СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОГО ДРОБЛЕНИЯ-СЕПАРАЦИИ Российский патент 2020 года по МПК B02C19/18 B02C23/00 

Предлагаемое изобретение относится к области обогатительного, строительного и химического производства и может быть использовано для дробления и сепарации любых минералов, включая шлаки металлургической переработки и сырье мусороперерабатывающих заводов.

В качестве аналога предлагаемого изобретения принят способ электрогидравлического дробления материалов, который позволяет получать заданную степень измельчения. [1] В электрогидравлических дробилках можно дробить и измельчать практически любые материалы: горные породы, уголь, асбест, слюду, бумагу, цемент, зерно. Длина искры в любой дробилке должна быть приведена в соотношение с размерами загружаемых в нее кусков материала. Опыт показал, что для дробилок большого диаметра длина искры не должна быть меньше ¹/₃ диаметра наибольших по размерам кусков загружаемого материала. Наибольшее КПД достигается при длине искры (l = const) в емкости С при соотношении:

,

где – напряжение при оптимальном режиме, кВ; – минимальное пробивание напряжения, кВ; – эмпирический коэффициент, .

Максимальная крупность материала, выдаваемая стандартной дробилкой не превышает 25—35 мм. Песчаные дробилки, предназначены для дробления материалов на фракции не крупнее 1,0—8 мм. Дробилки коллоидного типа могут измельчать материалы на фракции от 1—2 мм до долей микрона.

Ультразвуковые колебания в жидкости, возникающие при электрогидравлическом эффекте, способны интенсивно измельчать частицы, диаметр которых сопоставим с длиной волны данной группы частот, поэтому тонкое дробление крупных кусков материала следует вести в электрогидравлических дробилках большого диаметра на мягких режимах: . Если исходный материал задан в виде мелких и очень мелких фракций, дробление следует вести в электрогидравлических дробилках малого диаметра на жестких режимах: .

Режим обработки смешанных по крупности материалов может быть, например, таким: С = 0,3÷2,0 мкФ; U = 20÷50 кВ; l > 80 мм. Твердые, но хрупкие материалы (кварц, стекло, алмазы и т. п.) или очень вязкие материалы (диабаз, мрамор и т. п.) следует измельчать в дробилках малого диаметра с локализованной вокруг разряда небольшой, рабочей камерой на очень жестких режимах с относительно небольшой длиной искры в основном за счет бризантного действия энергии ударной волны. Режим обработки при этом может быть следующий: С = 0,005÷0,1 мкФ; U = 50÷80 кВ; l 50 мм.

Опыт показал, что из любого металлургического шлака цветной или черной металлургии без особых затрат и применения сложных устройств с расходом энергии 5—15 кВт·ч на 1 т перерабатываемого шлака может быть выделено до 95 % содержащегося в нем металла.

[2] Поведение частиц руды при разрушении HVP было исследовано на экспериментальной машине PWTS, установленной в Керцерс, Швейцария.

Машина может работать при импульсном напряжении от 50 кВ до 200 кВ, имея мощность 20 кВт. Диапазон пропускной способности при 20 кВтч около 8 тонн в час, расстояние между электродами от 10 до 80 мм, размер разрушаемых частиц до 100 мм.

Взаимосвязь энергии одиночного импульса, емкости и напряжения импульса может быть описана уравнением:

где E представляет энергию импульса (J), C - емкость (F), а U - напряжение импульса (V).

Уравнение: показывает, что диапазон энергии импульса ограничен выбираемым диапазоном напряжения импульса и емкости.

[3] В качестве второго аналога принят способ фотоэлектронной сепарации, где сортируемый продукт подается в загрузочный бункер, продвигается по наклонному вибролотку, в конце которого просматривается видеокамерами. Переданные оптической системой сигналы обрабатываются компьютерной системой контроля, после чего в пневматическую систему поступает команда по отделению негодного продукта. Негодный продукт под воздействием сжатого воздуха, выдуваемого эжектором (пневмоклапанном), меняет свое направление и попадает в емкость для отхода.

Например, оптическая видеосистема фотосепаратора Pixel обладает разрешением до 0,26 мм на 1 пиксель со скоростью просмотра продукта, достигающей 4м/с, где видеокамеры имеют расширенный спектр, что позволяет проводить сортировку в ИК спектре. Оптическая видеосистема аппаратов Pixel обладает возможностью определения негодного продукта по интенсивности его цвета или по размеру.

Фотосепараторы Pixel могут запоминать до 600 программ сортировки различных продуктов или одного и того же продукта на разных стадиях очистки.

[4] Фотосепаратор серии ZORKIY от 1 до 3 секций позволяет производить до 15 т/час. Универсальная модульная конструкция аппарата спроектирована таким образом, что при увеличении объема производства (сортируемого продукта) нет необходимости в приобретении аппарата большей мощности, достаточно установить дополнительную секцию. Аппарат имеет возможность детализировать изображение, где минимальный размер дефекта 0,13 мм. Аппарат снабжается интеллектуальной системой контроля качества сортируемого продукта и имеет возможность комплектации камерами с монохромной, бихромной, NIR, InGaAs, RGB комплектацией. Аппарат имеет возможность сортировки продукта по цвету и форме, снабжен автоматической системой самоочистки зоны обзора и возможность настройки работы аппарата через Интернет.

Интеллектуальная самонастраеваемая система контроля качества сортировки обрабатывает видеосигнал потока продукта в реальном времени. Ширина эжекторов в 5 мм обеспечивает точный выдув негодного продукта как крупной, так и мелкой фракции, минимизируя потери годного продукта при сортировке. Конструкция сопел обеспечивает низкий расход воздуха. Эжекторы установлены непосредственно в блоке сопел, что уменьшает время реакции на выброс негодного продукта до минимума и способствует концентрации отхода.

Многообразие комплектаций камерами фотосепаратора позволяет идеально подобрать необходимый набор камер осмотра  в зависимости от задачи сортировки, что гарантирует чистоту продукта. Максимальная конфигурация — 4 камеры на секцию, любая из которых может быть RGB, NIR, InGaAs.

[5] Другой фотосепаратор OPTIMA снабжен системой двухстороннего обзора, который обеспечивает надежное удаление засорителя, а функция контрольной сортировки минимизирует потери годного продукта, позволяя сортировать любые материалы, например, частицы пластмассы, песка, металла. Различные модели сортировки, предусмотренные в стандартных настройках аппарата, позволяют быстро перенастроить его на новый продукт и вид засорителя. Освещение продукта происходит с помощью легкозаменяемых флуорисцентных ламп.

[6] Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является сепараторное оборудование, используемое в алмазодобывающей промышленности. Отделение алмаза от руды основано на радиометрических методах обогащения. Среди этого оборудования наиболее широкое распространение получили рентгенолюминесцентные сепараторы. Принцип действия рентгенолюминесцентных сепараторов основан на свойстве алмазов – люминесцировать под воздействием рентгеновского излучения и на отличии характера рентгенолюминесценции алмазов и рентгенолюминесценции сопутствующих минералов. Преимуществами рентгенолюминесцентных сепараторов в сравнении, например, с оборудованием на основе флотационных методов сепарации являются более высокая селективность, высокий процент извлечения алмазов, низкие эксплуатационные затраты, но главное значительно меньшее воздействие на окружающую среду.

