WO2021173032A1 - Способ и устройство электроимпульсного дробления-сепарации - Google Patents

Способ и устройство электроимпульсного дробления-сепарации Download PDF

Info

Publication number
WO2021173032A1
WO2021173032A1 PCT/RU2020/050294 RU2020050294W WO2021173032A1 WO 2021173032 A1 WO2021173032 A1 WO 2021173032A1 RU 2020050294 W RU2020050294 W RU 2020050294W WO 2021173032 A1 WO2021173032 A1 WO 2021173032A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
particles
separation
crushing
detectors
hopper
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/050294
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Анатолий Евгеньевич ВОЛКОВ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью «Дельтарут»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью «Дельтарут» filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью «Дельтарут»
Priority to CN202080100228.1A priority Critical patent/CN115515718B/zh
Publication of WO2021173032A1 publication Critical patent/WO2021173032A1/ru

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
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the proposed invention relates to the field of beneficiation, construction and chemical production and can be used for crushing and separation of any minerals, including slags from metallurgical processing and raw materials from waste processing plants.
  • the maximum material size dispensed by a standard crusher does not exceed 25 - 35 mm.
  • Sand crushers are designed for crushing materials into fractions no larger than 1.0 - 8 mm.
  • Colloidal type crushers can grind materials into fractions from 1 - 2 mm to fractions of a micron.
  • Ultrasonic vibrations in a liquid arising from the electrohydraulic effect are capable of intensively crushing particles whose diameter is comparable to the wavelength of this frequency group, therefore, fine crushing of large pieces of material should be carried out in large-diameter electro-hydraulic crushers at soft modes: (JJ ⁇ 20 kV; C> 1.0 ⁇ F). If the source material is specified in the form of fine and very fine fractions, crushing should be carried out in small-diameter electro-hydraulic crushers at hard modes: (U> 50 kV; C ⁇ 1.0 ⁇ F).
  • the processing mode in this case can be as follows: C - 0.005-1-0.1 ⁇ F; U - 50n-80 kV; I ⁇ 50 mm.
  • the machine can operate at impulse voltage from 50 kV to 200 kV, with a power of 20 kW.
  • the range of throughput at 20 kWh is about 8 tons per hour, the distance between the electrodes is from 10 to 80 mm, the size of destroyed particles is up to 100 mm.
  • E represents the pulse energy (J)
  • C is the capacitance (F)
  • U is the pulse voltage (V).
  • Equation: E -CU indicates that the pulse energy range is limited by the selectable pulse voltage and capacitance range.
  • a method of photoelectronic separation is adopted, where the sorted product is fed into a loading hopper, moves along an inclined vibrating chute, at the end of which it is viewed by video cameras.
  • the signals transmitted by the optical system are processed by a computer control system, after which a command is sent to the pneumatic system to separate the unusable product.
  • the waste product under the influence of compressed air blown out by an ejector (pneumatic valve), changes its direction and enters the waste container.
  • the optical video system of the Pixel color sorter has a resolution of up to 0.26 mm per 1 pixel with a product viewing speed of up to 4 m / s, where video cameras have an extended spectrum, which allows sorting in the NK spectrum.
  • the optical video system of Pixel devices has the ability to identify an unsuitable product by its color intensity or size.
  • Pixel photo separators can store up to 600 sorting programs for different products or the same product at different stages of cleaning.
  • Photo separator ZORKIY series from 1 to 3 sections allows to produce up to 15 t / h.
  • the universal modular design of the device is designed in such a way that when the volume of production (sorted product) increases, there is no need to purchase a device of greater power, it is enough to install an additional section.
  • the device has the ability to detail the image, where the minimum size of the defect is 0.13 mm.
  • the device is equipped with an intelligent quality control system for the sorted product and can be equipped with cameras with monochrome, bichromic, NIR, InGaAs, RGB configuration.
  • the device has the ability to sort the product by color and shape, is equipped with an automatic self-cleaning system of the viewing area and the ability to configure the operation of the device via the Internet.
  • the intelligent self-adjusting sorting quality control system processes the video signal of the product stream in real time.
  • the 5 mm width of the ejectors ensures accurate blowing of the waste product, both coarse and fine fractions, minimizing the loss of good product during sorting.
