УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ Российский патент 1996 года по МПК B03C7/02 

Изобретение относится к металлургии, в частности может быть использовано при получении чистых металлических порошков, свободных от инородных включений, а также для разделения зернистых материалов по электрофизическим свойствам, при обогащении полезных ископаемых и производстве стройматериалов и для переработки вторичного сырья.

Известен электростатический сепаратор для электросепарации сыпучих материалов, включающий корпус, бункер и расположенные в корпусе вибропитатель, отклоняющий и осадительный электроды (см. а.с. СССР N 1375346, кл. В 03 С 7/02, 1986).

Недостатком данного сепаратора является низкое качество разделения сыпучих материалов вследствие проведения электросепарации на воздухе. Это приводит к тому, что такие факторы, как влага, запыленность и т.д. влияют на постоянство электрического поля и соответственно приводят к низкому качеству разделения материалов.

Известен электростатический сепаратор, включающий корпус, бункер и расположенные в корпусе вибропитатель, систему электродов, состоящую из коронирующих, отклоняющего и осадительного электродов с металлическими кольцами (см. а.с. СССР N 641999, кл. В 03 С 7/02, 1977).

К недостаткам известного сепаратора относятся повышенный процент брака из-за большого содержания в материале неметаллических частиц, большая трудоемкость эксплуатации из-за неудобства очистки осадительных электродов, обусловленная забиванием порошком промежутков между кольцами осадительного электрода. Кроме того, низкое качество разделения материала из-за ведения процесса на воздухе, влияющего на постоянство электрического поля.

Предлагается установка электростатической сепарации, включающая многосекционный корпус, в каждой секции которого установлены коронирующие и осадительные электроды, щетки для очистки осадительных электродов, загрузочный бункер, вибропитатель, установленный в верхней части корпуса, приемники разделенного материала. Установка снабжена электродами для разряда частиц, установленными параллельно осадительным электродам в каждой секции корпуса, верхним стыковочным механизмом для герметизации корпуса, расположенным между загрузочным бункером и корпусом и выполненным в виде установленного с возможностью вертикального перемещения патрубка с закрепленным на нем фланцем, и затвора, размещенного в верхней части патрубка, патрубками выгрузки, соединенными с нижней секцией корпуса, нижними стыковочными механизмами для герметичного соединения патрубков выгрузки с приемниками разделенного материала, приспособлением для отбора проб, расположенным в одном из патрубков выгрузки, распределителем исходного материала, установленным между вибропитателем и патрубком верхнего стыковочного механизма, при этом коронирующие электроды выполнены в виде струн с компенсаторами температурного расширения, натянутых параллельно осадительным электродам. При этом каждый из нижних стыковочных механизмов выполнен в виде штока, смонтированного в вакуумном вводе и имеющего сообщающиеся вертикальный и наклонный каналы.

Причем приспособление для отбора проб выполнено в виде поворотной, подпружиненной треугольной полой ловушки с фасонным пазом.

Предлагаемая установка электростатической сепарации отличается от прототипа тем, что она снабжена электродами для разряда частиц, установленными параллельно осадительным электродам в каждой секции корпуса, верхним стыковочным механизмом для герметизации корпуса, расположенным между загрузочным бункером и корпусом и выполненным в виде установленного с возможностью вертикального перемещения патрубка с закрепленным на нем фланцем, и затвора, размещенного в верхней части патрубка, патрубками выгрузки, соединенными с нижней секцией корпуса, нижними стыковочными механизмами для герметичного соединения патрубков выгрузки с приемниками разделенного материала, приспособлением для отбора проб, расположенным в одном из патрубков выгрузки, распределителем исходного материала, установленным между вибропитателем и патрубком верхнего стыковочного механизма, при этом коронирующие электроды выполнены в виде струн с компенсаторами температурного расширения, натянутых параллельно осадительным электродам.

При этом каждый из нижних стыковочных механизмов выполнен в виде штока, смонтированного в вакуумном вводе и имеющего сообщающиеся вертикальный и наклонный каналы.

Причем приспособление для отбора проб выполнено в виде поворотной, подпружиненной треугольной полой ловушки с фасонным пазом.

Предлагаемая установка позволяет исключить попадание неметаллических частиц в кондиционный материал, что исключает его загрязнение, снижая брак компактируемых из этого материала изделий, а также обеспечивает высокое качество разделения материала из-за возможности проведения процесса электросепарации в среде инертных газов.

Этот эффект достигается тем, что предлагаемая установка позволяет проводить многократную электросепарацию в монослое, что обеспечивает почти полное удаление неметаллических частиц из общего потока сепарирующего материала.