Для извлечения алмазов наряду с люминесцентными сепараторам применяются трансмиссионные сепараторы. Принцип действия трансмиссионных (или рентгенографических) сепараторов основан на свойстве материалов – поглощать рентгеновское излучение. Алмаз, состоящий из легкого элемента углерода, поглощает меньше рентгеновское излучение, чем сопутствующие минералы, содержащие более тяжелые элементы кремний, кальций, магний, кислород, железо и др. В трансмиссионных сепараторах измеряется прошедшее сквозь зерно минерала рентгеновское излучение при помощи специальных детекторов рентгеновского излучения. По интенсивности прошедшего излучения сквозь зерно минерала судят об атомном номере элементов, которые содержит данный минерал. Так как алмаз состоит из легкого элемента углерода, то интенсивность прошедшего сквозь него излучения будет выше, чем интенсивность излучения, прошедшего сквозь зерно сопутствующего минерала при равной толщине зерен. Чтобы избежать влияния толщины зерна на результат измерения, проводят последовательные измерения для двух разных значений энергий рентгеновского излучения.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения эффективности использования и расширение технических возможностей, за счёт объединения операции дробления и сепарации, что снижает энергозатраты, сокращает производственный цикл, увеличивает массу перерабатываемого вещества и уменьшает габариты оборудования.

Поставленная задача достигается тем, что способ дробления вещества и сепарации произведенных частиц включает поступление крупных кусков вещества в емкость с жидкостью дробящихся на более мелкие частицы с образованием коллоидов под воздействием электрогидравлических ударов, вибрации и температуры, возникающих за счет разрядов рабочего промежутка, которые возникают под действием запасенной энергии в конденсаторе с помощью разряда формирующего промежутка, а сепарация производится вне емкости, за счет освещения излучением и просмотра потока частиц детекторами, передающими сигналы компьютерной системе контроля, направляющей команды пневматической системе по отстреливанию газом из потока частиц в отдельную емкость заданных программе по свету, цвету или форме, отличающийся тем, что дробление и сепарация частиц представляют единый процесс, протекающий одновременно в перекрывающемся объеме, что позволяет использовать часть запасенной энергии в конденсаторе для сепарации, а именно разряды формирующего и рабочего промежутка в качестве источников облучения частиц, вибрацию для их перемещения, нагрев для усиления свечения частиц, а выделение коллоидов для повышения интенсивности разделения частиц. Для дробления крупные частицы вещества в жидкости продвигаются сверху вниз, а мелкие частицы снизу вверх, дробясь на все более мелкие фракции до заданного размера, проходя сквозь рабочие промежутки (РП) которых два и более, РП расположены друг за другом вдоль пути следования вещества, где крупные частицы периодически выпускаются вниз вместе с потоком жидкости в зону сепарации, а мелкие частицы в виде пульпы и коллоидов с потоком жидкости, в другой момент времени, сливаются через верх емкости, попадая в зону сепарации. Детекторы при определении принадлежности частиц к тому или иному химическому составу используют электромагнитное волновое излучение разрядов формирующего и рабочего промежутка, которые облучают частицы вещества инфракрасным, световым, ультрафиолетовым или рентгеновским спектром, а для более точного определения принадлежности частиц проводится одновременное облучение всем вышеперечисленным спектром, который не представляет опасности для экологии, из зоны дробления в зону сепарации коллоидные частицы продвигаются вверх, отделяясь от потока жидкости с мелкими частицами, а затем отдельно поступают в зону сепарации, при этом перед сепарацией коллоидные частицы выдерживают в отдельной емкости, где они могут отделяться от жидкости, для распознавания принадлежности частиц детекторами, помимо использования излучения разрядов рабочего и формирующего промежутка, дополнительно используется излучение от дополнительных независимых источников, таких как лазер, рентген или радиоактивный излучатель, позволяя с более высокой точностью производить их просмотр детекторами и проводить сепарацию на более высокой скорости перемещения дробленых частиц.

Устройство дробления вещества и сепарации произведенных частиц, содержит электрогидроимпульсную дробилку включающую загрузочный бункер с жидкостью куда подается вещество, пробку, клапан, конденсатор, трансформатор, формирующий разрядник и рабочий промежуток, создающие разряд определенным напряжением между электродами – положительным анодом и отрицательным катодом, а так же сепаратор, включающий решетки, наклонный вибролоток, сито, излучатели, детекторы, компьютерную систему контроля и выдачи сигнала для пневматической системы с эжекторами, отдельные емкости для сбора частиц, отличающееся тем, что электрогидроимпульсная дробилка и сепаратор представляют собой единую конструкцию, где разрядник выполнен как излучатель позволяющий детекторам определять принадлежность частиц к тому или иному химическому составу, при этом вещество, со стороны верхнего наибольшего диаметра загружается в конусный бункер, который является отрицательным электродом, а положительные аноды, которых используется два и более выполнены в виде стержневых электродов, установленных по внутреннему диаметру бункера перед решетками с ячейками заданной величины, длина разрядов между бункером и анодом соответствует величине частиц предназначенных на дробление, а расстояние между анодами не превышает трехкратной длины разряда. Аноды, изготовленные из стержней тугоплавких металлов, могут быть установлены по двум и более различным диаметрам внутри бункера на различных уровнях по вертикали, где разряды в наибольшем диаметре верхнего уровня производят дробление крупных частиц, используя мягкие режимы напряжения до 20 кВ, ниже на среднем уровне частицы средних размеров дробятся на средних режимах напряжения от 20 до 50 кВ, а ниже мелкие частицы в меньшем диаметре нижнего уровня, на жестких режимах при высоком напряжении от 50 до 200 кВ, при этом конусный бункер промывается жидкостью при открытии клапана и снизу закрыт пробкой, которая открывается на определенное время с заданной частотой, где во время открытия клапан закрывается и дробленные крупные частицы сливаются вместе с жидкостью через низ бункера, а мелкие частицы сливаются через верх бункера, поступая во время закрытия пробки и открытия клапана на наклонный лоток и сито, которые представляют единую конструкцию, где частицы делятся на различные фракции и облучаются излучателем, работающем в качестве разрядника для определения их принадлежности детекторами и отделения заданных частиц в отдельную емкость. Разрядники-излучатели могут быть расположены как над ситом, так и под ним, позволяя детекторам более точно определить принадлежность частиц, а конструкция бункера, вибролотка и сита объедены в единую конструкцию жесткими связями, позволяющими использовать вибрацию, созданную разрядами при дроблении, для продвижения частиц до места сепарации, где детекторы способны улавливать инфракрасное излучение испускаемое частицами за счет их нагрева полученного под воздействием разрядов, при этом другого типа детекторы способны определять принадлежность частиц по их свечению, температуре, цвету и особенностям формы, мелкие частицы на сите отделяются в верхней части сита, средние в средней, а самые крупные падают через край сита, где отсепарированный материал может использоваться в последовательной схеме, которая отсеивает оставшиеся примеси за счет повторного отделения данным устройством, в два и более приема до момента полной очистки заданного материала, поток частиц, состоящий из двух и более химических составов, может с помощью компьютерной программы разделяться в соответствии с химическим составом по двум и более отдельным емкостям, при этом скорость дробления частиц может быть соизмерима со скоростью сепарации частиц, что позволяет конструкцию дробления-сепарации размещать непосредственно вблизи источника извлечения частиц вещества, а именно в близи добычи руды, образования шлаков и хранения отходов.

