Трибоелектростатичний сепаратор

Реферат: Трибоелектричний сепаратор містить пристрій для живлення сухої, подрібненої та класифікованої по крупності руди, робочу камеру, виконану у вигляді вертикальної чотиригранної призми, яка поділена на окремі секції, кожна секція має вузли зарядки, системи відхиляючих високовольтних електродів та шибер, поділяючий матеріал на два продукти сепарації. Кут нахилу заряджаючих поверхонь можна змінювати від arctg  до 35°, де  коефіцієнт тертя частинок матеріалу, який сепарується. UA 91469 U (12) UA 91469 U UA 91469 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до гірничо-переробної промисловості і може бути використана для сухої сепарації сипучих матеріалів по електричним властивостям та дозволяє підвищити ефективність цього процесу. Відомі апарати для розділення суміші мінералів, представлених непровідниками, в яких використовують трибоелектричну сепарацію (Справочник по обогащению руд. Основные процессы / Под ред. О.С. Богданова, 2-е изд., - перераб. и доп. М: Недра, 1983, с. 381). Недоліками відомих сепараторів є їхня низька продуктивність за рахунок отримання лише двох продуктів: відхилена фракція (концентрат) та невідхилена фракція (промпродукт). Найбільш схожими з запропонованою моделлю по технічним властивостям та отриманому результату є сепаратор ПЕСС, який розроблено Верхнєдніпровським ГМК для доводки концентрату, який містить пристрій для живлення сухої, подрібненої та класифікованої по крупності руди, робочу камеру, виконану у вигляді вертикальної чотиригранної призми, розділену на окремі секції, кожна з яких оснащена послідовно встановленими заряджаючими і відхиляючими пристроями, які встановлені по напрямку руху матеріалу, який сепарується, а також встановлені розвантажувальні патрубки (Справочник по обогащению руд. Основные процессы / Под ред. О.С. Богданова, 2-е изд., - перераб. и доп. М.: Недра, 1983, с. 381). Недоліками даного сепаратора є низька ефективність сепарації, яка пов'язана з недостатньою і некерованою контактною електризацією частинок руди на заряджаючих поверхнях та з поверненням одного з уже виділених продуктів, після чергового розділення, в спільний продукт, який знову сепарується, що робить неефективними наступні процеси трибозарядження частинок та дозволяє отримати лише два продукти: відхилену фракцію – концентрат, невідхилену фракцію - промпродукт. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення пристрою для сепарації подрібнених слабомагнітних руд за рахунок зміни умов електризації частинок і одночасного вилучення з матеріалу, який сепарується, його фракцій, відхилених до відповідних електродів апарата, це дозволить значно підвищити ефективність наступного зарядження залишеного меншого по кількості продукту і тим самим підвищити ефективність сепарації. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що трибоелектричний сепаратор (пристрій для сепарації слабомагнітних матеріалів), який містить пристрій для живлення сухої, подрібненої та класифікованої по крупності руди, робочу камеру, виконану у вигляді вертикальної чотиригранної призми, розділену на окремі секції, кожна з яких оснащена послідовно встановленими заряджаючими і відхиляючими пристроями, які встановлені по напрямку руху матеріалу, який сепарується, а також встановлені розвантажувальні патрубки, згідно з корисною моделлю, високовольтний відхиляючий електрод встановлюється над плоским заземленим заряджаючим електродом (який виконано у формі "голубиного крила"), кут нахилу якого можна змінювати від arctg μ до 35°, що дозволяє вибрати оптимальні умови зарядки частинок руди, яка сепарується (збільшення кута нахилу приводить до зменшення часу прибування частинок матеріалу на заряджаючій поверхні, тобто непровідні частинки не встигають отримати заряд цієї поверхні і відскочити від неї, а провідні частинки меншу кількість разів перезаряджаються на цих електродах і скоріше попадають у відповідний відхилений до високовольтного електрода потік), а додаткова установка вертикальною шибера поділяє потік матеріалу на три частини, які виділяються у відповідні приймальники продуктів сепарації. Ефект від реалізації корисної моделі полягає в тому, що після першого по напрямку руху потоку, що сепарується, зарядного пристрою, на частинки, що отримали заряд, різний по знаку, в залежності від їх електричних властивостей і кута нахилу заряджаючого електрода, діє сила, яка направляє частинки до відповідних високовольтних електродів. Якщо величина зарядження достатня для переміщення частинки до приймальних камер відповідних бункерів, то частинки вилучаються з загального потоку, що дозволяє покращити умови повторного зарядження залишку частинок, які не отримали необхідного для відхилення до високовольтних електродів заряду, на наступних поверхнях керованого зарядного пристрою. Кількість зарядно-відхиляючих пристроїв визначається якісними показниками отриманих продуктів сепарації. Все це дозволяє покращити вилучення корисних компонентів. Заявлена корисна модель пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показана вертикальна проекція сепаратора; на фіг. 2 - розрахункова схема. В робочій камері встановлений бункер живлення 1, пластинчатий пристрій зарядки 2, виготовлений з напівпровідного матеріалу, установлений під кутом до горизонту, який може змінюватись завдяки пристрою 8, виготовленого з діелектрика, на кут від arctg μ до 35°, (де μ коефіцієнт тертя частинок матеріалу, який сепарується, а при куті нахилу в 35° зменшується час трибозярядки діелектричних частинок, що рухаються по поверхні пристрою 2, що підтверджується результатами експериментальної оцінки якості отриманих продуктів сепарації). 