  • the design of the nozzles ensures low air consumption.
  • the ejectors are installed directly in the nozzle block, which reduces the reaction time to the release of unusable product to a minimum and contributes to the concentration of waste.
  • the variety of completions with the color sorter cameras allows you to ideally select the required set of inspection cameras depending on the sorting task, which guarantees the purity of the product.
  • the maximum configuration is 4 cameras per section, any of which can be RGB, NIR, InGaAs.
  • OPTIMA color sorter is equipped with a two-sided view system, which ensures reliable removal of contaminants, and the control sorting function minimizes the loss of good product, allowing you to sort any material, such as particles of plastic, sand, metal.
  • Various sorting models provided in the standard settings of the device allow you to quickly reconfigure it for a new product and type of weed.
  • the product is illuminated using easily replaceable fluorescent lamps.
  • transmission separators are used to extract diamonds, along with luminescent separators.
  • the principle of operation of transmission (or X-ray) separators is based on the property of materials - to absorb X-ray radiation.
  • a diamond consisting of a light element carbon, absorbs less X-ray radiation than accompanying minerals containing heavier elements such as silicon, calcium, magnesium, oxygen, iron, etc.
  • transmission separators X-ray radiation transmitted through a grain of a mineral is measured using special X-ray detectors. By the intensity of the radiation transmitted through the grain of the mineral, one can judge the atomic number of the elements that the given mineral contains.
  • the proposed invention solves the problem of increasing the efficiency of use and expanding technical capabilities by combining the operation of crushing and separation, which reduces energy consumption, shortens the production cycle, increases the mass of the processed substance and reduces the size of the equipment.
  • the method of crushing the substance and separating the produced particles includes the entry of large pieces of substance into a container with liquid, which are crushed into smaller particles with the formation of colloids under the influence of electrohydraulic shocks, vibration and temperature arising from the discharges of the working gap, which arise under the action of the stored energy in the capacitor with the help of the discharge of the forming gap, and the separation is carried out outside the vessel, due to illumination by radiation and viewing the flow of particles by detectors transmitting signals a computer control system that directs commands to the pneumatic system for firing gas from the flow of particles into a separate container specified by the program in terms of light, color or shape, characterized in that crushing and separation of particles are a single process that occurs simultaneously in an overlapping volume, which makes it possible to use part of the stored energy in the condenser for separation, namely, the discharges of the forming and working gap as sources of irradiation of particles, vibration for their movement, heating to enhance the glow of particles, and the release of colloids to increase the intensity of particle
  • RPs working gaps
  • detectors When determining the belonging of particles to a particular chemical composition, detectors use electromagnetic wave radiation from the discharges of the forming and working gap, which irradiate the particles of the substance with an infrared, light, ultraviolet or X-ray spectrum, and for a more accurate determination of the belonging of particles, simultaneous irradiation is carried out with all of the above spectrum, which does not poses a hazard to the environment, from the crushing zone to the separation zone colloidal particles move upward, separating from the flow of liquid with small particles, and then separately enter the separation zone, while before separation, colloidal particles are kept in a separate container, where they can be separated from the liquid, in order to recognize the belonging of particles by detectors, in addition to using the radiation of the discharges of the working and forming the gap, radiation from additional independent sources, such as a laser, an X-ray or a radioactive emitter, is additionally used, allowing them to be viewed with higher accuracy by detectors and to carry out separation at a higher speed of movement of crushed particles.
