Пристрій для отримання дисперсних мінеральних продуктів

1. Пристрій для отримання дисперсних мінеральних продуктів, що містить млин, сортувальник потоку і систему відділення дисперсійного повітря, який відрізняється тим, що між сортувальником потоку (2) і системою відділення повітря (7,8,9) встановлена електростатична розділова камера (3) для розділення трибоелектрично заряджених в сортувальнику потоку сторонніх частинок. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що принаймні одна конструктивна деталь сортуваль C2 2 92172 1 3 повнювачів, відповідну дорогу збагачувальну технологію, передбачену для збагачення і чищення сировини. Якщо застосовують технологію збагачення, пов'язану з використанням води, то подрібнену мінеральну сировину збагачують і чистять у водній суспензії шляхом флотації, магнітного відділення або сортування по густині. Після проведеного очищення мінерального наповнювача у водній суспензії дрібно розмелюють і у вигляді суспензії, так званий "Slurry", продають. З того мінерального матеріалу , що був збагачений за допомогою технології з використанням води можна одержувати навіть сухий порошок, але для цього матеріал зневоднюють і піддають тепловій сушці, проте така технологія є дуже енергоємною і дорогою. Тому для виготовлення сухих, дисперсних мінеральних продуктів застосовують в основному технологію збагачення, при якій мінеральну сировину подрібнюють і сортують шляхом сухого помелу і сортування. В подрібнювальних і сортувальних циклах застосовують потокові сортувальники для сортування мінеральних продуктів. Для сортування отримані при помелі частинки диспергують в повітрі і відокремлюють, щоб в потоковому сортувальнику одержувати ефективне сортування. Отримані за допомогою потокового сортувальника продукти розділяють повітрям в підключених пиловловлюючих установках. В установках для помелу і сортування мінеральних матеріалів встановлена таким чином комплектна система диспергування і знепилювання частинок. Проте при цьому сировина до теперішнього часу не очищалася або очищалася дуже не ефективно. Тому для отримання високоякісних дисперсійних мінеральних продуктів, зокрема наповнювачів, застосовують тільки дуже чисту і високоякісну вихідну сировину, яка мається на жаль лише в обмеженій кількості. Тому в основу винаходу поставлена задача, створити спосіб і пристрій згідно пункту 1 обмежувальної частини Формули винаходу, в якому мінеральну сировину ефективно очищають від сторонніх частинок, так щоб для отримання високоякісних дисперсних мінеральних продуктів, зокрема наповнювачів, можна було б застосовувати також і менш чисту вихідну сировину. Рішення цієї задачі згідно винаходу полягає в тому, що між сортувальником потоку і системою відділення повітря встановлена електростатична розділова камера для розділення поступаючого в сортувальник потоку сторонніх частинок, які заряджені трибоелектростатичним зарядом. В інших варіантах при вживанні інших матеріалів і постановці інших задач це електростатичне розділення вже відоме. В Патенті США № 5885330 описаний спосіб виділення незгорілого вуглецю з летючої золи. Згідно цьому патенту брудні частинки виділяють з летючої золи за допомогою відцентрового сепаратора і уловлюють в окремому резервуарі. Потік дрібного матеріалу направляють в окремий трибозарядний блок, який може мати різну архітектуру, 92172 4 але у будь-якому випадку частинки вуглецю і частинки летючої золи заряджені різними зарядами. Ця дисперсія з по-різному зарядженими частинками потрапляє у вертикальній шахті між негативно зарядженими мідними пластинами і позитивно зарядженими мідними пластинами. Завдяки електричному полю між різнозарядженими пластинами заряджені до цього в трибо-зарядному блоці різними зарядами частинки, зокрема, вуглець з одного боку і летюча зола з другого боку, відділяють один від одного. За допомогою циклонів розділені частинки виділяють з газу і уловлюють в резервуарах. Згідно Європейському патенту № ЕР 1,251,964 - WO 01/52998 електростатичним способом розділяють відходи пластмаси. При цьому суміш частинок пластмаси в повітрі заряджають електростатичним способом в барабані, що обертається, і через отвори виконаного по периметру барабана сита подають у вертикальну шахту, в котрій по обидві сторони шляху падіння передбачені плюсові і мінусові електроди для електростатичного розділення частинок згідно їх різному заряду. В обох названих вище патентах після закінчення подрібнення необхідно встановлювати спеціальний додатковий пристрій для електростатичної зарядки. Крім того мова йде про цілком інші матеріали. В пристрої згідно винаходу в протилежність цьому для зарядки частинок використовують трибоелектричні заряди, що утворюються в результаті інтенсивного тертя частинок твердих речовин однієї з іншою і деталями сортувальника, зокрема, з деталями ротора і статора відцентрового сортувальника, після чого дисперсію заряджених частинок для електростатичного відділення забруднень від цінних частинок пропускали через електростатичну розділову камеру, яку встановлювали між сортувальником потоку і системою відділення повітря в технологічному процесі. Крім того для посилення заряду різні конструктивні деталі сортувальника, зокрема деталі корпусу, з одного боку, і ротора, з іншого боку, приєднують до різних полів джерела постійної напруги, що більш детально вказано у додаткових пунктах 2 і 3 Формули винаходу. Крім того сполучна трубка між сортувальником потоку і електростатичною розділовою камерою складається з матеріалу, що проводить електрику, або покрита чи облицьована таким матеріалом, а деталі, що проводять електрику, підключені відповідно до полюсів джерела постійної напруги (пункт 4 Формули винаходу). Електростатичну розділову камера можна включати в потік дрібного матеріалу або в потік грубого матеріалу сортувальника потоку. Не дивлячись на подальше електростатичне сортування електростатична зарядка вже сама по собі також становить перевагу для процесу сортування, оскільки електростатично заряджені частинки більш рівномірно розподіляються в повітряному потоці. Для подальшого поліпшення селективної зарядки окремих компонентів суміші мінеральних матеріалів, можна окрему деталь або декілька 5 рухомих або статичних деталей сортувальника потоку виконувати із спеціальних матеріалів або покривати їх ними. Вибір матеріалу залежить від дії виходу електронів компонентів мінеральних матеріалів, що розділяються, і може включати такі матеріали як сталь, мідь, латунь, політетрафторетилен, полівінілхлорид, алюміній або керамічні матеріали. Дія виходу електронів є дією, необхідною для видалення електрона з вищої енергетичної зони атома твердої речовини; вона рівна різниці потенційних енергій електрона між рівнем вакууму і рівнем Фермі. При цьому рівень вакууму є величиною, що дорівнює величині енергії нерухомого електрона на дуже великій відстані від поверхні; рівень Фермі с електрохімічним потенціалом електронів в твердій речовині. При контакті між двома речовинами з різною величиною дії виходу електронів речовина з більш високою величиною дії виходу електронів завжди заряджається негативно (акцептор), а речовина з більш низькою величиною дії виходу електронів завжди заряджається позитивно (донатор) .Таким чином з метою створення селективних зарядів на різних частинках суміші мінеральної сировини цілеспрямовано застосовують матеріали з більш високою або більш низькою величиною дії виходу електронів. Наприклад, для виділення кварцу з карбонату кальцію ротор сортувальника може бути виконаний із сталі, міді або латуні, оскільки кварц на підставі своєї підвищеної величини дії виходу електронів при ковзаючому контакті із сталлю, міддю або латунню заряджається негативно, а з другого боку карбонат кальцію на основі своєї більш низької величини дії виходу електронів при ковзаючому контакті із сталлю, міддю або латунню заряджається позитивно. Машиною для подрібнення є переважно шаровий млин, але можуть бути передбачені також прутковий млин, автогенний млин, напівавтогенний млин, валковий тарілчастий млин, стрижньовий млин, ударно-відбивний млин, молотковий млин, вібраційний млин, струменевий млин, млинмішалка або будь-яка інша відповідна машина для подрібнення. Для сортування і трибоелектричної зарядки подрібнених частинок мінерального матеріалу передбачений переважно відцентровий сепаратор, але може застосовуватися також будь-який інший вид сортувальника потоку, наприклад сепаратор поперечного потоку, зигзагоподібний сепаратор, розсіюючий тарілчастий повітряний сепаратор, сепаратор з висхідним потоком, спіральний повітряний сепаратор. Частинки твердої речовини, що при цьому розділяються, можуть мати будь-який вигляд, контур, величину і джерело походження, і поки вони достатньо дрібні, їх завантажують в потоковий сортувальник і там сортують і заряджають трибоелектричними зарядами. Частинки твердої речовини, що розділяються, повинні мати величини зерна менш ніж 10мм, причому переважно середня ве 92172 6 личина зерна повинна знаходитися в межах між більш ніж 2мкм до менш ніж 1мм. Порошок мінеральної речовини, що розділяється, може бути складений з будь-якої кількості і в будь-якій суміші різних компонентів мінеральної речовини (цінні речовини і забруднення). Винахід надалі більш детально пояснюється з допомогою двох прикладів здійснення установок в поєднанні з кресленнями: на Фіг.1 показаний приклад здійснення, в якому електростатична розділова камера встановлена в потоці дрібного матеріалу сортувальника потоку, а потік грубого матеріалу повернути на вхід млина; на Фіг.2 за допомогою збільшеного розрізу II на Фіг.1 показаний сепаратор, який для посилення заряду підключений до джерела постійної напруги; на Фіг.3 показано збільшення Фіг.2 і більш чітко показані деякі ізольовані деталі; на Фіг.4 показаний приклад здійснення, в якому розділова камера встановлена в потоці грубого матеріалу сортувальника потоку. Пристрій згідно Фіг.1 містить шаровий млин 1 для роздрібнення і відділення мінеральної сировини і відцентровий сепаратор 2, який окрім сортування згідно винаходу служить одночасно для трибо-електростатичної зарядки подрібнених частинок мінерального матеріалу. Для досягнення кращої трибостатичної зарядки і підвищеної густини заряду частинок, що проходять через сортувальник потоку 2 джерело зовнішньої електричної постійної напруги 10 приєднують до однієї або декількох деталей сортувальника потоку 2, що обертаються або є нерухомими. На Фіг.2 і Фіг.3 це показано більш детально. Корзина сепаратора 15 сполучена через вал ротора 25 і муфту 19 з приводним двигуном 18. На вал ротора 25 поміщено контактне кільце 20, яке через дві вугільні щітки 17 сполучене з полюсом джерела постійної напруги 10, тоді як інший полюс заземлений. Електрична напруга, що подається джерелом постійної напруги 10 через вугільні щітки 17 і контактне кільце 20, передається на вал ротора 25, що складається з матеріалу, що проводить електрику, і далі на встановлену на валу ротора корзину сепаратора 15, що проводить електрику. Щоб уникнути неконтрольованих перепадів напруги від валу ротора 25 на вихідну трубку 14 дрібного матеріалу вал ротора 25 в зоні переходу через вихідну трубку 14 забезпечений муфтою 22 з матеріалу, що не проводить електрику. Крім того вихідну трубку дрібного матеріалу захищають від неконтрольованих перепадів напруги ізолюючим шаром 37, що не проводить електрику. Розташований з боку двигуна, що знаходиться під постійною напругою, вал ротора 25 відокремлений ізольованою від електрики муфтою 19 і захищеним від електрики ізоляційним шаром 36 приводного двигуна 18. Конструктивні деталі, що не проводять електрику, в зоні установки на підшипниках валу ротора 25 і ковзаючого кільця 20 відокремлені від навко 7 лишнього середовища захисним корпусом 21, що не проводить електрику. Вихідна трубка для дрібного матеріалу 14 сепаратора також ізольована ізоляційним шаром 29, що не проводить електрику, від корпусу сепаратора 23. Повітря сепаратора через вхід для повітря сепаратора 16, а подрібнений мінеральний порошок 26 через приймальний отвір 27 подають в камеру сепарації і диспергують в камері сепарації могутнім турбулентним потоком повітря 25. Дисперговані в повітрі частинки могутнім потоком повітря захоплюються в камеру сепарації і проходять через корзину сепаратора 15, що швидко обертається . При цьому відбувається інтенсивний контакт і тертя частинок з пластинами корзини сепаратора 15 і тим самим трибо електрична зарядка порошку мінерального матеріалу. Грубі частинки мінерального матеріалу не проходять через корзину сепаратора 15, а навпроти, відкидаються геть. При цьому також відбувається інтенсивний контакт і тертя з корзиною сепаратора 15 і корпусом сепаратора 23 і таким чином також відбувається трибоелектрична зарядка грубих частинок мінерального матеріалу 24, які через вихід грубого матеріалу 28 видаляються з сепаратора. В наступному (не показаному тут) прикладі здійснення для посилення трибоелектричної зарядки частинок цінного матеріалу і забруднень корзину сепаратора 15 покривають матеріалом, дія виходу електронів якого знаходиться в межах між дією виходу електронів цінного матеріалу і дією виходу електронів забруднень. Рівним чином трубку виходу дрібного матеріалу 14 виконують з матеріалу, дія виходу електронів якого знаходиться в межах між дією виходу електронів цінного матеріалу і дією виходу електронів забруднень. Крім того сполучну трубку 11 між сортувальником потоку 2 і камерою сепарації 3 сполучають з полюсом одного з джерел постійної напруги 10. 92172 8 Потік зарядженого дрібного матеріалу 32 потрапляє в переважно вертикально встановлену електростатичну розділову камеру 3, яка оснащена осаджувальними електродами 4, 4а. Заряджена в електростатичній розділовій камері 3 дисперсія дрібного матеріалу розділяється на дисперсійний потік 30, який містить очищений продукт, і дисперсійний потік 31, який містить сторонні частинки, що мають відділятися. Обидва розділені дисперсійні потоки 30 і 31 пропускають кожний через окрему систему для розділення повітря. Ці обидві системи для розділення повітря складаються, наприклад, з розділювального циклону 7 і / або протипилового фільтру 8 і вентилятора 9, який завдяки розрідженню повітря створює потік повітря, потрібний для диспергування і транспортування частинок мінерального матеріалу через сортувальник потоку і камеру сепарації. Очищений порошок мінерального матеріалу надходить в резервуар 12, відокремлений порошок сторонніх частинок надходить в інший резервуар 13. На Фіг.4 показаний приклад виконання, в якому потік дрібного матеріалу сепаратора 2 є кінцевим продуктом, тоді як потік грубого матеріалу 24 сортувальника потоку при подачі потрібного повітря 33 надходить в електростатичну розділову камеру 3. При цьому дисперсію грубого матеріалу розділяють на два потоки частинок, з яких один потік частинок 34, який містить цінні частинки, повертають на вхід в млин, тоді як інший потік частинок, що містить сторонні частинки 35, після відділення дисперсійного повітря, як відходи або супутній продукт, надходить до подальшої обробки. З іншого боку Фіг.4 відповідає по суті Фіг.1, однакові деталі забезпечені однаковими відповідними знаками. 9 92172 10 11 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 92172 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601