Способ промывки сыпучих материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХРЕСПУБЛИК В 02 С 19 18 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЕЛЬСТВУ(54)(57) 1 СПОСОБ ПРОМЫВКИ СЫПУЧЙ МАТЕРИАЛОВ, включающий введение ма териала в зону разделения, диспергирование в жидкофазной среде путе возбуждения низкочастотных колебан разделение материала на Фракции и вывод выделенных фракций, о т л ич а ю ц и й с я тем, что, с целью повышения эФФективности диспергиро вания и промывки материала за счет наложения ударных волн гидравличес ких ударов, в каждом периоде низко частотных колебаний в момент мак мальной колебательной скорости овляют мгновенное торможение офазной среды,си- суи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ С ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР К АВТОРСКОМУ С(21) 3544274/22-03 (22) 01.02.83 (46) 07.03.84. Бюл, Р 9 (72) А,А.Орлов и В.С,Ямшиков (71) Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт (53) 622.752.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 115399, кл. В 02 С 19/18, 1957.2. Авторское свидетельство СССР Р 620382, кл. В 02 С 19/18, 1978.3. Троицкий В.В, Промывка полезных ископаемых, М "Недра", 1978, с 190-191 (прототип и А1077629 2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что разделение материала и вывод загрязняющих фракций осуществляют импульсным введением в рабочий объем мелкодиспергированных пузырьков воздуха. Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к промывке полезных ископаемых,и может быть использовано в строительной индустрии для диспергирования, очистки и активации поверхности инертных наполнителей при производстве сверхпрочных бетонов иполимербетонов, а также в керамической и химической отраслях промышленности, в металлургии, например, в литейном производстведля регенерации формовочных истержневых смесей, для активацииФизико-химических поверхностныхсвойств материалов эа счет очисткиих поверхности от окисных, жировыхи иного рода пленок и увеличенияудельной поверхностной энергии иадгезии.Известен способ диспергированияматериалов путем воздействия наних давления, возбуждаемого в объеме жидкофазной среды 1,Известный способ не позволяетобрабатывать большие объемы жидкофазных сред и обладает по этой причине низкой эффективностью и ограниченным применением. Последнее обстоятельство обусловлено невозможностью диспергировать материалы,представленные крупными частицамиили кусками.Известен способ диспергированияматериалов путем возбуждения в жидкофаэной среде знакопеременногодавления, представляющего собой чередование фаз сжимающего и растягивающего напряжений, Знакопеременноедавление возбуждают путем силовоговоздействия на замкнутый объем жидкофазной среды и приводящий к возникновению интенсивной кавитации.Кавитация является основным фактором, обеспечивающим диспергирование и активацию частиц материалаэа счет увеличения их удельной поверхности 2 .Однако данный способ позволяетвозбуждать интенсивную кавитациюлишь в условиях ограниченного и герметично замкнутого объема жидкофазЗ.Способ по пп.1 и 2,о т л и ч а ющ и й с я тем,что,с целью усиления эффективности промывки за счет дополнительной очистки поверхности в процесс промывки вместе с материалом вводятмелкодисперсный абразивный материал. ной среды, в которой не могут возбуждаться интенсивные колебания сбольшой амплитудой смещения и высокой колебательной скоростью, В этих5 условиях эффективность диспергирования и активации остается невысокой, так как разрушаемые загрязняющие пленки вновь осаждаются на поверхности частиц и, обладая высокими адгезионными свойствами, вновьпрочно покрывают их, Кроме того,силовое воздействие энакопеременного давления на жидкость совпровождается дегазацией жидкости и образующиеся при этом воздушные пузырьки,всплывая, образуют в замкнутомобъеме воздушную полость, в результате чего амплитуда эвакопеременного давления резко падает, условиявозникновения кавитаций не обеспечиваются и процесс диспергированияпрекращается. Повышение эффективности и производительности процессавозможно в этом случае лишь за счетувеличения амплитуды знакопеременного давления, но это требует чрезвычайно высоких и неоправданных энергетических затрат, значительно усложняет технические средства реализации данного способа.30 Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатуявляется способ промывки сыпучихматериалов, включающий введение материала в зону разделения, дисперги 35 рование в жидкофазной среде путемвозбуждения низкочастотных кблебаний, разделение материала на фракции и вывод выделенных фракций, Диспергирование материалов происходитщ 0 за счет размывания их поверхностныхслоев переменными потоками жидкости,разупрочнения структуры энакопеременным давлением 3,Однако данный способ применим45 лишь для диспергирования вязкопластичных и вязкотекучих материалов,,легко растворимых в воде, такихкак глина, различного рода коллоид,ные вещества. Он совершенно не применим для промывки труднодиспергируемых материалов и очистки поверхности, так как эффективность приведенных факторов недостаточна дляразрушения структуры твердых материалов, активации поверхности засчет увеличения удельной поверхностной энергии, очистки поверхности отокисных и жировых пленок, а такжеот илистых, глинистых и пылевидныхчастиц. Способ обладает также низкойэффективностью при обработке вязкопластичных и вязкотекучих матерналов, так как знакопеременное давление, возникающее в жидкофазной среде при ее колебательном перемещении,незначительно и по этой причине возбудить интенсивную кавитацию достаточно сложно,Цель изобретения - повышение эффективности диспергирования и промывки материала.