  • the device for crushing the substance and separating the produced particles contains an electrohydropulse crusher including a feed hopper with liquid where the substance is fed, a plug, a valve, a capacitor, a transformer that forms a spark gap and a working gap that create a discharge with a certain voltage between the electrodes - a positive anode and a negative cathode, as well as a separator including gratings, an inclined vibratory chute, a sieve, emitters, detectors, a computer system for monitoring and signaling for a pneumatic system with ejectors, separate containers for collecting particles, characterized in that the electro-hydraulic impulse crusher and the separator are a single structure, where the arrester is made as an emitter allowing detectors to determine whether particles belong to a particular chemical composition, while the substance, from the side of the upper largest diameter, is loaded into a conical hopper, which is a negative electrode, and positive anodes, of which two are used and more are made in the form of rod electrodes installed along the inner
  • Anodes made from refractory rods metals can be installed in two or more different diameters inside the bunker at different levels along the vertical, where discharges in the largest diameter of the upper level crush large particles using soft voltage modes up to 20 kV, below the average level, medium-sized particles are crushed at medium modes voltage from 20 to 50 kV, and below small particles in a smaller diameter of the lower level, in severe modes at high voltage from 50 to 200 kV, while the conical hopper is washed with liquid when the valve is opened and is closed from below with a plug that opens for a certain time with a given frequency where, during opening, the valve closes and crushed large particles are discharged together with the liquid through the bottom of the hopper, and small particles are discharged through the top of the hopper, entering the inclined tray and sieve during the closing of the plug and opening of the valve, which represent a single structure where the particles are divided into various fractions and are irradiated by an emitter that works as a spark gap to determine their belonging to the detectors and separate the specified
  • Arresters-emitters can be located both above and below the sieve, allowing the detectors to more accurately determine the belonging of particles, and the structure of the hopper, vibrating tray and sieves are united into a single structure by rigid ties that allow using the vibration created by the discharges during crushing to move the particles to separation points where detectors are able to capture infrared radiation emitted by particles due to their heating received under the influence of discharges, while other types of detectors are able to determine the belonging of particles by their glow, temperature, color and shape features, small particles on the sieve are separated in the upper part of the sieve, medium in the middle, and the largest fall over the edge of the sieve, where the separated material can be used in a sequential scheme, which filters out the remaining impurities due to repeated separation by this device, in two or more steps until the moment of complete cleaning of the specified material, the flow particles, consisting of two or more chemical compositions, can be separated using a computer program in accordance with the chemical composition in two or more separate containers, while the particle crushing rate can
  • the task is achieved by the fact that the method is carried out using the installation shown in FIG. 1.
  • the installation contains a loading hopper 1, in which uncrushed ore 2 comes from above, being distributed around the central anode 3, where positive electrodes are placed in diameter in one or several levels.
  • the loaded hopper is made in the form of a truncated cone, so that the substance is moved from top to bottom under the influence of gravity and vibration, without the use of transport mechanisms.
  • the central anode 3 is made in the form of a cone tapering to the bottom, along the sections of the diameters of which the electrodes are located.
  • This design uses three levels of positive electrodes. For crushing large pieces, the upper level of positive electrodes 4 is used, middle pieces - the middle level of positive electrodes 5 and small pieces - the lower level of positive electrodes 6. Two or more positive electrodes can be placed on the same level in diameter.
  • the distance between the electrodes will be twice as large, therefore, 10 electrodes will be placed around the circumference.
  • the upper level electrodes crush pieces of large diameter up to 400 mm, so they operate in soft modes, where the discharge voltage is within the range of up to 20 kV.
  • the perimeter of the circle where the middle level positive electrodes are located reaches 1.6 meters. Pieces exceeding 80 mm in diameter arrive at this level, and the discharge length reaches 100 mm, therefore, 8 electrodes are placed around the circumference, where the discharge voltage will be in the range from 20 to 50 kV.
  • the discharge length is 60 mm
  • the perimeter of the circle is 0.8 meters, therefore, about 7 electrodes are placed around the circumference, where the discharge voltage will be higher than 50 kV and can reach 200 kV.
  • the negative electrode is a loading hopper, which breaks through the discharge from the positive electrodes, crushing the ore held by the upper grate 7 and the middle grate 8. Based on this calculation example, the cell size of the upper grate will be within the size of 80x80 mm, and the middle grate will be 40x40 mm. Water is drawn into the body through the nozzle 9, which is drained through its edge, dragging the slurry 10 into the space between the outer plane of the body and the cover 11.
  • the loading hopper from the bottom end is closed with a hemispherical plug 12, which, after a certain volume of crushed ore has accumulated on its surface, periodically opens, while the ore together with water are poured onto an inclined sieve 13, made in the form of a truncated cone, in which there are holes of different cross-section.
  • an inclined sieve 13 made in the form of a truncated cone, in which there are holes of different cross-section.
  • Small pieces of crushed ore 16 or particles of pulp 17 fall through small holes along the diameter of the sieve 17.
