СПОСОБ ТЕРМОГРАФИЧЕСКОЙ КУСКОВОЙ СЕПАРАЦИИ СЫРЬЯ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК B03B13/04 B07C5/344 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

Группа изобретений относится к способам и устройствам кусковой сепарации сырья и может быть использована для обогащения руд черных и цветных металлов, горно-химического сырья, вторичного сырья и техногенных отходов. Способ и устройство основаны на том, что кусок, содержащий полезный компонент и пустую породу, подвергают облучению электромагнитным полем сверхвысокой частоты (СВЧ) в течение определенного времени с определенной частотой, фиксируют с помощью термографической системы тепловую картинку после прекращения облучения и до или после прекращения затухания теплообменных процессов между компонентами контролируемого куска, по которой определяют среднюю температуру, по математическим зависимостям определяют массовую долю полезного компонента в куске, объемный коэффициент концентрации полезного компонента в куске, коэффициент объемного заполнения полезного компонента, по полученным результатам осуществляют разделение сырья на потоки. Варианты способа термографической сепарации осуществляют с помощью вариантов устройств, содержащих устройство дозированной подачи кусков сырья, состоящее из приемного бункера, конвейера с электроприводом, установку электромагнитного излучения сверхвысокой частоты, датчики наведенного излучения и вычислительное устройство с входным интерфейсом, термографическую систему обработки сигналов термодатчиков наведенного теплового излучения, формирователь импульсов управления, связанный с электропневмоклапаном, установленным с возможностью его взаимодействия с разделительным устройством подачи в приемник кусков сырья с содержанием полезного компонента менее порогового и приемник кусков сырья с содержанием полезного компонента не менее порогового, и дополнительно снабженных камерой нагрева энергией электромагнитного поля сверхвысокой частоты, подсоединенной к установке излучения электромагнитного поля сверхвысокой частоты, световым узконаправленным излучателем, фотоприемником и датчиком положения, устройство дозированной подачи материала дополнительно содержит питатель с электроприводом и системой управления электроприводом, систему управления электроприводом конвейера и валковый раскладчик. Технический результат - повышение эффективности сепарации, уменьшение содержания полезного компонента в хвостах, снижение общих затрат электроэнергии. 7 н.п. ф-лы, 6 ил., 10 табл.

1. Способ термографической кусковой сепарации сырья, который включает поштучную подачу кусков сырья, облучение их электромагнитным излучением сверхвысокой частоты, регистрацию наведенного излучения, определение наличия полезного компонента, сравнение массовой доли полезного компонента в куске с ее пороговым значением и по полученному результату разделение кусков на полезный продукт и пустую породу, отличающийся тем, что каждый кусок сырья облучают электромагнитным излучением сверхвысокой частоты, затем после прекращения облучения и затухания теплообменных процессов между компонентами контролируемого куска, фиксируют тепловую картину контролируемого куска, по которой сначала определяют среднюю температуру контролируемого куска, а затем определяют массовую долю полезного компонента в контролируемом куске по формуле

где Q - массовая доля полезного компонента в куске;

Т_U - измеренная установившаяся температура контролируемого куска;

Т_O - температура нагрева пустой породы;

U_O - температура нагрева полезного компонента;

c_r - теплоемкость полезного компонента;

с - теплоемкость пустой породы;

и проверяют условие

Q≥Q_пор,

где Q_пор - пороговое значение массовой доли полезного компонента в куске,

после чего по полученному результату осуществляют сепарацию кусков сырья на два потока: один из потоков состоит из кусков с массовой долей содержанием полезного компонента меньше некоторого заданного порогового значения, а другой из потоков состоит из кусков с массовой долей содержания полезного компонента не меньше того же порогового значения.

где ν - объемный коэффициент концентрации полезного компонента;

Т_C - измеренная средняя температура контролируемого куска;

U_O - температура нагрева полезного компонента;

Т_O - температура нагрева пустой породы;

и проверяют условие

ν>ν_пор,

ν_пор - пороговое значение объемного коэффициента концентрации полезного компонента,

после чего по полученному результату осуществляют сепарацию кусков сырья на два потока: один из потоков состоит из кусков с содержанием полезного компонента, для которого объемный коэффициент концентрации полезного компонента меньше некоторого заданного порогового значения, а другой поток состоит из кусков с содержанием полезного компонента, для которого объемный коэффициент концентрации полезного компонента не меньше того же заданного порогового значения.