Поставленная задача достигается тем, что способ осуществляется с помощью установки, изображенной на фиг. 1. Установка содержит загрузочный бункер 1, в которой сверху поступает недробленая руда 2, распределяясь вокруг центрального анода 3, где размещаются по диаметру в один или несколько уровней положительные электроды. Загруженный бункер выполнен в виде усеченного конуса, для того чтобы вещество под действием сил гравитации и вибрации, без применения транспортных механизмов, перемещают сверху вниз. Бункер целесообразно изготовить из отражающих электромагнитные волны материалов (например, из нержавеющей стали), которые будут произведены разрядами, созданными в промежутке между бункером и положительными электродами. Разряды будут создавать вибрацию, под действием которой вдоль внутренней поверхности будет вниз перемещаться вещество. Поверхность центрального анода, так же целесообразно изготовить из отражающего электромагнитные излучения материала, для усиления эффекта облучения вещества излучением производимых в жидкости разрядов. Центральный анод 3 выполнен в виде сужающегося к низу конуса, по сечениям диаметров которого располагаются электроды. В данной конструкции используется три уровня положительных электродов. Для дробления крупных кусков используется верхний уровень положительных электродов 4, средних кусков – средний уровень положительных электродов 5 и мелких кусков – нижний уровень положительных электродов 6. На одном уровне по диаметру может размещаться два и более положительных электродов. Например, если длина периметра первой окружности, где размещенные электроды верхнего уровня достигает трех метров, а длина разряда 150 мм, то расстояние между электродами будет в два раза больше, следовательно, по окружности разместятся 10 электродов. Электроды верхнего уровня дробят куски большого диаметра до 400 мм, поэтому они работают на мягких режимах, где напряжение разряда находится в пределах до 20 кВ. Периметр окружности, где размещены положительные электроды среднего уровня, достигает 1,6 метра. На этот уровень поступают куски на превышающие диаметр 80 мм, а длина разряда достигает 100 мм, следовательно, по окружности размещается 8 электродов, где напряжение разряда будет в пределах от 20 до 50 кВ. На нижнем уровне дробятся куски не более 40 мм, длина разряда 60 мм, периметр окружности 0,8 метра, следовательно, по окружности размещаются примерно 7 электродов, где напряжение разряда будет выше 50 кВ и может достигать 200 кВ. Отрицательным электродом служит загрузочный бункер на который пробивается разряд от положительных электродов, дробя руду, удерживаемую верхней решеткой 7 и средней решеткой 8. Исходя из данного примера расчета, величина ячейки верхней решетки будет находиться в пределах размера 80х80 мм, а средней решетки 40х40 мм. В корпус набирается вода через патрубок 9, которая сливается через его край, увлекая пульпу 10 в пространство между наружной плоскостью корпуса и чехлом 11.

Загрузочный бункер с нижнего торца закрывается полушаровой пробкой 12, которая после накопления на ее поверхности определенного объема дробленой руды периодически открывается, при этом руда вместе с водой сливаются на наклонное сито 13, выполненное в виде усеченного конуса, в котором находятся различные по сечению отверстия. В верхней части сита по его диаметру располагаются более мелкие отверстия 14, а в нижней части, крупные отверстия 15. Через мелкие отверстия по диаметру сита падают мелкие кусочки дробленой руды 16 или частицы пульпы 17. Через крупные отверстия падают средние по размеру частицы дробленой руды 18, а через край сита падают самые крупные куски дробленой руды 19. Сито жестко связано креплениями с бункером, от которого на сито передается вибрация создаваемая разрядами в воде, что способствует перемещению частиц по поверхности сита и их сортировке, без дополнительных механизмов.

Под ситом установлены детекторы 20, определяющие принадлежность руды к полезной или пустой породе, которые сообщают сигнал системе управления для отсечки определенной породы из общего потока падения частиц. В качестве детекторов, например, возможно применять спектрометры, фотокамеры, приемники люминесценции, рентгеновского, волнового излучения и другие приборы, определяющие принадлежность частиц к тому или иному химическому составу. [7] К таким приборам, например, относится оптоволоконные спектрометры Avantes, которые могут применяться для определения химического состава частиц сортируемого вещества. Спектрометры могут производить регистрацию частиц вещества в УФ- излучении, видимой и ИК-областях, где для определения химического состава частиц используется симметричная оптическая схема Черни-Тёрнера с дифракционными решетками и оптическими фильтрами. Минимальное время интегрирования сигнала составляет всего 30 мкс. Спектрометр, возможно использовать для высокоскоростных измерений импульсных источников излучения, определения характеристик лазеров и в лазерно-искровой эмиссионной спектрометрии. Скорость передачи данных составляет до 5 Гбит/с.

После определения детекторами нужных частиц, параметры которых задаются компьютерной программе их отсечка производиться эжекторами 21, которые струей газа или воды отстреливают частицы в специальную емкость. Для отделения одних частиц от других служат разделительные перегородки 22, основной поток частиц попадает, например, между первой и второй перегородкой, а отстреливаемый поток частиц между второй и третьей перегородкой. Для определения принадлежности частиц породы к тому или иному химическому составу служат излучатели 23, которые содержат внутренний отражатель 24, наконечники 25, между которыми происходит электрический разряд 26. Излучатели снабжены контактами 27, куда подводится ток и напряжение определенной величины, для проведения разряда. Излучатели служат для работы формирующего промежутка и обеспечивают облучение частиц выходящих из бункера. В электрогидроимпульсных машинах применяются стандартные разрядники для создания формирующего промежутка, а в сепараторах специальные приборы освещения или облучения. В предлагаемом изобретении разрядник сконструирован таким образом, что дополнительно выполняет роль прибора облучения для этого они закрываются специальными экранами 28, что позволяет через них пропускать излучение 29. Экраны позволяют создавать внутри излучателя любую среду, например вакуум или инертную атмосферу, таким образом, разрядник преобразуется в прибор, который через экран может пропускать инфракрасное, обычное, ультрафиолетовое или рентгеновское излучение.

[1] Генератор импульсов тока (ГИТ) предназначен для формирования многократно повторяющихся импульсов тока, воспроизводящих электрогидравлический эффект и работают в широком диапазоне напряжения (5—200 кВ), емкости конденсатора (0,1 —10000 мкФ), запасенной энергии накопителя (10—10⁶ Дж), частоты следования импульсов (0,1 —100 Гц). Электрическая энергия через токоограничивающий элемент и блок питания поступает в конденсатор, с помощью воздушного формирующего промежутка (ФП), импульсно передается на рабочий промежуток (РП) в жидкости, на котором происходит выделение электрической энергии конденсатора и возникает электрогидравлический удар. В предлагаемом устройстве формирующий промежуток (ФП), где происходит разряд, служит источником электромагнитных волн для излучателя. Разряд создает поток электромагнитных волн широкого спектра излучения от инфракрасных до рентгеновских волн. Рабочий промежуток (РП) в предлагаемом устройстве создаваемый между положительными электродами и загрузочным бункером, так же служит источником облучения частиц вещества. При этом с увеличением жесткости режима, будут возрастать давление на фронте ударной волны и доля энергии, приходящейся на жесткое акустическое излучение, с преобладанием жесткой ультрафиолетовой составляющей спектра. Мягкий режим, характеризуется меньшими давлениями с увеличением инфракрасных составляющих его спектра.

