ФРАГМЕНТАЦИОННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2008 года по МПК B02C19/18 

Изобретение относится к фрагментационной установки для эффективного размола фрагментируемого продукта из минеральных и/или хрупких материалов до заданной крупности зерен менее 5 мм.

Фрагментационная установка основана по своему техническому принципу на технологии FRANKA (Fragmentieranlage Karlsruhe), описанной в DE 19534232. Фрагментационная установка состоит из электрического аккумулятора энергии, который импульсно в реакционном сосуде разряжается на фрагментируемый продукт в технологической жидкости между двумя противоположными на расстоянии друг от друга концами электродов - в реакционной зоне.

При размоле во фрагментационной установке имеющийся между двумя концами электродов в технологической жидкости фрагментируемый продукт измельчается посредством электрических пробоев и возникающих при этом ударных волн. Эти минеральные и/или хрупкие материалы могут быть однородными, такими как горная/скальная порода или стекло, или конгломерированными, такими как горная порода или бетон. Заданная крупность зерен составляет менее 5 мм, преимущественно даже менее 2 мм. Фрагментированные частицы ниже этой крупности зерен отсасывают из зоны процесса посредством фильтрующих патронов. Примером является получение щебня или песка или размол пигментов, вообще веществ, не состоящих из композиций. Фрагментируемый продукт, возникающий, например, при сносе здания, постоянно добавляют в технологическое пространство, ориентируясь по отсасываемому фрагментируемому продукту.

Фрагментационная установка состоит из электрического аккумулятора энергии, который импульсно разряжается через искровой промежуток на груз. Грузом является технологическая жидкость в межэлектродной зоне и погруженный в нее фрагментируемый продукт. Два электрода противоположны друг другу, будучи полностью погружены в нее своим соответствующим концом, на заданном регулируемом расстоянии. Обычно технологическая жидкость находится в реакционном сосуде, в который загружают фрагментируемый продукт и из которого фрагментированный продукт выгружают, начиная и ниже заданного порога крупности зерен.

До сих пор специалисты исходили из того, что размалываемый продукт вследствие разрядов между обоими концами электродов, а это в большинстве случаев электрод высокого напряжения и дно или его участок, во время импульсных разрядов всегда достаточно сильно завихряется. Серии испытаний показали, однако, что завихрение весьма неполное.

Техническим результатом изобретения является достижение более эффективной фрагментации загруженного в межэлектродное пространство фрагментируемого продукта для экономии технологического времени и энергии.

Технический результат достигается с помощью фрагментационной установки согласно отличительным признакам п.1. В реакционном сосуде установлено устройство, поддерживающее во взвешенном состоянии находящийся в технологической жидкости фрагментируемый продукт, поскольку в технологическое пространство нельзя вводить воздух или газ с относительной диэлектрической проницаемостью ∈_r, близкой к 1. Кроме того, в реакционном сосуде установлено устройство, которое выделяет из суспензии доли фрагментируемого продукта с частицами заданной и более низкой крупности и подает их к устройству для разделения на твердую и жидкую фазы, а доли фрагментируемого материала с частицами большей, чем заданная, крупности возвращает в реакционный сосуд. Для этого в реакционный сосуд входит, по меньшей мере, один обратный трубопровод для технологической жидкости.

В пп.2-6 формулы изобретения описаны предпочтительные варианты выполнения установки. Для промышленной длительной эксплуатации фрагментационной установки имеет значение поддержание суспензии. Устройство для этого должно быть по п.2 формулы изобретения установлено и отрегулировано так, чтобы находящийся в технологической жидкости фрагментируемый продукт удерживался без образования мертвых зон в суспензии.

По п.3 формулы изобретения для разделения на доли установлен классификатор в восходящем потоке. Альтернативным решением по п.4 формулы изобретения устройством для разделения на доли является гидроциклон. А по п.5 формулы изобретения такими устройствами, например, являются известные из технологии просеивания фильтры в виде корзин, патронов. При этом из-за воздействия ударных волн вследствие электрического разряда расстояние до межэлектродного пространства установлено обеспечивающим эффективную очистку и предотвращающим разрушение. Интенсивность уменьшается с 1/r² от источника ударных волн.

Впускные сопла, через которые отделенную при разделении на твердую и жидкую фазы технологическую жидкость управляемым образом и направленно вводят/впускают в реакционный сосуд, также поддерживают суспензию согласно п.6 формулы изобретения.

