Способ диспергирования глинистых материалов

 

Союз Советскнк

Соцнапнстнческнз респубини

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I } Дополнительное к авт. саид-ву (22}з . 20.04.81 (21} 32801УУ29-33 (5() M. Кл. с присоединением заявки,ре

В.02 С >g/18

Геоударстааивй коиитвт

СССР по дилан извбретвиий и отирыти11 (23) Приоритет (53) УДК 666-3. .022.62(088.8) Опубликовано 23. 12.82,Бюллетень JA 47

Дата опубликования описания 23. 12 .82

Ма:9щ „, В. С. Ямщиков и А. И. Шульгин вйВ 11

> А Qtr@y. ! "- нчкур 13

БЙБщфр

Иосковский ордена Трудового Красного Знамени с горный институт (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ ГЛИНИСТЫХ

ИАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано в обогащении полезных ископаемых, в производстве глинопорошков, применяемых в качестве наполнителей при изготовлении бумаги и рези- 5 ны, для приготовления глинистых растворов, используемых при бурении, а также для выщелачивания, экстракции и растворения в химической промыш-. ленности.

Известен способ диспергирования глинистых материалов путем возбуждения низкочастотных акустических колебаний в глиняном шликере $1).

Наиболее близким к изобретению является способ диспергирования глинистых материалов путем возбуждения низкочастотных акустических колебаний в глиняном шликере до образования 2о равновесных слоев газовых пузырьков (2).

Недостатком указанных способов диспергирования является относительно

/

2 низкая эффективность процесса диспергирования, поскольку низкочастотное акустическое воздействие вызывает слабое диспергирование лишь малопластичных глинистых материалов, а в случае материалов типа скальных пород (мела, мергеля, известняка и др.), а также плотных высокопластичных глин с цементационными и крис" таллизационными структурными связями диспергирования не происходит.

Целью изобретения явлется повышение эффективности процесса диспергирования за счет увеличения скоро« сти набухания, размывания и разрушения структурных связей глинистых материалов.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу диспергирования глинистых материалов путем возбуждения низкочастотных акустических колебаний в глиняном шликере до образования равновесных слоев газовых пузырьков, в равновесные слои

982у9

2S

4S газовых пузырьков подают горючую газовую смесь и зажигают ее электроискровым разрядом.

На чертеже представлено устройство для реализации предлагаемого способа (колонна), разрез.

Глинистый материал загружается в колонну в верхней ее части и под действием собственного веса движется сверху вниз. Возникающее в жидкости при возбуждении низкочастотных акустических колебаний знакопеременное давление приводит к ослаблению и раз рушению структурных связей между агрегатами глинистых частиц минераль» ного скелета, а также к возникновеwe интенсивной кавитации как во вме щающей жидкости, так и в гидравлически с ней связанном пороговом растворе глинистого материала. Если кавитация в пороговом растворе разрушает структурные связи изнутри, то кавитация во вмещающей жидкости - снаружи.

Не защищенные силами структурного сцепления глинистые частицы интенсивно набухают под действием гидро" статического давления столба жидкости . Набухание приводит к снижению пластической прочности глинистого материала, который легко размывается в этом случае мощными низкочастотными колебаниями жидкости, Особо размывающее действие усиливается при образовании равновесных слоев газовых пузырьков за счет многочисленных их столкновений с глинистым материалом. Образование равновесных слоев газовых пузырьков делает обьем жидкости неоднородным, и по его высоте существуют скачки давления, приходящиеся на эти слои. Именно в них помимо интенсивного размывания происходит дробление отдельностей глинистого материала. (Введение горючей газовой смеси в места, в которых образуются равновес" ные слои газовых пузырьков, позволяет вести процесс диспергирования при меньших колебательных ускорениях, т,е. при меньших энергетических затратах на возбуждение колебаний, и обеспечивает стабильное протекание процесса диспергирования.