Для работы формирующего промежутка используют стандартные разрядники различных типов (воздушные атмосферного давления; вакуумные искровые, газонаполненные, игнитронные, тиристорного типа, электронные и др.), которые рассчитаны на коммутирование напряжений до 200 кВ и токов до 1000 кА. Вакуумные разрядники бесшумны, обладают малым индуктивным сопротивлением, но ограничены в быстродействии.

В предлагаемом изобретении стандартные разрядники, выполняющие роль коммутирующего устройства ФП, как воздушные, так и вакуумные преобразуются в излучатели, которые одновременно выполняют функции ФП и обеспечивают облучение дробленых частиц, электромагнитными волнами различной длины в широком спектре от инфракрасного до рентгеновского излучения. Электрические разряды в разрядниках (ФП), которые в изобретении дополнительно выполняют функции излучателей, происходят синхронно с электродуговыми разрядами (РП) в воде между положительными электродами и отрицательными загрузочным бункером. Таким образом, происходит более интенсивное облучение различными электромагнитными волнами частиц руды, что позволяет более точно и быстро определять их химическую принадлежность детекторами.

[8] Например, эти задачи решает компания RETSCH TECHNOLOGY создавая оборудование, которое позволяет анализировать размер и форму частиц в суспензиях, эмульсиях, коллоидных системах, порошках, гранулах и сыпучих материалах - от 0,3 нм до 30 мм. Для работы оборудования требуется монохроматические световые лучи от двух светодиодных пульсирующих ламп.

В предлагаемом изобретении функции ламп будут выполнять излучатели, которые используют разряды ФП и разряды РП в воде. Таким образом, система облучения частиц будет не только аналогична RETSCH TECHNOLOGY, но и может работать в более широком диапазоне излучения, что позволит добиться более высоких характеристик сепарации. За счет предлагаемых излучателей будет возможно получать не только ультрафиолетовые излучения используемое в люминесцентных лампах, но и инфракрасное и рентгеновское излучение, что значительно расширяет возможности оборудования по определению химического состава частиц руды.

Анализ изображения позволит определять по форме, цвету и свету, химический состав отдельных частиц в динамике. Возможности предлагаемого оборудования по определению частиц, возможно, расширить за счет лазерной дифракции, использующей накачку излучением кристаллов. Эта система обеспечивает распознавание частиц размером менее 10 мкм, в то числе и в жидкой среде.

В предлагаемом изобретении, как и в анализаторе CAMSIZER Х2, частица может быть проанализирована по 50 различным параметрам, где регистрируются длина хорды, длина прямой, диаметр Фере, диаметр Мартина, соотношение сторон (ширина/ длина), выпуклость, круглость, симметричность, прозрачность, угловатость.

Вода, поступающая внутрь загрузочного бункера при закрытой полушаровой пробке, сливается через верхний край бункера, захватывая из руды мелкие частицы вещества. При открытии пробки и сливе воды через нижнюю плоскость корпуса с более крупными дроблеными частицами руды, одновременно и синхронно производиться перекрытие патрубка 9 для предотвращения поступления воды, за счет закрытия клапана 30. Это необходимо для того, чтобы снизить скорость потока воды вытекающей при открытии пробки, таким образом, скорость течения будет зависеть от высоты столба жидкости находящейся в бункере. Смытые частицы руды скользят по пробке и попадают на сито, просыпаясь по его диаметрам и делясь на фракции различного объема. Во время движения частиц по плоскости пробки и сита, происходит их облучение различными длинами волн создаваемых внутри излучателя дуговыми разрядами, которые собираются и направляются отражателями на частицы руды. Под действием излучения частицы руды могут светиться, люминесцировать, накапливать и переотражать излучение, тем самым, позволяя различным детекторам определять химический состав частиц. При использовании видеокамер, частицы могут различаться по их форме, свету и цвету.

Нагрев частиц руды под действием разрядов позволяет детекторам определять их принадлежность, например, в качестве детектора может быть использован тепловизор, который за счет особенностей частиц в зависимости от их свойств будет различать их состав. Разряды в ФП и РП создают вибрацию, которая облегчает движение частиц по бункеру, через решетки и при движении через сито, что позволяет предлагаемому устройству снизить затраты, не применяя специальные устройства по созданию вибрации.

Основная задача, которую решает предлагаемое изобретение, связана с сокращением технологической цепочки и следовательно снижением затрат при обогащении минералов. Раскрыть перспективность применения этого изобретения, возможно на примере извлечения минерала берилла.

На данный момент времени обогащение берилла происходит по очень длинной технологической цепочке, с большими затратами и экологическим ущербом. Эта цепочка включает процесс промывки руды, флотации, дробления, растворении концентрата берилла в кислоте и щелочи и дальнейшем разделении продуктов реакции. Производство бериллия относится к экологически грязным технологиям, требует дополнительных затрат на химические реагенты, сооружения по хранению и утилизации отходов.

Предлагаемое изобретение позволяет сократить технологическую цепочку и исключить экологически грязные процессы. Устройство, изображенное на Фиг. 1, одновременно выполняет функцию установок по дроблению руды, мойке, сортировке по фракциям и сепарации по химическому составу. Руда проходит по предлагаемому устройству небольшое расстояние, которое меньше в десятки или даже сотни раз, расстояния, которое сейчас проходит руда на современных элеваторных устройствах дробления и сепарации. Таким образом значительно сокращаются экономические и временные затраты при извлечении частиц берилла. При работе устройства для дробления руды используется электрический разряд в воде, который разрушает породу, одновременно производя её облучение, нагрев и создает вибрацию, под действием которой производится движение частиц вещества.

[9] Берилл при облучении катодными лучами, рентгеном или ультрафиолетом начинает светиться за счет, фосфоресценции в течение длительного периода. Фотоэмиссия образцов, проявляется при нагреве до 1400° С и облучении рентгеном при напряжении на трубке 20 кВ, так же флуоресценция окиси бериллия наблюдается при облучении α-частицами. Окись бериллия фосфоресцирует синим светом под действием электродугового разряда. Свечение частиц увеличивается за счет нагревания берилла до 1400° С.

При использовании устройства, изображенного на Фиг. 1, под действием электрических зарядов будет происходить нагрев и облучение частиц берилла, которые начнут светиться синим цветом, показывая детекторам место своего нахождения.

[10] Под воздействием катодных лучей могут светиться любые кристаллы, например, кристалл рубина – светится за счет разряда в импульсной газоразрядной лампе. Это схема работы лазера, где лампа в виде спирали окружает рубиновый кристалл и под действием «накачивающей» вспышки, возникает процесс генерации света, где рубин с примесью 0,05% хрома испускает красный луч. [11] Атомы хрома, поглощая излучение длиной волны 560 нм, переходят с основного уровня на второй возбужденный уровень. Процесс создания инверсной населенности называют накачкой, соответственно используемую для этого лампу называют лампой накачки. Достаточно одному атому хрома совершить спонтанный переход с метастабильного уровня на основной с испусканием фотона, как возникает лавина фотонов, вызванная индуцированным излучением атомов хрома, находящихся в метастабильном состоянии. Процесс высвечивания всех возбужденных атомов хрома завершается за 10^-8 – 10^-10 с.