Кроме того, обеспечение герметизации всех стыковочных узлов в установке позволяет вести процесс в инертной среде (смесь газов Аr и Не), что исключает воздействие на постоянство электрического поля таких факторов, как влага, запыленность и т.д.

На фиг. 1 показана установка, общий вид; на фиг.2 узел I на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 разрез В-В на фиг.2; на фиг.5 узел II на фиг.1; на фиг.6 узел III на фиг.1; на фиг.7 вид Г на фиг.6.

Установка электростатической сепарации включает в себя бункер 1, корпус 2, выполненный многосекционным с расположением в каждой секции коронирующих 3 и осадительных электродов 4 и щеток 5. В верхней секции корпуса 2 смонтированы распределитель 6 материала и вибропитатель 7. Верхний стыковочный механизм 8, соосно установленный между бункером и корпусом установки, выполнен в виде патрубка 9 со смонтированным на нем с возможностью подъема и опускания при помощи накидного подъемника 10 затвором 11.

Размещенные в корпусе 2 осадительные электроды 4 выполнены с возможностью вращения. Каждая секция корпуса 2 дополнительно снабжена очистительными электродами 12, установленными попарно параллельно поверхности осадительного электрода 4.

Нижняя секция корпуса установки выполнена с патрубками 13 и 14 выгрузки, стационарно установленными на корпусе 2 установки, и подвижными вертикальными патрубками 15 и 16, снабженными стыковочными механизмами 17 и 18.

Один из патрубков снабжен устройством 19 для отбора проб порошка. Нижние стыковочные механизмы 17 и 18 выполнены в виде штока 20, смонтированного с возможностью относительного возвратно-поступательного перемещения в вакуумном вводе 21 и выполненного с сообщающимися вертикальным 22 и наклонным 23 каналами. Устройство для отбора проб порошка выполнено в виде поворотной подпружиненной треугольной полой ловушки 24 с фасонным пазом 25, сообщающимся через штуцер 26 с закрепленным на нем пробоотборником 27. Коронирующие электроды 3 смонтированы внутри секций корпуса 2 установки с возможностью поворотного и радиального регулирования и выполнены в виде параллельно натянутых струн 28 с компенсаторами 29 температурного расширения электродов.

В установке коронирующий электрод 3 выполнен в виде параллельно натянутых струн 28. В случае провисания струн 28 центральная их часть приблизится к поверхности осадительного электрода 4, в результате чего в зоне провисания происходит пробой газового промежутка. В момент пробоя зарядка частиц сепарирующего материала не осуществляется и неметаллические частицы (инородные) не отделяются от очищенного материала и попадают в приемник 30 кондиционного материала, загрязняя материал. Это приводит к браку изделий, выполненных из этого материала. Другой опасностью при провисании струн 28 коронирующего электрода 3 является то, что он перегорает в виду увеличения короны и сепаратор выходит из строя.

Для исключения вышеуказанных моментов в установке для натяжения струн 28 установлены компенсаторы температурного расширения электродов в виде пружин 29, которые обеспечивают за счет постоянного натяжения параллельное положение струн 28.

Под стыковочными механизмами 17 и 18 патрубков выгрузки 13 и 14 стационарно установлены приемники 30 и 31 материалов.

В установке патрубках выгрузки 13 и 14 смонтированы винтовые подъемники 32.

Работа установки осуществляется следующим образом. Подготавливают установку к работе. Приводят в рабочее состояние стыковочный механизм 8. Для этого вращением винтового накидного подъемника 10 поднимают патрубок 9, а вместе с ним и затвор 11 в крайнее верхнее положение и герметизируют стык. Далее производят герметизацию стыков патрубков 13 и 14 выгрузки с приемниками 30 и 31 порошка. Герметизацию производят посредством одинаковых по конструкции стыковочных механизмов 17 и 18. Для этого посредством винтового подъемника 32 опускают вертикальный патрубок 15 с вакуумным вводом 21 и затвором 11 по штоку 20 в крайнее нижнее положение и герметизируют стык. По аналогии также герметизируют стык с патрубком 16. Далее вакуумируют установку. Затем заполняют ее рабочий объем смесью газов (Аr, Не). Включают приводы осадительных электродов 4 и щеток 5 и подают высокое напряжение на коронирующие 3 и попарные очистительные электроды 12. Далее открывают затвор 11 и исходный материал поступает из бункера 1, затвор 11 и патрубок 9 в распределитель 6 материала, где он равномерно, благодаря направляющим лопастям распределителя, распределяется в монослое по ширине вибропитателя 7. С вибропитателя 7 материал поступает на поверхность вращающегося осадительного электрода 4 и выносится в зону коронного разряда под коронирующий электрод 3. В поле коронного разряда частицы материала приобретают заряд коронирующего электрода 3 и под действием электрических сил прижимаются к поверхности заземленного осадительного электрода 4, поскольку последний имеет заряд, противоположный по знаку заряду коронирующего электрода 3. Контактируя с осадительным электродом 4, каждая частица разряжается. Частицы, хорошо проводящие электрический ток (гранулы, годный продукт), быстро отдают свой заряд, центробежной силой сбрасываются с барабана и направляются на следующую ступень очистки. Частицы со значительно меньшей электропроводностью (шлаки, неметаллические включения и т.п.) значительно медленнее отдают свой заряд и поэтому оседают на поверхности осадительного электрода 4. В установке предусмотрена возможность электрической очистки поверхности осадительных электродов 4. Для этого параллельно поверхности осадительного электрода 4 в каждой секции корпуса 2 установлены попарно очистные электроды 12, на которые подается высокое напряжение (до 20 кВ) разной полярности. Непроводящие частицы, попадая в зону действия очистных электродов, быстро перезаряжаются и центробежной силой отбрасываются от поверхности осадительного электрода 7 и вращающейся щеткой 5 направляются в приемник 31 порошка.

