Спосіб збагачення сипкої мінеральної сировини та установка для його здійснення (варіанти)

1 Спосіб збагачення сипкої мінеральної сировини, який включає вакуумування камери, попередньо заповненої сировиною та мийною рідиною з утворенням вільного простору над її поверхнею, здійснення періодично поперемінних імпульсного впуску стисненого газу до мийної рідини у напрямку від стінки камери уздовж и днища та відновлення робочого вакууму у згаданому просторі, який відрізняється тим, що додатково здійснюють періодично імпульсний впуск стисненого газу до мийної рідини у напрямку від и поверхні до глибини 2 Установка для збагачення сипкої мінеральної сировини, яка містить заповнену частково мийною рідиною герметичну камеру у вигляді обичайки з плоским днищем та кришкою, приєднані до неї засіб відкачки та пневматичний випромінювач, що має патрубок випуску до камери стисненого газу, який відрізняється тим, що установка має при Винаходи належать до техніки очищення сипких матеріалів, зокрема кварцового піску, від поверхневих забруднень (переважно пдроокислів заліза - РегОз) та можуть бути використані у прничо-переробній промисловості Відомий спосіб, який може бути використаний для збагачення сипкої мінеральної сировини, який включає вакуумування камери попередньо заповненої сировиною та миючою рідиною з утворенням вільного простору над останньою, здійснення періодично поперемінних імпульсного напуску стислого газу до камери та відновлення робочого ваку наймні один додатковий пневматичний випромінювач, у якого патрубок випуску стисненого газу частково занурений у мийну рідину, випускний отвір якого спрямований до днища, патрубок випуску стисненого газу основного пневматичного випромінювача має трубопровід, який розміщений уздовж периметра днища камери та сполучений з нею через ряд отворів або отвір у вигляді щілини, які спрямовані усередину периметра З Установка для збагачення сипкої мінеральної сировини, яка містить заповнену частково мийною рідиною герметичну камеру у вигляді обичайки із заглушками на торцях, приєднані до неї засіб відкачки та пневматичний випромінювач, що має патрубок випуску до камери стисненого газу, який відрізняється тим, що вісь камери розташована горизонтально, установка має принаймні один додатковий пневматичний випромінювач, у якого патрубок випуску стисненого газу частково занурений у мийну рідину, випускний отвір якого спрямований до днища, установка має також ще один основний пневматичний випромінювач з патрубком випуску до камери стисненого газу, кожний з патрубків випуску стисненого газу основних випромінювачів сполучений з ВІДПОВІДНИМ трубопроводом, зануреним у мийну рідину, розташованим уздовж периметра відповідної заглушки та сполученим із камерою уздовж периметра через ряд отворів або отвір у вигляді щілини, які спрямовані до протилежної заглушки камери уму у згаданому просторі (авт свід, СРСР № 1340828, В08ВЗ/04, 1986) [1] У цьому способі імпульсний напуск стислого газу здійснюють у вільний простір Розчинені у рідині бульбашки газу, які виділяються при створенні вакууму, періодично захлопуються (зникають зменшуючись) завдяки імпульсному напуску стислого газу, що веде до часткового руйнування забруднень, які знаходяться на поверхні матеріалу, що очищують, та вилучення їх з поверхні Продуктивність цього способу та степінь очищення матеріалу с низькою, особливо якщо поверхневі забруднення мають високу 00 ю 00 48518 адгезію, через те, що при імпульсному напуску стислого газу у вільний простір над миючою рідиною кавітаційні процеси, які виникають, недостатні для повного руйнування поверхневих забруднень Відомий спосіб, який може бути використаний для збагачення сипкої мінеральної сировини Спосіб, обраний як прототип, включає вакуумування камери попередньо заповненої сировиною та миючою рідиною з утворенням вільного простору над останньою, здійснення періодично поперемінних імпульсного напуску стислого газу до миючої рідини у напрямку від стінки камери уздовж и днища та відновлення робочого вакууму у згаданому просторі г патент України № 18750, В08ВЗ/04, 1997) [2] У цьому способі імпульсний напуск стислого газу до