RU202177U1

RU202177U1 - Electrostatic plate separator

Info

Publication number: RU202177U1
Application number: RU2020118553U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Андреевич Лозин; Валентин Владимирович Нитяговский; Андрей Владимирович Середюк; Павел Сергеевич Гайдук; Владимир Андреевич Мащенко; Александр Святославович Стадник; Михаил Анатольевич Карпюк
Original assignee: Дмитрий Андреевич Лозин
Priority date: 2020-05-28
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2021-02-05

Abstract

Полезная модель относится к оборудованию для обогащения полезных ископаемых. Сепаратор электростатический пластинчатый включает 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. На нижней поверхности заземленных электродов установлены нагреватели, а верхний и нижний электроды электростатического модуля подключены к высоковольтным источникам питания с возможностью изменения полярности и величины напряжения. Использование предложенного сепаратора позволяет оптимизировать условия сепарации и этим добиться повышения эффективности процесса разделения смеси минералов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to equipment for mineral processing. The plate electrostatic separator includes a device for feeding a product representing a mixture of minerals with different electrical properties, a housing inside which at least two electrostatic modules are placed vertically above each other, each of which consists of a grounded electrode made in the form of a plate installed at an angle to the horizontal plane, from the upper and lower electrodes of opposite polarity connected to high-voltage power supplies, installed above and below the grounded electrode, respectively, dividers, product pipelines and receivers of separated products. Heaters are installed on the lower surface of the grounded electrodes, and the upper and lower electrodes of the electrostatic module are connected to high-voltage power supplies with the possibility of changing the polarity and voltage value. The use of the proposed separator allows you to optimize the separation conditions and thereby increase the efficiency of the separation process for a mixture of minerals. 1 wp f-ly, 1 dwg

Description

Полезная модель относится к оборудованию для обогащения полезных ископаемых, а именно, к сепараторам электростатическим пластинчатым, применяемым для разделения смесей минералов с различными электрическими свойствами.The utility model relates to equipment for the beneficiation of minerals, namely, electrostatic plate separators used to separate mixtures of minerals with different electrical properties.

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.Known triboelectrostatic separator [1], which includes a device for feeding a product representing a mixture of minerals with different electrical properties, a housing inside of which, vertically above each other, are placed at least two electrostatic modules, each of which consists of a grounded electrode made in the form of a plate installed at an angle to the horizontal plane, from the upper and lower electrodes of opposite polarity connected to high-voltage power supplies, installed above and below the grounded electrode, respectively, dividers, product pipelines and receivers of separated products.

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:The triboelectrostatic separator [1] (hereinafter referred to as the separator) is the closest to the proposed one in terms of the set of features and the achieved result, and is selected as a prototype. The prototype separator has the following disadvantages:

не реализуется возможность поддержки оптимального температурного режима сепарации;the possibility of maintaining the optimal temperature regime of separation is not realized;

при электростатической сепарации не учитываются особенности различных смесей минералов: тип минералов, массовая доля каждого из минералов в смеси, различия в электрических свойствах минералов.during electrostatic separation, the features of various mixtures of minerals are not taken into account: the type of minerals, the mass fraction of each of the minerals in the mixture, differences in the electrical properties of minerals.

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.The utility model is based on the task in an electrostatic plate separator to increase the separation efficiency by maintaining the optimal temperature regime of the separation process and connecting electrodes to high-voltage power supplies with the possibility of changing the polarity and voltage value.

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.The problem is solved in an electrostatic plate separator, including a device for feeding a product representing a mixture of minerals with different electrical properties, a housing inside which at least two electrostatic modules are placed vertically above each other, each of which consists of a grounded electrode made in the form a plate installed at an angle to the horizontal plane, from upper and lower electrodes of opposite polarity connected to high-voltage power supplies, installed above and below the grounded electrode, respectively, dividers, product pipelines and receivers of separated products. According to the utility model, heaters are installed on the lower surface of the grounded electrodes, and the upper and lower electrodes of the electrostatic module are connected to high-voltage power supplies with the possibility of changing the polarity and voltage value.