Следовательно, если интенсивно облучать кристаллы руды электродуговыми разрядами, то они после “накачки” будут излучать в пространство фотоны, которые при попадании на детекторы сообщат химический состав вещества. В предлагаемом изобретении электродуговой разряд производится между наконечниками 25, который излучает в пространство волны различной длины.

[12] Дуговой разряд является одной из форм электрического разряда в газах. В обычном состоянии газ состоит из электронейтральных частиц и ток не проводит. Он приобретает проводимость, когда в нем, помимо электронейтральных атомов и молекул, появляются заряженные частицы — свободные электроны и ионы. Кроме дугового, в газах возможны и другие формы самостоятельного электрического разряда, при определенных условиях переходящие одна в другую. Форма электрического разряда (дуговой, тлеющий и тихий) определяется плотностью разрядного тока и давлением в газовой среде.

[13] Например, спектр сварочного излучения находится в диапазоне от 200 до 1400 нм, где около 70% лучевой энергии выделяется в виде ультрафиолета, 15% в виде инфракрасного излучения и только 15% в виде видимого света. В этом спектре ультрафиолет находиться в пределах 200 ÷ 380нм, видимый свет – 380 ÷ 780 нм, инфракрасное излучение – 780 ÷ 1400нм. Спектр можно расширить в сторону короткого излучения за счет проведения разряда при большем напряжении в более разряженной среде, между наконечниками из более плотных материалов.

[14] Для получения рентгеновских лучей используется рентгеновская вакуумная трубка, состоящая из стеклянного баллона с впаянными электродами - катодом и анодом. Электроны, испускаемые катодом в вакууме, ускоряются сильным электрическим полем в пространстве между электродами и бомбардируют анод. При ударе электронов об анод их кинетическая энергия частично преобразуется в энергию рентгеновского излучения. Подвергаемый электронной бомбардировке анод должен быть изготовлен из тугоплавкого материала, поскольку большая часть кинетической энергии бомбардирующих электронов превращается в тепло. Выход рентгеновского излучения растет с увеличением атомного номера, поэтому в качестве материала анода чаще всего выбирается вольфрам.

Для получения сплошного спектра рентгеновского излучения высоких энергий и интенсивности используют аноды из Au, W; в структурном анализе пользуются рентгеновские трубки с анодами из Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag. В рентгеновской трубке используется ускоряющее напряжение от 1 до 500 кВ, электронный ток от 0,01 мА до 1 А, удельная мощность от 10 до 104 Вт/мм², общая потребляемая мощность от 0,002 Вт до 60 кВт. Кпд рентгеновской трубки составляет 0,1—3%. Спектр электромагнитного излучения рентгеновских лучей находится в области длин волн от 10-5 до 102 нм.

Принципиальная электрическая схема стандартного генератора импульсов тока показана на Фиг. 2, где Т_р – трансформатор; V – выпрямитель; С – питающий конденсатор; ФП – формирующий промежуток; РП – рабочий искровой промежуток в жидкости. В обычной электрогидравлической установке Фиг. 2, формирующий промежуток (ФП) создается между наконечником-анодом 31 и наконечником-катодом 32, где происходит газовый разряд 33, испускающий излучение, которое поглощается корпусом и не используется для облучения дробленых частиц руды. Рабочий промежуток (РП) образуется между положительным электродом 34 и глухим бункером 35, где происходит гидро разряд 36, который облучает дробленые частицы руды, но так как они в дальнейшем удаляются в хранилище, облучение частиц так же не используется для их распознавания. Загрузка большого объема недробленой руды 2 в корпус и выгрузка дробленой руды 37 происходит по линии 38, которая проходит через РП, где производится дробление руды. Выгрузка руды обычно производится с помощью ленточного конвейера, что занимает большое время, а следовательно не позволяет использовать детекторы способные определить принадлежность частиц вещества к тому или иному химическому составу.

На Фиг. 3 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства дробления-сепарации, где так же используется формирующий промежуток (ФП) между наконечником-анодом 31 и наконечником-катодом 32, создавая газовый разряд 33 с той разницей, что излучение 29 от этого разряда направляется для облучения дробленой руды 37. Рабочий промежуток (РП) образуется между положительным электродом 34 и загрузочным бункером 1, где происходит гидро разряд 36, который создает излучение 29, облучающее дробленые частицы руды. Загрузка недробленой руды 2 происходит через верхний больший диаметр конусного бункера, а выгрузка дробленой руды 37 через нижний меньший диаметр бункера по линии 38. Длина этой линии более короткая, чем линии изображенной на Фиг. 2. Куски руды, проходя рабочий промежуток, при дроблении делятся на более мелкие частицы, которые под действием излучения разряда подвергаются вибрации, “накачке” и нагреву. При открытии пробки 12, эти частицы под действием гравитации вибрации и давления потока воды попадают в зону излучения формирующего промежутка на сито 13, подвергаясь дополнительному нагреву и “накачке”. Освещенные частицы далее просматриваются детекторами и по заданной программе нужные частицы отстреливаются эжекторами в отдельную емкость из основного потока.

Для работы предлагаемого оборудования дробления – сепарации очень важно, что линия 38 перемещения частиц руды от момента облучения до момента определения детекторами была, как можно короче для сокращения времени от момента облучения до момента определения детекторами. Это необходимо для того, чтобы приемные детекторы смогли определить принадлежность той или иной частицы к определенному химическому составу. Определение происходит с помощью различных методов, например, в качестве детекторов могут использоваться фотокамеры, определяющие принадлежность частиц с помощью компьютерной программы по особенностям геометрической формы, свету и цвету. Доля работы фотокамер необходимо обеспечить определенную освещенность частиц в определенном волновом спектре излучения. Например, фотокамеры могут принимать ультрафиолет обычный свет или инфракрасное излучение.

Наиболее эффективное протекание процесса дробления сепарации будет происходить при совмещении или максимальном сближении зоны дробления и зоны размещения детекторов. Дробление, проводимое в РП, производит первую накачку и нагрев частиц, а разряд в зоне ФП довершает нагрев и накачку частиц, которые попадают в зону приемных детекторов. Объединение или соприкосновение зон ФП и детекторов позволяет значительно снизить затраты при дроблении и сепарации. Если проводить отдельно процесс дробления и сепарации, то частицы после дробления необходимо перемещать на сепарационное оборудование специальным транспортом. Сепаратор должен быть снабжен прибором освещения частиц, который будет потреблять дополнительную энергию. Прибор освещения по статистике занимает до 25 % от стоимости сепаратора. Объединив в предлагаемом устройстве процессы дробления и сепарации, можно будет добиться значительного снижения экономических и временных затрат за счет использования при электрогидроимпульсном дроблении, незадействованного в сепарации излучения, нагрева и вибрации. Созданное оборудование будет занимать небольшие габариты и при этом будет способно перерабатывать большие объемы вещества.

