Способ диспергирования глинистых материалов Советский патент 1982 года по МПК B02C19/18 

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано в обогащении полезных ископаемых, в производстве глинопорошков, применяемых в качестве наполнителей при изготовлении бумаги и рези ны, для приготовления глинистых раст воров, используемых при бурении, а также для выщелачивания, экстракции и растворения в химической промыш-ленности.. Известен способ диспергирования глинистых материалов путем возбуждения низкочастотных акустических колебаний в глиняном шликере tl. Наиболее близким к изобретению является способ диспергирования глинистых материалов путем возбуждения низкочастотных акустических колебани в глиняном шликере до образования равновесных слоев газовых пузырьков 2. Недостатком указанных способов дис пергирования является относительно низкая эффективность процесса диспергирования, гх скольку низкочастотное акустическое воздействие вызывает слабое диспергирование лишь малопластичных глинистых материалов, а в случае материалдв типа скальных пород (мела, мергеля, известняка и др.), а также плотных высокопластичных глин с цементационными и кристаллизационными структурными связями диспергирования не происходит. Целью изобретения явлется повышение эффективности процесса диспергирования за счет увеличения скорости набухания, размывания и разрушения структурных связей глинистых материалов. Указанная цель достигается тем, что согласно способу диспергирования глинистых материалов путем возбуждения низкочастотных акустических колебаний в глиняном шликере до образования равновесных слоев газовых пузырьков, в равновесные слои газовых пузырьков подают горючую га зовую смесь и зажигают ее электроискровым разрядом. На чертеже представлено устройство для реализации предлагаемого способа (колонна), разрез. Глинистый материал загружается в колонну 1 в верхней ее части и по действием собственного веса движетс сверху вниз. Возникающее в жидкости при возбуждении низкочастотных акус тических колебаний знакопеременное давление приводит к ослаблению и ра рушению структурных связей между аг регатами глинистых частиц минерального скелета, а также к возникнове нию интенсивной кавитации как во вм щающей жидкости, так и в гидравлически с ней связанном пороговом растворе глинистого материала. Если кавитация в пороговом растворе разрушает структурные связи изнутри, то кавитация во вмещающей жидкости - снаружи. Не защищенные силами структурног сцепления глинистые частицы интенсивно набухают под действием гидростатического давления столба жидкости. Набухание приводит к снижению пластической прочности глинистого материала, который легко размывается в этом случае мощными низкочастотными колебаниями жидкости. Особо размывающее действие усил вается при образовании равновесных слоев газовых пузырьков за счет многочисленных их столкновений с глинистым материалом. Образование равновесных слоев газовых пузырьков делает объем жидкости неоднородным, и по его высоте существуют ска ки давления, приходящиеся на эти слои. Именно в них помимо интенсивного размывания происходит дробление отдельностей глинистого материала. Введение горючей газовой смеси в места, в которых образуются равнове ные слои газовых пузырьков, позволя ет вести процесс диспергирования пр меньших колебательных ускорениях, т.е. при меньших энергетических зат ратах на возбуждение колебаний, и обеспечивает стабильное протекание процесса диспергирования. Электроискровое зажигание горючей газовой смеси вызывает высокую температуру, быстрое нагревание воды, парообразование, мощные конвективные потоки воды. Высокая температура приводит к резкому расширению минерального скелета глинистого материала, что вызывает такое же быстрое разрушение структурных связей между f-линистыми частицами, горячая вода интенсифицирует процесс набухания, проникающий в поры, трещины и капилляры .пар, вызывает гидратацию глубинных областей отдельностей глинистого материала, а мощные конвективные потоки, наряду с газовыми пузырьками и колебаниями жидкости, размывают и выносят из равновесного слоя газовых пузырьков частицы. Непрерывное зажигание горючей газовой смеси электроискровым разря- дом поддерживает непрерывное ее горение и обеспечивает эффективное диспергирование плотных, высокопластичных глин. Периодическое зажигание применяется и в случае слабопластичных глинистых материалов. Дпя снижения расхода горючей газовой смеси и электроэнергии осуществляют ее пропускание и зажигание не во всех равновесных слоях газовых пузырьков, а лишь в некоторых. При движении глинистого материала сверху вниз происходит его диспергирование и дробление, причем наиболее эффективно процесс протекает в равновесных слоях газовых пузырьков, чему способствует задерживание материала перфорированными тарелками 2. Материал находится в зоне равновесного слоя газовых пузырьков до тех пор, пока размеры его частиц превышают размер перфораций тарелки. Как только размеры частиц уменьшаться или станут равными размерами перфораций, они падают на нижелажащую тарелку 2 и т.д. Проходя последовательно ряд тарелок 2, глинистый материал диспергирует и дробится все в большей степени и на уровне нижней тарелки 2 диспергирует полностью. Образующаяся глинистая суспензия отводится из нижней части колонны 1 через цилиндрическое сито 3. Песчаные частицы через кольцевой зазор между цилиндрическим ситом 3 излучающей поверхностью k попадают в разгрузочный желоб 5, откуда периодически выпускаются, а крупные каменистые включения и органические примеси периодически удаляются при поднятии тарелок. Пример . В столбе жидкости высотой 1,4 м на частоте 30 Гц при колебательном ускорении 15д образовывают шесть равновесных слоев газо вых пузырьков, в которые вводят гор чую газовую смесь - пропан с возду хом, Непрерывное заимгание горючей газовой смеси обеспечивает ста&1ЛЪное ее горение. Время полного диспе гирования образцов кудиновской гли ны сало с пластической прочностью 1,2 кг/с1 и числом пластичности 28 составляет JO с, при 6 перфориро ванных тарелках. Время полного дис пергирования образцов без пропуска ния горючей газовой смеси и ее зажи гания составляет 8 имн, Использование предлагаемого спос ба диспергирования глинистых материалов обеспечит по сравнению с известными способами следующие преимущества : -высокую эффективность диспергир вания глинистых материалов, особенно плотных высокопластичных глин; -возможность управления процессом диспергирования глинистых материалов в зависимости от их физико-механических свойств; -совмещение процессов диспергирования, отделения глинистой сус9пензии и выделения каменистых включений, песчаных частиц и органических примесей. Экономический эффект от использования предлагаемого способа диспергирования глинистых материалов составит ЦО тыс. руб. Форцула изобретения Способ диспергирования глинистых материалов путем возбуждения низкочастотных акустических колебаний в глиняном шликере до образования равновесных слоев газовых пузырьков, о тличающийся. тем, что, с целью повышения эффективности процесса диспергирования за счет увеличения скорости набухания, размывания и разрушения структурных связе л глинистых материалов, в равновесные слои газовых пузырьков подают горючую газовую смесь и зажигают ее электроискровым разрядом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Walkec Н, N. McCarthy W. W.. Ultrasonic dispersion of с1йу bodies Amer. Ceram. Soc. Bull, 19б7, , (Г 2, c. 188-190. 2.Троицкийг В. В. Промывка полезных ископаемых. М., Недра, , . с. 190.