WO2009126058A1 - Method for processing mineral and technogenic raw materials and a device for carrying out said method - Google Patents
Method for processing mineral and technogenic raw materials and a device for carrying out said method Download PDFInfo
- Publication number
- WO2009126058A1 WO2009126058A1 PCT/RU2008/000226 RU2008000226W WO2009126058A1 WO 2009126058 A1 WO2009126058 A1 WO 2009126058A1 RU 2008000226 W RU2008000226 W RU 2008000226W WO 2009126058 A1 WO2009126058 A1 WO 2009126058A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- medium
- disks
- working
- activator
- rotor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
- B02C19/18—Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/27—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices
- B01F27/271—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed radially between the surfaces of the rotor and the stator
- B01F27/2711—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed radially between the surfaces of the rotor and the stator provided with intermeshing elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
- B02C17/16—Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B15/00—Other processes for the manufacture of iron from iron compounds
Definitions
- the claimed technical solution relates to methods and devices for processing mineral and industrial raw materials by high-energy impact on the solid, liquid and gaseous phases arising from the processing of solid raw materials, as well as liquid hydrocarbons and can find application in the chemical, metallurgical, hydrometallurgical, mining and processing industries industry.
- the proposed method for processing mineral and industrial raw materials replaces the technology of thermal pyrolysis with high-energy cavitation effect, which causes the breaking of long hydrocarbon chains of the substance.
- the inventive method and device for its implementation can be used for processing liquid hydrocarbon raw materials, because it replaces the processes of cracking, pyrolysis and distillation of petroleum products, as well as their derivatives.
- a device for grinding materials is known, which allows to intensify the activation process of a multiphase activated medium and includes a working body, which is made in the form of two combs with cutting elements, placed in a cylindrical body and equipped with an ultrasonic emitter (RU N22308324 from 04/07/2006 MPK-7: B02C19 / 18).
- a known method and device for fine grinding of minerals in preparation for enrichment which includes the dosed supply of an aqueous suspension of mineral in a cavitation dispersant and grinding it with opening the grains of the useful component by the resonant effect of hydroshock and cavitation pulses along the zones of natural adhesion of these grains with the rock, frequency control cavitation pulses due to the change of clips with resonators fixed to them, tuned to the desired frequency.
- the dispersant is made direct-flow and consisting of a hollow rotor with blades on the inner surface and installed from the opposite end of the inlet pipe of the rotor end, perpendicular to the axis of rotation of the rotor by a partition with holes, and from a stator made from the end adjacent to the cavitation chamber, with a partition having holes that are compatible with rotor holes during rotation of the latter, while irrespective of controlling the frequency of cavitation pulses, the frequency of hydroshock pulses is controlled. (RU Jfe2301112 dated 08.12.2005, MPK-7: B02C19 / 18).
- a device for grinding stone and other materials which consists of several disks, each of which has nine streamlined protrusions on the surface of the disk.
- the disks are mounted on a vertical shaft and have a partition between each pair of disks. Getting to the surface of the upper disk, solid materials collide with streamlined protrusions, as a result of which they are crushed and discarded to the periphery of the disk, where they return to the grinding zone with special blades.
- the closest device of the same purpose to the claimed invention is a device for ultrafine mixing, emulsification, homogenization and dispersion of mixtures, comprising a housing with mixture inlet and outlet nozzles, two disks, one of which has openings that are made with gear elements and through the slots between them, located on several concentric circles on both disks.
- the gear elements of one disk are made under the condition of sliding between the gear elements of the second disk and the gear elements of one disk overlapping through the slots between the gear elements of the second disk.
- annular concentric protrusions are made that are adjacent to each other and form a cavity, and the holes in the indicated disk are made inside its annular concentric protrusion, while the mixture inlet pipe is connected to the specified cavity (UA N ° 80188 from 27.08. 2007, MPK-7: B01F7 / 10), which is taken as a prototype.
- Common features of the prototype and the claimed invention are the presence of disks having openings by means of which acoustic waves are formed, causing cavitation treatment of the substance.
- the challenge facing the inventors was to create and develop a method and apparatus for processing mineral and technogenic raw materials, as well as liquid hydrocarbons by high-energy impact on the solid, liquid and gaseous phases arising from the processing of solid raw materials.
- the essence of the claimed invention lies in the fact that the grinding and activation of physico-chemical processes is carried out by mechanical action on the medium of the rotating rotors of the activator inside the cavity of the working area.
- the rotors of the device rotate, their linear movement with respect to static zones is created, as a result of which stable turbulent flows arise in the medium, created by swirls located on the holes of the disks, and also by comb plates located on the outer diameter of the disks.
- oncoming vortex flows arise, creating stable cavitation zones and acoustic compression-extension waves in the medium.
- Figure 1 shows the mill activator, where:
- FIG. 2, 3, 4, 5 shows the operating modes of the activator mill.
- FIG. 6 shows the rotor
- the activator mill consists of a working area and two coaxial drives equipped with frequency and rotation control units in any direction.
- the activator mill comprises a housing with mixture and reagent inlet and outlet nozzles, partitions and internal valves and symmetrical groups of activator rotors, as well as impellers of centrifugal pumps, located in the housing with the possibility of rotation in one or in opposite directions.
- the activator working rotors are structurally made of three disks having matching through holes of different diameters located along concentric circles.
- the outer diameter of the discs is a spiked, double-edged protrusions.
- One group consists of three disks, with two external disks having the same diameter, and the internal disk having a larger diameter.
- Stators are made of one or more plates. Toothed elements are located in the working area along the inner radius, allowing the rotor to rotate freely.
- the housing has nozzles for the inlet and outlet of the working mixture and are equipped with independent valves that allow you to adjust the amount passing through the working area of the mixture.
- On the axes of the rotors are installed the impellers of centrifugal pumps for ensuring the mixture is pumped into the working area and then removed with the possibility of changing the direction of rotation.