миючої рідини забезпечує виникнення у миючій рідині як кавітації, так і ударної хвилі більшої інтенсивності, ніж у способі [1] Крім того, у способі [2] додатково відбувається постійний напуск газу до миючої рідини у напрямку з її глибини до поверхні Це сприяє посиленню кавітаційного процесу та у сукупності з імпульсним напуском стислого газу дає можливість підвищити продуктивність та степінь очищення матеріалу від поверхневих забруднень Проте такий спосіб недостатньо ефективний для очищення сипкої мінеральної сировини з таких причин Якщо напускати газ до миючої рідини у напрямку від стінки камери уздовж и днища, дія ударної хвилі буде використовуватись не в повній мірі, тому, що сипкий матеріал частково буде викидатись у вільний простір над миючою рідиною, де відсутні кавітаційні процеси Ця обставина обумовлює невисоку продуктивність та невисоку степінь очищення матеріалу від поверхневих забруднень В основу винаходу поставлена задача створити такий спосіб збагачення сипкої мінеральної сировини, яка дає можливість, у порівнянні із способом, який обраний як прототип, підвищити продуктивність та степінь очищення сипкої мінеральної сировини від поверхневих забруднень Поставлена задача вирішується у способі збагачення сипкої мінеральної сировини, який включає вакуумування камери попередньо заповненої сировиною та миючою рідиною з утворенням вільного простору над її поверхнею, здійснення періодично поперемінних імпульсного напуску стислого газу до миючої рідини у напрямку від стінки камери уздовж и днища та відновлення робочого вакууму у згаданому просторі, Згідно з винаходом додатково здійснюють періодично імпульсний напуск стислого газу до миючої рідини в напрямку від и поверхні до глибини Під час вакуумування вільного простору над миючою рідиною з сировиною відбувається кипіння миючої рідини, яке супроводжується створенням бульбашок газу, обволікаючих частинки сипкого матеріалу та проникаючих до пор та мікротріщин поверхневих забруднень на кожній частинці імпульсний напуск стислого газу до миючої рідини сприяє, з одного боку, виникненню кавітації у миючій рідині, яке супроводжується зхлопуванням або зменшенням у розмірах бульбашок газу у порах та мікротріщинах, що веде до часткового руйнування або ослабляння адгезійного зв'язку між частинкою та поверхневим забрудненням, а з другого боку, відбувається інтенсивне перемішування частинок, яке супроводжується абразивним процесом, тобто механічним обдиранням поверхневих забруднень - плівок, переважно пдроокислів заліза, з частинок імпульсний напуск стислого газу як у напрямку від стінки камери уздовж и днища, так і у напрямку від поверхні рідини до и глибини, дає можливість спочатку перемішувати сипкий матеріал з периферійних зон рідини у и донній частині до середини, а потім у зворотному напрямку - від середини до периферійних зон при цьому інтенсифікуються абразивні процеси рівномірно у всьому об'ємі сировини та миючої рідини, що дає можливість підвищити продуктивність та степінь очищення сипкої мінеральної сировини від поверхневих забруднень Відома установка, яка може бути використана для збагачення сипкої мінеральної сировини Установка містить заповнену частково миючою рідиною герметичну камеру у вигляді обичайки з плоским днищем та кришкою, приєднані до неї засіб відкачки та пневматичний випромінювач, який має патрубок випуску стислого газу, спрямований до днища камери (патент РФ № 2033281 В08ВЗ/04, 1995)[3] У такій установці патрубок випуску стислого газу розміщений уздовж осі камери та у просторі, вільному від миючої рідини За допомогою засобу відкачки у згаданому просторі утворюється вакуум, який сприяє появі у рідині бульбашок газу, що проникають у пори та мікротріщини поверхневих забруднень Пневматичний випромінювач забезпечує імпульсну подачу стислого газу до миючої рідини, що веде до зхлопування бульбашок газу та до часткового руйнування поверхневих забруднень Проте установка має малу продуктивність та невисоку степінь очищення сипкого матеріалу, особливо з високою адгезією поверхневих забруднень, тому, що у ній здійснюються тільки кавітаційні процеси, яких недостатньо для високоякісного