Способ обработки материалов Советский патент 1987 года по МПК B02C19/18 

Изобретение относится к способам обработки различных материалов, в частности горных пород, и может быть использовано при дроблении, измельчении или разделении твердых минеральных сред в черной и цветной металлургии, в промышленности стройматериалов, химической, фармацевтической и других отраслях народного хозяйства. Преимущественная область применения - для обработки руд полезных ископаемых при измельчении.

Цель изобретения - повышение выхода продуктов готового класса и увеличение в нем процентного содержания раскрытых сростков рудной и нерудной фаз.

10

спайности рудной и нерудной фаз. Таким образом, проникающее излучение СВЧ позволяет подготоЕшть к раскрытию фазовых сростков обрабатываемый материал.

В способе обработки материалов облучение СВЧ-энергией осуществляют в режиме стоячих волн. 3)то позволяет создать внутренние источники СВЧ-нагрева одинаковой интенсивности, расположенные в пучностях стоячей волны по всему объему обрабатываемого материала. При этом в максимумах поля СВЧ-облучение ведет к увеличению температурного градиента (скачка), а следовательно, и механических напряжений и деформаций на границах рудной и нерудной

На фиг. 1 нредставлена схема подвода 15 фаз. В тот момент, когда они достигают энергии к обрабатываемому материалу; напредела контактной прочности, в структуре

фиг. 2 - схема осуществления способа об- материала возникают микроразрывы и мик- работки материалов; на фиг. 3 - вариантротрещины по плоскостям спайности фаз.

осуществления способа при совмещенных операциях охлаждения и механического погружения.

Способ обработки материалов осущест20

Материал разупрочняется, при этом происходит частичное или полное высвобождение

(выщелушивание) зерен ценного компонента. В максимумах стоячей волны СВЧ-поле создает значительные .микронарущения по плоскостям срастания компонентов и существенно снижает прочностные характеристики

вляется следующим образом.

От генератора 1 посредством передающего волновода 2 энергию СВЧ подводят

к излучателю 3 (фиг.

(выщелушивание) зерен ценного компонента. В максимумах стоячей волны СВЧ-поле создает значительные .микронарущения по плоскостям срастания компонентов и существенно снижает прочностные характеристики

электромагнитные волны СВЧ направляют в материал 4, размещенный на подложке или транспортирующем конвейере 5. После облучения электромагнитными волнами на материал 4 воздействуют хладагентом, подИзлучателем 3 25 материала. Между максимума.ми поля также

возникают нарушения по плоскостям срастания фаз вследствие селективного воздействия СВЧ-энергии и в результате разных величин теплопроводностей слагающих компонентов. Следовательно, СВЧ-нагрев в реводимым системой 6 подачи (фиг. 2). Это жиме стоячих волн эффективно обеспечивает

может быть сжатый воздух, лед, вода или другое вещество, применение которого рентабельно в данной технологии. Материал 4 охлаждают до температуры .хладагента и воздействуют механической нагрузкой, например измельчают в мельнице 7. При этом операции охлаждения и механического на- гружения можно совместить (фиг. 3).

Операции нагрева, охлаждения и механического нагружения циклично повторяют до наиболее полного достижения поставленной цели.

В результате облучения электромагнитными волнами СВЧ происходит объемный нагрев материала, например рудного сырья.

35

40

процессы ослабления прочности и раскрытия рудной и нерудной фаз по всему объему обрабатываемого материала.

СВЧ-обработку материала ведут до температуры нагрева не ниже 300°С, поскольку при меньшей температуре величина и количество микронарушений по плоскостя.м срастания фаз резко снижается. Кроме Toi o, для cKavTbHbix пород (железистые кварциты, граниты, габбро и т. д.) при 200-300°С прочность на 20-40% выше их прочности при естественной температуре. При температуре свыше 300°С прочность их начинает снижаться. Поэтому при обработке горных пород в режи.ме стоячих волн температура

Так как рудная и нерудная фазы материа- дс в обрабатываемом объеме должна устапо - . . о лч п п

ла имеют явно выраженные различия в элект юмагнитных свойствах (величины тангенсов угла диэлектрических потерь, диэлектрическая и магнитная проницаемости), то интенсивность их нагрева СВЧ-энергией сувиться не ниже 300°С. Происходящее при этом существенное снижение прочностных свойств материала ведет к повышению выхода готового класса.

Верхнюю границу температуры нагрева

ш,ественно различна. Рудная фаза (зерна 50 выбирают до начала окислительно-восста- ценного компонента) интенсивно поглощаетновительных процессов, поскольку последСВЧ-энергию и нагревается до весьма высо-пие су1цественно изменяют физико-химические свойства и состав обрабатываемого материала, что отрицательно сказывается на его качестве.

ких температур, в то время как, )1ерудная фаза (пустая порода, включающая зерна ценного ко.мнонента) практически остается холодной. Нагретые зерна рудной фазы йены- тывают тепловое расширение в относительно холодной матричной оболочке. Это приводит к ослаблению сил сцепления по плоскостям

спайности рудной и нерудной фаз. Таким образом, проникающее излучение СВЧ позволяет подготоЕшть к раскрытию фазовых сростков обрабатываемый материал.

В способе обработки материалов облучение СВЧ-энергией осуществляют в режиме стоячих волн. 3)то позволяет создать внутренние источники СВЧ-нагрева одинаковой интенсивности, расположенные в пучностях стоячей волны по всему объему обрабатываемого материала. При этом в максимумах поля СВЧ-облучение ведет к увеличению температурного градиента (скачка), а следовательно, и механических напряжений и деформаций на границах рудной и нерудной

материала возникают микроразрывы и мик- ротрещины по плоскостям спайности фаз.