- a device for processing mineral and industrial raw materials works as follows:
- the activated medium is supplied through the open valve 1 to the blades of a centrifugal supercharger (pump) Hl. Gates 2, 4, 16, 17, 18 are closed. Thus, overpressure is created in the intermediate chamber 5. Due to the increase in pressure, the activated medium enters through the openings (in the form of a nozzle) of the stator 6 into the working zone of the rotor group 8. As a result of the turbulence generated, an active turbulent zone arises in group 6-8. Under the action of centrifugal force arising on the rotor 8, the activated medium enters the working area of the group of stators 7.
- the activated medium enters the three-blade rotor of a special form 12, Under the influence of knives made on the rotor 12 (ultrasonic whistles), a stable zone is formed between the rotor 12 and the stator 13 cavitation. After passing through this zone, the activated medium enters the drain through valve 14.
- operating mode 1 takes place on two sides of the mirror MA, the central zone of cavitation is absent (rotors 12 and 13 rotate in the same direction).
- the activated medium is supplied from both sides through valves 1 and 19 (valves 2, 20, 16 are closed). In this case, different types of media can be supplied from different sides.
- the optimal processing mode is selected by different speeds of rotation of the IM and 2M drives.
- the pressure is equalized by valves 14, 16 and, if necessary, by additional supply through valves 2 and 20.
- the activated medium is supplied through valve 1. Valves 2, 14, 16, 19 are closed.
- the activated medium passes through the entire installation with a maximum degree of processing on the rotors 12 and 13 (rotating towards each other). Drain through valve 20.
- valve 14 To drain the liquid phase of the activated medium, valve 14 is used, and valve 16 is used to exit the gaseous phase.
- the speed and direction of rotation of the IM and 2M actuators can be varied to achieve the best results and depending on the composition of the media to be activated.
- An advantage of the invention is that the grinding and activation of physico-chemical processes is carried out by mechanical action on the medium of the rotating rotors of the activator inside the cavity of the working area.
- At rotation of the activator rotors creates their linear movement relative to static zones, as a result of which stable turbulent flows arise in the medium, created by swirls located on the disks holes, and also by comb plates located on the outer diameter of the disks.
- Oncoming vortex flows arise, creating stable cavitation zones and acoustic compression-extension waves in the medium. Under the influence of the obtained effect, destruction occurs (grinding and destruction), an increase in the temperature of the medium, as well as point (micro) high pressure zones (cavitation effect).
- the single turbulence zones created by them contribute to the creation of a boundary layer (turbulent vortices) between the working surfaces and the medium, which significantly reduces the wear of equipment when working with solid particles inside the medium (pulps).
Abstract
The invention relates to methods and devices for processing mineral and technogenic raw materials by exposing solid, liquid and gas phases to a high-energy action. The inventive raw material processing method involves grinding and activating physico-chemical processes by mechanically affecting the medium with the aid of the activator rotating rotors inside a working area cavity. The rotating rotors are linearly moved in relation to static areas, thereby generating, by means of holes on the discs and manifold plates disposed on the outer diameter of the discs, steady turbulent streams. The vertex counterflows, which form in the medium steady cavitation areas and acoustic compression-rarefaction waves, are generated when passing through stationary mirror orifices or through the stator manifolds. The orifices on the rotor and stator discs generate, in the medium, individual turbulence areas which contribute in forming an interface layer between the working surfaces and the medium, thereby substantially reducing the wear and tear of facilities by solid particles inside the medium.
Description
Способ переработки минерального и техногенного сырья и устройство для его реализации A method of processing mineral and industrial raw materials and a device for its implementation
Заявляемое техническое решение относится к способам и устройствам для переработки минерального и техногенного сырья путем высокоэнергетического воздействия на твердую, жидкую и газообразную фазы, возникающие при переработке твердого сырья, а также жидких углеводородов и может найти применение в химической, металлургической, гидрометаллургической, добывающей и перерабатывающих отраслях промышленности.The claimed technical solution relates to methods and devices for processing mineral and industrial raw materials by high-energy impact on the solid, liquid and gaseous phases arising from the processing of solid raw materials, as well as liquid hydrocarbons and can find application in the chemical, metallurgical, hydrometallurgical, mining and processing industries industry.
Известно, что степень извлечения полезных компонентов из твердого минерального сырья зависит от степени дезинтеграции частиц этого материала и определяет доступность полезных компонентов для применяемых растворителей или иных способов извлечения. Затраты на измельчение твердых материалов возрастают в геометрической прогрессии по отношению к минимальной крупности получаемого конечного продукта. На определенном этапе измельчения эффекты когезии частиц между собой начинают превалировать над разрушающим воздействием способа измельчения. С целью уменьшения энергетических затрат и ускорения процесса измельчения нами предлагается способ для переработки минерального и техногенного сырья, который включает в себя высокоэнергетическое воздействие на материал с использованием эффектов кавитации.It is known that the degree of extraction of useful components from solid mineral raw materials depends on the degree of disintegration of particles of this material and determines the availability of useful components for used solvents or other extraction methods. The cost of grinding solid materials increases exponentially with respect to the minimum fineness of the resulting final product. At a certain stage of grinding, the effects of particle cohesion among themselves begin to prevail over the destructive effect of the grinding method. In order to reduce energy costs and speed up the grinding process, we propose a method for processing mineral and industrial raw materials, which includes a high-energy effect on the material using cavitation effects.
Предлагаемый способ переработки минерального и техногенного сырья заменяет технологию термического пиролиза на вьтсокоэнергетическое кавитационное воздействие, вызывающее разрыв длинных углеводородных цепей вещества. По этой причине, заявляемый способ и устройство для его реализации может быть применен для переработки жидкого углеводородного сырья, т.к. он заменяет собой процессы крекинга, пиролиза и разгонки нефтепродуктов, а также их производных.
