СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСИОННО-КОНДИЦИОНИРОВАННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1998 года по МПК B02C23/08 B03B1/00 

Предлагаемое изобретение относится к технике получения твердых сухих материалов, предусматривающих выделение этих материалов за счет разделения предпродуктовых полифракционных механических смесей, в особенности к средствам, обеспечивающим облегчение требуемого разделения ведением кондиционирования предпродуктовых полифракционных механических смесей, в частности к способам получения дисперсионно-кондиционированных порошковых материалов.

Известен способ получения дисперсионно-кондиционированных материалов (см. описание изобретения к патенту Германии N 698.574, кл. 61 B 1/02, опубликован 1996). Известный способ включает электромагнитное кондиционирование образуемой предпродуктовой механической смеси и ее сепарирование. Особенностью известного способа является то, что электромагнитное кондиционирование предпродуктовой смеси организовывают как непроникающее. Для этого кондиционирование обеспечивают поверхностной подачей на имеющую место смесь коротковолнового электромагнитного излучения светового диапазона. В частности, кондиционирование обеспечивают направлением на смесь ультрафиолетового света. Основным недостатком известного способа является ввиду наличия непроникающего кондиционирования неполнота технологической трансформации смесевой массы по глубине смесевых частиц.

Прототипом предлагаемого изобретения является способ в соответствии с устройством получения порошковых материалов (см. описание изобретения по авторскому свидетельству СССР N 1.431.864, М. кл. B 07 B 1/40, 1988). Принятый за прототип способ включает электромагнитное кондиционирование образуемой предпродуктовой полифракционной механической смеси, ее сепарирование и сбор продуктовой массы целевого порошкового материала. Особенностью принятого за прототип способа является то, что электромагнитное кондиционирование ведут после образования полифракционной механической смеси, его лишают возможности протекать в процессе помола. Такое электромагнитное кондиционирование не позволяет затронуть источники и стоки для концентрированного подключения сил поля и форсированно-силовым образом воздействовать на обозначивающие указанные источники и стоки структурные дефекты вещества перерабатываемой смеси, в особенности на дефекты, приближенные по малости размеров к точечным объектам (см. учебник В.Г.Левич. Курс теоретической физики, изд-е второе, М.: Наука, 1969, с.75, строки 17, 18 сверху). Незатронутость кондиционированием структурных дефектов вещества перерабатываемой смеси не позволяет повысить ее восприимчивость к последующей сепарации. Также не обеспечивается возможность нейтрализации электрических противопотенциалов, возникающих на трещинах размола и раскалывания перерабатываемого вещества при его помоле. Не нейтрализованные противопотенциалы ведут к частичному смыканию трещин после механического воздействия. В результате происходит направление употребляемой для размола энергии не на раскалывание частиц, а на их истирание с обкатыванием до образования крупинок сферической формы. Ввиду склонности окатываемых частиц к рикошету при центробежном метании их в ходе сепарации от частиц на поверхности толщи отсепарированного материального слоя (пристеночного слоя) имеет место избыточное рассеивание образующей продукт подситовой фракции в вентиляторном потоке сепаратора. В результате подситовая фракция обрабатываемой массы получает недостаточно суженный фракционный состав.

Особенностью прототипа является поле-концентраторное, а не поле-распределенное выполнение узла электромагнитного кондиционирования в виде соленоидного электромагнита. Концентрация электромагнитного воздействия на обрабатываемую массу не позволяет устранить неоднородность распределения по сечению интенсивности налагаемого на обрабатываемую массу кондиционирующего воздействия, что снижает степень кондиционной выравненности обработанной смесевой массы.

Основным недостатком принятого за прототип способа ввиду указанных особенностей является недостижимость повышенной четкости выделения в целевой продукт благоприятной метрической фракции.