Например, если принять размеры конусного бункера диаметром 3 м, высотой 2 м, а выходное сечение диаметром 0,3 м, то этот корпус будет вмещать объем руды до 5 м³. С учетом насыпной плотности это примерно 10т бериллий содержащей руды. Максимальная крупность частиц выходящих из корпуса не превышает 35 мм, следовательно, открытие пробки производится на длину 40 мм. При высоте водяного столба 2 м, скорость течения воды будет: равна 6,3 . Сечение через которое течет вода достигает максимального значения равного 3,8 дм². Открытие пробки и закрытие длится период, равный 1 сек, следовательно, за этот период будет сливаться объем воды равный 120 дм³. В этом объеме воды будет находиться, примерно, 20 дм³ частиц руды, плотностью 2,7 , следовательно, в период открытия-закрытия пробки будет сливаться 100 дм³ воды и 54 кг частиц руды. Время периода, когда пробка прижата к бункеру, составляет 9 сек, за это время он заполняется водой, которая сливается через его верхнее сечение. После закрытия пробки идет открытие клапана, через который по трубопроводу начинает поступать вода со скоростью 20 . За время, равное 5 сек, корпус бункера заполняется водой, которая начинает в дальнейшем сливаться вместе с пульпой в течении 4 сек, за время слива расходуется 80 дм³ воды. При этой схеме работы оборудования, в период равный 10 сек. происходит следующее: за одну секунду производится нижний слив воды за счет открытия-закрытия пробки, вместе с которой сливаются дробленые частицы руды, за следующие пять секунд производится наполнение водой бункера и оставшиеся четыре секунды производится верхний слив воды с пульпой. Если объем пульпы в руде составляет 20 %, то в 80 дм³ воды вес сливаемых частиц пульпы составит примерно 8,6 кг. В период 10 сек, устройство дробления сепарации будет перерабатывать 62,6 кг руды, в минуту 376 кг и в час 22,5 т. В смену объем перерабатываемой руды составит 180 т. При работе оборудования в одну смену, при 22 рабочих днях, объем перерабатываемой руды в месяц достигает 3960 т. В руде содержится, примерно 1 % берилла, поэтому из руды будет отсепарировано 39,6 т берилла. Оксида бериллия в этом объеме содержится 14 %, следовательно, при последующей переработке его будет получено 5,5 т.

В год на данном оборудовании, возможно, произвести 67 т BeO, из которого можно получить, примерно 25 т металлического Be, что составляет 10 % от мирового производства.

Эффективность работы предлагаемого оборудования будет зависеть от скорости перемещения облученных частиц из зоны РП в зону ФП и далее в зону сепарации. В связи с этим необходимо определить оптимальное время от момента облучения частиц до момента их попадания в зону приемных детекторов. Если период времени будет большим, то детекторы не смогут определять химический состав частиц. Например, рентгеновские сепараторы производят облучение частиц руды на транспортной ленте, которая движется со скоростью, примерено, 1 . Рентгеновские лучи попадают на частицы за 200 мм до момента их падения с ленты, а детекторы установлены ниже уровня падения частиц, примерно на 250 мм. Следовательно, расстояние частицей в 200 мм преодолевается за 0,2 сек, а расстояние в 250 мм при падении частица преодолевает за время 0,23 сек. Общий период времени от момента облучения частицы до момента исследования ее детектором составляет – 0,43 сек.

В предлагаемом устройстве в момент открытия пробки идет облучение частиц в зоне РП, которые захватывает поток воды, движущийся со скоростью 6,3 . До первых ячеек сита, которые из потока выхватывают самую мелкую фракцию от 0 до 2 мм, расстояние частицы преодолевают за время 0,05 сек. До края сита, куда поступают самые крупные частицы фракции от 20 до 35 мм, расстояние составляет 1,2 м, частицы проходят это расстояние за время 0,2 сек. По аналогии с рентгеновскими сепараторами, это время вписывается в их диапазон работы. Дополнительным преимуществом предлагаемого устройства является использование формирующего промежутка, где производится разряд, который облучает частицы в момент их перемещения по поверхности сита. Это значительно снижает время от момента облучения частиц до момента считывания информации приемными детекторами, где период времени стремится к нулю. При сортировке частиц с помощью фотосепараторов необходимо постоянное их освещение в зоне наблюдения за счет люминесцентных ламп. В предлагаемом устройстве это происходит за счет освещения производимого разрядом в зоне ФП, где разряды могут следовать с частотой от 1 до 100 Гц и более. Разрядник ФП преобразуется в излучатель, который через люминесцентный экран начинает освещать частицы, выполняя функцию люминесцентной лампы. В случае недостатка количества излучения, возможно, применить отдельные независимые приборы освещения, как люминесцентные лампы или рентгеновские источники излучения. В связи с тем, что предлагаемое устройство позволяет в качестве накачки использовать весь спектр от инфракрасного до рентгеновского излучения, определение принадлежности частиц к тому или иному химическому составу становится безошибочным. Частица детекторами может определяться по поглощаемому или испускаемому излучению или по геометрической форме частицы и её цвету. Если для обычных фотосепараторов скорость движения частиц при их определении достигает 4 , то используя различные детекторы, определяющие принадлежность одновременно по свечению, по геометрии и по цвету, можно довести скорость движения частиц до 10 и более, на которой можно безошибочно определить химический состав. Электроэнергия, используемая для создания дугового разряда в РП и ФП для дробления частиц, одновременно используется для создания излучения, которое производит накачку частиц с одновременным нагревом и вибрацией. Многофункциональное использование энергии в предлагаемом изобретении позволяет значительно снизить экономические и временные затраты на дробление-сепарцию.

[15] Ранее для обогащения бериллиевых руд использовались фотонейтронные сепараторы, где использовалось γ – излучение изотопа 124 Sb. Оборудование оснащалось измерительной аппаратурой, где приемные детекторы определяли принадлежность частиц рентгенорадиометрическим, фотометрическим и люминесцентным методом. По рентгенорадиометрическому методу в руде наводится радиоактивность за счет γ – излучения и по разности испускания радиоактивности кусками руды, приемные детекторы определяли принадлежность частиц к тому или иному химическому составу. На данный момент времени этот метод широко не используется в виду его сложности и опасности для живых организмов.

Предлагаемый способ не использует радиоактивное облучение частиц руды, так как для определения принадлежности частиц к тому или иному химическому составу достаточно диапазона облучения в пределах от инфракрасного до рентгеновского. Работа оборудования с использованием излучения в этом волновом диапазоне экологически безопасна. Мощность излучения, создаваемая разрядами в РП и ФП достаточно высока, так как для оборудования способного электрогидроимпульсным путем дробить до 22,5 тонн руды в час, необходима мощность источника питания не менее 200 кВт.

[16] Например, десятиэлектродная дробилка, установленная в карьере ООО «Гранит» в двух километрах от г. Владикавказа (с. Михайловское) использовала мощность источника питания 210 кВт, где производительность достигала 40–50 м³/ч, а энергозатраты составляли около 6 кВт･ч/м³.