Известно устройство для измельчения материалов, которое позволяет интенсифицировать процесс активации многофазной активируемой среды и включает в себя рабочий орган, который выполнен в виде двух гребенок с режущими элементами, размещенный в цилиндрическом корпусе и снабженный ультразвуковым излучателем (RU N22308324 от 07.04.2006 MПK-7:B02C19/18).The proposed method for processing mineral and industrial raw materials replaces the technology of thermal pyrolysis with high-energy cavitation effect, which causes the breaking of long hydrocarbon chains of the substance. For this reason, the inventive method and device for its implementation can be used for processing liquid hydrocarbon raw materials, because it replaces the processes of cracking, pyrolysis and distillation of petroleum products, as well as their derivatives. A device for grinding materials is known, which allows to intensify the activation process of a multiphase activated medium and includes a working body, which is made in the form of two combs with cutting elements, placed in a cylindrical body and equipped with an ultrasonic emitter (RU N22308324 from 04/07/2006 MPK-7: B02C19 / 18).
К причинам, препятствующим достижение указанного ниже технического результата, при использовании известного способа и устройства, относится низкая энергия воздействия на обрабатываемое вещество, объясняемая тем, что вертикальная конфигурация гребенок имеет повышенную площадь, а следовательно, низкий коэффициент удельного поступления энергии Вт/см2.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below, when using the known method and device, include the low energy impact on the processed substance, due to the fact that the vertical configuration of the combs has an increased area, and therefore, a low coefficient of specific energy input W / cm 2 .
. Известен способ и устройство для тонкого измельчения полезных ископаемых при подготовке к обогащению, который включает дозированную подачу водной суспензии полезного ископаемого в кавитационный диспергатор и измельчение его со вскрытием зерен полезного компонента резонансным воздействием гидроударных и кавитационных импульсов по зонам естественной спайки этих зерен с породой, управление частотой кавитационных импульсов за счет смены обойм с закрепленными на них резонаторами, настроенными на требуемую частоту. Диспергатор выполнен прямоточным и состоящим из полого ротора с лопастями на внутренней поверхности и установленной с противоположного входному патрубку торца ротора, перпендикулярно оси вращения ротора перегородкой с отверстиями, и из статора, выполненного с торца, примыкающего к кавитационной камере, с перегородкой, имеющей отверстия, совмещаемые с отверстиями ротора при вращении последнего, при этом независимо от управления частотой кавитационных импульсов осуществляют управление частотой гидроударных импульсов. (RU Jfe2301112 от 08.12.2005, MПK-7: B02C19/18).. A known method and device for fine grinding of minerals in preparation for enrichment, which includes the dosed supply of an aqueous suspension of mineral in a cavitation dispersant and grinding it with opening the grains of the useful component by the resonant effect of hydroshock and cavitation pulses along the zones of natural adhesion of these grains with the rock, frequency control cavitation pulses due to the change of clips with resonators fixed to them, tuned to the desired frequency. The dispersant is made direct-flow and consisting of a hollow rotor with blades on the inner surface and installed from the opposite end of the inlet pipe of the rotor end, perpendicular to the axis of rotation of the rotor by a partition with holes, and from a stator made from the end adjacent to the cavitation chamber, with a partition having holes that are compatible with rotor holes during rotation of the latter, while irrespective of controlling the frequency of cavitation pulses, the frequency of hydroshock pulses is controlled. (RU Jfe2301112 dated 08.12.2005, MPK-7: B02C19 / 18).
К причинам, препятствующим достижение указанного ниже технического результата, при использовании известного способа и устройства, является конструктивная невозможность эффективной реализации прилагаемой электрической мощности обмотки статора. Массивный ротор, вьшолняющий
функции пропульсивного насоса не может эффективно распределить и передать перекачиваемому веществу энергию, которую ему способна сообщить обмотка статора.For reasons that impede the achievement of the technical result indicated below, when using the known method and device, there is a constructive impossibility to effectively realize the applied electric power of the stator winding. Massive rotor functions of a propulsive pump cannot effectively distribute and transfer to the pumped substance the energy that the stator winding is able to communicate to it.
Известно устройство для измельчения камня и других материалов, которое состоит из нескольких дисков, каждый из которых имеет девять обтекаемых выступов на поверхности диска. Диски закреплены на вертикальном валу и имеют перегородку между каждой парой дисков. Попадая на поверхность верхнего диска твердые материалы сталкиваются с обтекаемыми выступами, в результате чего измельчаются и отбрасываются к периферии диска, где специальными лопастями возвращаются в зону измельчения. (US JЧ°4886216 от 12.12.1989, MПK-4: B02C19/00)A device for grinding stone and other materials is known, which consists of several disks, each of which has nine streamlined protrusions on the surface of the disk. The disks are mounted on a vertical shaft and have a partition between each pair of disks. Getting to the surface of the upper disk, solid materials collide with streamlined protrusions, as a result of which they are crushed and discarded to the periphery of the disk, where they return to the grinding zone with special blades. (US JCH ° 4886216 dated 12.12.1989, MPK-4: B02C19 / 00)
К причинам, препятствующим достижение указанного ниже технического результата, при использовании известного способа и устройства, относится малое использование эффекта кавитации, позволяющие разрушать частицы твердого материала изнутри.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below, when using the known method and device, include the small use of the cavitation effect, which allows to destroy particles of solid material from the inside.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению по максимальному количеству сходных признаков является устройство для сверхтонкого смешивания, эмульгирования, гомогенизации и диспергирования смесей, содержащий корпус с патрубками входа и выхода смеси, два диска, один из которых имеет отверстия, которые выполнены с зубчатыми элементами и сквозными прорезями между ними, расположенными по нескольким концентрическим окружностям на обоих дисках. Зубчатые элементы одного диска выполнены при условии скольжения между зубчатыми элементами второго диска и перекрытия зубчатыми элементами одного диска сквозных прорезей между зубчатыми элементами второго диска. В диске с отверстиями и в корпусе выполнены кольцевые концентрические выступы, которые примыкают друг к другу и образуют полость, а отверстия в указанном диске выполнены внутри его кольцевого концентрического выступа, при этом патрубок входа смеси соединен с указанной полостью (UA N°80188 от 27.08.2007, MПK-7: B01F7/10), которое принято за прототип.
