Сепаратор электростатический пластинчатый

Полезная модель относится к оборудованию для обогащения полезных ископаемых, а именно, к сепараторам электростатическим пластинчатым, применяемым для разделения смесей минералов с различными электрическими свойствами.
Известен трибоэлектростатический сепаратор [1], включающий устройство подачи продукта, представляющего смесь минералов с различными электрическими свойствами, корпус, внутри которого вертикально друг над другом размещены, по крайней мере, два электростатических модуля, каждый из которых состоит из заземленного электрода, выполненного в виде пластины, установленной под углом к горизонтальной плоскости, из подключенных к высоковольтным источникам питания верхнего и нижнего электродов противоположной полярности, установленных соответственно над и под заземленным электродом, делители, продуктопроводы и приемники просепарированных продуктов.
Трибоэлектростатический сепаратор [1] (далее сепаратор) является наиболее близким к предложенному по совокупности признаков и достигаемому результату и выбран в качестве прототипа. Сепаратору-прототипу присущи следующие недостатки:
не реализуется возможность поддержки оптимального температурного режима сепарации;
при электростатической сепарации не учитываются особенности различных смесей минералов: тип минералов, массовая доля каждого из минералов в смеси, различия в электрических свойствах минералов.
В основу полезной модели поставлена задача в сепараторе электростатическом пластинчатом повысить эффективность сепарации путем поддержки оптимального температурного режима процесса сепарации и подключения электродов к высоковольтным источникам питания с возможностью изменения полярности и величины напряжения.
Поставленная задача решается в сепараторе электростатическом пластинчатом, включающем устройство подачи продукта, представляющего смесь минералов с различными электрическими свойствами, корпус, внутри которого вертикально друг над другом размещены, по крайней мере, два электростатических модуля, каждый из которых состоит из заземленного электрода, выполненного в виде пластины, установленной под углом к горизонтальной плоскости, из подключенных к высоковольтным источникам питания верхнего и нижнего электродов противоположной полярности, установленных соответственно над и под заземленным электродом, делители, продуктопроводы и приемники просепарированных продуктов. Согласно полезной модели на нижней поверхности заземленных электродов устанавливают нагреватели, а верхний и нижний электроды электростатического модуля подключают к высоковольтным источникам питания с возможностью изменения полярности и величины напряжения.
Поставленная задача решается в сепараторе электростатическом пластинчатом, в котором корпус выполняют частично или полностью из материала с низкой теплопроводностью или из сэндвич-панелей: металл и теплоизоляционный материал.
Одним из условий эффективности сепарации в сепараторе электростатическом пластинчатом является то, что оптимальная температура смеси минералов лежит, как правило, в диапазоне от 100°С до 130°С. Перед сепарацией смесь минералов подогревают до заданной температуры. При прохождении каждой последующей стадии сепарации смесь минералов постепенно охлаждается и зарядка частиц компонентов смеси минералов на заземленном электроде проходит менее интенсивно, а соответственно, и их разделение становится менее эффективным. Для эффективной зарядки частиц компонентов смеси минералов в предложенном сепараторе предусмотрена установка на нижней поверхности заземленных электродов всех электростатических модулей сепаратора электростатического пластинчатого нагревателей, которые подогревают заземленные электроды, и этим обеспечивают сохранение оптимального температурного режима сепарации.
Подключение верхнего и нижнего электродов к высоковольтным источникам питания с возможностью изменения полярности позволяет, изменяя полярность электродов, настраивать процесс сепарации для конкретной смеси минералов в зависимости от типа минералов и их массовой доли в смеси. Полярность электродов определяют при условии, что потенциал нижнего электрода должен быть противоположным знаку заряда частиц одного из компонентов смеси минералов с большей массовой долей в смеси. В таком случае сепарация происходит эффективнее, так как частицы минералов с противоположным по знаку заряда и меньшей массовой долей в смеси легче направить по заданной траектории в соответствующий продуктопровод просепарированного продукта. Изменением величины напряжения, значение которой определяют эмпирически, обеспечивают максимально различные траектории движения для частиц компонентов смеси минералов с различными по знаку и величине зарядов, что реализует оптимальные условия сепарации. Таким образом, подключение верхнего и нижнего электродов к высоковольтным источникам питания с возможностью изменения полярности и напряжения способствует повышению эффективности сепарации различных смесей минералов.
Выполнение корпуса сепаратора электростатического пластинчатого частично или полностью из материала с низкой теплопроводностью или из сэндвич-панелей: металл и теплоизоляционный материал, также обеспечивает стабилизацию температурного режима сепарации.
Суть полезной модели поясняется графическими материалами.
На фиг. 1 схематически изображен сепаратор электростатический пластинчатый.
