RU179023U1

RU179023U1 - Electrostatic Vibratory Separator

Info

Publication number: RU179023U1
Application number: RU2017145435U
Authority: RU
Inventors: Василий Александрович Арсентьев; Сергей Викторович Дмитриев; Антон Олегович Мезенин
Original assignee: Научно-производственная корпорация "Механобр-техника" (Акционерное общество)
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2018-04-25

Abstract

Заявленное техническое решение относится к области сепарации сыпучих материалов, осуществляемой в электрическом поле в режиме псевдоожижения разделяемого материала, и может быть использовано как для обогащения полезных ископаемых в горной промышленности, так и в других областях для решения аналогичных задач. В частности, возможно применение для разделения отходов микроэлектроники.Вибролоток 1 сепаратора выполнен из диэлектрического материала. На вибролотке 1 закреплена питающая воронка 2 и вакуумная камера 3. Внутри вакуумной камеры 3 закреплен высоковольтный электрод 4, подсоединяемый к источнику питания. На рабочей поверхности вибролотка выполнены поперечные рифли. Под воздействием электрического поля высоковольтного электрода 4 происходит разделение проводящих 6 и непроводящих 7 частиц материала. При этом проводящая фракция удаляется, проходя через высоковольтный электрод 4, непроводящая ссыпается с вибролотка.Техническим результатом является повышение эффективности (полноты) разделения материала за счет уменьшения скорости потока материала, а соответственно, увеличения времени нахождения материала в зоне сепарации.The claimed technical solution relates to the field of separation of bulk materials, carried out in an electric field in the fluidization mode of the material to be separated, and can be used both for mineral processing in the mining industry and in other areas for solving similar problems. In particular, it is possible to use microelectronics for waste separation. The separator vibrator 1 is made of dielectric material. A feed funnel 2 and a vacuum chamber 3 are fixed to the vibratory tray 1. Inside the vacuum chamber 3, a high-voltage electrode 4 is connected, which is connected to a power source. On the working surface of the vibratory tray transverse corrugations are made. Under the influence of the electric field of the high-voltage electrode 4, the separation of conductive 6 and non-conductive 7 particles of material occurs. In this case, the conductive fraction is removed by passing through the high-voltage electrode 4, the non-conductive fraction is poured from the vibrator tray. The technical result is to increase the efficiency (completeness) of material separation by reducing the material flow rate and, consequently, increasing the residence time of the material in the separation zone.

Description

Заявленное техническое решение относится к области сепарации сыпучих материалов, осуществляемой в электрическом поле в режиме псевдоожижения разделяемого материала, и может быть использовано как для обогащения полезных ископаемых в горной промышленности, так и в других областях для решения аналогичных задач. В частности, возможно применение для разделения отходов микроэлектроники.The claimed technical solution relates to the field of separation of bulk materials, carried out in an electric field in the fluidization mode of the material to be separated, and can be used both for mineral processing in the mining industry and in other areas for solving similar problems. In particular, it is possible to use microelectronics for waste separation.

Известна конструкция Электрического сепаратора [заявка US 20130175371], в которой материал перемещается по наклонной поверхности, электростатическая сепарация осуществляется в псевдоожиженном слое, при этом осаждение заряженных частиц осуществляется на ленту транспортера, расположенного над наклонной поверхностью.A known design of the Electric separator [application US 20130175371], in which the material moves along an inclined surface, electrostatic separation is carried out in a fluidized bed, while the deposition of charged particles is carried out on a conveyor belt located above the inclined surface.

Недостатком данного технического решения является использование подверженной износу ленты, требующей применения отдельного приводного механизма.The disadvantage of this technical solution is the use of wear-resistant tape, requiring the use of a separate drive mechanism.

Известна конструкция Электростатического сепаратора [патент US 7767924] в которой материал подается на отрицательно заряженный вибролоток, положительный заряд подается на сетку, расположенную на выходе вибролотка, а разделение материала осуществляется в свободном падении.The known design of the Electrostatic separator [patent US 7767924] in which the material is fed to a negatively charged vibratory tray, a positive charge is fed to the grid located at the output of the vibratory tray, and the separation of the material is carried out in free fall.

