УСТРОЙСТВО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ПЕСКА ДЛЯ ЕГО ОБОГАЩЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК B03B5/02 B02C19/06 

Изобретение относится к устройствам предварительной обработки песка для последующей очистки и обогащения песков, используемых, например, в оптической и стекольной промышленности, для производства строительных материалов, а также в горно-обогатительной промышленности для получения концентратов различных веществ из минерального сырья.

Сырьем для стекольной и оптической промышленности является шихта из кварцевого песка и присадок для получения стекла с определенными свойствами. В природном кварцевом песке присутствует полевой шпат, мусковит, каолинит и другие комплексные минералы, в которых, в свою очередь, могут содержаться примеси оксида железа (FeO, Fe₂O₃), оксида алюминия (Al₂O₃) и других металлов. Избыток таких примесей нежелателен, так как эти примеси либо окрашивают стекло, либо повышают его хрупкость.

Большая часть технических решений в этой области направлена на удаление комплексных минералов (полевых шпатов) из сырья. Эта задача требует значительных энергетических затрат и эффективно до сих пор не решена.

В предлагаемом техническом решении комплексные минералы не удаляются из сырья, а подвергаются воздействию с целью разделения их на элементарные монооксиды, которые значительно проще впоследствии вывести из сырья.

Известен гидравлический классификатор (патент РФ N 2043163, B 03 B 5/62, 1995) для разделения твердых минералов на фракции, содержащий две последовательно расположенные камеры, имеющие тангенциальные вводы для обрабатываемой пульпы.

Данный классификатор разделяет обрабатываемый материал на фракции, но не может обеспечить разделения комплексных минералов для дальнейшего обогащения песков.

Известен сгуститель-гравиевыделитель (патент РФ N 2008097, B 03 B 5/62, 1994), содержащий два расположенных одно над другим тела вращения с тангенциальным вводом обрабатываемого материала в одно из них.

В данном устройстве производится только разделение на фракции обрабатываемого материала, но невозможно обеспечить его обогащение.

Известно устройство для расщепления и разделения веществ с помощью ультразвука (выл. заявка ФРГ N 4407826, B 03 B 9/02, 1995). Обработке подвергаются, в частности, грунты, содержащие вредные вещества. С целью разделения веществ на отдельные составные части и обеспечения перехода отдельных компонентов в зону, в которой возможна классификация, устройство содержит камеру и внешний источник ультразвука, который облучает смесь веществ в камере с добавлением в камеру промывочной среды. По существу, производится псевдоожижение в ультразвуковом поле. Затем имеющиеся вредные вещества переводят в промывочную среду и выделяют классификацией.

Недостатком устройства является наличие отдельного внешнего источника ультразвука, который предполагает неширокий диапазон воздействия на обрабатываемый материал; либо необходима сложная система изменения диапазона ультразвука.

Известно устройство промывки гранулированных материалов и/или отдельных частиц (патент Франции N 2708873, В 03 В 5/00, 1995), в котором предусматривается воздействие на непрерывный поток пульпы ультразвуком. Устройство содержит три последовательно соединенные между собой и находящиеся на одной вертикальной оси камеры. Верхняя камера имеет осевое отверстие с патрубком для ввода обрабатываемого материала и боковой патрубок - для отвода промывочной воды. Нижняя камера имеет осевое отверстие с патрубком для вывода обработанного материала и боковой патрубок - для ввода промывочной жидкости. К средней камере подведен внешний источник ультразвука. При работе встречные прямолинейные потоки обрабатываемого материала и промывочной жидкости (например, воды) в средней камере образуют пульпу, на которую воздействует ультразвуковое поле от внешнего источника. Источник ультразвука в резонансном режиме расщепляет часть комплексных минералов. Легкие составляющие пульпы уносятся с промывочной жидкостью и отводятся через боковой патрубок верхней камеры, а тяжелые составляющие, преодолевая сопротивление встречного потока промывочной жидкости, выводятся через осевой патрубок нижней камеры.

Недостатком устройства является то, что его производительность ограничивается гравитационными силами, т.к. поток вводимой промывочной жидкости должен иметь скорость в средней камере, меньшую, чем скорость витания тяжелой фракции обрабатываемого материала. То есть чем мельче фракция обрабатываемого материала (что и желательно для получения однородной стекломассы), тем медленнее работает устройство. Кроме того, эффективность ультразвуковой обработки неравномерна по поперечному сечению средней камеры, так как энергия ультразвука теряется с удалением от источника ультразвука.