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.The problem is solved in an electrostatic plate separator, in which the body is made partially or completely from material with low thermal conductivity or from sandwich panels: metal and heat-insulating material.

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.One of the conditions for the efficiency of separation in an electrostatic plate separator is that the optimum temperature of a mixture of minerals is, as a rule, in the range from 100 ° C to 130 ° C. Before separation, the mixture of minerals is heated to a predetermined temperature. During each subsequent stage of separation, the mixture of minerals is gradually cooled and the charging of the particles of the components of the mixture of minerals on the grounded electrode is less intense, and, accordingly, their separation becomes less effective. To efficiently charge the particles of the components of the mixture of minerals in the proposed separator, the installation of electrostatic plate heaters on the lower surface of the grounded electrodes of all the electrostatic modules of the separator, which heat the grounded electrodes, and thereby ensure the maintenance of the optimal temperature mode of separation.

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.Connecting the upper and lower electrodes to high-voltage power supplies with the possibility of polarity reversal allows, by changing the polarity of the electrodes, to adjust the separation process for a specific mixture of minerals, depending on the type of minerals and their mass fraction in the mixture. The polarity of the electrodes is determined under the condition that the potential of the lower electrode must be opposite to the sign of the charge of the particles of one of the components of the mixture of minerals with a greater mass fraction in the mixture. In this case, the separation is more efficient, since it is easier to direct mineral particles with opposite charge signs and a lower mass fraction in the mixture along a given path into the corresponding product pipeline of the separated product. By changing the voltage value, the value of which is determined empirically, they provide the most different trajectories for particles of the components of a mixture of minerals with different signs and magnitudes of charges, which implements the optimal separation conditions. Thus, the connection of the upper and lower electrodes to high-voltage power supplies with the possibility of polarity and voltage reversal increases the efficiency of the separation of various mixtures of minerals.

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.Execution of the body of the electrostatic plate separator partially or completely from a material with low thermal conductivity or from sandwich panels: metal and heat-insulating material, also ensures the stabilization of the temperature regime of separation.

Суть полезной модели поясняется графическими материалами.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials.

На фиг. 1 схематически изображен сепаратор электростатический пластинчатый.FIG. 1 schematically shows an electrostatic plate separator.

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).The plate electrostatic separator (Fig. 1) contains a product feeding device 1, made in the form of a hopper. The product supply device 1 is installed on the housing 2, inside which at least two electrostatic modules are placed vertically one above the other. Each of the electrostatic modules consists of a grounded electrode 3 made of a conductive material in the form of a plate installed at an angle α to the horizontal plane (the angle α is equal to or greater than arctgμ, where μ is the average coefficient of friction of the particles of the mixture of minerals and the surface of the grounded electrode), from the upper 4 and lower 5 electrodes of opposite polarity, installed respectively above and below the grounded electrode 3 and connected to high-voltage power supplies 6, 7 with the possibility of changing the polarity and voltage value. The upper electrode 4 is wedge-shaped, and the lower electrode is in the form of a cylinder, or a half-cylinder, or other bent shape. Grounded electrodes 3 are made, as a rule, of an aluminum plate and, fixed on top of it, a plate of copper, brass, graphite, stainless steel or other material. On the lower surface of the grounded electrode 3 of each electrostatic module, a heater 8 is installed, made in the form of an electric heating element. The plate electrostatic separator contains dividers 9, 10 for separating and directing the streams of the separated products, receivers for the separated products 11, 12, 13 (11, 13 - for the extracted particles of individual components of the mixture, 12 - for the intermediate product) and product pipelines made in the form of gutters 14 15, 16 (14, 16 - for transporting the extracted particles of individual components of the mixture to the corresponding receivers 11 and 13, 15 - for transporting the intermediate product to the next electrostatic module, and at the end of separation into the receiver of the intermediate product 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.The body 1 of the electrostatic plate separator is made of metal (Fig. 1), but it can be partially or completely made of a material with low thermal conductivity or of sandwich panels: metal and heat-insulating material.