Технологически находящийся в технологической жидкости фрагментируемый продукт постоянно поддерживают во взвешенном состоянии и, тем самым, получают суспензию с технологической жидкостью. Находящуюся в этой суспензии долю подвергшегося процессу фрагментируемого продукта, представленную достигшими заданной или меньшей крупности частицами, выводят из реакционного сосуда, а фрагментируемый продукт из частиц большей, чем заданная, крупности - это грубые доли - вновь вводят в реакционную зону.

Для эффективного поддержания фрагментируемого продукта во взвешенном состоянии пригодны известные гидродинамические, такие как создание потока, или механические, такие как перемешивание или перелопачивание, способы. Для оптимизации фрагментации можно контролировать и регулировать направление и силу потока, а также скорость перемешивания и перелопачивания.

Для вывода подвергшегося процессу продукта применяют, например, известную классификацию в восходящем потоке. После нее в процессе разделения на твердую и жидкую фазы грубую долю из частиц большей, чем заданная, крупности возвращают в реакционный сосуд. Разделение может быть также проведено путем гидроциклонирования. Для разделения подвергшегося процессу продукта используют также погруженные в технологическую жидкость в реакторе фильтры, такие как фильтрующие корзины или фильтрующие патроны.

Благодаря этим мерам долю мелких фракций размалываемого материала можно поддерживать во время фрагментации во взвешенном состоянии в технологической жидкости и снова возвращать в зону электрического разряда. При этом всасывающий патрон или всасывающие патроны сидят так, что фрагментированный продукт с высокой вероятностью попадет на них, а достаточно мелкие частицы будут всасываться. При каждом разрядном процессе висящие на сите всасывающего патрона, еще слишком большие фрагменты стряхивают посредством вызванной каналом разряда или вызванных каналами разряда ударной волны или ударных волн.

Ниже способ и пример выполнения фрагментационной установки поясняются более подробно с помощью чертежа. Описан один вариант, а именно выполнение «кольцевой трубопровод». После предварительных исследований он является благоприятным в гидродинамическом отношении решением. Другие варианты решения видны в направленной трубе и пучке труб. В любом случае при выполнении и конструировании установки следует обратить внимание на предотвращение областей мертвого потока, в которых скапливались и осаждались бы мелкие фракции.

Из фрагментационной установки изображен лишь сам реакционный сосуд.

Электрическая часть, зарядный прибор, аккумулятор энергии и искровой промежуток, являются, в том числе, устройствами, известными из приведенных выше источников из уровня техники. Преимущественно электрическим аккумулятором энергии является конденсаторная батарея, которая с промежуточно-включенными искровыми промежутками в режиме самопробоя разряжается на груз в межэлектродном пространстве в реакционном сосуде. В установках FRANKA-типа электрической частью является конденсатор Маркса, электрические заряд и разряд которого известны из техники электрических импульсов высокой мощности/высокого напряжения.

На чертеже изображен бочкообразный реакционный сосуд, стоящий на опорах. Через крышку внутрь реакционного сосуда направлен электрически изолированный в направлении своей свободной концевой зоны электрод высокого напряжения. Электрод высокого напряжения расположен в крышке не жестко, так что возникающее в результате электрического разряда воздействие толчковой и ударной волн не может передаваться. Голая металлическая концевая зона полностью погружена в находящуюся в реакционном сосуде технологическую жидкость, здесь воду. Даже изолирующая оболочка глубоко входит в воду. На ней при длительной эксплуатации не должны образовываться пути скользящего разряда. Ответным электродом здесь является, например, сферически вогнутое дно самого реакционного сосуда. Это может быть все дно или только его центральный участок. В любом случае ответный электрод присоединен к постоянному потенциалу, опорному потенциалу, в целом, потенциалу Земли. На электроде потенциала Земли обозначен осажденный по центру фрагментируемый продукт. Канал разряда должен образоваться, начиная от острия электрода высокого напряжения, через фрагментируемый продукт к электроду потенциала Земли или должна образоваться конусообразная область из каналов разряда от торца электрода высокого напряжения к центральному участку дна.

Через крышку реакционного сосуда проходят подводящий трубопровод для воды и отводящий трубопровод для загрязненной фрагментируемым продуктом воды от фильтрующего патрона. Для оптимизации процесса фракционирования течением, обеспечивающим завихрение, управляют по силе, а в начале течения - по направлению. Это устройство для создания течения и завихрения фрагментируемого продукта охватывает здесь электрод высокого напряжения коаксиально. Подводящий трубопровод питает коаксиально расположенный кольцевой трубопровод. Кольцевой трубопровод электрически надежно установлен на стенке сосуда, сопротивляясь с приемлемыми затратами ударным волнам.

