Способ сепарации сыпучих материалов

(5 ц 5 В 07 В 13/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕПЬСТВУ АВТОРСКО(088. 8)свидетельство СССРВ 07 В 13/029 1965.видетельство СССРВ 07 В 13/02, 1987.ПАРАЦ.И СЫПУЧИХ МАТЕя зависим1/8 диус Ъ, м;Б, рад/с; я Изобретение азделения тве их материалов ся к способам но р длба,априме р, сь назначено д х пр тал- енносгорн руднои,ой промы спользовани че лургическои, хти, на предпристроительных мхозяйства. иях производств иалов и сельского тенси икац ель изобретени процесса сепар ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к разделению твердых, например, сыпучих материалов (СМ) в горнорудной, металлургической, химической и др. отраслях пром-сти. Цель - интенсификация процесса сепарации. Для этого СМ подают на вращающийся барабан (Б). При этом предварительно устанавливают вращение Б в режиме, определяемом поьзости В = 0,8 О, где В = Кх- безразмерный критерий, учитывающий комплекс воздействия всех сил на тело во вращающемся Б; К - раЯ - угловая скорость- ускорение свободного 2падения, м/с,= с 1/Р - относительный размер узкой граничной фракции, разграничивающий смесь СМ на два клас са - плюс 10 и минус Р; с 1 - диаметр частиц граничной фракции, м; Р - диаметр максимальных частиц, м. При таком вращении Б происходит расслоение материала по крупности с концентрацией одной из выделяемых фракций СМ в нижней части Б в центре тяжести перемещаемого СМ. Из определенного значения величиной В, характеризующей режим движения Б, при известном радиусе К определяют необходимую угловую скорость Я Б и ось разгрузочного желоба смещают относительно вертикального диаметра Б по ходу его вращения на величину угла Р откоса СМ в верхней части загрузки, а от Б к его центру по радиусу К, определяемому по приведенной формуле, При этом фракция, сконцентрированна в центре тяжести перемещаемого СМ при вращении Б, удаляется с помощью разгрузочного желоба посредством его совмещения с областью концентрации этой фракции. 3 ил. На фиг. 1 представлен сепарато осуществления предлагаемого спосо продольный разрез; на фиг. 2 - схема определения центра тяжести (почки) перемещаемого материала на фиг. 3 -Эдиаграмма зависимости В = 0,8 .Способ разделения сыпучих материалов включает подачу материала во вра щающийся барабан, пересыпание материала в водопадном режиме, расслоениетолщина слоя, перемещаемого материала (стрелка сегмента 5 ки), м;ткоса ма загруголней ериала в верхзки, равныйитра тяжести асти загр подъема ц узки;внутреннегматериала.егмента Ь зи барабана.загрузки- угочегСтрелкаи загруз ения сыпу сит от стеи оптималь,5 стрелка п епени сегмента равна радиусу барабана Ь=К.Способ позволяет одним только изменением угловой скорости барабана материала по крупности с концентрацией одной из выделяемых фракций в нижней части барабана в центре тяжестиперемещаемого материала и выделение5фракции, сконцентрировавшейся в центре тяжести перемещаемого материала,посредством совмещения оси нагрузочного желоба с областью их концентрации.Предварительно устанавливают вращение 10барабана в режиме,В=0,81, (1)КЯгде: В = --- безразмерный критерий,Кучитывающий комплексвоздействия всех силна тело во вращающемсябарабане;К - радиус барабана, м;Я - угловая скорость барабана, рад/с;- ускорение свободногопадения, м/сс 1- относительный размерЭузкой граничной фракции, разграничивающийсмесь на два класса -плюс 1 0 и минус 8 0;Й - диаметр частиц граничной фракции, м; 30Э - диаметр максимальныхчастиц смеси, м;а ось разгрузочного желоба смещаютотносительно вертикального диаметрабарабана по ходу, его вращения на величину угла 3 и угла естественногооткоса материала, равного углу подьема центра тяжести загрузки, от обечайки барабана на величину и соответствующим смещением оси разгрузочного желоба относительно барабана просто и четко регулировать разделение самого разнообразного сыпучего материала на два заданных класса крупности, т,е. позволяет расширить область применения способа и регулирования гранулометрического состава выделяемой при сепарации фракции сыпучей смеси.