очищення Відома установка, яка обрана як прототип та може бути використана для збагачення сипкої мінеральної сировини Установка містить заповнену частково миючою рідиною герметичну камеру у вигляді обичайки з плоским днищем та кришкою, приєднані до неї засіб відкачки та пневматичний випромінювач, який має патрубок випуску до камери стислого газу [2] випускний отвір патрубка уведений усередину камери поблизу днища, завдяки чому стислий газ потрапляє безпосередньо до миючої рідини, де виникає ударна хвиля більшої інтенсивності, ніж в установці [3] Це сприяє посиленню кавітаційного процесу та дозволяє підвищити продуктивність та степінь очищення більшої частини сипкої мінеральної сировини від поверхневих забруднень Проте така установка не достатньо ефективна для очищення усієї маси сипкого матеріалу (зокрема мінеральної сировини) за такою причиною Якщо розмістити патрубок випуску стислого газу у зоні днища камери, стислий газ буде потрапляти до миючої рідини тільки в одному з напрямків від стінки камери уздовж и днища Частина сипкого матеріалу не зустрічаючи опору з боку стінки та 48518 днища камери, буде викидатись у вільний простір над миючою рідиною, а ще одна частина буде накопичуватись у так званих "мертвих зонах" поблизу випускного отвору патрубку і не буде зазнавати інтенсивного переміщування Таким чином, дія ударної хвилі буде використовуватись не в повній мірі Ця обставина обумовлює невисоку продуктивність та степінь очищення сипкого матеріалу від поверхневих забруднень В основу винаходу поставлена задача створити таку установку для збагачення сипкої мінеральної сировини, яка дозволяє, у порівнянні із установкою, яка обрана як прототип, підвищити продуктивність та степінь очищення сипкої мінеральної сировини від поверхневих забруднень Поставлена задача вирішується в одному з варіантів установки, яка містить заповнену частково миючою рідиною герметичну камеру у вигляді обичайки з плоским днищем та кришкою, приєднані до неї засіб відкачки та пневматичний випромінювач, що має патрубок випуску до камери стислого газу Згідно З винаходом установка має принаймні один додатковий пневматичний випромінювач, у якого патрубок випуску стислого газу частково занурений до миючої рідини, випускний отвір патрубку спрямований до днища, патрубок випуску стислого газу основного пневматичного випромінювача має трубопровід, який розміщений уздовж периметра днища камери та сполучений з нею через ряд отворів або отвір у вигляді щілини, які спрямовані усередину периметра Часткове заповнення герметичної камери миючою рідиною та приєднання до неї засобу відкачки сприяє, після вакуумування камери, кипінню миючої рідини, яке супроводжується виділенням бульбашок газу, що проникають у пори та мікротріщини поверхневих забруднень кожної частинки сипкої мінеральної сировини Пневматичний випромінювач забезпечує імпульсний напуск стислого газу до миючої рідини, що веде до послаблення адгезійних зв'язків МІЖ частинками та поверхневим забрудненням, а також до інтенсивного перемішування частинок, при якому відбувається здирання забруднень з поверхні частинок Патрубок випуску стислого газу основного пневматичного випромінювача, випускний отвір якого введений усередину камери, завдяки тому, що він має трубопровід, розміщений уздовж периметра днища камери, сполучений з нею уздовж цього периметра через ряд отворів або отвір у вигляді щілини, які спрямовані усередину периметра, забезпечує імпульсний напуск стислого газу рівномірно у напрямку від стінки камери до середини днища, що виключає утворення "мертвих зон" уздовж периметра днища та сприяє інтенсивному перемішуванню всієї маси сипкої мінеральної сировини Завдяки тому, що установка додатково має принаймні один пневматичний випромінювач, у якого патрубок випуску стислого газу занурений до миючої рідини, а випускний отвір останнього спрямований до днища, збільшується інтенсивність перемішування частинок сировини у рідині, що дозволяє посилити кавітаційний процес, та тим самим, підвищити продуктивність та степінь очищення сипкої сировини від поверхневих забруднень Поставлена задача вирішується у другому з варіантів установки