СПОСОБ ГАЗОСТРУЙНОЙ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
PROCEDURE FOR GAS JET DISINTEGRATION OF MATERIAL AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области подготовки полезных ископаемых к обогащению, а также может быть использовано для получения гомогенных смесей в химической, строительной и других отраслях промышленности.
Известно устройство для промывки полезных ископаемых, с помощью которого осуществляется способ струйно-акустической дезинтеграции материала, включающий загрузку исходного материала, дезинтеграцию материала посредством истечения высоконапорной водной струи в совокупности с механическими соударениями кусков, производят разрушение связей между глинистыми частицами в агрегатах, освобождают и взвешивают частицы в водной среде, производят разгрузку материала [1].
Более близким аналогом по технической сущности является способ акустической обработки [2], включающий вибрационную и акустическую обработки материала в рабочей камере.
Известно устройство для промывки полезных ископаемых (струйно-акустической дезинтеграции материала), включающее рабочую камеру, загрузочное и разгрузочное отверстия, приспособление для подачи газовой струи (см. [1]).
Целью изобретения является повышение эффективности подготовки труднопромывистого материала к обогащению.
Поставленная цель достигается тем, что исходный материал перед загрузкой в рабочую камеру смешивают с водой и придают ему круговое движение внутри камеры кинетической энергией газовой струи, создаваемой струйно-акустическим генератором. При этом истечение газовой струи в водную среду осуществляют импульсно, а для поддержания турбулентности потока и исключения возможности расслаивания по плотности составляющих, имеющих разные значения плотности, осуществляют вертикальное перемешивание слоев потока за счет выполнения дна рабочей камеры неровным. Если рабочая камера имеет форму цилиндра и при загрузке смешанного с водой кускового материала загружаемый поток направлен внутрь камеры по касательной, то струя даже небольшой мощности обеспечит круговое движение пульпы в рабочей камере. Истечение газовой струи в водную среду формирует в ней акустические колебания, которыми, в совокупности с механическими соударениями кусков при движении материала, дезинтегрируется материал и взвешиваются частицы в водной среде. Дискретный выброс струи газа в водную среду формирует нестационарный спектр акустических колебаний преимущественно в низкочастотном диапазоне, что повышает интенсивность дезинтеграции глинистого материала. Сама по себе подача газовой фазы в нижние слои пульпы нарушает стационарность среды пульпы по всей высоте за счет формирования и движения вверх пузырьков газа. Кроме того, волновые колебания в водной среде и особенно при наличии избытка газовой фазы в среде способствуют возникновению кавитации, что интенсифицирует процесс дезинтеграции глинистых агрегатов. Для поддержания уровня турбулентности потока и исключения возможности расслаивания материала пульпы по плотности осуществляют вертикальное перемешивание слоев посредством переменного рельефа дна рабочей камеры. После дезинтеграции материал разгружают и подают на переработку.
В процессе обработки меняют направление газовой струи. Распространению акустических колебаний в водной среде при их генерировании газовой струей препятствует граница поверхности газ-жидкость. При стационарном положении газовой струи в водной среде создается газовый купол вокруг струи и часть волновых колебаний отражается от поверхности границы фаз и гасится внутри газовой области. Изменение направления струи позволяет исключить формирование стационарного газового купола и позволит повысить долю волн, проходящих в рабочую зону. Кроме того, изменение направления струи способствует повышению турбулентности потока, что приводит к увеличению числа механического соударения кускового материала при движении и тем самым повышает скорость процесса дезинтеграции.
В рабочей камере устанавливают сетку вдоль боковой стенки, загружают неклассифицированный материал, осуществляют его классификацию в процессе направленного кругового движения материала внутри рабочей камеры и после его обработки разгружают материал разных фракций раздельно. При направленном круговом движении материала в цилиндрической рабочей камере за счет центробежной силы более плотные частицы буду перемещаться преимущественно по внешнему диаметру потока, вдоль боковой стенки рабочей камеры, установленная вдоль боковой стенки сетка позволяет совместить процессы дезинтеграции в рабочей камере и классификации.
Разгрузку мелкого класса крупности из рабочей камеры осуществляют непрерывно. Возможность разделения по классам крупности в процессе дезинтеграции позволяет осуществлять разгрузку мелкого класса крупности из рабочей камеры в непрерывном режиме.
Рабочая камера выполнена в виде цилиндра с дном, начальный участок которого от линии загрузки имеет подъем, а затем уклон. Загрузочное отверстие расположено на вертикальной стенке верхней части рабочей камеры, а разгрузочное отверстие - на этой же стенке в нижней части камеры в конце уклона. Область загрузки отделена от области разгрузки перегородкой с окном на уровне приспособления для подачи газовой струи, выполненного в виде струйно-акустического генератора, установленного на поворотной опоре, закрепленной на вертикальной телескопической рейке с возможностью перемещения по высоте камеры и подачи струи вдоль ее боковой стенки.
Рассмотрим способ струйно-акустической дезинтеграции материала и устройство на примере конкретного исполнения.
На фиг.1 показан общий вид струйно-акустической установки, на фиг.2 - вид сбоку (разрез), где 1 - рабочая камера, 2 - лоток, 3 - загрузочное отверстие, 4 - струйно-акустический генератор, 5 - телескопическая рейка, 6 - дно рабочей камеры, 7 - перегородка, 8 - разгрузочное отверстие.
Исходный глинистый материал смешивают с водой в соотношении т:ж не менее 1:1 и подают в рабочую камеру 1 по лотку 2 через загрузочное отверстие 3. Струей из струйно-акустического генератора 4 материалу придают направленное круговое движение в объеме рабочей камеры 1. В начале цикла обработки струйно-акустический генератор 4 размещен в самой нижней зоне рабочей камеры 1. После заполнения всего объема рабочей камеры 1 струйно-акустический генератор 4 переводят в среднее положение по высоте с помощью подъемного механизма и телескопической рейки 5. При круговом движении по объему рабочей камеры 1 материал постоянно перемешивается, при этом кусковая часть соударяется друг с другом. Перемешиванию материала способствует неровное дно 6, начальный участок которого, от линии загрузки, имеет подъем, а затем дно имеет уклон. Во время обработки струя из струйно-акустического генератора 4 генерирует акустические колебания, которые распространяются по всему объему рабочей камеры 1 и, наряду с механическими соударениями кускового материала, осуществляют разрушения связей между частицами. Дезинтегрированный глинистый материал при постоянном круговом движении в объеме рабочей камеры остается во взвешенном состоянии в течение всего цикла обработки. Крупнокусковая фракция, размеры которой превосходят предельные значения и не могут быть вовлечены в общий направленный круговой поток, накапливаются у перегородки 7 перед разгрузочным отверстием 8. После цикла обработки весь материал разгружают через разгрузочное отверстие 8 и подают на классификацию. Продуктивную фракцию направляют на извлечение полезного компонента. После полной разгрузки рабочей камеры 1 разгрузочное отверстие 8 закрывают и в освободившуюся рабочую камеру 1 подают очередную порцию исходного материала.
1 A.c. SU 1166820 А, 15.07.1985, В03В 5/02, 4 с.).
2. Акустическая технология в обогащении полезных ископаемых под редакцией Ямщикова B.C., Москва, «Недра», 1987 г., стр.79-107.