RU185261U1

RU185261U1 - Electrostatic Vibratory Separator

Info

Publication number: RU185261U1
Application number: RU2018132759U
Authority: RU
Inventors: Василий Александрович Арсентьев; Сергей Викторович Дмитриев; Антон Олегович Мезенин
Original assignee: Научно-производственная корпорация "Механобр-техника" (Акционерное общество)
Priority date: 2018-09-13
Filing date: 2018-09-13
Publication date: 2018-11-29

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.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.

На вибролотке 1 закреплена питающая воронка 2 и вакуумная камера 3. На рабочей поверхности вибролотка выполнены поперечные рифли 5. Высоковольтный электрод 4 закреплен на стенках вибролотка 1 непосредственно или с помощью изоляторов. Высоковольтный электрод 4 закреплен в зоне, расположенной под вакуумной камерой 3.A feed funnel 2 and a vacuum chamber 3 are fixed to the vibratory tray 1. Transverse grooves are made on the vibrating tray working surface 5. A high-voltage electrode 4 is fixed directly to the walls of the vibratory tray 1 or using insulators. The high-voltage electrode 4 is fixed in the area located under the vacuum chamber 3.

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.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. When this conductive fraction is removed, passing through the high-voltage electrode 4, non-conductive - poured from the vibrator.

Закрепление высоковольтного электрода на стенках вибролотка в зоне, расположенной под вакуумной камерой позволяет увеличить градиент напряженности электрического поля в зоне разделения за счет уменьшения расстояния между электродом и дном лотка, что в свою очередь позволяет повысить эффективность (полноту) разделения по сравнению с прототипом. Помимо этого, такое расположение высоковольтного электрода позволяет интенсифицировать удаление с него электропроводящих частиц за счет передачи на него вибрации от лотка.

The fastening of the high-voltage electrode on the walls of the vibrating tray in the area located under the vacuum chamber allows you to increase the gradient of the electric field in the separation zone by reducing the distance between the electrode and the bottom of the tray, which in turn improves the separation efficiency (completeness) compared to the prototype. In addition, this arrangement of the high-voltage electrode makes it possible to intensify the removal of electrically conductive particles from it by transmitting vibration from the tray to it.

Description

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.

Известен Электростатический вибрационный сепаратор [Технология и оборудование для утилизации лома микроэлектроникии - современные тенденции. - «Обогащение руд», 2017, №2, с. 49-53], имеющий 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.Known Electrostatic vibration separator [Technology and equipment for the disposal of scrap microelectronics - current trends. - “Ore beneficiation”, 2017, No. 2, p. 49-53], having 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.

В качестве прототипа выбран Электростатический вибрационный сепаратор, описанный в патенте №179023, опубл. 25.04.18, который устраняет недостаток описанного выше аналога. Вибролоток сепаратора выполнен из диэлектрического материала. На вибролотке закреплена питающая воронка и вакуумная камера. Внутри вакуумной камеры закреплен высоковольтный электрод, подсоединяемый к источнику питания. На рабочей поверхности вибролотка выполнены поперечные рифли. Под воздействием электрического поля высоковольтного электрода происходит разделение проводящих и непроводящих частиц материала. При этом проводящая фракция удаляется, проходя через высоковольтный электрод, непроводящая ссыпается с вибролотка. Наличие рифлей приводит к уменьшению скорости потока материала, а соответственно, к увеличению времени нахождения материала в зоне сепарации и повышению эффективности разделения материала.As a prototype of the selected Electrostatic vibration separator described in patent No. 179023, publ. 04/25/18, which eliminates the disadvantage of the analogue described above. The vibrator tray of the separator is made of dielectric material. A feeding funnel and a vacuum chamber are fixed to the vibratory tray. Inside the vacuum chamber, a high-voltage electrode is attached, 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, the conductive and non-conductive particles of the material are separated. In this case, the conductive fraction is removed by passing through a high-voltage electrode, and the non-conductive fraction is poured from the vibrating tray. The presence of corrugations leads to a decrease in the material flow rate and, consequently, to an increase in the residence time of the material in the separation zone and an increase in the efficiency of material separation.