Недостатками данного технического решения являются, во-первых, относительно большая площадь занимаемая устройством, обусловленная последовательным расположением структурных элементов, а во-вторых возможность залипания тонкого материала на поверхности лотка.The disadvantages of this technical solution are, firstly, the relatively large area occupied by the device, due to the sequential arrangement of structural elements, and secondly, the possibility of sticking of thin material on the surface of the tray.

Известен Сепаратор, описанный в патенте RU 2424061, в котором материал перемещается по поверхности вибролотка, а в процессе трибоэлектрической зарядки над поверхностью вибролотка создают электрическое поле отрицательной полярности и одновременно облучают светом видимой части спектра. Аналогичный Сепаратор описан в патенте RU 2353439. Недостатками данного технического решения являются его узкая область применения (разделение алмазосодержащих материалов), а также низкая селективность.The Separator is known, described in patent RU 2424061, in which the material moves along the surface of the vibratory tray, and in the process of triboelectric charging above the surface of the vibratory tray, an electric field of negative polarity is created and at the same time irradiated with light of the visible part of the spectrum. A similar separator is described in patent RU 2353439. The disadvantages of this technical solution are its narrow scope (separation of diamond-containing materials), as well as low selectivity.

Известна Установка электростатического разделения проводящих и непроводящих частиц [патент ЕР 1380346], применяемая для утилизации отходов, в том числе, пластиковых отходов, содержащих металлический компонент. Установка имеет нижний электрод в виде плоской пластины и верхний сетчатый электрод с подачей постоянного напряжения между ними. В одной из реализаций установки описана возможность применения вибратора, который может быть смонтирован на нижнем и/или сетчатом электроде. Также предусмотрены реализации с набором сетчатых электродов. Недостатком данного технического решения является необходимость применения сжатого воздуха для перевода материала в псевдоожиженное состояние.Known Installation of electrostatic separation of conductive and non-conductive particles [patent EP 1380346], used for waste disposal, including plastic waste containing a metal component. The installation has a lower electrode in the form of a flat plate and an upper mesh electrode with a constant voltage supply between them. In one implementation of the installation, the possibility of using a vibrator that can be mounted on the lower and / or mesh electrode is described. Implementations with a set of mesh electrodes are also provided. The disadvantage of this technical solution is the need to use compressed air to translate the material into a fluidized state.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является конструкция Электростатического вибрационного сепаратора [Технология и оборудование для утилизации лома микроэлектроникии - современные тенденции. - «Обогащение руд», 2017, №2, с. 49-53]. Описанный в статье Сепаратор, выбранный в качестве прототипа, имеет вибролоток, над поверхностью которого закреплен высоковольтный электрод. Перемещение материала по вибролотку осуществляется за счет направленной вибрации. Вибролоток имеет возможность регулировки амплитуды вибрации, работы в режиме псевдоожижения разделяемого материала. Как видно из представленного в статье чертежа вибролоток имеет гладкую рабочую поверхность. Высоковольтный электрод может иметь различную конфигурацию (сетка, струны и т.п.), а также возможность изменения величины и полярности подаваемого на него напряжения. В зоне над высоковольтным электродом создается разряжение воздушного потока. В статье не написано, но для специалиста очевидно, что разряжение осуществляется с помощью вакуумной камеры. Недостатком данного технического решения является то, что, поскольку режим псевдоожижения материала обеспечивается при большой скорости перемещения материала по вибролотку, время нахождения материала в зоне сепарации является ограниченным и определяется при прочих равных условиях, длиной вибролотка. Минимизация длины лотка ведет к снижению эффективности (полноты) разделения, то есть часть электропроводного материала будет неизбежно выходить из сепаратора вместе с неэлектропроводным.The closest to the claimed technical solution is the design of the Electrostatic vibration separator [Technology and equipment for the disposal of microelectronic scrap - current trends. - “Ore beneficiation”, 2017, No. 2, p. 49-53]. The Separator described in the article, selected as a prototype, has a vibratory tray, over the surface of which a high-voltage electrode is fixed. The movement of material through the vibrator is due to directional vibration. The vibrator has the ability to adjust the amplitude of vibration, work in the fluidization mode of the shared material. As can be seen from the drawing presented in the article, the vibratory tray has a smooth working surface. A high-voltage electrode can have a different configuration (grid, strings, etc.), as well as the ability to change the magnitude and polarity of the voltage supplied to it. In the area above the high-voltage electrode, an air flow discharge is created. The article is not written, but for a specialist it is obvious that the vacuum is carried out using a vacuum chamber. The disadvantage of this technical solution is that, since the fluidization mode of the material is ensured at a high speed of movement of the material along the vibratory tray, the residence time of the material in the separation zone is limited and is determined, ceteris paribus, by the length of the vibratory tray. Minimizing the length of the tray leads to a decrease in the efficiency (completeness) of separation, that is, part of the electrically conductive material will inevitably exit the separator along with the non-conductive one.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является расширение арсенала средств и создание нового электростатического вибрационного сепаратора, работающего в режиме псевдоожижения материала. Техническим результатом является повышение эффективности (полноты) разделения материала за счет уменьшения скорости потока материала, а соответственно увеличения времени нахождения материала в зоне сепарации.The task to which the claimed technical solution is directed is to expand the arsenal of means and create a new electrostatic vibration separator operating in the fluidized material mode. The technical result is to increase the efficiency (completeness) of the separation of the material by reducing the flow rate of the material, and, accordingly, increasing the residence time of the material in the separation zone.