Общими признаками прототипа и заявляемого изобретения являются наличие дисков, имеющих отверстия, при помощи которых образуются акустические волны, вызывающие кавитационную обработку вещества.The closest device of the same purpose to the claimed invention according to the maximum number of similar features is a device for ultrafine mixing, emulsification, homogenization and dispersion of mixtures, comprising a housing with mixture inlet and outlet nozzles, two disks, one of which has openings that are made with gear elements and through the slots between them, located on several concentric circles on both disks. The gear elements of one disk are made under the condition of sliding between the gear elements of the second disk and the gear elements of one disk overlapping through the slots between the gear elements of the second disk. In the disk with holes and in the casing, annular concentric protrusions are made that are adjacent to each other and form a cavity, and the holes in the indicated disk are made inside its annular concentric protrusion, while the mixture inlet pipe is connected to the specified cavity (UA N ° 80188 from 27.08. 2007, MPK-7: B01F7 / 10), which is taken as a prototype. Common features of the prototype and the claimed invention are the presence of disks having openings by means of which acoustic waves are formed, causing cavitation treatment of the substance.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится высокая вероятность разрушения зубчатых элементов конструкции, вследствие ударного динамического воздействия жидкости на них, при достижении величин энергии, необходимых для требуемого извлечения ценного компонента.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the prototype include a high probability of destruction of the gear elements of the structure, due to the shock dynamic action of the liquid on them, when the energy values necessary for the required extraction of a valuable component are reached.
Задача, стоящая перед изобретателями, заключалась в создании и разработке способа и устройства для переработки минерального и техногенного сырья, а также жидких углеводородов путем высокоэнергетического воздействия на твердую, жидкую и газообразную фазы, возникающие при переработке твердого сырья.The challenge facing the inventors was to create and develop a method and apparatus for processing mineral and technogenic raw materials, as well as liquid hydrocarbons by high-energy impact on the solid, liquid and gaseous phases arising from the processing of solid raw materials.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что измельчение и активация физико-химических процессов осуществляется механическим воздействием на среду вращающимися роторами активатора внутри полости рабочей зоны. При вращении роторов устройства создается их линейное перемещение относительно статичных зон, в результате чего в среде возникают устойчивые турбулентные потоки, создаваемые расположенными на дисках отверстиями завихрителями, а также пластинами гребенок, расположенных на внешнем диаметре дисков. При прохождении через стационарные зеркальные отверстия либо через гребенки статора возникают встречные вихревые потоки, создающие в среде зоны устойчивой кавитации и акустические волны сжатия- растяжения. Под воздействием получаемого эффекта происходит разрушение (измельчение и деструкция), увеличение температуры среды, а также точечных (микро) зон высокого давления (эффект кавитации). За счет наличия отверстий на дисках ротора и статора создаваемые ими зоны единичной турбулентности способствуют созданию пограничного слоя (турбулентные вихри) между рабочими поверхностями и средой, что значительно уменьшает износ оборудования при работе с твердыми частицами внутри среды (пульпами).
Сущность изобретения проиллюстрирована чертежами, фигурой 1, 2, 3,, 5,6The essence of the claimed invention lies in the fact that the grinding and activation of physico-chemical processes is carried out by mechanical action on the medium of the rotating rotors of the activator inside the cavity of the working area. When the rotors of the device rotate, their linear movement with respect to static zones is created, as a result of which stable turbulent flows arise in the medium, created by swirls located on the holes of the disks, and also by comb plates located on the outer diameter of the disks. When passing through stationary mirror holes or through the stator combs, oncoming vortex flows arise, creating stable cavitation zones and acoustic compression-extension waves in the medium. Under the influence of the obtained effect, destruction occurs (grinding and destruction), an increase in the temperature of the medium, as well as point (micro) high pressure zones (cavitation effect). Due to the presence of holes on the rotor and stator disks, the single turbulence zones created by them contribute to the creation of a boundary layer (turbulent vortices) between the working surfaces and the medium, which significantly reduces the wear of equipment when working with solid particles inside the medium (pulps). The invention is illustrated by drawings, figure 1, 2, 3,,, 5.6
На фиг.1 изображена мельница-активатор, где:Figure 1 shows the mill activator, where:
1 —вентиль;1 - a valve;
2 - вентиль;2 - valve;
3 - вентиль;3 - valve;
4 — вентили;4 - valves;
5 - промежуточная камера;5 - an intermediate chamber;
6 - статор;6 - stator;
7 - статор;7 - stator;
8 - ротор;8 - rotor;
9 - статор;9 - stator;
10 - рабочая камера;10 - working chamber;
11 - статор;11 - stator;
12 - ротор; 13 -ротор;12 - rotor; 13 rotor;
14 - вентиль;14 - valve;
15 - ротор; 16 - вентиль; 17 - вентиль; 18 - патрубок; 19 - вентиль; 20 - вентиль; .15 - rotor; 16 - valve; 17 - valve; 18 - pipe; 19 - valve; 20 - valve; .
21 - блок управления приводом;21 - drive control unit;
21.1 - блок управления приводом;21.1 - drive control unit;
5.1 - промежуточная камера;5.1 - intermediate chamber;
6.1 - статор;6.1 - stator;
7.1 - статор;7.1 - stator;
8.1 - ротор;8.1 - rotor;
9.1 - статор;9.1 - stator;
10.1 - рабочая камера;
11.1 - статор;10.1 - working chamber; 11.1 - stator;
15.1 -ротор;15.1 rotor;
IM - привод;IM - drive;
2M - привод;2M - drive;
Hl - центробежный нагнетатель;Hl - centrifugal supercharger;
H2 - центробежный нагнетатель.H2 - centrifugal supercharger.