1 UA 91469 U 5 10 15 20 25 Матеріал зарядної пластини підбирається таким чином, щоб робота виходу електронів з нього, для ефективного зарядження частинок, повинна знаходитись між роботами виходу електронів з матеріалів частинок, які сепаруються (підбирається експериментально). Виконано систем відхиляючих високовольтних електродів: верхнього 3 - у вигляді "голубиного крила" і нижнього 4 - виготовленого у формі труби. Пристрій обладнано такою кількістю додаткових зарядних і відхиляючих пристроїв, щоб забезпечити максимальне вилучення корисних компонентів. Пристрій має приймальний короб 5 для збирання частинок, відхилених в сторону верхнього високовольтною електрода 3, а також приймальний короб 6 для збирання частинок, відхилених до нижнього високовольтного електроду 4 і короб 7 для продукту, який потребує перечистки і виділяється між шибером 9 та додатковим встановленим шибером 10. Пристрій працює таким чином. Матеріал, що сепарується, з бункера 1 рівномірно надходить на поверхню заряджаючої пластини 2. Відповідно до того, що ймовірність отримання первинного заряду необхідного знака, відповідно передбачуваному, невисока, до того ж концентрація матеріалу, що сепарується, висока, та на пластині пристрою зарядки не виключено взаємодія частинок одна з одною, все це приводить до неповної зарядки відповідних частинок зарядом одного знака. Для покращення умов зарядки можна змінювати кут нахилу цієї пластини, тобто їхньої швидкості руху. Пройшовши через основний пристрій зарядки, частинки одного знака рухаються відповідно до електродів 3 і 4 і потрапляють у короби 5 і 6, а продукт, який заряджений недостатньо, потрапляє у короб 7, створений шибером 9 і додатковим шибером 10, для подальшої більш ефективної зарядки, завдяки зменшенню кількості матеріалу при практично незмінному відношенню між провідними і непровідними частинками, та сепарації. Для ствердження, що в процесі руху частинок матеріалу по заряджаючій поверхні відстань між ними збільшується, тобто вони не взаємодіють між собою і не обмінюються зарядами, розглянемо спрощену задачу. Нехай рухаються однакові кулі по похилій площині (фіг. 2). Коли друга частинка потрапила в точку А перша вже рухалась по площині деякий сталий час Δt з прискоренням a (вплив сили тертя на прискорення не враховуємо). Тоді шлях, який кулі пройдуть за однаковий час, дорівнюватиме:  at  t 2 g sin   t  t 2  ; S1   2 2  at 2 g sin t 2  S2   .  2 2  (1) 30 Визначимо відстань між кулями як різницю між шляхом, який вони пройшли:    t  t 2 t 2   t  t 2 t 2  g sin  S1  S2  g sin     g sin    2t  t  t 2   2 2 2 2 2     . 35 2 Оскільки величина часу t дуже мала, то квадратом її можна нехтувати ( t  0 ) . Тоді отримуємо: S  S1  S2  tg sin   t . 40 45 (2) (3) З рівняння (3) видно, що відстань між кулями залежить від кута нахилу заряджаючого електрода - зі збільшенням кута ця відстань теж збільшується, правда зменшується час їхнього руху по цій площині, що впливає на величину заряду діелектричних частинок, які вони отримують під час контакту з заряджаючою поверхнею, і на що ми звернули увагу при отриманні верхньої межі кута нахилу цієї поверхні. Дослідження заявленого сепаратора показали його високу ефективність у широкому діапазоні фізико-механічних властивостей збагачуваної рудної маси. Використання пристрою дозволяє підвищити масову частку корисного компонента в концентраті і зменшити його втрати в хвостах. Заявлена конструкція може бути успішно реалізована як трибоелектричний сепаратор, що експлуатуються на гірничо-збагачувальних комбінатах без значних матеріальних і трудових витрат на модернізацію і обслуговування. 2 UA 91469 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 1. Трибоелектричний сепаратор (пристрій для сепарації слабомагнітних матеріалів), що містить пристрій для живлення сухої, подрібненої та класифікованої по крупності руди, робочу камеру, виконану у вигляді вертикальної чотиригранної призми, яка поділена на окремі секції, кожна секція має вузли зарядки, системи відхиляючих високовольтних електродів та шибер, поділяючий матеріал на два продукти сепарації, який відрізняється тим, що кут нахилу заряджаючих поверхонь можна змінювати від arctg  до 35°, де  - коефіцієнт тертя частинок матеріалу, який сепарується. 2. Трибоелектричний сепаратор за п. 1, який відрізняється тим, що встановлено додатковий подільний шибер. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3