  • Medium-sized particles of crushed ore 18 fall through large holes.
  • the largest pieces of crushed ore 19 fall over the edge of the sieve.
  • the sieve is rigidly connected by fasteners to the hopper, from which the vibration generated by the discharges in the water is transmitted to the sieve, which contributes to the movement of particles along the surface of the sieve and sorting them, without additional mechanisms.
  • detectors 20 are installed that determine whether the ore belongs to useful or waste rock, which provide a signal to the control system to cut off a certain rock from the total flow of falling particles.
  • detectors for example, it is possible to use spectrometers, cameras, detectors of luminescence, X-ray, wave radiation and other devices that determine the belonging of particles to a particular chemical composition.
  • Such devices for example, include fiber-optic spectrometers Avantes, which can be used to determine the chemical composition of particles of the sorted substance.
  • Spectrometers can register particles of a substance in UV radiation, visible and IR regions, where a symmetric optical Czerny-Turner scheme with diffraction gratings and optical filters is used to determine the chemical composition of particles.
  • the minimum signal integration time is only 30 ⁇ s.
  • the spectrometer can be used for high-speed measurements of pulsed radiation sources, determining the characteristics of lasers and in laser-spark emission spectrometry.
  • the data transfer rate is up to 5Gbps.
  • the detectors After the detectors have determined the desired particles, the parameters of which are set by the computer program, their cutoff is performed by the ejectors 21, which shoot the particles into a special container with a stream of gas or water. Separating baffles 22 serve to separate some particles from others, the main stream of particles falls, for example, between the first and second baffles, and the ejected stream of particles between the second and third baffles.
  • emitters 23 are used, which contain an internal reflector 24, tips 25, between which an electric discharge 26 occurs. The emitters are equipped with contacts 27, where a current and a voltage of a certain magnitude are supplied to conduct a discharge.
  • the emitters are used for the operation of the forming gap and provide irradiation of the particles leaving the hopper.
  • standard arresters are used to create a forming gap, and in separators special lighting or irradiation devices are used.
  • the arrester is designed in such a way that additionally acts as an irradiation device for this, they are closed with special screens 28, which allows radiation 29 to pass through them. a device that can transmit infrared, conventional, ultraviolet or X-ray radiation through the screen.
  • the generator of current impulses is designed to generate repetitive current impulses that reproduce the electrohydraulic effect and operate in a wide range of voltage (5 - 200 kV), capacitance (0.1 - 10000 ⁇ F), stored energy of the storage ( 10 - 10 6 J), pulse repetition rate (0.1 - 100 Hz).
  • Electrical energy through the current-limiting element and the power supply unit enters the capacitor, with the help of the air forming gap (FP), is impulsively transmitted to the working gap (RP) in the liquid, on which the capacitor's electrical energy is released and an electrohydraulic shock occurs.
  • the forming gap (FP) serves as a source of electromagnetic waves for the emitter.
  • the discharge creates a stream of electromagnetic waves of a wide spectrum of radiation from infrared to X-ray waves.
  • Working gap (RP) in the proposed device created between positive electrodes and loading hopper also serves as a source of irradiation of particles of the substance.
  • RP working gap
  • U> S0 kV the pressure at the front of the shock wave and the fraction of energy attributable to the hard acoustic radiation will increase, with the predominance of the hard ultraviolet component of the spectrum.
  • the soft mode, U ⁇ 20 kV is characterized by lower pressures with an increase in the infrared components of its spectrum.
  • Standard arresters of various types air at atmospheric pressure; vacuum spark, gas-filled, ignitronic, thyristor type, electronic, etc.), which are designed for switching voltages up to 200 kV and currents up to 1000 kA.
  • Vacuum arresters are noiseless, have low inductive resistance, but are limited in response speed.
  • standard arresters acting as a switching device FP both air and vacuum, are converted into emitters that simultaneously perform the functions of FP and provide irradiation of crushed particles with electromagnetic waves of various lengths in a wide spectrum from infrared to X-ray radiation.
  • PD electric arc discharges
  • RETSCH TECHNOLOGY solves these problems by creating equipment that allows you to analyze the size and shape of particles in suspensions, emulsions, colloidal systems, powders, granules and bulk materials - from 0.3 nm to 30 mm.