0

Материал разупрочняется, при этом происходит частичное или полное высвобождение

(выщелушивание) зерен ценного компонента. В максимумах стоячей волны СВЧ-поле создает значительные .микронарущения по плоскостям срастания компонентов и существенно снижает прочностные характеристики

возникают нарушения по плоскостям срастания фаз вследствие селективного воздействия СВЧ-энергии и в результате разных величин теплопроводностей слагающих компонентов. Следовательно, СВЧ-нагрев в режиме стоячих волн эффективно обеспечивает

5

0

процессы ослабления прочности и раскрытия рудной и нерудной фаз по всему объему обрабатываемого материала.

СВЧ-обработку материала ведут до температуры нагрева не ниже 300°С, поскольку при меньшей температуре величина и количество микронарушений по плоскостя.м срастания фаз резко снижается. Кроме Toi o, для cKavTbHbix пород (железистые кварциты, граниты, габбро и т. д.) при 200-300°С прочность на 20-40% выше их прочности при естественной температуре. При температуре свыше 300°С прочность их начинает снижаться. Поэтому при обработке горных пород в режи.ме стоячих волн температура

в обрабатываемом объеме должна устапо. . о лч п п

виться не ниже 300°С. Происходящее при этом существенное снижение прочностных свойств материала ведет к повышению выхода готового класса.

Верхнюю границу температуры нагрева

кие свойства и состав обрабатываемого материала, что отрицательно сказывается на его качестве.

В результате осуществления воздействия .механической нагрузкой на значительно раз- упрочненный материал повышается выход продуктов готового класса -0,074+0,02 мм.

При этом, обработка электромагнитной энергией СВЧ в режиме стоячих волн дает новы- шение процентного содержания раскрытых сростков рудной и нерудной фаз.

Пример. Дробленую рудную массу облучали в электромагнитном поле СВЧ, охлаждали водой и измельчали в барабанной мельнице.

Обработке подвергались тонковкраплентывали водой до понижения температ /ры материала, равной температуре воды (25°С). После чего проводили мокрое измельчение Б мельнице.

Предлагаемый способ позволяет по сравнению с известным увеличить производительность мельницы по классу - 0,074 + + 0,05 мм в 1,3 раза, по классу - 0,05 + + 0, 02 в 1,2 раза. Увеличение раскрытых

„ь,е с™ёТв7р„..

жание, о/о: железа 32,3, силикатов 18, квар личить процентное содержание ценного

компонента (например, железа) в конценца 49,5. Источник электромагнитной энергии - СВЧ-генератор типа «Парус, длина волны 12,63, частота 2375 МГц, мощность в непрерывном режиме генерации до 3 кВт. Процесс измельчения проводился в лабора- 15 торной барабанной шаровой мельнице с размерами D 200x300 мм, шаровая загрузка 30%, скорость вращения барабана 60 об/мин, время измельчения 15 мин. Протрате.

Формула изобретения

Способ обработки материалов, включающий многократные нагрев с последующим охлаждением материала жидким хлад- ягрнтом до температуры последнего и меха60 об/мин, время измельчения ю мин. про- о/нагружение материала, отличаю- дукты измельчения подвергали ситовому Q Г Т.ем чТо с целью повышения выхода и минералогическому анализам.Хдуктов готового класса и увеличения

Дробленая руда крупности 30-0 мм с Р° У ™ рентного содержания раскрытых содержанием готового класса 3% весом о рудной и нерудной фаз, нагрев ма- 840 гр (6% заполнения мельницы) облу а л а Осуществляют электромагнитными чалась электромагнитными волнами СВЧ в сВЧ в режиме стоячих волн до тем- течение 5 мин до температуры нагрева руд- °; „.. „e ниже 300°С и не выще темпеной массы 450-500°С. Режим стоячих волн .ла Тнем окислительно-восста- создавался с помощью короткозамыкающе- ратуры го поршня (пластины). Затем руду обраба-новительных процессов.

тывали водой до понижения температ /ры материала, равной температуре воды (25°С). После чего проводили мокрое измельчение Б мельнице.

Предлагаемый способ позволяет по сравнению с известным увеличить производительность мельницы по классу - 0,074 + + 0,05 мм в 1,3 раза, по классу - 0,05 + + 0, 02 в 1,2 раза. Увеличение раскрытых

трате.

Формула изобретения

Изобретение относится к обработке различных материалов и преимущественно может быть использовано для обработки руд полезных ископаемых при измельчении. Способ позволяет повысить выход продуктов готового класса и увеличить в нем процентное содержание раскрытых сростков рудной и нерудной фаз. При этом от генератора посредством передающего волновода энергию СВЧ подводят к излучателю 3, с помощью которого элетромагнитные волны СВЧ в режиме стоячих волн направляют на материал 4 и нагревают его до температуры не ниже 300°С и не выше температуры начала в нем окислительно-восстановительных процессов. Затем материал 4 охлаждают до температуры хладагента, подводимого системой подачи 6, и воздействуют механической погрузкой, например измельчают в мельнице 7. При этом операции охлаждения и измельчения можно совместить. 3 ил. (Л Загриз1 а / /т ч . СВЧ- энергия GO IsD G5 CO CO 4: Л /.-Й7г ///77 Ч. т/ cpij.

Загрузка

Ллодагент

(, /

CPU г. г