Способ измельчения материалов

Изобретение относится к области измельчения материалов и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где применяются дисперсные материалы. Способ включает подачу измельчаемого материала между двух вращающихся в противоположные стороны металлических дисков различной геометрии. Создают градиентное электрическое поле по периферии дисков, под действием которого возникает газовый разряд, воздействуют на него звуковой волной, излучаемой акустическим излучателем, изменяя плотность газового разряда до возникновения акустического излучения в широком диапазоне частот, которое способствует измельчению материала. Обеспечивается повышение эффективности процесса измельчения, снижение затрат высокой энергии. 1 ил.

 

Изобретение относится к области измельчения материалов и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где применяются дисперсные материалы.

В мировой практике существует проблема тонкого измельчения различных материалов, которая решается различными способами. Это вибрационно-селективный способ дезинтеграции руд и материалов, позволяющий получать материал мельче 10 мкм, а также дезинтеграторы, шаровые и планарные мельницы, струйные аппараты.

Известно устройство для получения трибохимических строительных вяжущих материалов из горных пород (свидетельство на ПМ РФ №50435, МПК B02C 17/06, 2006). В аэродинамической камере данного устройства установлены мелющие тела в виде вертикальных стержней.

Известны различные способы измельчения материала с использованием газа: за счет удара газовзвеси о преграду. Так в способе измельчения материала (патент РФ №2209671, МПК B02C 19/06, 2003) газовзвесь взаимодействует с вращающимся диском или с подвижными тарельчатыми выступами (патент РФ №2226431, МПК B02C 19/06, 2004).

В заявке №95115765 на выдачу патента РФ энергоноситель вводят через отверстия в виде щелей сопел ультразвукового генератора, а вращающийся поток энергоносителя в камере измельчения создают с локальными зонами акустических полей и осевой зоной пониженного давления. Воздействие ультразвуком происходит в узком диапазоне частот. Однако при разрушении частиц происходит быстрое изменение размеров частиц и соответственно нарушаются условия резонанса.

Известен способ вихревого измельчения материала (патент ЕА 000004, МПК B02C 19/06, 19/08, 1997) и устройство для вихревого измельчения материала (патент ЕА №000001, МПК B02C 19/06, МПК B02C 23/08, 1997). Измельчение, согласно данным изобретениям, происходит в вихревом потоке воздуха (пара, инертных и других газов) под воздействием мощных акустических полей. Подают диспергируемый материал в помольную камеру газодинамического устройства, а перед вводом струю энергоносителя направляют в соосно расположенные резонаторы, тем самым в объеме зоны вихря создают локализованную концентрацию акустической энергии.

Основным недостатком всех перечисленных устройств является резкое возрастание энергоемкости при увеличении дисперсности и низкая производительность, использование множества механических устройств, что усложняет сам процесс измельчения и его обслуживание.

Известен способ дробления материала и устройства, его реализующие (патенты РФ №2137547, 2350388, 2284859, МПК B02C 7/2). Наиболее близким является способ дробления материала, включающий его загрузку, дробление и выгрузку, в котором материал подают через загрузочный патрубок и пропускают через вращающиеся в противоположные стороны диски.

Реализация данного способа требует громоздкого оборудования и не позволяет получить материал высокой дисперсности.

Технический результат - повышение эффективности процесса измельчения, снижение затрат высокой энергии и упрощение аппаратного оформления способа.

Технический результат достигается тем, что в способе измельчения материалов путем подачи измельчаемого материала между двух вращающихся в противоположные стороны металлических дисков различной геометрии согласно изобретению создают градиентное электрическое поле по периферии дисков, под действием которого возникает газовый разряд, воздействуют на него звуковой волной, излучаемой акустическим излучателем, изменяя плотность газового разряда до возникновения акустического излучения в широком диапазоне частот, которое способствует измельчению материала.

Существенным отличием предлагаемого способа является возможность резкого увеличения и локальной концентрации в ограниченной зоне помола высоких акустических мощностей в широком частотном спектре.

Известно что в металлах присутствуют свободные электроны, поведение которых подобно молекулам газов (Л.И.Мандельштам, Н.Л.Папалекои, Т.Стюарт и Р.Толмен; Кабардин О.Ф. "Физика: учебное пособие для общеобразовательных учреждений. / О.Ф.Кабардин Москва, ООО "Издательство Астрель"; ООО "Издательство ACT", 8001). Это свойство электронов при вращении металлического диска дает возможность получить на его периферии повышенную концентрацию электронов, возникающих как результат воздействия на электроны "центробежных" сил, подобно увеличению плотности газа в центробежных компрессорах, с накоплением на периферии вращающегося диска металлического электрического заряда. Накапливание электрического заряда на периферии металлического ротора за счет смещения свободных электронов к периферии металлического диска в поле действия "центробежных" сил приводит к появлению разности потенциалов между периферией диска и его центром. Наличие второго металлического диска, вращающегося в противоположном направлении, позволяет создать высокое градиентное электростатическое поле, под действием которого воздух ионизируется и возникает газовый разряд. Плавное управление параметрами плазмы в разряде позволяет эффективно применить газовый разряд путем генерации в нем акустических волн с широким диапазоном частот /поющая мельница/.