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 интенсификация процесса электросепарации за счет увеличения градиента напряженности электрического поля.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 the intensification of the process of electrical separation by increasing the gradient of the electric field strength.

Заявляемый результат обеспечивается изменением конструкции. Электростатический вибрационный сепаратор, выполненный с обеспечением возможности работы в режиме псевдоожижения разделяемого материала, имеет в своем составе высоковольтный электрод и вибролоток. На вибролотке закреплена питающая воронка и вакуумная камера. При этом на рабочей поверхности вибролотка выполнены рифли, перпендикулярные направлению движения материала. От прототипа сепаратор отличается тем, что высоковольтный электрод закреплен на стенках вибролотка в зоне, расположенной под вакуумной камерой. Закрепление осуществляется любым приемлемым способом. В случае выполнения вибролотка из металла, высоковольтный электрод закреплен на стенках вибролотка посредством изоляторов.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 high-voltage electrode and a vibration tray. A feeding funnel and a vacuum chamber are fixed to the vibratory tray. In this case, on the working surface of the vibratory tray, corrugations are made perpendicular to the direction of movement of the material. The separator differs from the prototype in that the high-voltage electrode is mounted on the walls of the vibratory tray in the area located under the vacuum chamber. Fastening is carried out in any suitable way. In the case of a vibratory tray made of metal, a high-voltage electrode is mounted on the walls of the vibratory tray through insulators.

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.

На вибролотке 1 любым приемлемым способом 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.A feed funnel 2 and a vacuum chamber 3 are fixed to the vibratory tray 1 in any suitable way. 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.

Подсоединяемый к источнику питания высоковольтный электрод 4 закреплен в зоне под вакуумной камерой 3 на стенках вибролотка 1. В реализации, при которой стенки вибролотка выполнены металлическими закрепление осуществляется с помощью изоляторов.The high-voltage electrode 4 connected to the power source is fixed in the area under the vacuum chamber 3 on the walls of the vibratory tray 1. In an implementation in which the walls of the vibratory tray are made of metal, fixing is carried out using insulators.

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 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 направляется 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 ссыпаются с разгрузочного 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. The charged material is sent to an 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.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).

Закрепление высоковольтного электрода на стенках вибролотка в зоне, расположенной под вакуумной камерой позволяет увеличить градиент напряженности электрического поля в зоне разделения за счет уменьшения расстояния между электродом и дном лотка, что в свою очередь позволяет повысить эффективность (полноту) разделения по сравнению с прототипом. Помимо этого, такое расположение высоковольтного электрода позволяет интенсифицировать удаление с него электропроводящих частиц за счет передачи на него вибрации от лотка.The fastening of the high-voltage electrode on the walls of the vibratory tray in the area located under the vacuum chamber allows you to increase the gradient of the electric field in the separation zone by reducing the distance between the electrode and the bottom of the tray, which in turn allows to increase the separation efficiency (completeness) compared to the prototype. In addition, this arrangement of the high-voltage electrode makes it possible to intensify the removal of electrically conductive particles from it by transmitting vibration from the tray to it.

Claims

1. An electrostatic vibration separator, made possible to work in the fluidized mode of the material to be separated, including a high-voltage electrode and a vibratory tray, with a feeding funnel and a vacuum chamber fixed to it, while on the working surface of the vibratory tray are made corrugations perpendicular to the direction of movement of the material, characterized in that the high-voltage electrode is mounted on the walls of the vibratory tray in the area located under the vacuum chamber.

2. The electrostatic vibration separator according to claim 1, characterized in that its vibratory tray is made of metal, while the high-voltage electrode is mounted on the walls of the vibratory tray through insulators.