На фиг. 2, 3, 4, 5 изображены режимы работы мельницы-активатора.In FIG. 2, 3, 4, 5 shows the operating modes of the activator mill.
На фиг. 6 изображен ротор.In FIG. 6 shows the rotor.
Мельница-активатор состоит из рабочей зоны и двух соосных приводов оснащенных блоками управления частотой и вращением в любом направлении.The activator mill consists of a working area and two coaxial drives equipped with frequency and rotation control units in any direction.
Мельница-активатор содержит корпус с патрубками входа и выхода смеси и реагентов, перегородками и внутренними вентилями и расположенные в корпусе с возможностью вращения как в одном, так и в противоположенных направлениях симметричные группы рабочих роторов активатора, а также рабочие колеса центробежных насосов.The activator mill comprises a housing with mixture and reagent inlet and outlet nozzles, partitions and internal valves and symmetrical groups of activator rotors, as well as impellers of centrifugal pumps, located in the housing with the possibility of rotation in one or in opposite directions.
Рабочие роторы активатора выполнены конструктивно из трех дисков, имеющих совпадающие сквозные отверстия разного диаметра, расположенные по концентрическим окружностям. Внешний диаметр дисков представляет собой прямозубчатые обоюдозаточенные выступы. Одна группа состоит из трех дисков, причем два внешних диска имеют одинаковый диаметр, а внутренний диск имеет больший диаметр.The activator working rotors are structurally made of three disks having matching through holes of different diameters located along concentric circles. The outer diameter of the discs is a spiked, double-edged protrusions. One group consists of three disks, with two external disks having the same diameter, and the internal disk having a larger diameter.
Также в корпусе расположены статоры с нанесенными по концентрическим окружностям отверстиями, так, чтобы они были расположены зеркально роторным отверстиям. Статоры выполнены из одной или более пластин. В рабочей зоне расположены зубчатые элементы по внутреннему радиусу, позволяющие ротору свободно вращаться.Also in the case are stators with holes applied on concentric circles, so that they are located mirror-rotor holes. Stators are made of one or more plates. Toothed elements are located in the working area along the inner radius, allowing the rotor to rotate freely.
Корпус имеет патрубки для входа и выхода рабочей смеси и оснащены независимыми вентилями, позволяющими регулировать количество проходящей через рабочую зону смеси.
На осях роторов установлены рабочие колеса прямолопастных центробежных насосов для обеспечения нагнетания смеси в рабочую зону и последующего отвода с возможностью изменения направления вращения.The housing has nozzles for the inlet and outlet of the working mixture and are equipped with independent valves that allow you to adjust the amount passing through the working area of the mixture. On the axes of the rotors are installed the impellers of centrifugal pumps for ensuring the mixture is pumped into the working area and then removed with the possibility of changing the direction of rotation.
Устройство для переработки минерального и техногенного сырья работает следующим образом:A device for processing mineral and industrial raw materials works as follows:
Режим работы 1. Фиг.2Mode 1. Figure 2
Работает только привод 1M.Only 1M drive works.
Активируемая среда подается через открытый вентиль 1 на лопасти центробежного нагнетателя (насоса) Hl. Вентили 2, 4, 16, 17, 18 перекрыты. Таким образом, создается избыточное давление в промежуточной камере 5. Вследствие повышения давления активируемая среда поступает через отверстия (в форме сопла) статора 6 в рабочую зону группы роторов 8. В результате образующихся завихрений в группе 6-8 возникает активная турбулентная зона. Под действием центробежной силы, возникающей на роторе 8, активируемая среда поступает в рабочую зону группы статоров 7.The activated medium is supplied through the open valve 1 to the blades of a centrifugal supercharger (pump) Hl. Gates 2, 4, 16, 17, 18 are closed. Thus, overpressure is created in the intermediate chamber 5. Due to the increase in pressure, the activated medium enters through the openings (in the form of a nozzle) of the stator 6 into the working zone of the rotor group 8. As a result of the turbulence generated, an active turbulent zone arises in group 6-8. Under the action of centrifugal force arising on the rotor 8, the activated medium enters the working area of the group of stators 7.
В результате возникает устойчивая зона спектра воздействий: встречные вихревые потоки, создающие в среде зоны воздействие кавитации и акустические волны сжатия-растяжения. Под воздействием получаемого эффекта происходит разрушение (измельчение и деструкция), увеличение температуры среды, а также точечных (микро) зон высокого давления (эффект кавитации). В результате увеличения давления в области 5 активируемая среда вытесняется на группу дисков 9 и под давлением проходит через отверстия статора 9. В этот момент на активируемую среду воздействуют вихревые процессы противохода. Далее активируемая среда поступает в промежуточную зону рабочей камеры 10, где начинается повторение всего процесса обработки с одной стенкой статор 11 и ротор 15. В результате предшествующей обработки активируемая среда к этому моменту находится в виде суспензии.As a result, a stable zone of the action spectrum arises: counter-vortex flows creating cavitation in the zone environment and acoustic compression-extension waves. Under the influence of the obtained effect, destruction occurs (grinding and destruction), an increase in the temperature of the medium, as well as point (micro) high pressure zones (cavitation effect). As a result of the increase in pressure in region 5, the activated medium is displaced to the group of disks 9 and passes under pressure through the openings of the stator 9. At this moment, the vortex countercurrent processes act on the activated medium. Next, the activated medium enters the intermediate zone of the working chamber 10, where the repetition of the entire processing process with one wall of the stator 11 and rotor 15 begins. As a result of the previous treatment, the activated medium at this point is in the form of a suspension.