  • For work equipment requires monochromatic light beams from two LED pulsed lamps.
  • the functions of the lamps will be performed by emitters that use the discharges of the FP and the discharges of the RP in water.
  • the particle irradiation system will not only be similar to that of RETSCH TECHNOLOGY, but can also operate in a wider radiation range, which will allow achieving better separation characteristics. Due to the proposed emitters, it will be possible to receive not only ultraviolet radiation used in fluorescent lamps, but also infrared and X-ray radiation, which significantly expands the capabilities of the equipment for determining the chemical composition of ore particles.
  • Image analysis will allow you to determine the shape, color and light, the chemical composition of individual particles in dynamics.
  • the capabilities of the proposed equipment for the determination of particles may be enhanced by laser diffraction using pumping by radiation from crystals. This system provides recognition of particles smaller than 10 microns, even in liquid media.
  • a particle can be analyzed according to 50 different parameters, where the chord length, straight line length, Feret diameter, Martin diameter, aspect ratio (width / length), convexity, roundness, symmetry, transparency are recorded, angularity.
  • Water entering the feed hopper with a closed hemispherical plug is drained through the upper edge of the hopper, capturing fine particles of matter from the ore.
  • the branch pipe 9 is simultaneously and synchronously closed to prevent the ingress of water by closing the valve 30. This is necessary in order to reduce the flow rate of water flowing out during opening the plug, thus, the flow rate will depend on the height of the liquid column in the bunker.
  • the washed off ore particles slide along the plug and fall on the sieve, waking up along its diameters and dividing into fractions of various volumes.
  • particles can vary in shape, light and color.
  • a thermal imager can be used as a detector, which, due to the characteristics of particles, depending on their properties, will distinguish their composition.
  • Discharges in the FP and RP create vibration, which facilitates the movement of particles through the hopper, through the grates and when moving through the sieve, which allows the proposed device to reduce costs without using special devices to create vibration.
  • beryl is enriched along a very long technological chain, with high costs and environmental damage.
  • This chain includes the process of ore washing, flotation, crushing, dissolution of beryl concentrate in acid and alkali and further separation of reaction products.
  • Beryllium production refers to environmentally dirty technologies, requires additional costs for chemical reagents, storage and disposal facilities
  • the proposed invention makes it possible to shorten the technological chain and exclude environmentally dirty processes.
  • the device shown in FIG. 1 simultaneously performs the function of installations for crushing ore, washing, sorting by fractions and separating by chemical composition. Ore passes through the proposed device a short distance, which is dozens or even hundreds of times less than the distance that ore now travels on modern crushing and separation elevator devices. Thus, the economic and time costs for the extraction of beryl particles are significantly reduced.
  • an electric discharge in water is used, which destroys the rock, simultaneously irradiating it, heating it and creating vibration, under the influence of which the movement of the particles of the substance is produced.
  • Beryl when irradiated with cathode rays, X-rays or ultraviolet light, begins to glow due to phosphorescence for a long period. Photoemission of the samples manifests itself when heated to 1400 ° C and irradiated with X-rays at a tube voltage of 20 kV, and beryllium oxide fluorescence is also observed when irradiated with a-particles. Beryllium oxide phosphoresces in blue light under the action of an electric arc discharge. The glow of the particles is increased by heating the beryl to 1400 ° C.
  • the particles of beryl When using the device shown in FIG. 1, under the action of electric charges, the particles of beryl will be heated and irradiated, which will begin to glow blue, showing the detectors where they are.
  • any crystals can glow, for example, a ruby crystal - it glows due to the discharge in a pulsed gas-discharge lamp.
  • This is a scheme of laser operation, where a lamp in the form of a spiral surrounds a ruby crystal and, under the action of a "pumping" flash, a process of light generation occurs, where ruby with an impurity of 0.05% chrome emits a red ray.
  • Arc discharge is a form of electrical discharge in gases.
  • the gas In the normal state, the gas consists of electrically neutral particles and does not conduct current. It acquires conductivity when, in addition to electrically neutral atoms and molecules, charged particles appear in it - free electrons and ions.
