Способ разделения минералов

(19) 1)5 В 7/00 в 09 ОПИСАН АВТОРСКОМ ЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(71) Научно-производственное объед нение "Казрудгеология" и Казахский научно-исследовательский институт минерального сырья(56). Авторское свидетельство СССР. Иф 988378, кл. В 03 В 13/06, 1981,Авторское свидетельство СССР В 127207, кп, В 03 В 5/40, 1959, (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ (57) Использование; обогащение полезных ископаемых при селективном Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может бытьиспользовано для селективного выделения легкоиспаряемых или возгораемых частиц из минеральных смесей, например алмазов.Известно устройство,осуществляю "щее способ разделения минералов поупругим свойствам, которое включаетподачу разделяемого материала на вибрирующуюся отражательную плоскость, ,выполненную из магнитнострикционного материала, и последующее разделение. . Материалы, обладающие высокой прыгучестью, отскакивают от вибрирующей поверхности в соответствующий бункер.Однако при использовании данного способа при разделении тонких и тонкодисперсных частиц газовая подушка,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР вьделениц легко испаряемых или возгараемых частиц из минеральных смесей. Сущность: при переработке легкаиспаряемых или возгораемых ценныхминералов на наклонной вибрирующейповерхности, последнюю нагревают дотемпературы испаренйя или возгоранияценного минерала, При частичном возгорании или испарении ценного компонента образуется газовая подушка, накоторой частицы начинают скользитьбез трения к разгрузке. Прочие минеральные частицы движутся с трениеми поэтому с меньшей скоростью. В результате образуются два потока, которые разделяются и улавливаются вразные бункеры. 2 ил. образующаяся над колеблющейся поверхностью, не дает достаточно полного контакта ее со всеми частицами разделяемого материала, что чриводит к ухудшению качества разделения.Известен также способ разделения минералов; включающий подачу смеси минералов в зону импульсного электромагнитного облучения и последующее избирательное силовое воздействие на нее,Недостатком данного способа является то, что избирательное силовое воздействие оказывается, только на электропроводные частицы. Кроме того этот способ требует использования ла зерного излучения, что ограничивает его производительность, требует существенных удельных энергетическихэлектронагреватели 3, Вибрирующаяповерхность с уклоном в сторону разгрузки материала через направляющие4 опирается. на подшипники скольжения5 таким образом, чтобы могла совершать на них горизонтальные колебания.Подшипники скольжения через стойки6 крепятся к основанию 7. Вибратор8 дебалансного типа жестко крепитсяв правом торце (со стороны питающегобункера) к вибрирующей поверхности,Приемные бункеры для ценного компонента 9 и хвостов 10 располагаютсяниже разгрузочной кромки вибрирующейповерхностц слева и примыкают к ней.Способ осуществляют следующим образом.Минеральная смесь из бункера 1 по О дается на вибрирующую наклонную поверхность 2. При этом температураповерхности поддерживается электронагревателем на уровне температурыиспарения или возгоранияценного ком понента, Вибрация поверхности 2, опирающейся через направляющие 4, подшипники скольжения 5 и стойки б наоснование 7, осуществляется вибратором 8, Под действием скатывающей силытяжести и вибрации минеральная смесьначинает двигаться к разгрузочномуконцу. Поскольку температура нагретой поверхности поддерживается науровне испарения или возгорания частиц ценных минералов, то под ними Об разуется газовая подушка из пара Илипродуктов горения, на которой этичастицы начинают скользить практически без трения к разгрузочномуконцу, Прочие минеральные частицы поДвоздействием вибрации также движутся к разгрузочному концу, но при этомиз-за трения о поверхность набираютсущественно меньшую скорость. В результате такого различия скоростей ф частиц в момент схода их с поверхности образуются. два потока, которые нри;дальнейшем свободном падении проСтранственно разделяются и улавливаютсяраздельно бункером для ценного компонента 9 и бункером для хвостов 10,Предлагаемый способ и устройствомогут быть использованы, нацример,для селективного выделения алмазов изприродных минеральных смесей.