Далее активируемая среда поступает на трехлопастной ротор специальной формы 12, Под воздействием выполненных на роторе 12 ножей (УЗ свистков) между ротором 12 и статором 13 образуется устойчивая зона
кавитации. После прохождения этой зоны активируемая среда поступает на слив через вентиль 14.Then, the activated medium enters the three-blade rotor of a special form 12, Under the influence of knives made on the rotor 12 (ultrasonic whistles), a stable zone is formed between the rotor 12 and the stator 13 cavitation. After passing through this zone, the activated medium enters the drain through valve 14.
Режим работы 2. Фиг.ЗOperating mode 2. Fig.Z
Работают приводы IM и 2M. Вращение в одном направлении.Drives IM and 2M. Rotation in one direction.
Процесс, описанный в режиме работы 1, проходит зеркально с двух сторон MA, центральная зона кавитации отсутствует (роторы 12 и 13 вращаются в одном направлении). Активируемая среда подается с обеих сторон через вентили 1 и 19 (вентили 2, 20, 16 закрыты). При этом могут подаваться разные виды сред с разных сторон. Оптимальный режим обработки подбирается различными скоростями вращения приводов IM и 2M. Давление выравнивается вентилями 14, 16 и, в случае необходимости, дополнительной подачей через вентили 2 и 20.The process described in operating mode 1 takes place on two sides of the mirror MA, the central zone of cavitation is absent (rotors 12 and 13 rotate in the same direction). The activated medium is supplied from both sides through valves 1 and 19 (valves 2, 20, 16 are closed). In this case, different types of media can be supplied from different sides. The optimal processing mode is selected by different speeds of rotation of the IM and 2M drives. The pressure is equalized by valves 14, 16 and, if necessary, by additional supply through valves 2 and 20.
Режим работы 3. Фиг. 4Operating mode 3. FIG. four
Работают приводы IM и 2M. Вращение в разных направлениях.Drives IM and 2M. Rotation in different directions.
Активируемая среда подается через вентиль 1. Вентили 2, 14, 16, 19 закрыты.The activated medium is supplied through valve 1. Valves 2, 14, 16, 19 are closed.
В данном режиме обеспечивается прохождение активируемой среды через всю установку с максимальной степенью обработки на роторах 12 и 13 (вращающихся навстречу друг другу). Слив осуществляется через вентиль 20.In this mode, the activated medium passes through the entire installation with a maximum degree of processing on the rotors 12 and 13 (rotating towards each other). Drain through valve 20.
Режим работы 4. Фиг. 5Operating mode 4. FIG. 5
Работают приводы IM и 2M. Вращение в разных направлениях. Данный режим в основном предназначен для обработки различных сред. При этом максимальная активация происходит в зоне роторов 12 и 13. Для слива жидкой фазы активируемой среды используется вентиль 14, для выхода газообразной фазы вентиль 16.Drives IM and 2M. Rotation in different directions. This mode is mainly intended for processing various environments. In this case, the maximum activation occurs in the area of the rotors 12 and 13. To drain the liquid phase of the activated medium, valve 14 is used, and valve 16 is used to exit the gaseous phase.
Скорость и направления вращения приводов IM и 2M может изменяться для достижения наилучших результатов и в зависимости от состава активируемых сред.The speed and direction of rotation of the IM and 2M actuators can be varied to achieve the best results and depending on the composition of the media to be activated.
Преимущество изобретения состоит в том, что измельчение и активация физико-химических процессов осуществляется механическим воздействием на среду вращающимися роторами активатора внутри полости рабочей зоны. При
вращении роторов активатора создается их линейное перемещение относительно статичных зон, в результате чего в среде возникают устойчивые турбулентные потоки, создаваемые расположенными на дисках отверстиями завихрителями, а также пластинами гребенок, расположенных на внешнем диаметре дисков. При прохождении через стационарные зеркальные отверстия либо через гребенки статора возникают встречные вихревые потоки, создающие в среде зоны устойчивой кавитации и акустические волны сжатия-растяжения. Под воздействием получаемого эффекта происходит разрушение (измельчение и деструкция), увеличение температуры среды, а также точечных (микро) зон высокого давления (эффект кавитации).An advantage of the invention is that the grinding and activation of physico-chemical processes is carried out by mechanical action on the medium of the rotating rotors of the activator inside the cavity of the working area. At rotation of the activator rotors creates their linear movement relative to static zones, as a result of which stable turbulent flows arise in the medium, created by swirls located on the disks holes, and also by comb plates located on the outer diameter of the disks. When passing through stationary mirror holes or through the stator combs, oncoming vortex flows arise, creating stable cavitation zones and acoustic compression-extension waves in the medium. Under the influence of the obtained effect, destruction occurs (grinding and destruction), an increase in the temperature of the medium, as well as point (micro) high pressure zones (cavitation effect).
За счет наличия отверстий на дисках ротора и статора создаваемые ими зоны единичной турбулентности способствуют создания пограничного слоя (турбулентные вихри) между рабочими поверхностями и средой, что значительно уменьшает износ оборудования при работе с твердыми частицами внутри среды (пульпами).Due to the presence of holes on the rotor and stator disks, the single turbulence zones created by them contribute to the creation of a boundary layer (turbulent vortices) between the working surfaces and the medium, which significantly reduces the wear of equipment when working with solid particles inside the medium (pulps).
При анализе уровня техники не обнаружено решений с подобным сочетанием экономичности и технической эффективности, что позволяет сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует критериям «нoвизнa», «изoбpeтaтeльcкий ypoвeнь» и «пpoмышлeннaя применимость)).
When analyzing the prior art, no solutions were found with a similar combination of cost-effectiveness and technical efficiency, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criteria of “novelty”, “inventive level” and “industrial applicability)).