Способ осуществляется в сепараторе, состоящем из приводного барабана 1, неподвижного диска 2, жестко скрепленного с загрузочным желобом 3 и установленного в полости барабана с зазором а в нижней части, диска 4, имеющего эксцентрично расположенное отверстие 5 и установленного с возможностью вращения в торцовой части барабана, в отверстии 5 с возможностью.вращения установлен второй диск 6 с эксцентричным отверстием 7, в котором с возможностью вращения и поступательного осевого перемещения установлен разгрузочный желоб 8 в виде полого цилиндра с винтовыми лопастями 9 во внутренней полости, жестко скрепленными со стенками цилиндра. Устройство. оснащено также желобами 10 и 11 под желобом 8 и приспособлением 12 для передачи разделенных фракций 13 и 14 в технологический поток. Для осуществления поворота диска4 предусмотрена червячная передача(червяк 15, червячный венец 16), Ба-рабан 1 посредством бандажа 17 установлен в опорных роликах 18. Для фиксации диска 6 в нужном положении относительно диска 4 предусмотрены зажимные винты 19. На патрубке 20 диска6 смонтирован пневмо-или гидроцилиндр21, шток 22 которого шарнирно соединен с кольцом 23, установленным вкольцевом пазу 24 на поверхности желоба 8, На площадке 25 кольца 23смонтирован привод 26 для приведенияво вращение желоба 8 посредством зубчатых или фрикционных колес 27 и 28Первое из них установлено на валупривода 26, второе закреплено на разгрузочном желобе 8,Восходящий поток материала (совершающий круговое движение совместно сбарабаном) обозначен позицией 29,нисходящий (пересыпающийся вниз)позицией 30, Направления движения ба 5 16325 рабана и потоков материала показано стрелками.Способ осуществляется следующим образом.В полость между дисками 2, 4 и 6 вращающегося барабана 1 по загрузочному желобу 3 непрерывно подается подлежащий сепарации сыпучий материал, который слоем (поток 29) ложится на поверхность барабана и вместе с ним поднимается вверх до тех пор, пока не уравновесится центробежная сила, действующая на частицу смеси, и радиальная состагляющая силы тяжести, направленная от рассматриваемой точки к оси вращения барабана. При этом частицы отрываются от поверхности барабана или слоя смеси и падают вниз, пересыпаясь и взаимодействуя одна с 20 другой. Поскольку частицы смеси, расположенные на разном удалении от оси вращения, имеют к моменту отрыва разные начальные скорости, то верхние слои пересыпающейся смеси (потока 30) имеют большую скорость, а нижние меньшую, т.е, движение смеси является вихревым. В вихревом поле при взаимодействии частиц частицы определенного размера (фракции) перемещаются в места, где скорость смеси минимальна, и скапливаются там, образуя так называемую почку, при этом центр почки все время остается на месте - на границе между восходящим 29 и нисходящим 30 пооками, Материал как бы перекатывается по внутренней поверхности барабана, одновременно вращаясь вокруг почки.