П р и м е р . Прямой экспериментна нагревательном столике микроскопа,используемого для термических исследований минералов, показал, что час 3 1734852затрат .и сложен в аппаратурной реализации.Известен способ, описанный в авт,св, СССР У 127207 (прототип), включающий подачу материала на наклоннуювибрирующую поверхность и вывод разделенных фракций.Однако данный способ не обеспечивает высокое качество и селективностьвыделения ценных минералов,.поскольку разделение минеральной смеси осуществляется только по плотностнымсвойствам частиц без учета другихсвойств, например термических.Целью изобретения является повышение качества разделения минеральнойсмеси, содержащей легкоиспаряемые иливозгораемые ценные частицы.Поставленная цель достигается тем,что вибрирующую поверхность нагреваютдо температуры испарения или возгорания ценного минерала,Сущность предлагаемого способазаключается в следующем.При подаче разделяемого материалав тепловое поле поверхности, нагретойдо температуры, достаточной для испарения или возгорания ценного компонента минеральной смеси, последнийпри частичном возгорании или испарении со стороны контакта с поверхностьюобразует газовую подушку, котораязаставляет ценные частицы как бы па-,рить над поверхностью, Прочие же частицы, т,е. не испаряемые или не возгораемые продолжают контактировать(без парения) с нагретой поверхностью.Поскольку нагретая поверхность, согласно предлагаемому способу, имеетнаклон и вибрирует, то частицы на,чинают скатываться с нее. Причем ценные частицы из-за наличия газовой подушки под ними скатываются практическибез трения, а остальные с трением.Вследствие этого в момент схода частиц с поверхности образуются два погока с различными скоростями, которыепри дальнейшем свободном падениипространственно разделяются и улавливаются соответствующими бункерами дляценного компонента и хвостов.На фиг,1 представлено устройство,осуществляющее предлагаемый способ.Устройство состоит из питающегобункера 1, жестко скрепленного состороны подачи (справа) разделяемогоматериала на вибрирующей поверхности2, в которой впота 11 вмонтированы5 13485тица алмаза раэмера 25 мкм совершаетхаотическое броуновское движение нараскаленной плите, подобное тому,какое совершает капля воды, при температуре нагретой поверхности 600800 С. Этот факт указывает на то, чтопод частицей алмаза образуется газовая подушка из СО согласно реакциигорения С + О = СО, Причем при наклоне столика, частица скатывается споверхности нагрева. На основе этогофакта ниже приводится инженерно-физический расчет, проясняющий сутьспособа и позволяющий определить основные параметры устройства для вьделения алмазов.Рассмотрим частицу алмаза,на горячей поверхности, которая начинаетгореть в момент контакта с последней. 20При этом горение будет не самоподдер. -живающимся пЬ следующим причинам. Присоприкосновении частицы с горячей поверхностью она вспыхивает со стороныконтакта, в результате чего возникает 25действующая на частицу реактивная тяга от продуктов горения и она подпрыгивает. При этом газовое облакоСО, отразившись от горячей поверхности, как бы накрывает частицу и чемсамым перекрывает доступ кислорода кучастку возгорания, в результате чегореакция горения прерывается. Частицавновь падает на горячую поверхность ипроцесс повторяется, тем самым создавая эффект броуновского движения,Реакция горения алмазаС+О =СО(1)В этом случае в единицу времениобразуется следующая масса газа40(5) а 1 с "с ф (13) где 0 - количество моль алмаза, сгораемых в единицу времени;9 - молярная масса алмаза;Юош - начальная масса частицы аломаза. дв, =4 ц "СОгде ЯО - молярная масса газа СО,ф,с.,- количество моль газа обВразуемого в единицу времени в процессе горения.В процессе горения частица получаетнекоторый импульс Р, обусловленныйреактивной отдачей продуктов горения,.