для збагачення сипкої мінеральної сировини, яка містить заповнену частково миючою рідиною герметичну камеру у вигляді обичайки із заглушками на торцях, приєднані до неї засіб відкачки та пневматичний випромінювач, що має патрубок випуску до камери стислого газу Згідно З винаходом вісь камери розташована горизонтально, установка має принаймні один додатковий пневматичний випромінювач, у якого патрубок випуску стислого газу частково занурений до миючої рідини, випускний отвір якого спрямований до днища, установка має також ще один основний пневматичний випромінювач з патрубком випуску до камери стислого газу, кожний з патрубків випуску стислого газу основних випромінювачів сполучений з ВІДПОВІДНИМ трубопроводом, зануреним до миючої рідини, розташованим уздовж периметра відповідної заглушки та сполученим із камерою уздовж периметра через ряд отворів або отвір у вигляді щілини, які спрямовані до протилежної заглушки камери, Також, як і у першому варіанті, засіб відкачки сприяє кипінню миючої рідини, проникненню бульбашок газу у пори та мікротріщини поверхневих забруднень кожної частинки, а пневматичний випромінювач забезпечує імпульсний напуск стислого газу до миючої рідини, що веде до послаблення адгезійних зв'язків МІЖ частинками та поверхневими забрудненнями, а також до інтенсивного перемішування частинок, що приводить до здирання забруднень з поверхні частинок Завдяки розташуванню осі камери горизонтально нижня частина її корпуса має вигляд частини опуклої поверхні, опуклість якої повернена назовні, з камери, що дозволяє сконцентрувати більшу частину об'єму сипкого матеріалу у зоні найбільшої інтенсивності перемішування частинок у рідині, яке забезпечується принаймні одним пневматичним випромінювачем, що додатково має установка при цьому часткове занурення до миючої рідини патрубку випуску стислого газу додаткового випромінювача, випускний отвір якого спрямований до днища, веде до посилення інтенсивності перемішування частинок у рідині, що дозволяє посилити кавітаційний процес, що сприяє підвищенню продуктивності та степеня очищення сипкої мінеральної сировини від поверхневих забруднень, Сполучення кожного з патрубків із трубопроводом, зануреним до миючої рідини та розташування кожного із трубопроводів уздовж периметра відповідної заглушки, а також сполучення їх, у свою чергу, із камерою уздовж згаданого периметра через ряд отворів або отвір у вигляді щілини, які спрямовані до протилежної заглушки камери, забезпечує імпульсний напуск стислого газу уздовж днища рівномірно у напрямку від заглушки камери, що вилучає утворення поблизу місць з'єднання заглушок із обичайкою "мертвих зон" для сипкої мінеральної сировини та сприяє інтенсивному перемішуванню всієї маси сипкої сировини, На Фіг 1 зображена схема варіанта пропонованої установки, яка виконана у вигляді вертикально розташованої обичайки, на Фіг 2 зображена схема варіанта пропонованої установки, яка виконана у вигляді горизонта 48518 льно розташованої обичайки, на Фіг 3 зображено переріз Фіг 2 по А-А Установка містить герметичну камеру і, яка виконана в одному з варіантів у вигляді вертикальної (Фіг1) обичайки, частково заповненої миючою рідиною 2 До кришки камери 1 за допомогою патрубка 3 з клапаном 4 приєднана водокільцева вакуумна помпа(на кресленні не показана) Крім того, до камери приєднаний основний пневматичний випромінювач 5, який має патрубок 6 випуску стислого газу Патрубок 6 в свою чергу має трубопровід 7, установлений уздовж периметра плоского днища 8 камери і та сполучений з останньою уздовж всього периметра через, наприклад, щілину 9, яка спрямована усередину периметра Установка додатково має принаймні один пневматичний випромінювач 10, патрубок 11 выпуска стислого газу якого частково занурений до миючої рідини 2, а випускний отвір його спрямований до днища 8 камери 1 У другому варіанті установки камера 1 виконана у вигляді горизонтальної (Фіг 2) обичайки частково заповненої миючою рідиною 2 Камера 1 має торцеві заглушки 12 та 13 Установка має також пневматичні випромінювачі 5 та 14, кожний з, яких має патрубок ВІПОВІДНО 6 та 15 випуску до камери 1 стислого газу