СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ И/ИЛИ ИХ СМЕСЕЙ
METHOD FOR SEPARATION OF ELEMENTS OR THEIR MIXTURES

Настоящее изобретение относится к способам разделения различных элементов и/или их смесей.
ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В металлургической промышленности используются керамические покрытия в печах, литейных ковшах, конвертерах и других резервуарах. Могут использоваться керамические материалы на основе оксидов магния, алюминия или циркония. Поверхностный слой подвергается износу, и в его трещины и поры проникает расплавленный металл и/или шлак. Когда кирпичи демонтируются, они обычно складируются для хранения, поскольку содержат загрязнения. Стоимость оксида магния составляет 4-10 шв. крон за кг, а оксида циркония - 50-100 шв. крон за кг, и поэтому способ извлечения части оксида может иметь большой экономический эффект.
Титановые белила - это оксид титана, который используется в качестве пигмента. Залежи ильменита, которые в настоящее время разведываются, состоят большей частью из элювиального песка, загрязненного оксидом хрома, который необходимо удалить для получения пигмента. Удаление оксида хрома является дорогостоящим процессом, и поэтому создание более простого и более дешевого способа имело бы большое экономическое значение.
Имеются также и другие многочисленные области, в которых требуется простой и дешевый способ для разделения различных минералов.
В патенте США №6,517,015 В2 описывается возможность увеличения парамагнитной восприимчивости, например гранита, в циклонных установках.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью изобретения является создание способа разделения различных элементов или их смесей. Элементы или их смеси в соответствии с изобретением предварительно обрабатываются в циклонной установке, которая содержит вихревой коллектор с выпускным отверстием, имеющим суживающееся сечение, и затем различные элементы или их смеси разделяются с использованием установки магнитного разделения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - вид продольного сечения циклонной установки, которая может использоваться для осуществления предлагаемого в изобретении способа.
Фиг.2 - увеличенный вид одной из частей циклонной установки, представленной на фиг.1.
Фиг.3 - блок-схема, иллюстрирующая изобретение.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ И СПОСОБОВ, ПРЕДЛОЖЕННЫХ В ИЗОБРЕТЕНИИ
На фиг.1 представлена конструкция циклонной установки, которая может быть использована для реализации предлагаемого в изобретении способа. Циклонная установка имеет корпус с цилиндрической частью 11 и с тангенциальным впускным устройством для входного трубопровода 12. Цилиндрическая часть сопрягается с конической частью 13 с нижним выпускным патрубком 14. Вихревой коллектор в форме цилиндрической трубы 15, которая может иметь коническое окончание 16, проходит вниз через крышку 17 цилиндрической части и используется для выброса воздуха в атмосферу. Положение вихревого коллектора по продольной оси может регулироваться, как показано на чертеже, с помощью подъемных домкратов 18, 19. Сужение поперечного сечения выпускного отверстия обеспечивается с помощью конуса 20 таким образом, что формируется кольцевая щель 21, и размер этой щели может регулироваться посредством продольного перемещения конуса 20 по отношению к трубе 15, обеспечиваемого винтом 22.
Когда воздух или другой газ подается вентилятором (на чертеже не показан) по входному трубопроводу 12, формируется вихрь, направленный вниз, который затем разворачивается и преобразуется в центральный вихрь, направленный вверх, который собирается вихревым коллектором 15. Штрихпунктирные линии 30 показывают границу между избыточным давлением на его внешней поверхности и пониженным давлением на его внутренней поверхности.
Нижний выпускной патрубок 14 показан более подробно на фиг.2, и из нее становится ясно, что материал 31, который добавлен к входному воздуху во входном воздухопроводе 12, осаждается на конической стенке и выводится вниз из патрубка. Штрихпунктирные линии 30, которые также приведены на фиг.1, дают представление о том, что вдоль стенки возникает избыточное давление, в то время как в центре зоны выпуска имеется пониженное давление так, что воздух втекает в патрубок, как показано стрелкой 32, и поэтому в альтернативном варианте материал может подаваться в этом месте вместо подачи по входному воздухопроводу 12. Также может использоваться патрубок 14, который имеет кольцеобразную форму. Циклон и его особенности не описываются здесь более подробно, поскольку установка такого типа описана в патентах США №5,236,132, №5,598,979 и №US 6,517,015 В2. Эти документы вводятся ссылкой в заявку.
ПРИМЕР 1
Магнезитовые кирпичи, извлеченные из печи для выплавки стали (кислородный конвертер, работающий на процессе ЛД), дробились для получения кусочков размерами не более 35 мм, и затем осуществлялся процесс магнитного разделения, при котором отделялась основная часть металлического железа и часть окиси железа. Затем предварительно раздробленный материал подмешивался в воздух, подаваемый по входному трубопроводу 12 в циклонную установку описанного типа. Материал дробился в циклоне до фрагментов, имеющих максимальный размер 3 мм, и удалялся через выпускной патрубок 14. Этот материал разделялся с помощью мощной установки магнитного разделения, имеющейся на рынке, на шесть различных фракций при использовании различных напряженностей магнитного поля. Фракция, которая отделялась сначала при самой низкой напряженности магнитного поля, содержала в сумме 30% железа в форме железа и окиси железа, в то время как последняя фракция содержала по весу 0,2% окиси железа. Поэтому возможно отделение частиц, минеральные составы которых различаются.