Предложенный сепаратор электростатический пластинчатый работает следующим образом.The proposed separator electrostatic plate works as follows.

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.High-voltage power supplies 7 and 6 are switched on, which supply voltage to the upper electrode 4 and to the lower electrode 5, respectively. The polarity of the electrodes is determined provided that the polarity of the lower electrode 5 must be opposite to the sign of the charge of the particles of one of the components of the mixture of minerals with a large mass content, and the polarity of the upper electrode 4 is the opposite polarity of the lower electrode 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.The optimum stress value is determined empirically for each specific mixture of minerals. Warmed product: a mixture of minerals is fed from the product feeding device 1 to the separator body 2 to the grounded electrode 3 of the upper electrostatic module. To maintain the desired temperature of heating the product (optimal temperature separation mode), heaters 8 are turned on, which heat the grounded electrodes 3 of each electrostatic module. On the grounded electrode 3, the particles of the components of the mixture of minerals are electrified by friction to obtain charged particles with negative and positive charges. The process of product separation begins when these particles fall into the area of action of an electric field created by the potentials of the upper electrode 4 and the lower electrode 5. Due to the force-electric field-charge interaction, the particles of the mixture of minerals are separated, in which the trajectory of the particles changes in accordance with their sign charge. Particles with a negative charge are attracted to an electrode with a positive polarity, and those with a positive charge are attracted to an electrode with a negative polarity, due to which their trajectories of movement change. The separated streams of these particles are directed by dividers 9, 10, into different product lines: particles with one charge - into a product line 14 particles with an opposite charge - into a product line 16, through which they are transported to the corresponding receivers of separated products (concentrates) 11 13. Particles that insufficiently charged or not charged at all on the grounded electrode 3 do not change or slightly change their trajectory and get into the product line 15 for the intermediate product. To increase the recovery of particles of the useful component of the mixture of minerals, the intermediate product is sent to the next electrostatic module, where the separation process is repeated. From the last electrostatic module, the intermediate product is directed through the product line 15 to the receiver 12. FIG. 1 shows two electrostatic modules, but there can be three or more of them. The number of electrostatic modules is determined by quantitative indicators of the obtained separation products, and the separation process is repeated until the required mass fraction of the useful component is extracted into the concentrate.

Использование предложенного сепаратора электростатического пластинчатого позволяет оптимизировать условия сепарации и этим добиться повышения эффективности процесса разделения смеси минералов по сравнению с прототипом.The use of the proposed separator electrostatic plate allows you to optimize the separation conditions and thereby improve the efficiency of the separation process of a mixture of minerals in comparison with the prototype.

Источник информации:The source of information:

1. Патент Украины на полезную модель №91469, опубл. 10.07.2014, Бюл. №13.1. Patent of Ukraine for a useful model No. 91469, publ. 10.07.2014, Bul. No. 13.

Claims

1. Electrostatic plate separator, including a device for feeding a product representing a mixture of minerals with different electrical properties, a housing inside which at least two electrostatic modules are placed vertically above each other, each of which consists of a grounded electrode made in the form of a plate, installed at an angle to the horizontal plane, from the upper and lower electrodes of opposite polarity connected to high-voltage power supplies, installed above and below the grounded electrode, respectively, dividers, product pipelines and receivers of separated products, characterized in that heaters are installed on the lower surface of the grounded electrodes, and the upper and the lower electrodes of the electrostatic module are connected to high-voltage power supplies with the possibility of changing the polarity and voltage value.

2. Electrostatic plate separator according to claim 1, characterized in that the body is made partially or completely from a material with low thermal conductivity or from sandwich panels: metal and heat-insulating material.