Эффективность крайне высока, так как имеется комбинированное воздействие - механообработка (соударение частиц между собой), динамическое акустическое по резонансным частотам. При этом нет затрат высокой энергии.

Технологической особенностью способа является возможность оказывать разрушающее воздействие на материалы любой твердости, вязкости, хрупкости, обладающие другими механическими свойствами, затрудняющими их размол. Использование непрерывных и импульсных воздействий акустическими волнами широкого диапазона часто - от НЧ до гиперчастотного диапазона и возможность ограничения определенной полосой частот позволяет осуществлять селективную управляемую дезинтеграторную обработку материала. Не меньшее значение имеют пред-гиперчастоты и гиперчастоты акустических колебаний, длина волн которых соизмерима с межмолекулярными расстояниями в материале. Воздействие этих волн приводит к разрушению структуры и активации.

Раскрутка дисков - появление градиентного электростатического поля - разряд - генерирование в плазме акустических волн - воздействие на материал - такова схема предложенного способа.

Генерацию акустических волн можно производить маломощным широкополосным акустическим излучателем. Плазма низкотемпературная.

На чертеже представлена схема устройства для реализации способа. В металлическом корпусе 1 размещены два металлических диска 2 с приводами 3, установленные с возможностью вращения в противоположных направлениях со скоростью от 3000 до 18000 об/мин. Зазор между дисками выполнен регулируемым. В корпусе также размещен акустический излучатель 4. Корпус имеет входной патрубок 5 для подачи измельчаемого материала и выходной 6 для готового материала. Всем процессом управляет аппаратно-программный комплекс 7.

После запуска двигателей 3 и достижения необходимой скорости вращения включается акустический излучатель 4. Через 2-3 минуты, после достижения режима, заданного аппаратно-программным комплексом 7, начинается подача исходного материала через входной патрубок 5 устройства. Между дисками материал подвергается механическому и одновременно акустическому воздействию. Измельченный материал выводится через патрубок 6.

Пример 1

Для измельчения брали пшеницу 4 класса. Из бункера, в котором находилась пшеница, дозатором осуществлялась подача во входной патрубок. Производительность составляла 1 т/час. В результате получена мука с повышенным содержанием клейковины (увеличение составило 37%) с дисперсностью частиц 50-80 мкм.

Пример 2

Бралась немытая яичная скорлупа, которая подавалась из бункера через дозатор. В результате получен порошок с дисперстностью частиц 1-5 мкм. После проведения лабораторных анализов получено заключение о не токсичности в отношении патологических микроорганизмов.

Пример 3

Песок после помола изменил свой цвет на темно-коричневый. Дисперсность 5-10 мкм. Обладает не выраженными вяжущими свойствами.

Способ измельчения материалов путем подачи измельчаемого материала между двумя вращающимися в противоположные стороны металлическими дисками с различной геометрией, отличающийся тем, что создают градиентное электрическое поле по периферии дисков, под действием которого возникает газовый разряд, воздействуют на него звуковой волной, излучаемой акустическим излучателем, изменяя плотность газового разряда до возникновения акустического излучения в широком диапазоне частот, которое способствует измельчению материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области топливной энергетики, а именно к способам получения тонкодисперсного водоугольного топлива на основе ископаемых углей, которое может быть использовано для сжигания в котлах, печах и других установках объектов теплоэнергетики.

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к измельчению твердых материалов, в том числе взрывчатых веществ, которые применяются для изготовления смесевого ракетного твердого топлива (СРТТ).

Изобретение относится к измельчению. .

Изобретение относится к области разрушения взрывным способом конструкций и может быть использовано при утилизации резинотехнических изделий, например изношенных шин.

Изобретение относится к оборудованию для дробления материалов. .

Изобретение относится к способу механоактивации и измельчения материалов и может быть использовано в строительстве и других отраслях промышленности, например в горнорудной, пищевой, медицине, химической и других, где необходимо получение высококачественной продукции, например тонкодисперсных многокомпонентных смесей различных минералов, полимеров и порошков.

Изобретение относится к способам переработки старых или бракованных железобетонных изделий. .