-6
-6
-6
Новые магнезитовые кирпичи также содержат по весу 0,2% окиси железа, которая является вредной примесью, и по этой причине последняя фракция может быть повторно использована для производства магнезитовых кирпичей. Было обнаружено, что парамагнитная восприимчивость MgO увеличивалась в результате обработки в циклонной установке от практически нулевого значения до 600×10 смг/с, в то время как парамагнитная восприимчивость для окиси железа увеличивалась от примерно 1'000×10смг/с до примерно 10'000×10 смг/с. Разница в парамагнитной восприимчивости исходной окиси магния и исходной окиси железа слишком мала для разделения минералов, в то время как разница после обработки более чем достаточна для проведения эффективного магнитного разделения.
Этот эксперимент показывает, что ценный керамический материал может использоваться повторно несмотря на интенсивное проникновение другого минерала, отличного от керамического, и что выделенный керамический материал может быть снова использован для производства ценного керамического материала. Характеристики циклонной установки могут изменяться в зависимости от вводимого материала и нужного выходного материала после проведения испытаний специалистами в данной области техники путем изменения положения по продольной оси вихревого коллектора 15 и размера сечения выпускного щелевого отверстия 21.
ПРИМЕР 2
Природный ильменитовый песок обрабатывался два раза в циклонной установке и затем подвергался магнитному разделению. После такой обработки частицы песка, которые не содержали оксида хрома, были отделены от песчинок, которые содержали оксид хрома, поскольку уровни намагниченности различных песчинок были разными. Такое разделение не могло быть осуществлено при обработке песка в его исходном природном состоянии сильным магнитным полем. Кроме того, в циклоне также осуществлялось высушивание влажного песка. Также достигается определенная степень дробления песка, и такое дробление может регулироваться таким же способом, как и в Примере 1. Вполне возможно, что требуется только одна обработка песка в процессе производства после соответствующей настройки циклонной установки специалистом в данной области техники.
Приведенные примеры являются только вариантами реализации изобретения. Изобретение может применяться и в ряде других областей.
Общим случаем использования изобретения является подача смеси материалов A, B, C, D в соответствии с вышеприведенным описанием в циклонную установку 10, где осуществляется раздробление смеси материалов на более мелкие части с высушиванием и изменением (увеличение) магнитных свойств материалов. Измельченная смесь материалов A-D выходит из циклонной установки и подвергается дальнейшей обработке (с использованием или без использования промежуточных стадий, таких как транспортировка или просеивание и т.п.) в установке магнитного разделения с использованием нескольких магнитов М1, М2, М3, М4, создающих различную напряженность магнитного поля. Более подходящими являются электромагниты, напряженность поля которых может регулироваться.
Описанный процесс для случая подачи смеси материалов A-D в циклонную установку 10 иллюстрируется схемой, приведенной на фиг.3. Когда смесь материалов A-D выводится из циклонной установки 10, она дополнительно измельчена и просушена, и при этом магнитные свойства материалов A-D изменяются таким образом, что намагничиваемость увеличивается до разных уровней. Смесь материалов A-D, которая была обработана в циклонной установки 10, на фиг.3 обозначена позицией 50. Возможная дополнительная стадия, которая может содержать, например, транспортировку и/или просеивание, обозначена позицией 60. Установка 70 магнитного разделения, содержащая магниты М1-М4, которые создают последовательно увеличивающиеся напряженности магнитного поля и размещены вдоль линии подачи материалов, используется затем для разделения материалов A-D и подачи их в четыре различные бункеры 81-84, как это показано на фиг.3.
Детальная конструкция установок и их характеристики могут конечно варьироваться в пределах объема изобретения.
Предлагаемый в изобретении способ дает возможность осуществлять магнитное разделение смесей материалов, которые раньше невозможно было разделить, поскольку магнитные свойства материалов были одинаковыми. Эффективность циклонной установки по измельчению материалов и ее способность по изменению намагничиваемости материалов, а также и другие ее характеристики, регулируются с помощью степени закрытия щелевого отверстия 21. Циклонная установка может настраиваться таким образом, чтобы степень измельчения и уровень изменения магнитных свойств материалов соответствовали требованиям последующего магнитного разделения.
Таким образом, изобретение не ограничено представленными и описанными вариантами его реализации, поскольку возможны изменения в пределах объема, определяемого прилагаемой формулой изобретения.