Заявляемый результат обеспечивается изменением конструкции. Электростатический вибрационный сепаратор, выполненный с обеспечением возможности работы в режиме псевдоожижения разделяемого материала, имеет в своем составе вибролоток, выполненный из диэлектрического материала с закрепленными на нем питающей воронкой и вакуумной камерой. Внутри камеры любым приемлемым способом закреплен высоковольтный электрод. От прототипа сепаратор отличается тем, что на рабочей поверхности вибролотка выполнены рифли, перпендикулярные направлению движения материала.The claimed result is provided by a change in design. The electrostatic vibration separator, made with the possibility of working in the fluidized mode of the material to be separated, incorporates a vibratory tray made of a dielectric material with a feeding funnel and a vacuum chamber fixed to it. Inside the chamber, in any suitable way, a high-voltage electrode is fixed. The separator differs from the prototype in that riffles are perpendicular to the direction of movement of the material on the working surface of the vibratory tray.

Высоковольтный электрод закреплен с помощью изоляторов на стенках вакуумной камеры.The high-voltage electrode is fixed with insulators on the walls of the vacuum chamber.

Для того, чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности полезной модели, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации. Пример реализации иллюстрируется Фигурой, на которой схематично представлен заявляемый сепаратор.In order to better demonstrate the distinctive features of the utility model, as an example, not having any restrictive nature, the preferred embodiment is described below. An example implementation is illustrated by the Figure, which schematically shows the inventive separator.

Вибролоток 1 сепаратора выполнен из диэлектрического материала. На вибролотке 1 закреплена питающая воронка 2 и вакуумная камера 3. Вибролоток имеет возможность регулировки амплитуды вибрации и работы в режиме псевдоожижения разделяемого материала за счет изменения режимов работы взаимодействующего с вибролотком вибровозбудителя. В зависимости от типа применяемого вибровозбудителя вибролоток может находиться в контакте с ним, или воспринимать электромагнитное воздействие. Внутри вакуумной камеры 3 закреплен с помощью изоляторов высоковольтный электрод 4, подсоединяемый к источнику питания. Вибровозбудитель, изоляторы и источник питания на Фигуре не показаны. Высоковольтный электрод 4 может иметь различную конфигурацию (сетка, струны и т.п.), а также возможность изменения величины и полярности подаваемого на него напряжения. Также на Фигуре обозначено: 5 - поперечные рифли на рабочей поверхности вибролотка; 6 - электропроводящие частицы; 7 - неэлектропроводящие частицы. Разряжение в вакуумной камере создается с помощью вакуумного насоса (на фигуре не показан).The vibrator tray 1 of the separator is made of dielectric material. A feed funnel 2 and a vacuum chamber 3 are fixed to the vibratory tray 1. The vibratory tray has the ability to adjust the amplitude of vibration and work in the fluidized mode of the material to be separated by changing the operating modes of the vibration exciter interacting with the vibratory tray. Depending on the type of exciter used, the vibrator can be in contact with it, or perceive electromagnetic effects. Inside the vacuum chamber 3, a high-voltage electrode 4 connected to a power source is fixed using insulators. The vibration exciter, isolators and power source are not shown in the Figure. The high-voltage electrode 4 may have a different configuration (grid, strings, etc.), as well as the ability to change the magnitude and polarity of the voltage supplied to it. The Figure also indicates: 5 - transverse flutes on the working surface of the vibratory tray; 6 - electrically conductive particles; 7 - non-conductive particles. The vacuum in the vacuum chamber is created using a vacuum pump (not shown in the figure).