Изобретение относится к селективному разупрочнению и дезинтеграции материала, содержащего ферромагнитные компоненты (магнетит, пирротин, ферросплавы и т.п.), и может быть использовано, например, при подготовке руд и отходов производства (вскрышные горные породы, шлаки, хвосты обогащения и т.д.) к обогащению и другим видам переработки

Изобретение относится к добыче и переработке тяжелых минералов из труднообогатимых рудных и комплексных россыпных месторождений, в частности - с повышенным содержанием мелкого и тонкого золота в сростках

Изобретение относится к добыче и переработке тяжелых минералов из труднообогатимых рудных и комплексных россыпных месторождений, в частности с повышенным содержанием мелкого золота в сростках

Изобретение относится к способам добычи полезных ископаемых растворением, например с помощью щелочного или кислотного выщелачивающего вещества, а именно к извлечению золота и других благородных металлов из золотосодержащего сырья, такого как полиметаллические руды, упорные руды, концентраты, хвосты обогащения, вторичное сырье и другое подобное сырье

Изобретение относится к переработке промышленных отходов

Изобретение относится к дроблению алмазов при изготовлении алмазного породоразрушающего инструмента

Изобретение относится к области переработки и утилизации вторичного сырья. Способ разрушения многокомпонентных изделий, состоящих из металлических элементов с прикрепленными к ним изоляционными элементами, включающий создание в них поля механических напряжений, превышающих предел их механической прочности от воздействия мощных ударных волн, источником которых является канал разряда, сформированный в воде между электродами, установленными в корпусе и подключенными к генератору высоковольтных импульсов, отличающийся тем, что для создания поля механических напряжений в изоляционных элементах изделий, превышающих предел их механической прочности, используют разряды с градиентом энергии 0.8-0.9 Дж/мм, которые осуществляют на границе раздела воды и разрушаемых изоляционных элементов. Изобретение позволяет извлекать металлические элементы без повреждений и снизить энергозатраты на процесс разрушения. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к технологии переработки изношенных автомобильных шин и может быть использовано на соответствующем производстве. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности разрушающего воздействия ударной волны электрического взрыва проводника, формирование необходимых размеров фракций разрушенной шины и повышение КПД. Способ измельчения изношенных автомобильных шин заключается в охлаждении шин в контейнере с хладагентом до хрупкого состояния резины, инициировании импульсных электрических разрядов через проводники, размещенные вблизи поверхности шин, и осуществлении электрического взрыва проводников. Охлажденную шину перед взрывом помещают в контейнер для измельчения аналогичный профилю шины, выполненный из металлических пластин в виде полос, расположенных перпендикулярно поверхности шины и образующих ячеистую структуру. На бортовые кольца шины устанавливают цилиндрический отражатель бочкообразного профиля, на котором посредством диэлектрических стоек закреплен соосно с шиной в ее полости взрывающийся проводник в виде кольца, который соединяют электрическим контактом с его диаметрально противоположных сторон со стержневыми электродами. 5 ил.

Изобретение относится к оборудованию для дробления и измельчения различных материалов. Электрогидравлическая дробилка содержит дробильную камеру в виде загрузочного бункера 1, в котором происходит операция дробления, с расположенными в нем рабочими электродами и опорной решеткой 4, наклонные приемные лотки, установленные под решеткой 4, и установленный на опорах наклонный конвейер 11 с кожухом. Конвейер 11 соединен с нижней частью приемных лотков, по меньшей мере, одним патрубком. Общее основание для дробильной камеры и конвейера 11 выполнено в виде жесткой рамы. Под конвейером 11 в общем основании выполнен проем с размерами, не меньшими размеров нижнего конца конвейера 11. Дробильная камера установлена на общем основании посредством опор, рабочие электроды и загрузочный бункер 1 расположены вдоль ее оси, а кожух конвейера 11 в нижней части оснащен люком. При этом дробилка оснащена магнитным сепаратором 8 и конвейером 13 для отвода металлических элементов, полученных в ходе переработки железобетонных конструкций, материалов с металлическими включениями и в ходе обогащения железных руд, смонтированными на общем основании с первым конвейером. Электрогидравлическая дробилка обеспечивает возможность переработки железобетонных отходов и иных строительных отходов, содержащих металлические элементы, и обогащения железных руд. 2 ил.
Изобретение относится к способу получения биогеля, представляющего собой водоторфяной гель с размерами частиц диспергированного торфа не более 40-60 нм. Указанный способ заключается в том, что торф в смеси с водой загружают в диспергационную камеру, затем диспергационную камеру герметизируют, подают в нее статическое давление в 5-7 атм и обрабатывают содержимое камеры ультразвуковыми колебаниями с плотностью озвучивания не менее 50 Вт/см2, обеспечивающими в течение заранее заданного времени звуковое давление на смесь торфа с водой, превышающее статическое давление в 2-3 раза. Также изобретение относится к биогелю, полученному указанным способом. Заявленное изобретение обеспечивает получение водоторфяного биогеля с наноразмерными частицами, в котором полезные вещества не теряют своей эффективности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области измельчения материалов и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где применяются дисперсные материалы

Наверх