Как показывают теоретические и экспериментальные исследования, центр40 почки находится на радиусе барабана, повернутом от нижней части вертикального диаметра по ходу вращения барабана на угол Ь подъема центра тяжести загрузки, на расстоянии 20разграничивающая два этих класса (граничная фракция), при известном значении критерия В может быть определена по диаграмме (фиг. 3), построенной по экспериментальным данным. На фиг. 3 фракция смеси обозначена ее относительным размером. При Р(где 1 - средний относительный размер частиц смеси) в почке концентрируются частицы класса плюс(на диаграмме - заштрихованная зона от + о до 1), при Г (- частиць класса минус Р (на диаграмме - заштрихованная зона от нуля до -1). При= с частицы смеси равномерно распределены во всем объеме, сепарация отсутствует.Таким образом, для разделения непрерывно подаваемого в барабан сыпу- чего материала по крупности частиц на два класса: + ои - о по соотношению (1) определяют безразмерный критерий В, характеризующий режим движения, а из него при известном радиусе барабана В. определяют необходимую угловую скорость барабана по формуле(3)После установки желоба 8 в нужное положение приводят барабан во вращение со скоростью Я, а для эвакуации материала почки ось разгрузочного желоба смещают относительно барабана: от нижней части вертикального диаметра - по ходу вращения барабана на уголподъема центра тяжести загрузки, от обечайки барабана - на величину К, определяемую по формуле (2)Фракция, концентрируемая в почке, при вращении барабана удаляется с.помощью разгрузочного желоба 8 и поступает в желоб 10, остальная часть материала через зазор а пересылается из полости барабана в желоб 11.5 сти кл от обечайки барабана.В зависимости от скорости враще ния барабана, т. е . в зависимо сти о безразмерного критерия Вконцентрируются крупныечастицы смеси, и смесь по крупно частиц разделяется на два асса - один класс сосредотачивается в поч ои - вокруг нее. Узкая фрак Для установки желоба 8 в нужное положение вращают червяк 15 в требу емом направлении, при этом поворачивается на заданный угол червячный венец 16 вместе с диском 4. После проведениядиска 4 в нужное положение отворачивают зажимные винты 19, поворачивают диск 6 в пазах диска 4 на требуемый угол, при этом центр желоба 8 совпадает с центром почки. Затяжкой зажимных винтов 19 фиксируют в требуемом положении диск 6, а1632520 с 1 2 -- 0 67. Э 3 50 следовательно, и центр разгрузочногожелоба 8.В дальнейшем включают привод 26,который через колеса 27 и 28 приво 5дит во вращательное движение желоб 8.Затем вводят в работу цилиндр 21, который посредством штока 22, шарнирносоединенного с круговым кольцом 23,и кольцевого паза 24 приводит желоб8 в поступательное вдоль оси движение, по заданной программе периодически вводя желоб 8 в полость барабана 1 и выводя его из полости барабана 1. 15При правильно подобранной скороститранспортирования по разгрузочномужелобу количество вновь сконцентрированных в почке частиц равно количеству частиц, перешедших в разгрузоч ный желоб, и, таким образом, процесссепарации непрерывный.В случае необходимости разделениясыпучей смеси на два других класса посоотношению (1) определяют новое значение критерия В, а по соотношению(3) - новое значение угловой скорости барабана, по соотношению (2) - новое значение координаты К, в соответствии с которым желоб 8 смещают в новое положение,1П р и м е р 1. Сыпучая смесь - чугунная дробь для дробеметных аппаратов, крупность частиц смеси: диаметрмаксимальных частиц 0 = 3 мм, диаметр 35минимальных частиц йм,ш= 0,25 мм. Радиус барабана К = 0,15 м. Угол подьема центра тяжести загрузки чугуннойдроби при вращении барабана= 69угол внутреннего трения= 40 . Степень загрузки барабана ц = 0,5, стрел-.ка сегмента загрузки Ь = К = 0,15 м.Смесь требуется разделить на двакласса: + 2 мм и - 2 мм (й = 2 мм),В соответствии с исходными данными 45Определяют относительный размерграничной фракции Определяют требуемый режим враще-.