где t_H - время воздействия электромагнитного СВЧ излучения на контролируемый кусок;

ΔT - требуемое повышение температуры нагрева полезного компонента;

c_r - теплоемкость полезного компонента;

ρ_r - плотность полезного компонента;

f - частота колебаний СВЧ электромагнитного поля;

ε₀ - электрическая постоянная;

ε_r - относительная диэлектрическая проницаемость полезного компонента;

Е_m - напряженность электрического поля СВЧ электромагнитного поля;

tgδ_r - тангенс диэлектрических потерь полезного компонента,

а затем, после прекращения облучения, до момента затухания теплообменных процессов между компонентами куска, фиксируют тепловую картину куска по которой определяют его среднюю температуру, а затем определяют массовую долю полезного компонента в контролируемом куске по формуле

где - вспомогательный параметр пустой породы;

- вспомогательный параметр полезного компонента;

Q - массовая доля полезного компонента в контролируемом куске;

ΔТ_с - среднее превышение температуры нагрева контролируемого куска (°К);

ρ - плотность пустой породы;

ε - относительная диэлектрическая проницаемость пустой породы;

tgδ - тангенс диэлектрических потерь пустой породы;

и проверяется условие

Q>Q_пор,

где Q_пор - пороговое значение массовой доли полезного компонента;

после чего по полученному результату осуществляют сепарацию кусков сырья на два потока: один из потоков состоит из кусков с массовой долей содержания полезного компонента меньше некоторого заданного порогового значения, а другой из потоков состоит из кусков с массовой долей содержания полезного компонента не меньше того же порогового значения.

где Х_m - максимальный линейный размер куска;

ε₀ - электрическая постоянная;

ε_r - относительная диэлектрическая постоянная полезного компонента;

μ₀ - магнитная постоянная;

μ_r - относительная магнитная проницаемость полезного компонента;

tgδ_r - тангенс диэлектрических потерь полезного компонента, а время нагрева определяют по формуле

где ΔТ - требуемое повышение температура нагрева полезного компонента;

c_r - удельная теплоемкость полезного компонента;

ρ_r - плотность полезного компонента;

ε_r - относительная электрическая проницаемость полезного компонента;

Е_m - напряженность электромагнитного поля, после чего с момента прекращения воздействия электромагнитного поля до момента затухания теплообменник процессов между компонентами куска, неоднократно фиксируют тепловые картины куска, по которым определяют средние температуры контролируемого куска, а на основании полученных данных составляют систему уравнений

где:

Т₀, T₁, Т₂, Т₃ - средняя температура куска, определенная в моменты времени t₀, t₁, t₂, t₃.

и решают ее относительно Х₁, Х₂, Х₃, Х₄, после чего определяют коэффициент объемного заполнения полезного компонента по формуле

где с - теплоемкость пустой породы;

ρ - плотность пустой породы;

а - размер зерна полезного компонента;

k_r - коэффициент теплоотдачи полезного компонента;

k - коэффициент теплоотдачи пустой породы;

и проверяют условие

Kν>Kν_пор,

где Kν_пор - пороговое значение коэффициента объемного заполнения полезного компонента,

по полученному результату осуществляют сепарацию кусков сырья на два потока: один из потоков состоит из кусков с содержанием полезного компонента, для которого коэффициент объемного заполнения полезного компонента меньше некоторого заданного порогового значения, а другой поток состоит из кусков с содержанием полезного компонента, для которого коэффициент объемного заполнения полезного компонента не меньше того же заданного порогового значения.

где Q - массовая доля полезного компонента в контролируемом куске;

U_O - температура нагрева полезного компонента;

Т_O - температура нагрева пустой породы;

ρ_r - плотность полезного компонента;

c_r - теплоемкость полезного компонента;

с - теплоемкость пустой породы;

k_r - коэффициент теплоотдачи полезного компонента;

k - коэффициент теплоотдачи пустой породы;

t_k - интервал времени от момента прекращения воздействия СВЧ электромагнитного поля до момента регистрации теплового изображения;

а - размер зерна полезного компонента в контролируемом куске;

ΔT(t_k) - разность максимальной и минимальной температуры контролируемого куска в момент регистрации теплового изображения контролируемого куска;

и проверяют условие

Q≥Q_пор,

где Q_пор - пороговое значение массовой доли полезного компонента,

после чего по полученному результату осуществляют сепарацию кусков сырья на два потока: один из потоков состоит из кусков с массовой долей содержания полезного компонента меньше некоторого заданного порогового значения, а другой из потоков состоит из кусков с массовой долей содержания полезного компонента не меньше того же порогового значения.