Задачей изобретения является повышение эффективности и производительности обработки песка.

Задача решается в изобретении тем, что устройство предварительной обработки песка для его обогащения, содержащее по меньшей мере две камеры, находящиеся на одной оси и имеющие осевые отверстия, снабжено двумя коллекторами, между которыми расположены камеры, каждая камера с каждым коллектором соединена патрубками, тангенциально входящими в камеру, камеры расположены друг над другом с зазором, на внешних торцах камер выполнены осевые отверстия для забора газообразной фракции, а на торцах камер, обращенных к зазору между ними, выполнены осевые отверстия для выведения обработанного материала.

На фиг. 1 представлено заявляемое устройство; на фиг. 2 - разрез устройства по А-А; на фиг. 3 - фрагменты рентгеноструктурных диаграмм исходного и обработанного в заявленном устройстве минерала "маршаллит".

Устройство состоит из двух коллекторов 1 и 1', между которыми расположены кольцевые камеры 2 и 3, установленные соосно одна над другой с зазором. Каждая камера соединена с каждым коллектором патрубками. Как показано на фиг. 1 и 2, камера 2 соединена с коллектором 1 патрубком 4, а с коллектором 1' - патрубком 5. Камера 3 соединена с коллектором 1 патрубком 6, а с коллектором 1' - патрубком 7. При этом все патрубки входят в камеры 2 и 3 тангенциально. На торцах камер 2 и 3, обращенных к зазору между ними, выполнены осевые отверстия диаметром Б (⊘Б) для выведения обработанного материала. На внешних торцах камер 2 и 3 выполнены осевые отверстия диаметром В (⊘B) для забора газообразной фракции, например воздуха.

Устройство работает следующим образом. Обрабатываемый материал подается по коллекторам 1 и 1' и поступает через патрубки 4, 5, 6 и 7 в камеры 2 и 3. Обрабатываемый материал представляет собой пульпу, состоящую из воды и песка, который, в свою очередь, содержит кварц и комплексные минералы в качестве примесей. Отражаясь от стенок камер 2 и 3, пульпа образует закрученный поток, который, преодолевая сопротивление множественных собственных поворотов вокруг оси вихревых камер 2 и 3, покидает устройство через осевые отверстия ⊘Б и зазор между камерами 2 и 3. За счет разрежения вдоль оси закрученного потока через отверстия ⊘B из атмосферы засасывается (инжектируется) воздух, который смешивается с пульпой, образуя трехфазную систему. При активном скоростном перемешивании воздуха и пульпы происходят изменения в кристаллической структуре твердой составляющей этой системы, в результате чего составляющая кварца возрастает за счет разрушения комплексных минералов на элементарные оксиды, что подтверждается фрагментами рентгеноструктурных диаграмм, представленных на фиг. 3. Из сравнения диаграмм видно, что пики кривых каолинита и мусковита (комплексные минералы) существенно снизились после обработки материала в предлагаемом устройстве. Далее обработанный материал может поступать на промывку и классификацию.

Использование: в оптической и стекольной промышленности, для производства строительных материалов, а также в горно-обогатительной промышленности. Устройство предварительной обработки песка для его обогащения содержит по меньшей мере две камеры, находящиеся на одной оси и имеющие осевые отверстия, снабжено двумя коллекторами, между которыми расположены камеры, каждая камера с каждым коллектором соединена патрубками, тангенциально входящими в камеру, камеры расположены друг над другом с зазором, на внешних торцах камер выполнены осевые отверстия для забора газообразной фракции, а на торцах камер, обращенных к зазору между ними, выполнены осевые отверстия для выведения обработанного материала. Изобретение повышает эффективность обработки за счет разрушения комплексных минералов и увеличения составляющей кварца. 3 ил.

Устройство предварительной обработки песка для его обогащения, содержащее по меньшей мере две камеры, находящиеся на одной оси и имеющие осевые отверстия, отличающееся тем, что устройство снабжено двумя коллекторами, между которыми расположены камеры, каждая камера с каждым коллектором соединена патрубками, тангенциально входящими в камеру, камеры расположены друг над другом с зазором, на внешних торцах камер выполнены осевые отверстия для забора газообразной фракции, а на торцах камер, обращенных к зазору между ними, выполнены осевые отверстия для выведения обработанного материала.