не показано).

Процесс классификации осуществляется подобно примеру 1. Отличием является вывод тяжелой фракции через отверстия в нижней части желоба, он подобен выводу этой фракции в прототипе (аналогах). Частицы тяжелой фракции, накапливающиеся в самой нижней части желоба 1 в процессе классификации, в моменты резких ускорений (ударов желоба 1 о преграды 9) через узкие отверстия 10 под действием силы инерции постепенно покидают рабочую поверхность желоба и попадают в накопители тяжелых фракций. После завершения подачи пульпы в первый желоб подают воду до полного смывания тяжелых фракций с рабочих поверхностей обеих желобов. В накопитель тяжелой фракции первого желоба, как и в случае примера 1, попадают очень мелкие частицы с плотностью более 10 г/см3, в накопителе тяжелой фракции второго желоба сосредотачиваются частицы с плотностью от 4 до 10 г/см3 большим количеством частиц меньших 5-10 мкм. Масса получаемого концентрата тяжелых фракций увеличивается более чем на 20% по сравнению с прототипом.

Таким образом, создание направленного потока пульпы с использованием ограничения высоты потока пульпы в нижней части наклонной рабочей поверхности и выводом с этой части потока пульпы вверх, выбор скорости движения пульпы по наклонной рабочей поверхности и использование последовательной классификации в нескольких последовательно расположенных рабочих поверхностей (желобах) позволяют отделять от порошкового исходного материала несколько тяжелых фракции, отличающихся по плотности, включающих очень мелкие частицы крупностью менее единиц микрон, и значительно повысить общую массу (технологический выход) тяжелых фракций по сравнению с прототипом.

1. Способ мокрой инерционно-динамической классификации порошкового материала, включающий загрузку жидкости с исходным материалом на верхнюю часть наклонной рабочей поверхности с препятствиями, расположенными по ее краям, создание направленного потока пульпы, разделение частиц исходного материала на фракции с использованием возвратно-поступательного движения рабочей поверхности с резкими ускорениями, вывод получаемых фракций в нижней части рабочей поверхности, выбор оптимальных условий классификации, отличающийся тем, что направленный поток пульпы создают с использованием ограничения высоты потока пульпы в нижней части наклонной рабочей поверхности посредством герметичного перекрытия, помещаемого сверху препятствий, и выводом с этой части наклонной рабочей поверхности потока пульпы вверх через выходную герметичную трубу, при этом осуществляют регулирование скорости потока пульпы, выходящего из выходной герметичной трубы, с помощью изменения ее выходного отверстия, расстояния герметичного перекрытия от рабочей поверхности, количества подаваемой пульпы на рабочую поверхность, а также углов наклона к горизонту выходной герметичной трубы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для выделения различных фракций исходного материала поток пульпы из герметичного выхода классификатора направляют на дополнительные последовательно установленные классификаторы, подобные первому классификатору.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обогащения первичной руды, хвостов и доводки концентратов и может использоваться в горно-добывающей и металлургической промышленности.

Изобретение относится к области разделения твердых материалов с помощью жидкостей. .

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при гравитационном обогащении тяжелых минералов. .

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к обогащению золота и тяжелых металлов. .

Лоток // 2035234
Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к аппаратам для извлечения мелкого золота. .
Изобретение относится к области поиска полезных ископаемых и может быть использовано при поиске экологических загрязнений, проведении геологических, технологических, сельскохозяйственных исследований и создании технологического производства и его контроля
Наверх