  • other forms of self-sustaining electric discharge are possible in gases, which, under certain conditions, transform into one another.
  • the shape of the electric discharge (arc, glow, and quiet) is determined by the density of the discharge current and the pressure in the gaseous medium.
  • the spectrum of welding radiation is in the range from 200 to 1400 nm, where about 70% of the radiation energy is released in the form of ultraviolet radiation, 15% in the form of infrared radiation and only 15% in the form of visible light.
  • ultraviolet light is in the range of 200-380 nm, visible light - 380 t - 780 nm, infrared radiation - 780 - 1400 nm.
  • the spectrum can be expanded towards short radiation due to conducting a discharge at a higher voltage in a more discharged environment, between tips made of denser materials.
  • an X-ray vacuum tube which consists of a glass balloon with soldered electrodes - a cathode and an anode.
  • the electrons emitted by the cathode in a vacuum are accelerated by a strong electric field in the space between the electrodes and bombard the anode.
  • When electrons hit the anode their kinetic energy is partially converted into X-ray energy.
  • the electron bombarded anode must be made of a refractory material, since most of the kinetic energy of the bombarding electrons is converted into heat.
  • the X-ray yield increases with increasing atomic number; therefore, tungsten is most often chosen as the anode material.
  • X-ray tubes with Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag anodes are used in structural analysis.
  • the X-ray tube uses an accelerating voltage from 1 to 500 kV, an electron current from 0.01 mA to 1 A, a specific power from 10 to 104 W / mm 2 , and a total power consumption from 0.002 W to 60 kW.
  • the efficiency of the X-ray tube is 0.1 - 3%.
  • the spectrum of X-ray electromagnetic radiation is in the wavelength range from 10-5 to 102 nm.
  • FIG. 2 A schematic diagram of a conventional current pulse generator is shown in FIG. 2, where T p is a transformer; V - rectifier; C - supply capacitor; FP - forming gap; RP is a working spark gap in a liquid.
  • T p is a transformer; V - rectifier; C - supply capacitor; FP - forming gap; RP is a working spark gap in a liquid.
  • a forming gap (PD) is created between the anode tip 31 and the cathode tip 32, where a gas discharge 33 occurs, emitting radiation that is absorbed by the body and is not used to irradiate the crushed particles ore.
  • the working gap (RP) is formed between the positive electrode 34 and the blind hopper 35, where a hydro discharge 36 occurs, which irradiates the crushed ore particles, but since they are subsequently removed in the storage, the irradiation of the particles is also not used for their recognition.
  • Loading of a large volume of uncrushed ore 2 into the housing and unloading of crushed ore 37 occurs along line 38, which passes through the RP, where the ore is crushed.
  • the unloading of ore is usually carried out using a belt conveyor, which takes a long time, and therefore does not allow the use of detectors capable of determining the belonging of particles of a substance to a particular chemical composition.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of the proposed crushing-separation device, where a forming gap (FP) is also used between the anode tip 31 and the cathode tip 32, creating a gas discharge 33 with the difference that radiation 29 from this discharge is directed to irradiate crushed ore 37
  • the working gap (RP) is formed between the positive electrode 34 and the feed hopper 1, where a hydro discharge 36 occurs, which creates radiation 29, which irradiates crushed ore particles.
  • Loading of uncrushed ore 2 takes place through the upper larger diameter of the cone bunker, and unloading of crushed ore 37 through the lower smaller diameter of the bunker along line 38. The length of this line is shorter than the line shown in FIG. 2.
  • Pieces of ore, passing the working gap are divided into smaller particles during crushing, which, under the action of the discharge radiation, are subjected to vibration, “pumping” and heating.
  • vibration “pumping” and heating.
  • the illuminated particles are then scanned by detectors and, according to a given program, the required particles are shot off by ejectors into a separate container from the main stream.
  • the line 38 for moving ore particles from the moment of irradiation to the moment of detection by the detectors was as short as possible to reduce the time from the moment of irradiation to the moment of detection by the detectors. This is necessary in order for the receiving detectors to be able to determine the belonging of a particular particle to a certain chemical composition. Determination is carried out using various methods, for example, cameras can be used as detectors, which determine the belonging of particles using a computer program by the features of the geometric shape, light and color. Part of the work of cameras is necessary to provide a certain illumination of particles in a certain wavelength spectrum of radiation. For example, cameras can receive ultraviolet light or infrared light.