за счет наложения ударных волн гидравлических ударов. 20Указанная цель достигается тем,что согласно способу промывки сыпучих материалов, включающему введениематериала в зону разделения, диспергирование в жидкофазной среде путем 25возбуждения низкочастотных колебаний, разделение материала на Фракции и вывод выделенных фракций, вкаждом периоде низкочастотных колебаний в момент максимальной колебательной скорости осуществляют мгновенное торможение жидкофазной среды.При этом разделение материалаи вывод загрязняющих фракций осуществляют импульсным введением в рабочий объем мелкоди .пергированныхпузырьков воздуха.С целью усиления эффективностипромывки за счет дополнительнойочистки поверхности материала, перед диспергированием в процесс 40промывки вместе с материалом вводятмелкодисперсн 1 й абразивный материал.На чертеже изображено устройство для осуществления предложенного 45способа.Устройство содержит корпус 1,загрузочное 2 и разгрузочное приспособление 3, поршень 4, соединенныйпосредством штока 5 с вибратором б. 50В верхней части корпуса 1 расположена мембрана 7, выше которой в крышке 8 установлен ограничивающий элемент 9, выполненный, например, в,виде винта с площадкой. 55Способ осуществляется следующимобразом,Внутренний объем корпуса 1 заполняется водой, Сюда же через загрузочное приспособление 2 подается . 60материал, Поршнем 4, приводимым вколебательное движение вибратором 6,в объеме жидкофазной среды вОзбужда.ют низкочастотные акустические коле,бания с максимально возможной для конкретного типа вибратора б колебательной скоростью, Поскольку на низких звуковых частотах жидкофазная среда ведет себя как несжимаемое тело, колебания мембраны 7 протекают с такой же амплитудой, как и колебания поршня 4. При движении порш. ня 4 вверх мембрана 7 движется вверх, а при движении мембраны 7 вниз поршень 4 движется вниз, т,е мембрана 7 отслеживает движение поршня 4, при этом максимальной амплитуде смещения и колебательной скорости поршня 4 соответствует максимальная амплитуда и колебательная скорость мембраны 7.Величина свободного хода мембраны 7 устанавливается такой, при которой в Момент максимальной колебательной скорости происходит удар мембраны 7 об ограничивающий элемент 9. Запасенная массой жидкофазной среды кинетическая энергия М, наибольшее значение которой равно тУсоответствует моменту максимального значения колебательной скорости и в момент мгновенного торможения мембраны 7 ограничивающим элементом 9 трансформируется в энергию гидравлического удара, Возникающая при этом ударная волна, амплитуда которой значительно превышает прочность,чиспергируемых твердых частиц, эффективно разРушает их структуру эа счет большого градиента сжимающих и растягивающих напряжений, Разрушающий эффект ударных волн усиливается взаимодействием абразивных частиц е поверхностью материала.Возникающая за фронтом ударной волны Фаза разряжения вызывает образование многочисленных кавитационных пузырьков, которые, схлопываясь, оказывают основное диспергирующее действие на структуру загрязняющих примесей и активирующее воздействие 1на поверхность твердого материала.Гидравлический удар возникает в каждом периоде низкочастотных ко- " лебаний и эффект его мощного диспергирующего и активирующего действия усиливается колебаниями жидкофазной среды, при которых частицы отбрасываются друг от друга, при этом с их поверхности смываются разбитые гидроударом окисные пленки, переходят в раствор жировые пленки, а также илистые, глинистые и пылевидные частицы. С целью разделения и удаления загрязнений из области обработки материала в рабочий объем короткими импульсами вводят мелкодиспергирован. ные пузырьки воздуха.Эффект очистки (оттирки) поверхностей .частиц значительно усиливает"ся при введении в объем жидкофазной среды мелкодисперсного абразивного материала, который, вовлекаясь в колебательное движение с высокой, по сравнению с крупным обрабатываемым материалом, колебательной скоростью, особенно в момент ударных волн, механически сдирает с его поверхности наиболее прочно с ним связанные окисные пленки.