СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ЖИДКОТЕКУЧЕГО СЫРЬЯ Российский патент 2006 года по МПК B03B5/34 B01F11/02 

Изобретение относится к кавитационным технологиям обработки суспензий - жидкотекучего сырья или материала, находящегося в жидкотекучей среде, и может быть использовано в нефтяной, горнодобывающей, гидрометаллургии и других отраслях промышленности.

Из уровня техники известен способ обогащения рудного сырья (Патент РФ №2185887, публ. 2002 г.).

В известном способе рудное сырье подвергают тепловому удару, для осуществления которого его нагревают в печи в воздушной среде до температуры 300-350°С, а затем загружают в бак с водой, соединенный с трубопроводом. В трубопроводе на сырье воздействуют ультразвуком, причем вначале подают ультразвук в кавитационном режиме с частотой колебаний 16-22 кГц, а затем с одновременным световым воздействием подают ультразвук с частотой колебаний выше 22 кГц.

В частном случае выполнения одновременно с ультразвуковым воздействием жидкую среду насыщают кислородом или воздухом.

Движение обрабатываемого материала в известном способе осуществляется «самотеком» без приложения внешних сил, а обработка материала ведется при его прохождении через сечение трубопровода, выполняющего функцию корпуса кавитационного аппарата. При этом реализация способа требует наличия как минимум двух ультразвуковых воздействий на сырье, имеющих к тому же разную частоту, а также воздействия светом актиничного диапазона.

Эти факторы не позволяют добиться высокой производительности процесса и высокого качества обогащения сырья.

По вышеуказанным причинам известный способ неэффективен для обработки таких материалов, как нефтешлам или драгоценные минералы.

Задача настоящего изобретения - использование возможностей кавитационной обработки для обработки нефтешламов и подобных им материалов, а также драгоценных минералов.

Сущность нового способа заключается в том, что обрабатываемый материал подают в аппарат под давлением и пропускают через узкое сечение сопла сложной конфигурации, конструкция которого способна привести к изменению подаваемого давления, подвергая материал ультразвуковому воздействию. Таким образом, в материале создают вихревой поток, насыщенный газом или сжатым воздухом, на который воздействуют паром.

В отличие от прототипа, в заявляемом способе обрабатываемый материал перемещают с большой скоростью через узкое сечение, подвергая его последовательному физическому воздействию. Это позволяет достичь кавитационного эффекта без применения ультразвуковых преобразователей, источников света и оборудования для осуществления теплового удара. Скорость прохождения материала при этом увеличивается, качество обработки тоже.

Для обеспечения безопасности процесса давление в аппарате должно быть неизменным. Постоянство давления в аппарате обеспечивают равенством диаметров отверстия для входа сырья и отверстия для выхода обогащенного материала.

Новый технический результат, достигаемый заявленным решением, заключается в увеличении производительности и качества обработки материала.

Способ иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображена технологическая схема процесса обработки, на фиг.2 - аппарат для реализации способа, вид А - конструкция сопла для подачи материала.

Способ осуществляют следующим образом. Жидкотекучее сырье загружают в емкость 1, при помощи насоса 2 подают в аппарат 3.

Сырье загружают через патрубок 4, конструкция которого может при движении жидкости изменять ее давление. Патрубок может быть выполнен в виде сопла Лаваля или в виде спирали, концы которой являются сужающимися дугообразными соплами (вид А, фиг.2).

Подача материала под давлением в цилиндрический корпус аппарата по касательной к образующей корпуса приведет к вращению материала и созданию в нем вихревого потока, в который через патрубок 5 подают газ или сжатый воздух.

Газожидкостная смесь непрерывно поступает в выходной патрубок 6, в который через патрубок 7 подают водяной пар. В патрубке 6 в условиях теплового воздействия на газожидкостную смесь материала достигается кавитационный режим обработки материала. Обработанный материал поступает в гидроциклон 8 для последующей сепарации и выгрузки.

Нужно отметить, что осуществление собственно кавитационного режима вне корпуса аппарата препятствует его быстрому абразивному износу.

Пример 1. Заявленным способом обрабатывали нефтяной шлам для отделения тяжелой фракции нефти от воды с целью дальнейшего ее использования на битумоасфальтовых заводах.

Нефтяной шлам загружали в емкость объемом 3 м³ и под давлением 0,6 атм подавали в кавитационный аппарат. Затем в аппарат подавали сжатый воздух под давлением 0,6 атм. Примерно через минуту в полученный, насыщенный воздухом, вихревой поток, устремившийся в выходной патрубок 6, под давлением 0,6 атм подавали пар через патрубок 7. Весь замкнутый цикл обработки шлама составил 5-10 минут. В результате обработки получили 0,3 м³ тяжелой фракции нефти. Оставшаяся от обрабатываемой эмульсии часть представляла собой водную эмульсию белого цвета.

Пример 2. Обработке подвергали берилловые концентраты Малышевского рудоуправления ( п. Малышеве Свердловской обл.) с целью очистки от пустой породы. Пульпу с концентратами исходного размера - минус 10 мм загружали в емкость объемом 400 л и под давлением 0,6 атм подавали в кавитационный аппарат. Примерно через минуту в полученный, насыщенный воздухом, вихревой поток, устремившийся в выходной патрубок 6, под давлением 0,6 атм подавали пар через патрубок 7. Весь замкнутый цикл обработки концентратов около 2-х минут. Качество обработанных минералов высокое, без разрушений структуры. Очищенные от пустой породы минералы готовы к дальнейшей обработке.

Заявленный способ можно использовать также и для растворения, эмульгирования, диспергирования материалов, например в пищевой или лакокрасочной промышленности.

При этом кавитация и окончательное диспергирование будет осуществляться также не в корпусе аппарата, а в патрубке для выхода материала. Из выходного патрубка готовый материал можно по шлангу подавать для последующего потребления.

Изобретение относится к кавитационным технологиям обработки суспензий - жидкотекучего сырья или материала, находящегося в жидкотекучей среде, и может быть использовано в нефтяной, горнодобывающей, гидрометаллургии и других отраслях промышленности. Способ обогащения жидкотекучего сырья включает его подачу в корпус аппарата, тепловое и ультразвуковое воздействие на сырье. Ультразвуковое воздействие осуществляют путем подачи сырья в корпус аппарата под давлением, которое изменяют с помощью входного сопла, у которого диаметр входного отверстия для входа сырья равен диаметру отверстия для выхода обработанного материала, при этом создают вихревой поток, который насыщают газом или сжатым воздухом, а тепловое воздействие осуществляют путем подачи водяного пара в выходной патрубок аппарата, соединенный с гидроциклоном для последующей сепарации и выгрузки обогащенного материала. Технический результат - увеличение производительности и качества обработки материала. 2 ил.

Способ обогащения жидкотекучего сырья, включающий его подачу в корпус аппарата, тепловое и ультразвуковое воздействие на сырье, отличающийся тем, что ультразвуковое воздействие осуществляют путем подачи сырья в корпус аппарата под давлением, которое изменяют с помощью входного сопла, у которого диаметр входного отверстия для входа сырья равен диаметру отверстия для выхода обработанного материала, при этом создают вихревой поток, который насыщают газом или сжатым воздухом, а тепловое воздействие осуществляют путем подачи водяного пара в выходной патрубок аппарата, соединенный с гидроциклоном для последующей сепарации и выгрузки обогащенного материала.