Claims
1. Способ переработки минерального и техногенного сырья, предусматривающий обработку сырья высокоэнергетическим импульсным воздействием, отличающийся тем, что измельчение и активация физико-химических процессов осуществляется механическим воздействием на среду вращающимися роторами активатора внутри полости рабочей зоны, где при вращении роторов активатора создается их линейное перемещение относительно статичных зон, в результате чего в среде возникают устойчивые турбулентные потоки, создаваемые расположенными на дисках отверстиями завихрителями, а таюке пластинами гребенок, расположенных на внешнем диаметре дисков где при прохождении через стационарные зеркальные отверстия либо через гребенки статора возникают встречные вихревые потоки, создающие в среде зоны устойчивой кавитации и акустические волны сжатия- растяжения и под воздействием получаемого эффекта происходит разрушение, увеличение температуры среды, а также точечных зон высокого давления, а также за счет наличия отверстий на дисках ротора и статора создаваемые ими зоны единичной турбулентности способствуют созданию пограничного слоя между рабочими поверхностями и средой.1. A method of processing mineral and industrial raw materials, comprising processing the raw materials with high-energy pulsed action, characterized in that the grinding and activation of physicochemical processes is carried out by mechanical action of the medium by the rotating rotors of the activator inside the cavity of the working area, where during the rotation of the rotors of the activator their linear movement is created relative to static zones, as a result of which stable turbulent flows arise in the medium, created by openings located on the disks by swirlers, and also by plates of combs located on the outer diameter of the disks where, when passing through stationary mirror holes or through stator combs, counter-vortex flows arise, creating stable cavitation zones and acoustic compression-extension waves in the medium, and under the influence of the resulting effect, destruction, increase temperature of the medium, as well as of the high pressure point zones, as well as due to the presence of holes on the rotor and stator disks, the single turbulence zones created by them posobstvuyut creating the boundary layer between the working surfaces and the environment.
2. Способ по п.l отличающийся тем, что обрабатываемая среда проходит зеркально с торцов мельницы-активатора, роторы вращаются в одном направлении, центральная зона кавитации отсутствует.
2. The method according to claim 1, characterized in that the medium to be treated passes specularly from the ends of the activator mill, the rotors rotate in one direction, and there is no central cavitation zone.
3. Способ по п.1 отличающийся тем, что разные виды активируемых сред могут подаваться с разных сторон мельницы-активатора, а оптимальный режим обработки подбирается различными скоростями вращения приводов в одном направлении.3. The method according to claim 1, characterized in that different types of activated media can be supplied from different sides of the activator mill, and the optimal processing mode is selected by different speeds of rotation of the drives in one direction.
4. Способ по п.1 отличающийся тем, что активированная среда проходит через мельницу-активатор в одном направлении с максимальной степенью обработки на роторах вращающихся навстречу друг другу.4. The method according to claim 1, characterized in that the activated medium passes through the activator mill in one direction with a maximum degree of processing on the rotors rotating towards each other.
5. Способ по п.l отличающийся тем, что обрабатываются разные активируемые среды, при этом оптимальный режим обработки подбирается различными скоростями вращения приводов в разных направлениях.5. The method according to claim 1, characterized in that different activated media are processed, while the optimal processing mode is selected by different speeds of rotation of the drives in different directions.
6. Устройство для переработки минерального и техногенного сырья высокоэнергетическим импульсным воздействием отличающееся тем, что мельница-активатор состоит из рабочей зоны и двух соосных приводов оснащенных блоками управления частотой и вращением в любом направлении, содержит корпус с патрубками входа и выхода смеси и реагентов, перегородками и внутренними вентилями и расположенные в корпусе с возможностью вращения как в одном, так и в противоположенных направлениях, симметричные группы рабочих роторов активатора, а также рабочие колеса центробежных насосов, при этом каждая группа состоит из нескольких дисков разного диаметра, также в корпусе расположены статоры, которые выполнены из одной или более пластин, корпус имеет патрубки для входа и выхода рабочей смеси и оснащены независимыми вентилями, позволяющими регулировать количество проходящей через рабочую зону смеси, на осях роторов установлены рабочие колеса прямолопастных центробежных насосов.6. A device for processing mineral and industrial raw materials with high-energy pulsed action characterized in that the activator mill consists of a working zone and two coaxial drives equipped with frequency and rotation control units in any direction, contains a housing with mixture and reagent inlets and outlets, partitions and internal valves and located in the housing with the possibility of rotation both in one and in opposite directions, symmetrical groups of working rotors of the activator, as well as working oles of centrifugal pumps, with each group consisting of several disks of different diameters, the stators are also located in the housing, which are made of one or more plates, the housing has nozzles for the input and output of the working mixture and are equipped with independent valves that allow you to adjust the amount passing through the working area mixtures, impellers of centrifugal pumps are installed on rotor axes.
7. Устройство по п.6 отличающееся тем, что отверстия на статорах нанесены по концентрическим окружностям.
7. The device according to claim 6, characterized in that the openings on the stators are applied in concentric circles.
8. Устройство по п.б отличающееся тем, что одна группа состоит из трех дисков, причем два внешних диска имеют одинаковый диаметр, а внутренний диск имеет больший диаметр.8. The device according to claim 6, characterized in that one group consists of three disks, the two external disks having the same diameter and the internal disk having a larger diameter.
9. Устройство по п.6 отличающееся тем, что рабочие роторы мельницы- активатора выполнены конструктивно из дисков, имеющих совпадающие сквозные отверстия разного диаметра, расположенные по концентрическим окружностям, внешний диаметр дисков, которых, представляет собой прямозубчатые обоюдозаточенные выступы,9. The device according to claim 6, characterized in that the working rotors of the activator mill are structurally made of disks having matching through holes of different diameters arranged in concentric circles, the outer diameter of the disks of which are straight-toothed double-pointed protrusions,
8. Устройство по п.6 отличающееся тем, что отверстия на статорах расположены зеркально роторным отверстиям.8. The device according to claim 6, characterized in that the openings on the stators are arranged mirror-rotor openings.