ния барабана В = 0,8 О = 0,24Определяют угловую скорость бара- бана Ва 0 24 9 8155Я = - = - - - = 3 96 рад/сК 0,153 чему соответствует частота вращениябарабана и = 37,8 об/мин,Определяют координату К центра почки 0,088 м. По значениям координат= 69 и К = 0,088 м устанавливают желоб.Заполняют полость барабана сыйучим материалом, подлежащим сепарации, до получения заданной степени загрузки (в примере 1 до ( = 0,5 или Ь = К = = 0,15 м)Приводят барабан во вращение с угловой скоростью Ю= 3,96 рад/с и одновременно приводят в действие механизмы вращения и возвратно-поступательного движения разгрузочного желоба. Количество подаваемого в барабан сыпучего материала автоматически (с помощью системы автоматизации работы сепаратора) поддерживается равным суммарному количеству фракций, удаляемых из барабана через разгрузочный желоб и зазор а.Поскольку относительный размер граничной фракции О + с 1 3+О 25- 0,67 )2 Р 23= 0,584,то в почке концентрируются и удаляются через разгрузочный желоб частицы класса +2, т.е. частицы с диаметром 2-3 мм, Остальной материал (0,25- 2,0 мм) удаляется через зазор а.П р и м е р 2. Исходные данные те же, что и в примере 1. Смесь требуется разделить на два класса; + 1 мм м - 1 мм (с 1 = 1 мм) .В соответствии с исходными данными в порядке по примеру 1 определяют0,335; В = 0,03; Я = 1,4 рад/с (п = 13,75 об/мин), К = 0,128 м, По значениям координат = 69 О и К = = 0,128 м устанавливают желоб.Далее повторяют операции по примеру 1 с тем отличием, что барабан приводят во вращение с угловой скоростью Ю = 1,4 рад/с. Поскольку относительный размер граничной фракции= 0,335 С3 = 0,584, то в почке концентрируются и удаляются через разгрузочный желоб частицы класса - 1, т.е. частицы с диаметром 0,25 - 1,0 мм. Остальной материал (1 - 3 мм) удаляется через зазор а.Способ позволяет сепарировать на одном и том же аппарате сыпучие смеси различного минерального и гранулометрического состава с различными по размерам и форме частицами, а также,м,Вя 2 перемещаемог а сл ала,безразмер учитывающ критерии,омплекс г матеуголней материала в веагрузки, м;ннего трения сы ко сти у нут ате а, м. 6 ре гулиров ать гран уломе триче ский со став продукта сепарации, Внедрение изобретения расширяет технологические возможности отраслей промышленности,5 связанных с переработкой сыпучих материалов. Формула из обретения Способ сепарации сыпучих материалов, включающий подачу материала во вращающийся барабан, пересыпание материала в водопадном режиме, расслоение материала по крупности с концентрацией одной из выделяемых фракций в нижней части барабана в центре тяжести перемещаемого материала и выделение фракции, сконцентрировавшейся в центре тяжести перемещаемого ма О .териала, посредством совмещения оси разгрузочного желоба с областью их концентрации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью интенсификации процесса сепарации, предварительно 25 устанавливают вращение барабана в режиме, определяемом по зависимости воздеиствия всех сил натело во вращающемся барабане; Радиус барабана, м;- угловая скорость бара бана, рад/с;- ускорение свободного падения, м/с;3 = -- относительный размер0узкой граничной фракции, разграничивающийсмесь на два класса -плюс й и минус 0;Й - диаметр частиц граничной фракции, м;Б - диаметр максимальныхчастиц, м,а ось разгрузочного желоба смещают относительно вертикального диаметра барабана по ходу его вращения на угол откоса материала в верхней части загрузки, а от барабана к его центру по радиусу на величинуОф фО Составитель О.Паленов Техред Л,Сердюковаедактор И,Шулл КНТ ССС т с Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О 1 024 ог аказ 573 Тираж Зб 8НИИПИ Государственного комитета по изобр113035, Москва, Ж, Рауш цбФилдКорректор М, Шароши Подписноеям и открытиям наб., д. 4/5