Сепаратор электростатический пластинчатый (фиг. 1) содержит устройство подачи продукта 1, выполненное в виде бункера. Устройство подачи продукта 1 устанавливают на корпусе 2, внутри которого вертикально друг над другом размещают, по крайней мере, два электростатических модуля. Каждый из электростатических модулей состоит из заземленного электрода 3, выполненного из проводящего материала в виде пластины, установленной под углом α к горизонтальной плоскости (угол α равен или больше arctgμ, где μ - усредненный коэффициент трения частиц смеси минералов и поверхностью заземленного электрода), из верхнего 4 и нижнего 5 электродов противоположной полярности, установленных соответственно над и под заземленным электродом 3 и подключенных к высоковольтным источникам питания 6, 7 с возможностью изменения полярности и величины напряжения. Верхний электрод 4 выполнен клиновидной формы, а нижний электрод в виде цилиндра, или полуцилиндра, или другой изогнутой формы. Заземленные электроды 3 изготавливают, как правило, из алюминиевой пластины и, закрепленной сверху на ней, пластины из меди, латуни, графита, нержавеющей стали или другого материала. На нижней поверхности заземленного электрода 3 каждого электростатического модуля устанавливают нагреватель 8, выполненный в виде электрического ТЭНа. Сепаратор электростатический пластинчатый содержит делители 9, 10, для разделения и направления потоков просепарированных продуктов, приемники просепарированных продуктов 11, 12, 13 (11, 13 - для извлеченных частиц отдельных компонентов смеси, 12 - для промежуточного продукта) и, выполненные в виде желобов продуктопроводы 14 15, 16 (14, 16 - для транспортировки извлеченных частиц отдельных компонентов смеси в соответствующие приемники 11 и 13, 15 - для транспортировки промежуточного продукта на следующий электростатический модуль, а в конце сепарации в приемник промежуточного продукта 12).
Корпус 1 сепаратора электростатического пластинчатого выполняют из металла (фиг. 1), но он частично или полностью может быть выполнен из материала с низкой теплопроводностью или из сэндвич-панелей: металл и теплоизоляционный материал.
Предложенный сепаратор электростатический пластинчатый работает следующим образом.
Включают высоковольтные источники питания 7 и 6, которые подают напряжение соответственно на верхний электрод 4 и на нижний электрод 5. Полярность электродов определяют при условии, что полярность нижнего электрода 5 должна быть противоположной знаку заряда частиц одного из компонентов смеси минералов с большим массовым содержанием, а полярность верхнего электрода 4 - противоположной полярности нижнего электрода 5.
Оптимальное значение величины напряжения определяют эмпирически для каждой конкретной смеси минералов. Подогретый продукт: смесь минералов подают из устройства подачи продукта 1 в корпус 2 сепаратора на заземленный электрод 3 верхнего электростатического модуля. Для поддержки заданной температуры нагрева продукта (оптимального температурного режима сепарации) включают нагреватели 8, которые подогревают заземленные электроды 3 каждого электростатического модуля. На заземленном электроде 3 происходит электризация частиц компонентов смеси минералов трением с получением заряженных частиц с отрицательным и положительным зарядами. Процесс разделения продукта начинается, когда эти частицы попадают в область действия электрического поля, созданного потенциалами верхнего электрода 4 и нижнего электрода 5. За счет силового взаимодействия электрическое поле-заряд происходит разделение частиц смеси минералов, при котором изменяется траектория движения частиц в соответствии со знаком их заряда. Частицы с отрицательным зарядом притягиваются к электроду с положительной полярностью, а с положительным - к электроду с отрицательной полярностью, за счет чего их траектории движения меняются. Разделенные потоки этих частиц, направляются делителями 9, 10, в различные продуктопроводы: частицы с одним зарядом - в продуктопровод 14 частицы с противоположным зарядом - в продуктопровод 16, по которым они транспортируются в соответствующие приемники просепарированных продуктов (концентратов) 11 13. Частицы, которые недостаточно зарядились или не зарядились вообще на заземленном электроде 3 не изменяют или мало изменяют свою траекторию движения и попадают в продуктопровод 15 для промежуточного продукта. Для увеличения извлечения частиц полезного компонента смеси минералов промежуточный продукт направляют на следующий электростатический модуль, где процесс разделения повторяют. С последнего электростатического модуля промежуточный продукт через продуктопровод 15 направляют в приемник 12. На фиг. 1 показаны два электростатических модуля, но их может быть три и более. Количество электростатических модулей определяют количественными показателями полученных продуктов разделения, а процесс сепарации повторяют до получения необходимой массовой доли извлечения полезного компонента в концентрат.
Использование предложенного сепаратора электростатического пластинчатого позволяет оптимизировать условия сепарации и этим добиться повышения эффективности процесса разделения смеси минералов по сравнению с прототипом.
Источник информации:
1. Патент Украины на полезную модель №91469, опубл. 10.07.2014, Бюл. №13.