Для предлагаемого оборудования дробления-сепарации применение электродугового разряда ФП и РП, как инструмента дробления использовано в качестве инструмента освещения для сепарации, что позволяет сделать его универсальным и заменить стандартное флотационное, сепарационное и дробильное оборудование. При флотации требуется операция дробления руды, химические реагенты, где разделение частиц производится по их свойствам взаимодействия с реагентами. При использовании драги и гидросепаратора разделение частиц происходит в зависимости от их плотности. Флотационное оборудование не позволяет подобрать реагенты для отделения друг от друга всех входящих в породу различных по химическому составу частиц или делает это экономически не выгодным. Гидросепарация и драги так же не позволяют по плотности разделить все частицы. Предлагаемое оборудование дробления-сепарации не требует использования химических реагентов, что позволяет производить разделение любых частиц в зависимости от их химического состава. Оборудование дробления-сепарации позволяет пропускать породу по наиболее короткому маршруту, что делает его энергетически и экономически малозатратным.

Другим преимуществом оборудования является возможность извлечения из основного потока частиц, сразу нескольких химических элементов в различные емкости. Например, если в потоке частиц кремния содержится боксит, оксид скандия и берилл, то используя предлагаемое оборудование, имеется возможность разделения этих пород по различным емкостям, где кремний следует в одну емкость, боксит во вторую, оксид скандия в третью, а берилл поступает в четвертую емкость. Предлагаемый способ дробления-сепарации позволяет усиливать разделение химически различных частиц, за счет образования коллоидов. При осуществлении этого способа во взвешенное в жидкости коллоидное состояние переходит вся проводящая часть материала, которая может быть удалена через верх бункера, а непроводящая часть через низ бункера. Этим способом можно выделить, например, железистые включения, корунд, медный колчедан и т.п. Способ пригоден для обогащения золота и других благородных металлов.

[1] В ходе использования воды в качестве рабочей жидкости она насыщается растворимыми соединениями таких элементов, как германий, уран, торий, и превращается в ценный рудный продукт.

Таким образом, предлагаемая схема работы дробильно-сепарационного оборудования позволяет пропускать вещество по короткому пути, на длине которого оно подвергается дроблению и разделению по химическому составу. В зависимости от количества химического состава частиц, потоков разделения может быть несколько. Если, например, химически разных частиц в общем потоке десять, то потоков разделения этих частиц будет так же десять. При запуске данного оборудования и использовании его, например, для улавливания частиц золота, одновременно из породы можно извлекать сопутствующие химические элементы, такие как кварц, берилл, оксид железа, скандия и другие полезные для производства частицы. При работе обычных драг, все эти элементы кроме частиц золота, снова сбрасываются вместе с пустой породой, делая работу драги не эффективной.

Предлагаемое оборудование может эффективно использоваться для переработки шлаковых отвалов, где содержаться в рассеянном виде частицы металлов и редкоземельных элементов, таких как титан, ванадий, цирконий, скандий, вольфрам.

Предлагаемое оборудование может успешно использоваться для мусороперерабатывающих заводов, где необходимо после дробления мусора разделить его по химическому составу на металлы, керамику и пластик.

ЛИТЕРАТУРА

1. Л.А. Юткин – Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности, - Л.: Из-во “Машиностроение”, Ленингр. отд-ние, 1986. – 253 c.;

2. Weiran Zuo, Fengnian Shi, Klaas Peter van der Wielen, Alexander Weh – Ore particle breakage behaviour in a pilot scale high voltage pulse machine // Minerals Engineering. №84 (2015), с.64–73;

3. Официальный сайт компании “CSort” Фотосепаратор серия «PIXEL». – Барнаул. // Электронный ресурс: https://csort.ru/wp-content/uploads/2017/05/csort-ru.cms-fotoseparator-serija-pixel-fotoseparator-sea-pixel-ot-csort.pdf;

4. Официальный сайт компании “CSort” Фотосепаратор серия «ZORKIY». – Барнаул.// Электронный ресурс: https://csort.ru/equipment/zorkiy/;

5. Официальный сайт компании “CSort” Фотосепаратор серия «OPTIMA» – Барнаул. //Электронный ресурс: https://csort.ru/catalog/optima/;

6. Официальный сайт компании АО «ИННОВАЦИОННЫЙ ЦЕНТР «БУРЕВЕСТНИК». – Санкт-Петербург. // Электронный ресурс:: https://www.bourevestnik.ru/products/sorters/;  

7. Журнал Аналитика №2/2017(33), Avantes: первый серийный спектрометр с КМОП-детектором AvaSpec-ULS2048CL-EVO;

1. Официальный сайт компании Retsch Technology Russia Verder Scientific LLC – Санкт-Петербург.// Электронный ресурс: https://www.retsch-technology.ru;

2. Р.А. Беляев – Окись Бериллия, - Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Из-во “Атомиздат”, 1980, 224 с. 109÷110 стр.;

1. Под ред. Г.С. Ландсберга – Элементарный учебник физики: Учеб. пособие. В 3 т./: Т. 3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. – 12-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 200 г. Стр. 485 ÷ 487;

1. О.Ф Кабардин. – Физика: Справ. Материалы: Учеб. пособие для учащихся. – 4-е изд. – М.: Из-во “Просвещение” АО «Учеб. лит.», 1996. Стр. 315 ÷ 316;

1. Поволоцкий Д.Я., Рощин В.Е., Рысс М.А. и др. – Электрометаллургия стали и ферросплавов. - М.: Из-во “Металлургия”, 1974.- 551с;

1. Официальный сайт компании ООО «НТ-Сварка» - Излучение сварочной дуги. – Санкт-Петербург.// Электронный ресурс: https://nt-welding.ru/articles/izluchenie-svarochnoj-dugi/;

2. Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова Химический факультет Кафедра радиохимии Профессор, д.х.н. И.Н. Бекман радиоактивность и радиация, курс лекций Москва, 2006. Лекция 8. Ионизирующие излучения. 4.2.1 Источники рентгеновского излучения.//Электронный ресурс: http://profbeckman.narod.ru/RR0.files/L8_4_2_1.pdf.

3. Под ред. О.С. Богданова, В.И. Ревнивцева – Справочник по обогащению руд. Специальные и вспомогательные процессы, испытания обогатимости, контроль и автоматика, 2-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1983.

4. Ю.В. Григорьев – Внедрение электрогидравлического метода производства щебня // Строит. материалы. 2007. № 5. С. 10.