После окончания разделения материала кондиционный материал из нижней секции корпуса 2 установки поступает в патрубок 13 выгрузки и далее по каналам, вертикальному 22 и наклонному 23, через стыковочный механизм 17, затвор 11 в приемник 30 порошка. В патрубке 13 выгрузки имеется пробоотборник 27. В процессе работы установки производится отбор проб кондиционного материала при контроле качества его очистки. Отбор проб производится в начале, середине и конце процесса сепарации на одну третью часть пробоотборника 27. Для отбора проб поворачивают подпружиненное регулирующее движение порошка устройство 19 таким образом, чтобы фасонный паз 25 поворотной подпружиненной треугольной полой ловушки 24 был в крайнем верхнем положении. Кондиционный материал задерживается в ловушке и направляется через штуцер 26 в пробоотборник 27, а основная масса материала одновременно с поступлением ее части в пробоотборник 27 поступает в приемник материала 30.

Была опробована экспериментальная установка по очистке порошков жаропрочных никелевых сплавов. Было очищено по предлагаемому и известному способу по 50 кг с 5000 неметаллических включений. После сепарации в предлагаемой установке содержание неметаллических включений составило 250, а в известной 1000 включений, т.е. удалось повысить отделение неметаллических включений на 15% и, как следствие, снизить брак готовых изделий на 13-20%

Применение: для получения чистых металлов при обогащении полезных ископаемых, стройматериалов и переработки вторсырья. Сущность изобретения: установка электрической сепарации содержит многосекционный корпус, в каждой секции которого установлены коронирующие электроды в виде струн с компенсаторами температурного расширения, осадительные электроды с щетками для их очистки и электроды для разряда частиц, установленные параллельно осадительным электродам. Между верхней частью корпуса и загрузочным бункером размещен стыковочный механизм для герметизации корпуса, выполненный в виде установленного с возможностью вертикального перемещения патрубка с закрепленным на нем фланцем и затвора, размещенного в верхней части патрубка. Патрубки выгрузки соединены через нижние стыковочные механизмы с приемниками разделенного материала и другой стороной соединены с нижней секцией корпуса. Приспособление для отбора проб расположено в одном из патрубков выгрузки. 2 з. п. ф-лы, 7 ил.

1. УСТАНОВКА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ СЕПАРАЦИИ, включающая многосекционный корпус, в каждой секции которого установлены коронирующие и осадительные электроды, щетки для очистки осадительных электродов, загрузочный бункер, вибропитатель, установленный в верхней части корпуса, приемники разделенного материала, отличающаяся тем, что она снабжена электродами для разряда частиц, установленными параллельно осадительным электродам в каждой секции корпуса, верхним стыковочным механизмом для герметизации корпуса, расположенным между загрузочным бункером и корпусом и выполненным в виде установленного с возможностью вертикального перемещения патрубка с закрепленным на нем фланцем, и затвора, размещенного в верхней части патрубка, патрубками выгрузки, соединенными с нижней секцией корпуса, нижними стыковочными механизмами для герметичного соединения патрубков выгрузки с приемниками разделенного материала, приспособлением для отбора проб, расположенным в одном из патрубков выгрузки, распределителем исходного материала, установленным между вибропитателем и патрубком верхнего стыковочного механизма, при этом коронирующие электроды выполнены в виде струн с компенсаторами температурного расширения, натянутых параллельно осадительным электродам. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каждый из нижних стыковочных механизмов выполнен в виде штока, смонтированного в вакуумном вводе и имеющего сообщающиеся вертикальный и наклонный каналы. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что приспособление для отбора проб выполнено в виде поворотной подпружиненной треугольной полой ловушки с фасонным пазом.