направленный вверх (фиг.2).. 50Рг фЧотн СО, (3)где 7 - относительная скоростьОтис СОпродуктов горения (СО)в направлении к нормалиповерхности (постояннаявеличина).Сила отдачи, соответствующая импульсу (3), определяется из уравнения ЙРяРа " ас Чотк.СО ш(м), (4)Поскольку частйца находится во взвешенном состоянии то сила (4) должна быть уравновешенной силой массы частицы, т.е.ша = Ч м.щ ш(с) =Рсо Чотн,СО,Пса,. где ш - масса частицы.Относительнущ скорость горения в направлении нормали можно определить через относительную скорость. Чотн.сОкоторую. в свою очередь можно определить через среднеквадратичную скорость продуктов горения, т.е,1сб ) Ч р(6) где Ч - усредненная по поверхносгорти горения среднеквадратичная скорость.Если возгорание частицы происходит с одной стороны, то усреднение Ч в полуплоскости будет1Ч 2 Ч 2(7)гор 2где Ч - скорость тепловых частицпродуктов горения, которуюможно определить из законасохранения энергииЬН = Р (СО Чф1(Чотя,О, ) = ЬН/рсО, (1 О), где ЬН - теплота сгорания алмаза.Можно показать усреднением по направлениям, что относительная скорость продуктов горения в. направлении к нормали поверхности равна2 ( 2 ЬНоти сОЧотя СОД (11)ь и СОИ ПодставлЯЯ (11) вполучаем2 ДНшд 1 СО 1 СОв а з рфСОаНо масса. частицы во времени при стационарном горении, а это предположение в рамках инженерно-физического расчета вполне приемлемо (для времени, превышающего время единичного отскока частицы от горячей поверхности), изменяется по законуСогласно закону сохранения массы Р "с РСО,1 СО . (14)С помощью выражений (13) и (14) можно определить время полного сгора ния частицы (ш О)гор, " шфф 1 ес = шб/ЯС 00 СОИз уравнения (12) найдем оценку скоРости сгоРаниЯ ЦСПСО пРи Раз мере частицы 0 = 2 мкм, теплоте сгорания алмаза ОН = 393 10 з Дж/моль, плотности3,4 10 кг/моль, уско,. ренин свободного падения = 10 м/сзф з исааа 15 ы ц - ю, ц Рз - й 1,46 10 цс с РСО СО 12 Г , О Нкг/с (16)(18) щф с, . (19)сгорания 001 ис фф цы (= 0,01) будет 01 190 19 с,(20) стица пройдет по поверхности соЧ = 0,5 м/с расНапример, время дной массы части 1 ы0За это время ч наклонной горячей средней скоростью стояние1 0,51,9 = 95 1 м Как видно из (17)время полного Зц сгорания частицы алмаза, даже такого малого размера как 25 мкм, над горя-.чей поверхностью достаточно велико.За такой промежуток времени поле тя .жести может его сместить на значительные расстояния. Однако нас интересует возможность неполного сгорания, поэтому определим время сгорания с" некоторой -доли частицы ф, Из выражения (13) следует, что данное ,щ время определится уравнениемДанная величина пути и определит длину горячей поверхности для уверенного селективного выделения тонких алмазов из минеральной смеси. Причем угол наклона горячей поверхности можно определить из системы уравненийЧщ Й эЬ = 1 зз.п 3, (22)Ч 2 Чгде Ч. - скорость схода частиц аломаза с горячей поверхностиус но принято Ч,2 Ч - удвоеннаяскоростьскольжения частицы на лов пути ееперемещения; я горячей д горизонм;поверхности;. орячей поЬ - возвышение кр поверхности н тальным уровй- длина горячей угол наклона верхности. з (22) следует, что з.п= - р 42 Ч. 4 Г 0,226 рад а 13нли Использование предлагаемого способа позволит существенно повысить селективность извлечения легко испаряемых или возгораемых минералов из минеральной смеси особенно, если разделяемый материал представлен тонкими или тонкодисперсными фракциями. формула и з о б р е т Способ разделения минераловз вклю чающий подачу материала на наклонную вибрирующую поверхность и вывод по лученных фракций, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения качества разделения при перера, ботке легко испаряемых или возгораемях ценных минералов, наклонную поверхность нагревают до температуры испарения или возгорания ценного минерала.1134852 йж 2Составитель О.Тарноведактор М.Кузнецова ; ТехредЛ,Олийнык Подписноеениям и открытиям при ГКНТ СССР кая наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгоро Гагарина,30 з 1768 Тираж ИИПИ Государственного комитета по изобЗа ВН ий Корректор М,Муска