Додаткові пневматичні випромінювачі 10 з патрубками 1 1 , розташовані симетрично відносно горизонтальної осі камери 1 Патрубки 6 та 15 випромінювачів 5 та 14 уведені до камери 1 крізь її заглушки, ВІДПОВІДНО 12 та 13, та сполучені із трубопроводами, ВІДПОВІДНО 16 та 17, зануреними до миючої рідини 2 та розташованими уздовж периметра відповідної заглушки Трубопроводи 16 та 17 у свою чергу сполучені з камерою 1 уздовж згаданого периметра через, наприклад, ряд отворів, ВІДПОВІДНО 18 та 19, які спрямовані до протилежної заглушки, ВІДПОВІДНО 13та12 Установка працює так Клапан 20 патрубка 21 закривають крізь завантажувальний люк 22 до камери 1, частково заповненої водою 2, засипають кварцовий пісок однієї марки (первинний вміст гидроокислів заліза складає 0,035% з радіусом частинок фракції найбільшої величини 0,0002м та ЩІЛЬНІСТЮ 2700кг/м 3 при цьому над рідиною 2 залишають вільний простір Камеру 1 герметизують, патрубок 3 за допомогою клапану 4 приєднують до водокільцевої помпи, а ВХІДНІ патрубки пневматичних випромінювачів 5 (або 5, 14) та 10 приєднують до джерела стислого газу Відкривають клапан 4 і здійснюють вакуумування камери 1, тиск у якій контролюють за допомогою вакууметра 23 Робочий тиск у вільному просторі камери 1 підтримують постійно у межах 50-150торр До робочих об'ємів пневматичних випромінювачів 5, 10 та 14 подають стислий газ під тиском від 8 до 14атм (в залежнос 8 ті від КІЛЬКОСТІ та марки піску, який завантажують до камери 13 За допомогою пневматичного випромінювача 10 крізь патрубок 1 1 , розміщений уздовж вертикальної осі камери 1 (Фіг 1), (або перпендикулярно горизонтальній осі камери 1, Фіг 2) до суміші кварцового піску з миючою рідиною 2 подають періодично ( з інтервалом 1 - 2 сек), імпульси стислого газу у напрямку від поверхні миючої рідини 2 до її глибини У миючій рідині 2 виникають інтенсивні коливання з частотою від кількох Гц до 150кГц та більше У зоні під нижнім торцем патрубка 11 відбувається інтенсивне перемішування частинок піску Цей процес супроводжується, з одного боку, активною абразивною обробкою піску (за рахунок взаємодії його частинок), внаслідок чого відбувається здирання з частинок поверхневих плівок, переважно гидроокислів заліза, а с другого боку, відкидання осідаючих частинок піску ближче до стінки камери 1 Далі, за допомогою імпульсного подання стислого газу до миючої рідини 2 крізь патрубок 6 та трубопровід 7 (Фіг1), або крізь патрубки 6 та 15 (Фіг 2) та трубопроводи 16 та 17, розкиданий пісок, повертається до зони дії пневматичних випромінювачів 10 при цьому стислий газ з трубопровода 7 (Фіг1) проникає до маси піску крізь щілину 9 або з трубопроводів 16 та 17 ( Фіг 2) - крізь ряд отворів 19 Подання імпульсів стислого газу від пневматичних випромнювачів 5 та 14 краще здійснювати з деякою затримкою (0,5-1 сек) відносно подання стислого газу від пневматичного випромінювача 10 для того, щоб розкиданий останнім пісок встиг частково осісти, Після завершення процесу очищення тиск у камері 1 підвищують до атмосферного, відкривають клапан 20 та зливають миючу рідину 2 разом із кварцовим піском та домішками у сбірник (на кресленні не показаний) Далі ВІДДІЛЮЮТЬ пісок від домішок (пдроокислів заліза) відомими способами, наприклад, за допомогою магнітного сепаратора Вміст гидроокислів заліза після обробки кварцового піску за пропонованим способом складає 0,021% при цьому продуктивність варіанта установки, яка зображена на Фіг 1 складає більше 60кг/год, а варіанта установки, яка зображена на Фіг 2 - більше 320КГ/ГОД За допомогою способу та установки, які обрані як прототипи, отримують пісок із вмістом пдроокислів заліза 0,026% (при однакових масах сировини та тривалостях процесу очищення) при продуктивності процесу, в залежності від варіанта установки у 1,7-3,3 рази меньше Таким чином, пропоновані спосіб збагачення сипкої мінеральної сировини та варіанти установок для його здійснення дозволяють, у порівнянні із способом та установкою, яки були обрані як прототипи, підвищити як степінь очищення сировини, так і продуктивність процесу збагачення 48518 ЧГ2. 10 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71