Группа изобретений относится к способу дробления-сепарации веществ и устройству для реализации данного способа, которые могут найти применение в области обогатительного, строительного и химического производства. Способ, включающий поступление в емкость с жидкостью крупных кусков вещества, которые дробят на более мелкие частицы с образованием коллоидов под воздействием электрогидравлических ударов, вибрации и температуры, и сепарация, которую производят вне емкости за счет освещения излучением, при этом поток частиц просматривают детекторами, передающими сигналы компьютерной системе контроля, направляющей команды пневматической системе по отстреливанию газом из потока частиц в отдельную емкость, заданных по свету, цвету или форме. Причем процессы дробления и сепарации частиц образуют единый процесс и протекают одновременно в перекрывающемся объеме, в котором для сепарации используют часть запасенной в конденсаторе энергии. Так разряды формирующего и рабочего промежутка используют в качестве источников облучения частиц, вибрацию для их перемещения, нагрев для усиления свечения частиц, а выделение коллоидов для повышения интенсивности разделения частиц. Устройство содержит электрогидроимпульсную дробилку, включающую загрузочный бункер с жидкостью, пробку, клапан, конденсатор, трансформатор, формирующий разрядник и рабочий промежуток, сепаратор, включающий решетки, наклонный вибролоток, сито, излучатели, детекторы, компьютерную систему контроля и выдачи сигнала для пневматической системы с эжекторами, отдельные емкости для сбора частиц. При этом дробилка и сепаратор представляют собой единую конструкцию, в которой разрядник, выполненный как излучатель, обеспечивает возможность определения посредством детекторов принадлежности частиц к тому или иному химическому составу. Причем конусный бункер является отрицательным электродом, а два и более анодов выполнены в виде стержневых электродов, установленных по внутреннему диаметру бункера перед решетками с ячейками заданной величины. Способ и устройство обеспечивают повышение качества дробления и сепарации. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ дробления вещества и сепарации произведенных частиц, включающий поступление крупных кусков вещества в емкость с жидкостью, дробящихся на более мелкие частицы с образованием коллоидов под воздействием электрогидравлических ударов, вибрации и температуры, возникающих за счет разрядов рабочего промежутка, которые возникают под действием запасенной энергии в конденсаторе с помощью разряда формирующего промежутка, а сепарация производится вне емкости за счет освещения излучением и просмотра потока частиц детекторами, передающими сигналы компьютерной системе контроля, направляющей команды пневматической системе по отстреливанию газом из потока частиц в отдельную емкость, заданных программе по свету, цвету или форме, отличающийся тем, что дробление и сепарация частиц представляют единый процесс, протекающий одновременно в перекрывающемся объеме, что позволяет использовать часть запасенной энергии в конденсаторе для сепарации, а именно разряды формирующего и рабочего промежутка в качестве источников облучения частиц, вибрацию для их перемещения, нагрев для усиления свечения частиц, а выделение коллоидов для повышения интенсивности разделения частиц.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для дробления крупные частицы вещества в жидкости продвигаются сверху вниз, а мелкие частицы снизу вверх, дробясь на все более мелкие фракции до заданного размера, проходя сквозь рабочие промежутки, которых два и более, рабочие промежутки расположены друг за другом вдоль пути следования вещества, где крупные частицы периодически выпускаются вниз вместе с потоком жидкости в зону сепарации, а мелкие частицы в виде пульпы и коллоидов с потоком жидкости, в другой момент времени сливаются через верх емкости, попадая в зону сепарации.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что детекторы при определении принадлежности частиц к тому или иному химическому составу используют электромагнитное волновое излучение разрядов формирующего и рабочего промежутка, которые облучают частицы вещества инфракрасным, световым, ультрафиолетовым или рентгеновским спектром, а для более точного определения принадлежности частиц проводится одновременное облучение всем вышеперечисленным спектром, который не представляет опасности для экологии.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что из зоны дробления в зону сепарации коллоидные частицы продвигаются вверх, отделяясь от потока жидкости с мелкими частицами, а затем отдельно поступают в зону сепарации, при этом перед сепарацией коллоидные частицы выдерживают в отдельной емкости, где они могут отделяться от жидкости.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для распознавания принадлежности частиц детекторами, помимо использования излучения разрядов рабочего и формирующего промежутка, дополнительно используется излучение от дополнительных независимых источников, таких как лазер, рентген или радиоактивный излучатель, позволяя с более высокой точностью производить их просмотр детекторами и проводить сепарацию на более высокой скорости перемещения дробленых частиц.

6. Устройство дробления вещества и сепарации произведенных частиц, содержащее электрогидроимпульсную дробилку, включающую загрузочный бункер с жидкостью, куда подается вещество, пробку, клапан, конденсатор, трансформатор, формирующий разрядник и рабочий промежуток, создающие разряд определенным напряжением между электродами – положительным анодом и отрицательным катодом, а также сепаратор, включающий решетки, наклонный вибролоток, сито, излучатели, детекторы, компьютерную систему контроля и выдачи сигнала для пневматической системы с эжекторами, отдельные емкости для сбора частиц, отличающееся тем, что электрогидроимпульсная дробилка и сепаратор представляют собой единую конструкцию, где разрядник выполнен как излучатель, позволяющий детекторам определять принадлежность частиц к тому или иному химическому составу, при этом вещество со стороны верхнего наибольшего диаметра загружается в конусный бункер, который является отрицательным электродом, а положительные аноды, которых используется два и более, выполнены в виде стержневых электродов, установленных по внутреннему диаметру бункера перед решетками с ячейками заданной величины, длина разрядов между бункером и анодом соответствует величине частиц, предназначенных на дробление, а расстояние между анодами не превышает трехкратной длины разряда.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что аноды, изготовленные из стержней тугоплавких металлов, могут быть установлены по двум и более различным диаметрам внутри бункера на различных уровнях по вертикали, где разряды в наибольшем диаметре верхнего уровня производят дробление крупных частиц, используя мягкие режимы напряжения до 20 кВ, ниже на среднем уровне частицы средних размеров дробятся на средних режимах напряжения от 20 до 50 кВ, а ниже мелкие частицы в меньшем диаметре нижнего уровня на жестких режимах при высоком напряжении от 50 до 200 кВ, при этом конусный бункер промывается жидкостью при открытии клапана и снизу закрыт пробкой, которая открывается на определенное время с заданной частотой, где во время открытия клапан закрывается и дробленные крупные частицы сливаются вместе с жидкостью через низ бункера, а мелкие частицы сливаются через верх бункера, поступая во время закрытия пробки и открытия клапана на наклонный лоток и сито, которые представляют единую конструкцию, где частицы делятся на различные фракции и облучаются излучателем, работающим в качестве разрядника для определения их принадлежности детекторами и отделения заданных частиц в отдельную емкость.

8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что разрядники-излучатели могут быть расположены как над ситом, так и под ним, позволяя детекторам более точно определить принадлежность частиц, а конструкция бункера, вибролотка и сита объедены в единую конструкцию жесткими связями, позволяющими использовать вибрацию, созданную разрядами при дроблении, для продвижения частиц до места сепарации, где детекторы способны улавливать инфракрасное излучение, испускаемое частицами за счет их нагрева, полученного под воздействием разрядов, при этом другого типа детекторы способны определять принадлежность частиц по их свечению, температуре, цвету и особенностям формы.

9. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что мелкие частицы на сите отделяются в верхней части сита, средние в средней, а самые крупные падают через край сита, где отсепарированный материал может использоваться в последовательной схеме, которая отсеивает оставшиеся примеси за счет повторного отделения данным устройством в два и более приема до момента полной очистки заданного материала.

10. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что поток частиц, состоящий из двух и более химических составов, может с помощью компьютерной программы разделяться в соответствии с химическим составом по двум и более отдельным емкостям, при этом скорость дробления частиц может быть соизмерима со скоростью сепарации частиц, что позволяет конструкцию дробления-сепарации размещать непосредственно вблизи источника извлечения частиц вещества, а именно вблизи добычи руды, образования шлаков и хранения отходов.