Сущность предложенного технического решения состоит в том, что в способе получения дисперсионно-кондиционированного материала, включающем электромагнитное кондиционирование предпродуктовой полифракционной механической смеси, ее сепарирование и сбор продуктовой массы целевого порошкового материала, предпринято ведение предусмотренного кондиционирования помолом кондиционированной смеси в условиях ее электронейтрализации. Для этого с массой кондиционируемой смеси производят электрообособление, как с распределенным емкостным элементом электрической цепи, обеспечиваемое инициирование его хода деполяризующим электрическим потенциалом. При этом электрический потенциал устанавливают в пределах 10,0 - 60,0 В.

Наведение уровня потенциала до величины в 10,0 В не позволяет перевести предпродуктовую смесь в состояние повышенной восприимчивости к сепарации. Превышение этим же уровнем величины в 60.0 В приводит к параллельному запуску течения нежелательных побочных реакций электрохимической трансформации вещества предпродуктовой смеси.

Подтверждением наличия у предложенного технического решения изобретательного уровня является отсутствие следования его явным образом из известного уровня техники. Так, в книге В.Дуда, "Цемент", М.: Стройиздат, 1981, с. 229, 20 строка сверху, указано, что эффективность работы сепаратора зависит от типа мельницы, к которой он подключен. Однако в этой книге не упомянуто, что мельница может быть настроена на попутное проведение совместно с помолом дополнительного кондиционирования предпродуктовых механических смесей.

В описании изобретения к авторскому свидетельству СССР N 1.613.162 (М., кл. B 03 B 1/00) указано, что возможно ведение подготовки песка к сепарационному обогащению методом омагничивания. Однако упоминаний о наличии способов-аналогов, предусматривающих элекронейтрализационное кондиционирование, в данном описании изобретения не приведено.

Примеры реализации предложенного способа.

Пример 1. Для обеспечения течения реализующего предложенный способ технологического процесса произвели подготовку сырьевой композиции для образования предпродуктовой полифракционной механической смеси. Подготовку ориентировали на получение конечного продукта - высокомарочного, узкофракционного цементного порошка для строительных растворов, содержащего 55 - 65 мас.% благоприятной метрической фракции с размером частиц 3 - 30 мкм, в частности, ожидаемым продуктом был принят цемент марки 500 по ГОСТ 25238-82.

Предпродуктовую смесь составили на 95 мас.% исходного клинкера и 5 мас.% гипса. Возвратным потоком из сепаратора на мельницу поступал недомол, превышающий своими размерами 80 мкм.

Подготовив сырьевую композицию, осуществляли электромагнитное кондиционирование образуемой предпродуктовой полифракционной механической смеси. Предусмотренное кондиционирование произвели помолом смеси в условиях электронейтрализации. Для осуществления помола использовали цементную шаровую мельницу диаметром 2,6 м, длиной 13 м. Частота вращения барабана мельницы 16 об/мин. Производительность мельницы при удельной поверхности цемента 350,0 кв. м/кг соответствовала 26 т/ч. Электрообособление массы кондиционируемой смеси в условиях ее электронейтрализации обеспечили инициированием его хода деполяризующим электрическим потенциалом. При соударении мелющих тел с предпродуктовой смесью скорость разрушения поверхностей контакта была велика, при этом большие электростатические заряды оставались на поверхностях отрыва и путем агломерации частиц создавали трудности при помоле и сепарации, мешая кондиционированию продуктовой массы. При инициировании помола деполяризующим электрическим потенциалом, равным 10,0 В, во время соударения мелющих тел с материалом - диэлектриком - происходила ударная ионизация воздуха, появлялся коронный разряд, обладающий высокой ионизирующей способностью. Под действием электрического поля ионы перемещались в сторону заряженных частиц материала и электронейтрализовали их, производя электрообособление частиц материала. В частности, были созданы условия для предотвращения насыщения избыточного потенциала на развиваемых в частицах при помоле поверхностях трещин разлома. Это устраняло противодействие трещин к развитию за счет исключения смыкания их под действием разнополярных электрических поверхностных зарядов после соударения. В результате происходило направление энергии помола на образование более угловатых частиц. При этом шло уменьшение расходования энергии на истирание частиц и получение окатанных образований.