Устройство работает следующим образом. Исходный материал загружается в питающую воронку 2, откуда поступает на вибролоток 1. Посредством вибрации материал переводится в псевдоожиженное состояние и перемещается в зону разделения, расположенную под вакуумной камерой 3. Под воздействием колебаний вибролотка происходит псевдоожижение слоя разделяемого материала. При включении источника питания в пространстве между высоковольтным электродом 4 и вибролотком 1 возникает электростатическое поле, под воздействием которого происходит разделение электропроводящих частиц 6 от неэлектропроводящих частиц 7. Перемещаясь на вибролотке 1 в режиме псевдоожижения, частицы исходного материала благодаря трению о поверхность вибролотка и друг о друга приобретают различные по величине и знаку заряды. Заряженный материал поступает в электростатическое поле, где электропроводящие частицы 6 притягивается к высоковольтному электроду 4 и удаляется за счет создания разряжения в вакуумной камере 3, неэлектропроводящие частицы 7 ссыпается с выгружного торца вибролотка.The device operates as follows. The source material is loaded into the supply funnel 2, from where it enters the vibratory tray 1. By vibration, the material is transferred to the fluidized state and moves to the separation zone located under the vacuum chamber 3. Under the influence of vibrations of the vibratory tray, the bed of the material to be separated is fluidized. When you turn on the power source in the space between the high-voltage electrode 4 and the vibrator 1, an electrostatic field occurs, under the influence of which the electrically conductive particles 6 are separated from the non-electrically conductive particles 7. Moving on the vibrator 1 in the fluidization mode, the particles of the source material due to friction on the surface of the vibrator and on each other acquire charges of various magnitude and sign. Charged material enters the electrostatic field, where the electrically conductive particles 6 are attracted to the high-voltage electrode 4 and removed by creating a vacuum in the vacuum chamber 3, non-conductive particles 7 are poured from the discharge end of the vibratory tray.

Рифление на лотке выполняется перпендикулярно оси лотка, и соответственно, направлению движения материала. Это позволяет уменьшить скорость передвижения материла по лотку за счет образования перед рифлями зон с активно циркулирующим материалом, что увеличивает время нахождения частиц в зоне воздействия высоковольтного электрода (в зоне разделения) и, соответственно, приводит к повышению эффективности (полноты) разделения. Экспериментально установлено, что эффективность разделения материала с применением рифленого вибролотка возрастает на 15-20% по сравнению с разделением на гладком вибролотке.The corrugation on the tray is perpendicular to the axis of the tray, and accordingly, the direction of movement of the material. This allows you to reduce the speed of movement of the material on the tray due to the formation of zones with actively circulating material in front of the flutes, which increases the time spent by the particles in the zone of influence of the high-voltage electrode (in the separation zone) and, accordingly, leads to an increase in the separation efficiency (completeness). It has been experimentally established that the efficiency of material separation using a corrugated vibratory tray increases by 15-20% compared with separation on a smooth vibratory tray.

Claims

1. An electrostatic vibration separator made to operate in the fluidized mode of the material to be separated, including a vibratory tray made of dielectric material with a feeding funnel and a vacuum chamber fixed to it, inside which a high-voltage electrode is mounted, characterized in that the grooves are made on the working surface of the vibratory tray perpendicular to the direction of movement of the material.

2. The electrostatic vibration separator according to claim 1, characterized in that the high-voltage electrode is fixed with insulators on the walls of the vacuum chamber.