Сопла выполнены с возможностью ориентирования в направлении выпуска, так что в зависимости от фрагментируемого продукта может быть установлено или подрегулировано оптимальное для процесса завихрение. Силу течения устанавливают с помощью насоса, нагнетающего чистую технологическую жидкость в кольцевой трубопровод. Сопла направляют течения мимо дна к его центру. Осажденный и осаждающийся там фрагментируемый продукт постоянно завихряется и поддерживается в суспензии. Лишенные течения области предотвращаются во всем объеме воды.

Фильтрующий патрон полностью погружен в воду. Окружающая фильтрующий патрон решетка определят размером своих ячеек наибольшую отсасываемую крупность зерен. Проходящую через фильтрующий патрон суспензию разделяют с помощью изображенной справа центрифуги на жидкую долю, технологическую воду и твердые доли. Воду возвращают по подводящему трубопроводу к кольцевому трубопроводу в реакционный сосуд, возможно, предварительно смешав со свежей водой.

Через отстоящий слева от реакционного сосуда патрубок загружают новый фрагментируемый продукт.

В зависимости от величины реакционного сосуда значительное облегчение проведения работ по обслуживанию и ремонту возникает тогда, когда дно реакционного сосуда может быть отвинчено и отведено в сторону посредством консоли, установленной с возможностью вращения на правой опоре.

Изобретение относится к фрагментационной установке для эффективного размола фрагментируемого продукта. Фрагментационная установка состоит из заряжаемого электрического аккумулятора энергии, подключенной к нему электродной пары, оба конца которой расположены на расстоянии противоположно друг другу в находящейся в реакционном сосуде технологической жидкости. Причем один из электродов лежит на опорном потенциале, а другой - электрод высокого напряжения, выполнен с возможностью импульсного нагружения через выходной выключатель высоким напряжением из аккумулятора энергии. В реакционном сосуде установлено устройство для поддержания находящегося в технологической жидкости фрагментационного продукта во взвешенном состоянии. Также в реакционном сосуде установлено устройство для вывода из суспензии долей фрагментационного продукта, состоящих из частиц равной или меньшей, чем заданная, крупности. Подачи их к устройству для разделения на твердую и жидкую фазы и возвращения в реакционный сосуд долей фрагментированного продукта, состоящих из частиц большей, чем эта заданная, крупности. В реакционный сосуд входит, по меньшей мере, один обратный трубопровод для технологической жидкости. Обеспечивает эффективную фрагментацию загруженного в межэлектродное пространство фрагментируемого продукта для экономии технологического времени и энергии. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Фрагментационная установка, содержащая заряжаемый электрический аккумулятор энергии, подключенную к нему электродную пару, оба конца которой расположены на расстоянии противоположно друг другу в находящейся в реакционном сосуде технологической жидкости, причем один из обоих электродов лежит на опорном потенциале, а другой - электрод высокого напряжения - выполнен с возможностью импульсного нагружения через выходной выключатель высоким напряжением из аккумулятора энергии, отличающаяся тем, что в реакционном сосуде установлено устройство для поддержания находящегося в технологической жидкости фрагментируемого продукта во взвешенном состоянии, а также в реакционном сосуде установлено устройство для вывода из суспензии долей фрагментированного продукта, состоящих из частиц равной или меньшей, чем заданная, крупности; подачи к устройству для разделения на твердую и жидкую фазы и возвращения в реакционный сосуд долей фрагментированного продукта, состоящих из частиц большей, чем эта заданная, крупности; в реакционный сосуд входит, по меньшей мере, один обратный трубопровод для технологической жидкости.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что поддерживающее суспензию устройство выполнено с возможностью ведения находящегося в технологической жидкости фрагментированного продукта через реакционную зону без образования мертвых областей в суспензии.3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что устройство для вывода долей фрагментируемого продукта в реакционном сосуде выполнено в виде классификатора в восходящем потоке.4. Установка по п.2, отличающаяся тем, что устройство для вывода долей фрагментируемого продукта выполнено в виде гидроциклона.5. Установка по п.2, отличающаяся тем, что устройство для вывода долей фрагментируемого продукта выполнено в виде, по меньшей мере, одного учитывающего заданную крупность частиц фильтра.6. Установка по одному из п.п.3-5, отличающаяся тем, что выделенную в процессе разделения на жидкую и твердую фазы технологическую жидкость возвращают в реакционный сосуд через одно или несколько сопел с возможностью поддержания технологического продукта в реакционной зоне во взвешенном состоянии максимально полностью.