Далее, произвели сепарирование образованной предпродуктовой полифракционной механической смеси. Сепарирование вели механо-центробежно-пневматическим методом. В частности, для сепарации использовали механический центробежный воздуховентиляторный сепаратор рассеивающего типа. Диаметр сепаратора был 3,2 м, частота вращения 245 об/мин. Производительность сепаратора соответствовала 30 т/ч. Сепарация шла при минимизации рикошета кондиционированных угловатых помольных частиц. В результате происходило подавление паразитного рикошетного рассеивания обрабатываемой массы в "подситовую фракцию", идущую на образование целевого продукта. Исключение засорения подситовой фракции рикошетными заносами создавало условия для получения целевого продукта с суженным фракционным составом.

Возможным было проведение сепарации с параллельным основному подтверждением массы перерабатываемой смеси вспомогательному послекондиционному электрообособлению, обеспечиваемому инициированием процесса сепарации деполяризующим трибоэлектрические заряды электрическим потенциалом, равным 10,0 В.

По завершению сепарации произвели сбор продуктовой массы целевого порошкового материала. Этот материал представлял собой выделенную тонкую метрическую фракцию без грубой, недостаточно дезинтегрированной крупки, которую отправили на повторный помол.

В ходе ведения технологического процесса вели текущий контроль за его показателями и величинами трансформационных воздействий. Было выявлено сужение фракционного состава получаемого цемента. Доля выхода пригодной (3 - 30 мкм) цементной фракции составила 71 мас.%, повышенно-пригодной (10 - 30 мкм) фракции - 63%.

Пример 2. Реализующий предложенный способ технологический процесс вели при соответствии всех режимов и параметров примеру 1, за исключением того, что деполяризующий электрический потенциал устанавливали максимальным в допустимом интервале уровней и равным 60 В.

В результате было отмечено доведение выхода пригодной (3 - 30 мкм) цементной фракции до 74 мас.%, повышенно-пригодной (10 - 30 мкм) фракции - до 65 мас.%
Пример 3. Реализующий предложенный способ технологический процесс вели при соответствии всех режимов и параметров примеру 1 за исключением того, что деполяризующий электрический потенциал установили соответствующим промежуточной величине в допустимом интервале уровней, а именно равным 40.0 В.

В результате было отмечено доведение выхода пригодной (3 - 30 мкм) фракции для получаемого цемента до 78 мас.%, повышенно-пригодной 10 - 30 мкм фракции - до 69 мас.%
Положительные результаты, достигнутые в соответствии со всеми приведенными примерами реализации предложенного способа, сведены в сопоставительную таблицу, в которой они даны в сравнении с показателями процесса получения цемента марки 500 по ГОСТ 25238-82.

Из представленной таблицы видно, что наилучшие результаты были достигнуты при реализации предложенного способа в соответствии с примером 3.

Техническим преимуществом предложенного способа по сравнению с прототипом является расширение возможностей управления течением технологического процесса.

Способ включает электромагнитное кондиционирование образуемых предпродуктовых полифракционных смесей и их сепарирование. Кондиционирование ведут помолом смеси в условиях ее электронейтрализации. Для этого с массой кондиционируемой смеси производят электрообособление, обеспечиваемое инициированием хода помола деполярирующим электрическим потенциалом. Изобретение позволяет достичь повышенной четкости выделения в целевой продукт благоприятной метрической фракции. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения дисперсионно-кондиционированных порошковых материалов, включающий электромагнитное кондиционирование образуемой предпродуктовой полифракционной механической смеси, ее сепарирование и сбор продуктовой массы целевого порошкового материала, отличающийся тем, что предусмотренное кондиционирование ведут помолом кондиционируемой смеси в условиях ее электронейтрализации, для чего с массой кондиционируемой смеси производят электрообособление, обеспечиваемое инициированием его хода деполяризующим электрическим потенциалом. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деполяризующий электрический потенциал устанавливают в пределах 10,0-60,0 В.