9. Устройство по п.б отличающееся тем, что в рабочей зоне расположены зубчатые элементы по внутреннему радиусу, позволяющие ротору свободно вращаться.9. The device according to claim 6, characterized in that in the working area there are toothed elements along the inner radius, allowing the rotor to rotate freely.
10. Устройство по п.б отличающееся тем, что рабочие колеса центробежных насосов обеспечивают нагнетание смеси в рабочую зону и последующий отвод с возможностью изменения направления вращения.
10. The device according to claim 6, characterized in that the impellers of the centrifugal pumps provide for the injection of the mixture into the working area and subsequent withdrawal with the possibility of changing the direction of rotation.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2008/000226 WO2009126058A1 (en) | 2008-04-11 | 2008-04-11 | Method for processing mineral and technogenic raw materials and a device for carrying out said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2008/000226 WO2009126058A1 (en) | 2008-04-11 | 2008-04-11 | Method for processing mineral and technogenic raw materials and a device for carrying out said method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2009126058A1 true WO2009126058A1 (en) | 2009-10-15 |
Family
ID=41162062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2008/000226 WO2009126058A1 (en) | 2008-04-11 | 2008-04-11 | Method for processing mineral and technogenic raw materials and a device for carrying out said method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2009126058A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010133928A1 (en) * | 2009-05-22 | 2010-11-25 | Cpor Holding Corporation | Rotor stator apparatus for treatment of liquids |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1098546A (en) * | 1964-10-02 | 1968-01-10 | Norwood Henry Andrews | Improvements in jet pulveriser mills |
| SU1255203A1 (en) * | 1984-07-27 | 1986-09-07 | Институт Биохимии И Физиологии Микроорганизмов Ан Ссср | Installation for ballistic disintegration of microorganisms phug-3 |
| RU2081701C1 (en) * | 1994-09-13 | 1997-06-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Восторг" | Rotor hydraulic grinder |
| RU2185244C2 (en) * | 2000-07-27 | 2002-07-20 | Баев Владимир Сергеевич | Method of production of liquid composite fuel; disintegrator and hydraulic impact-action unit for method embodiment |
| RU2256503C1 (en) * | 2003-11-12 | 2005-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр экологического и техногенного мониторинга" | Grinding apparatus |
| UA80188C2 (en) * | 2005-09-29 | 2007-08-27 | Henadii Henadiovych Ivanenko | Disperser-cavitator |
-
2008
- 2008-04-11 WO PCT/RU2008/000226 patent/WO2009126058A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1098546A (en) * | 1964-10-02 | 1968-01-10 | Norwood Henry Andrews | Improvements in jet pulveriser mills |
| SU1255203A1 (en) * | 1984-07-27 | 1986-09-07 | Институт Биохимии И Физиологии Микроорганизмов Ан Ссср | Installation for ballistic disintegration of microorganisms phug-3 |
| RU2081701C1 (en) * | 1994-09-13 | 1997-06-20 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Восторг" | Rotor hydraulic grinder |
| RU2185244C2 (en) * | 2000-07-27 | 2002-07-20 | Баев Владимир Сергеевич | Method of production of liquid composite fuel; disintegrator and hydraulic impact-action unit for method embodiment |
| RU2256503C1 (en) * | 2003-11-12 | 2005-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр экологического и техногенного мониторинга" | Grinding apparatus |
| UA80188C2 (en) * | 2005-09-29 | 2007-08-27 | Henadii Henadiovych Ivanenko | Disperser-cavitator |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010133928A1 (en) * | 2009-05-22 | 2010-11-25 | Cpor Holding Corporation | Rotor stator apparatus for treatment of liquids |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3980280A (en) | Oscillatory mixer and method | |
| EP2103346B1 (en) | Diffusers and related methods of mixing a first fluid with a second one | |
| EP3218311B1 (en) | A rotary device to induce cavitation in an advanced oxidation process and its use | |
| JP2007533453A (en) | Fluid vortex cavitation generating device and method | |
| CN101678288A (en) | Device and method for producing micro gas bubbles | |
| US20140316180A1 (en) | Apparatuses and methods for hydrodynamic cavitation treatment of liquids | |
| CN104043382A (en) | Hydrodynamic cavitation generating device | |
| EP3237102A1 (en) | Device for cavitational mixing | |
| CA2990713A1 (en) | Device for conducting sonochemical reactions and processing liquids | |
| US3533567A (en) | Apparatus for simultaneous oscillatory treatment of substances or mixtures thereof | |
| WO2009126058A1 (en) | Method for processing mineral and technogenic raw materials and a device for carrying out said method | |
| RU2357791C1 (en) | Rotor hydrodynamic cavitation apparatus | |
| RU2411074C1 (en) | Combined static mixer-activator | |
| US3997145A (en) | Oscillating mixer and method | |
| RU180435U1 (en) | Rotary disc mixer | |
| RU2340656C2 (en) | Method of obtaining nano-dispersed hydro-fuel emulsion and device to that end | |
| RU2600049C1 (en) | Rotary hydrodynamic apparatus | |
| RU2344874C1 (en) | Method for dispersion of liquids, their mixtures and solid substance suspensions in liquids | |
| RU2264850C2 (en) | Dispenser | |
| RU2666418C1 (en) | Disk cavitational apparatus for liquid and viscous treatment | |
| RU2472075C1 (en) | Hydrodynamic cavitator | |
| RU2306179C2 (en) | Material grinding apparatus | |
| RU2149680C1 (en) | Device for dissolving, emulsification and dispersing of various materials | |
| WO2009091289A1 (en) | Method for heat-mass-energy exchange and a device for carrying out said method | |
| RU2304019C2 (en) | Cavitation mixer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 08873881 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 08873881 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |