СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК B07B4/08 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в угольной, горнорудной, коксохимической и других областях промышленности, в частности при разделении сыпучих материалов.

Известен способ разделения сыпучих материалов, заключающийся в разделении в виброкипящем псевдооожиженном слое, образованном совместным воздействием вертикальных колебаний и воздушного потока, исходного материала на легкую и тяжелые фракции, которые транспортируются и разгружаются в противоположных направлениях [1], [2].

Недостатком способа является низкая эффективность разделения ввиду того, что газораспределительная плита, имея угол наклона, способствует созданию в различных частях поверхности ванны неравномерного по граничной плотности разделения псевдоожиженного слоя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ разделения кусковых материалов, заключающийся в том, что разделение материала происходит по удельному весу в цилиндрической ванне, с приведением "кипящей" суспензии с обогащаемым материалом во вращательное движение и продвижением легких и тяжелых фракций транспортерами в специальные отсеки, служащие для выведения продуктов обогащения из сепаратора [3].

Известен сепаратор для разделения кусковых материалов в аэросуспензиях, выбранный в качестве прототипа предлагаемого устройства, который содержит ванну, газораспределительную плиту, переливной порог, элеватор, загрузочную воронку и приводные механизмы [3].

Недостатком такого способа и устройства является невысокая эффективность разделения сыпучих материалов. Это объясняется тем, что зона ванны сепаратора, расположенная близко к геометрической оси, фактически является не рабочей, так как линейная скорость перемещения продуктов здесь мала, псевдоожиженный слой "существует" только в цилиндрической части ванны сепаратора и не поддерживается в отсеках для разгрузки всплывших и потонувших фракций, что ведет к увеличению нагрузок на элеваторные колеса, большому выносу из ванны сепаратора и циркуляции утяжелителя в технологическом процессе.

Целью изобретения является повышение эффективности разделения сыпучих материалов в псевдоожиженном слое.

Для этого в способе разделения сыпучих материалов в псевдоожиженном слое, заключающемся в создании горизонтальных возвратно-поступательных колебаний посредством приводного механизма, согласно изобретению колебания осуществляют с частотой 60-90 мин^-1 и амплитудой 40-120 мм, а в нижней части псевдоожиженного слоя в отделении для разделения материала создают направленный поток воздуха путем прохождения его через наклонную решетку V-образной формы.

Для этого в устройстве для разделения сыпучих материалов в псевдоожиженном слое, содержащем ванну с двумя отделениями, газораспределительную плиту, переливной порог, элеватор, механизм для разгрузки тяжелых фракций, загрузочную воронку и приводной механизм, в отделении для разделения материала расположена решетка V-образной формы с углом наклона рифлей 30-75^о и расстоянием между ними 3-6 мм. Именно предложенные соотношения амплитуды, частоты, угла наклона рифлей и расстояния между ними обеспечивают накладывание волновых процессов направленного потока воздуха и способствуют разрушению крупных воздушных пузырей в псевдоожиженном слое и перемещению легких фракций к месту разгрузки сепаратора, исключая образование застойных зон в "кипящем" слое и увеличивая скорость продвижения тяжелых фракций из отделения для разделения материала в отделение для вывода потонувших фракций, и тем самым повышают эффективность разделения сыпучих материалов в псевдоожиженном слое.

Предлагаемый способ отличается от прототипа созданием волновых процессов в псевдоожиженном слое с наложением на ванну сепаратора горизонтальных возвратно-поступательных колебаний с частотой 60-90 мин^-1 и амплитудой 40-120 мм и направленного потока воздуха в нижней части псевдоожиженного слоя отделения для разделения материала.

Предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что в отделении для разделения материала расположена решетка V-образной формы с углом наклона рифлей 30-75^о и расстоянием между ними 3-6 мм. Таким образом, данные технические решения соответствуют критерию "новизна". При этом частоту менее 60 мин^-1 и амплитуду менее 40 мм применять нецелесообразно из-за того, что в этом случае не создаются волны в псевдоожиженном слое с параметрами, достаточными для того, чтобы легкие фракции вместе с частью утяжелителя свободно переливались через сливной порог, а волна с частотой более 90 мин^-1 и амплитудой более 120 мм приводит к интенсивному выносу утяжелителя из ванны, тем самым увеличивая циркуляцию утяжелителя и энергетические затраты в технологическом процессе. Расстояние между рифлями менее 3 мм затрудняет прохождение частиц утяжелителя к пористой плите, что способствует разрушению псевдоожиженного слоя, а расстояние между рифлями более 6 мм снижает глубину обогащения полезного ископаемого. Пределы угла наклона рифлей соответствуют созданию направленного потока воздуха с оптимальным углом атаки потонувших фракций.

Таким образом, именно предложенные соотношения частоты и амплитуды, угла наклона рифлей и расстояния между ними обеспечивают повышение эффективности разделения сыпучих материалов в псевдоожиженном слое, поэтому данное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображено устройство для разделения сыпучих материалов; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - V-образная решетка.

Устройство имеет прямоугольную ванну 1, которая разделена на две части горизонтально установленной газораспределительной плитой 2, жестко соединенные между собой болтовыми соединениями 3. В воздухораспределительной части 1 установлены шесть воздуховодов 4. Верхняя часть 5 по длине разделена перегородкой 6 на два отделения: отделение II для разделения материалов и отделение III для вывода потонувших фракций. Над пористой плитой в отделении II для разделения материалов на раме 7 установлена наклонная V - образная решетка 8, имеющая угол наклона в сторону отделения III для вывода потонувших фракций. Решетка 8 состоит из равноуменьшаемых рифлей 9, которые крепятся шарнирно на рамке 10. Поверх рифлей 9 натянута сетка 11, причем профиль как на сетке, так и на рифлях имеет одну и ту же геометрическую форму. В отделении III для вывода потонувших фракций установлено элеваторное колесо 12, которое опирается на опорные катки 13 и вращается с помощью привода 14 в сторону разгрузочной течки 15. Ванна сепаратора сверху закрыта пылезащитными кожухами 16 и 17, в которые вмонтированы воздухозаборные патрубки 18 и 19. Для выведения утяжелителя имеется отверстие 20, которое во время работы сепаратора наглухо закрыто крышкой 21. Ванна с помощью роликоопор 22 установлена на направляющих 23 и посредством привода (не показан) свободно совершает возвратно-поступательные движения. Загрузка исходного материала и утяжелителя осуществляется через воронку 24, а выгрузка легкой фракции - через порог течки 25.

Устройство работает следующим образом.

Для создания сухой тяжелой среды через воронку 24 подается утяжелитель в середину II для разделения материалов, который до подачи воздуха неравномерно заполняет весь объем рабочей части 5. При подаче воздуха под газораспределительную плиту 2 образуется псевдоожиженный слой, который, обладая текучестью, равномерно заполняет весь объем рабочей части. Ввиду того, что перегородка 6 установлена с образованием внизу свободного прохода, соединяющего между собой оба отделения, рабочая часть ванны выполняет роль сообщающихся сосудов, в которых постоянно происходит уравновешивание высоты псевдоожиженного слоя при перетекании его из одного отделения в другое.

Согласно изобретению вся ванна 1 сепаратора посредством привода совершает горизонтальные возвратно-поступательные колебания с частотой 60-90 мин^-1 и амплитудой 40-120 мм, что способствует созданию в ней волновых процессов, причем величина амплитуды может регулироваться за счет изменения длины рычага эксцентрикового вала редуктора, а величина частоты - за счет изменения числа оборотов электродвигателя или изменения передаточного числа в редукторе привода. С помощью шарнирно закрепленных, равноуменьшаемых рифлей устанавливается заданный угол наклона рифлей в пределах 30-75^о, что способствует созданию поверх решетки 8 направленного воздушного потока, который улучшает продвижение тяжелых фракций в отделение III для вывода потонувших фракций. Уровень псевдоожиженного слоя в ванне доводится до такой высоты, при которой она свободно переливается через порог течки 25.

Далее осуществляют регулировку подачи утяжелителя и количества воздуха, доведя псевдоожиженный слой до такого показателя, при котором он имеет заданную, граничную плотность разделения. После этого в отделение II для разделения материала вместе с утяжелителем подается исходный материал. В этом отделении происходит разделение материала на легкие и тяжелые фракции, причем с помощью созданных волновых процессов внутри ванны 1 легкие фракции, которые находятся в псевдоожиженном слое во взвешенном состоянии, начинают двигаться в сторону разгрузочной течки 25 и вместе с частью утяжелителя выносятся из ванны сепаратора, где затем отделяются друг от друга. Потонувшие фракции, проходя по решетке 8, благодаря ее V-образной форме собираются в одной части отделения III для вывода потонувших фракций", где с помощью ковшей элеваторного колеса 12 при его вращении вместе с частью утяжелителя попадают в течку 15. Часть течки 15, расположенная в зоне ванны сепаратора, имеет в своем днище щелевидные отверстия, через которые поднятый утяжелитель опять возвращается в сепаратор, а тяжелая фракция выгружается из него. Решетки, расположенные на ковшах элеваторного колеса 12, под действием собственной массы поворачиваются на шарнирах, открывая разгрузочные и загрузочные окна элеваторного колеса. Для уменьшения подъема утяжелителя ковши элеваторного колеса 12 выполнены из перфорированного материала, через отверстия которого свободно проходит утяжелитель, а тяжелая фракция остается в ковше.

Данный способ позволяет подобрать для заданного технологического процесса разделения сыпучих материалов высоту и длину волны псевдожидкости, а в нижних слоях "кипящего" слоя создать направленный поток воздуха с заданным углом атаки потонувших фракций, что способствует улучшению реологических свойств псевдожидкости и его физико-механических свойств. Пределы частот и амплитуд, а также угол наклона рифлей и расстояние между ними определены экспериментально и обусловлены требованиями эффективности разделения сыпучих материалов. Отклонение от предложенных пределов снижает качество разделенных продуктов.

Данный способ разделения сыпучих материалов в псевдожидкости с наложением волновых процессов и направленного потока воздуха осуществляется не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскостях, что облегчает выведение из аппарата всплывших и потонувших фракций и снижает засорение их друг другом, причем отсутствие в отделении для разделения материалов каких-либо вращающих узлов упрощает конструкцию устройства.

Применение способа разделения сыпучих материалов в псевдоожиженном слое и устройства для его осуществления позволит повысить эффективность разделения сыпучих материалов, снизить опасность загрязнения окружающей среды, упростить технологическую схему и уменьшить капитальные и эксплуатационные затраты.

Использование: обогащение полезных ископаемых может быть использовано в угольной, горнорудной, коксохимической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: устройство содержит ванну, рабочая часть которой имеет отделение для разделения материала с решеткой V- образной формы с углом наклона рифлей 30-75 ° и расстоянием между ними 3-6 мм, и отделение для вывода потонувших фракций. Посредством приводного механизма в ванне создают горизонтальные возвратно-поступательные колебания с частотой 60-90 мин^-1 и амплитудой 40-120 мм, а в нижней части псевдоожиженного слоя создают направленный поток воздуха путем прохождения его через наклонную решетку V- образной формы. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.