S5

Зле ктрои с кровое зажигание горючей газовой смеси вызывает высокую температуру, быстрое нагревание во9 4 ды, парообразование, мощные конвективные потоки воды . Высокая температура приводит к резкому расширению минерального скелета глинистого материала. что вызывает такое же быстрое разрушение структурных связей между глинистыми частицами, горячая вода интенсифицирует процесс набухания, проникающий в поры, трещины и капилляры .пар, вызывает гидратацию глубинных областей отдельностей глинистого материала, а мощные конвективные потоки, наряду с ( газовыми пузырьками и колебаниями жидкости, размывают и выносят из равновесного слоя газовых пузырьков частицы.

Непрерывное зажигание горючей газовой смеси электроискровым разрядом поддерживает непрерывное ее горение и обеспечивает эффективное диспергирование плотных, высокопластичных глин. Периодическое зажигание применяется и в случае слабопластичных глинистых материалов. Дпя .снижения расхода горючей газовой смеси и электроэнергии осуществляют ее пропускание и зажигание не во всех равновесных слоях газовых пузырьков, а лишь в некоторых.

При движении глини стого матери апа сверху вниз происходит его диспергирование и дробление, причем наиболее эффективно процесс протекает в равновесных слоях газовых пузырьков, чему способствует задерживание материала. перфорированными тарелками 2. Материал находится в зоне равновесного слоя газовых пузырьков до тех пор, пока размеры его частиц превышают размер перфораций тарелки °

Как только размеры частиц уменьшаться или станут равными размерами перФораций, они падают на нижелажащую тарелку 2 и т.д. Проходя последовательно ряд тарелок 2, глинистый материал диспергирует и дробится все в большей степени и на уровне нижней тарелки 2 диспергирует полностью.

Образующаяся глинистая суспензия отводится из нижней части колонны 1 через цилиндрическое сито 3.

Песчаные частицы через кольцевой зазор между цилиндрическим ситом 3 излучающей поверхностью 4 попадают в разгрузочный желоб 5, откуда периодически выпускаются, а крупные каменистые включения и органические

5 9827 примеси периодически удаляются при поднятии тарелок.

Пример . В столбе жидкости высотой 1,4 м на частоте 30 Гц при колебательном ускорении 15g образовывают шесть равновесных слоев газовыл пузырьков, в которые вводят горю-, чую газовую смесь - пропан с воздухом. Непрерывное зажигание горючей газовой смеси обеспечивает стабиль- 19 ное ее горение ° Время полного диспергирования образцов кудиновской глины "сало" с пластической прочностью

1,2 кг/см и числом пластичности

28 составляет 40 с, при 6 перфориро- 1S ванных тарелках. Время полного диспергирования образцов беэ пропускания горючей газовой смеси и ее зажигания составляет 8 мин, Использование предлагаемого спосо- 26 ба диспергирования глинистых материалов обеспечит по сравнению с известными способами следующие преи« мущестea:

-высокую эффективность диспергиро-2Ф вания глинистых материалов, особенно плотных высокопластичных

I глин;

-возможность управления процессом дисвергирования глинистых ма- 3О териалов в зависимости от их физико-механических свойств;

-совмещение процессов диспергирования; отделения глинистой суспензии и выделения каменистых включений, песчаных частиц и органических примесей.

Экономический эффект от использования предлагаемого способа диспергирования глинистых материалов составит 40 тыс. руб. формула изобретения

Способ диспергирования глинистых материалов путем возбуждения низкочастотных акустических колебаний в глиняном шликере до образования равновесных слоев газовых пузырьков, о тл и ч а ю шийся . тем, что, с целью повышения эффективности процесса диспергирования за счет увеличения скорости набухания, размывания и разрушения структурных связей глинистых материалов, в равновесные слои газовых пузырьков подают горючую газовую смесь и зажигают ее" электроискровым разрядом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Malker Н. К. NcCarthy M. Ч..

Ultrasonic dispersion of с1ау b5dies

"Amer. Ceram. Soc. 9u11", 1967, 46, И 2, с. 188-190.

2. Троицкий В. В. Промывка полез« ных ископаемых. И., "Недра", 1978, . с. 190.

Составитель Л. Гостева

Техред 3.Палий Корректор И. Шароши

Редактор В. Данко

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. (1роектная, 4

Заказ 9773/13 Тираж б46 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

llj035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5