Кавитационные пузырьки, вызываемые ударной волной; возникают не только в объеме жидкофазной среды, но и на поверхности, а также в трещинах, порах и капиллярах, дис пергируемого материала. Возникающие 15 с частотой ударных волн, схлопываясь в последующих фазах гидравлического удара, кавитационные пузырьки вызывают разрушение пленок, их вынос, очистку поверхности, полное раскры- К тие трещин, пор и капилляров.За счет образования дополнительных поверхностей при диспергировании материалов обеспечивается эффективная и всесторонняя активация твер дых материалов.В случае промывки диспергирования и активации материалов, используемых в качестве наполнителей при производстве сверхпрочного бетона ЗО и полимербетона, особое значение приобретает важная особенность предложенного способа, заключающаяся в том, что за счет ударных волн при диспергировании прежде всего происходит разрушение ослабленных зерен и кусков в зснах их минимальной прочности. Диспергирование протекает до такого уровня, при котором прочность всех вновь образованных зерен, частиц и кусков становится одинаковой, т.е. обеспечивается однородность физико-механических свойств наполнителя. Совокупность воздействия ударных волн и вызванной ими кавитации жидкости обеспечивает 45 высокую степень очистки и активации поверхности, что повышает адгеэионные свойства.;материала, и прочность бетонов.Переходящие в раствор с поверх ности материала разрушенные пленки, а также илистые, глинистые и пылевидные частицы и удерживаемые от оседания низкочастотными акустическими колебаниями сбрасываются с час- у тью жидкости через патрубок 10. Материал же выводится из .орпуса 1 посредством разгрузочного приспособления 3, обеэвоживается и направ. ляется для производства соответству О ющих изделий.П р и м е р. Максимальная колебательная скорость в частотном диапазоне 12-20 Гц при негармоническом характере колебаний мембран теорети чески составляет 2,5-8 м/с. При дос-,тигнутой скорости дивжения армированной мембраны 5 м/с и вынуждающем усилии с величиной удепьногодавления 0,8 кгс/см- получают ампли 2туду ударных волн гидравлическогоудара 16-120 кгс/см",Обработке подвергают щебень изгранитной крошки Фракции 10-20 мм,используемый в качестве наполнителя при производстве бетонов, В устройстве матЕриал подают через загрузочное приспособление с известнои)исходной загрязненностью 8,15 .0:,и наличием трудйо промывистых г.римесейСо стороны разгрузочнооустройства противотоком подаютводу при соотношении жидкой Фазык твердой 1,5;1, Колебательные движения армированной мембраны вызывают модулированным потоком сжатого воздуха с давлением 0,8 кгс/см,гПри этом амплитуду колебаний верхней мембраны устанавливаю 0,75 отамплитуды армированной мембраны,т.е, при каждом движении верхнеймембраны вверх в момент максимальной скорости она ударяла по ограничивающему элементу упора.При обработке материала в указанном режиме через 20 с в течение 5 спосредством дополнительного патрубка разгрузочного приспособления через рабочий объем устройства пропускают мелкодиспергированные пузырьки воздуха, которые всплывая обеспечивают вынос отделенных загрязненийи зоне.обесшламливания. Через несколько циклов указанной очисткиматериал поступает в разгрузочноеустройство,. где споласкивается противотоком чистой воды и выводится,Загрязненная вода, поступая противотоком, сливается через загрузочноеприспособление переливом.Для усиления эффекта диспергирования примесей и очистки поверхности материала в зону обработки череззагрузочное устройство в качествеабразивного материала подается песок в соотношении со щебнем 1:2, который также очищается от глинистыхпримесей, выводится вместе со щебнем через разгрузочное устройствои вместе направляется для приготовления бетона.Эффективность диспергирования загрязняющих примесей и промывки материала оценивается в соотношении с методикой ГОСТ 8269-64.Промывка в механических классификаторах, сепараторах, барабанных мойках, вибрационных мойках, широко используемый способ перетирания глинистых примесей в корытных мойках, согласно прототипу обеспечивают неполную промывку добываемого сырья от1077629Составитель Л. АнтоноваТехред Т. Маточка Редактор А.Долинич Корректор И.Эрдейи Заказ 811/3 Тираж 616 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5филиал НПП "Патентф, Г.ужгород, ул.Проектная, 4 содержания вредных примесей до 1-3при условии исходной загрязненностисырая, не превышающей 7-8 среднепромывистых глин: и совсем не обеспечивают очистку поверхности от окисных пленок очистка кварцевых песков и литейных смесей). Предлагаемый способ промывки показал при опробировании воэможность промывки материалов с содержанием до 15 труднопромывистых глин и других примесей, до 30 среднепромывнстых загрязнений, при этом в выходном продукте в соответствии с методикой оценки по ГОСТ 8269-64 загряэнений не обнаруживалось. Кроме того,повыаение интенсивности процессапромывки и очистки поверхности материала обеспечивает сокращение расхода проьнвочной воды более чем в5 раз, экономию электроэнергии в3 раба и сокращение времени обработки материала до 30-40 с.