  • the most effective course of the separation crushing process will occur when the crushing zone and the detector location zone are combined or as close as possible.
  • the fragmentation carried out in the RP produces the first pumping and heating of the particles, and the discharge in the FP zone completes the heating and pumping of particles that fall into the zone of the receiving detectors.
  • Combining or contacting the zones of the FP and detectors can significantly reduce costs for crushing and separation. If the process of crushing and separation is carried out separately, then the particles after crushing must be transferred to the separation equipment by special transport.
  • the separator should be equipped with a particle illumination device that will consume additional energy. According to statistics, the lighting device takes up to 25% of the cost of the separator.
  • Opening and closing the plug lasts a period of 1 second, therefore, during this period, a volume of water equal to 120 dm3 will be drained.
  • this volume of water there will be approximately 20 dm 3 of ore particles with a density of 2.7 g / cm 3 > therefore, during the opening and closing of the plug, 100 dm 3 of water and 54 kg of ore particles will drain.
  • the time of the period when the plug is pressed against the hopper is 9 seconds, during this time it is filled with water, which is drained through its upper section.
  • the valve After closing the plug, the valve opens, through which water begins to flow through the pipeline at a rate of 20 For a time of 5 seconds, the bunker body is filled with water, which later begins to merge together with the pulp within 4 seconds, during the drain, 80 dm3 of water is consumed.
  • 80 dm3 of water is consumed.
  • the separation crushing device will process 62.6 kg of ore, 376 kg per minute and 22.5 tons per hour.
  • the volume of ore processed per shift will be 180 tons.
  • the volume of ore processed per month reaches 3960 tons.
  • the ore contains approximately 1% beryl, so 39.6 tons of beryl will be separated from the ore.
  • Beryllium oxide in this volume contains 14%, therefore, during subsequent processing, 5.5 tons will be obtained.
  • the efficiency of the proposed equipment will depend on the speed of movement of irradiated particles from the RP zone to the FP zone and further to the separation zone. In this regard, it is necessary to determine the optimal time from the moment of irradiation of the particles to the moment they enter the zone of the receiving detectors. If the time period is long, then the detectors will not be able to determine the chemical composition of the particles.
  • X-ray separators produce irradiation ore particles on a conveyor belt which moves at a velocity of example, 1 m / s ⁇ X-rays fall on the particles per 200 mm before they fall from the belt, and the detectors are installed below the level of the particles fall, by about 250 mm.
  • An additional advantage of the proposed device is the use of a forming gap, where a discharge is produced, which irradiates the particles at the time of their movement over the sieve surface. This significantly reduces the time from the moment the particles are irradiated to the moment the information is read by the receiving detectors, where the time period tends to zero.
  • their constant illumination in the observation area is necessary due to fluorescent lamps. In the proposed device, this occurs due to the illumination produced by the discharge in the FP zone, where the discharges can follow with a frequency of 1 to 100 Hz or more.
  • the PD spark gap is converted into an emitter, which begins to illuminate the particles through the fluorescent screen, acting as a fluorescent lamp.
  • the proposed method does not use radioactive irradiation of ore particles, since the irradiation range from infrared to X-ray is sufficient to determine whether particles belong to a particular chemical composition. Operation of equipment using radiation in this wavelength range is environmentally friendly.
  • the radiation power created by the discharges in the RP and FP is quite high, since for equipment capable of crushing up to 22.5 tons of ore per hour by electrohydropulse, a power source of at least 200 kW is required.
  • a ten-electrode crusher installed in the open pit of Granit LLC, two kilometers from the city of Vladikavkaz (Mikhailovskoye village), used a power source of 210 kW, where the productivity reached 40-50 m 3 / h, and the energy consumption was about 6 kWh / m 3 .
  • Another advantage of the equipment is the ability to extract several chemical elements from the main stream of particles into different containers. For example, if the flow of silicon particles contains bauxite, scandium oxide and beryl, then using the proposed equipment, it is possible to separate these rocks into different containers, where silicon goes into one container, bauxite into the second, scandium oxide into the third, and beryl goes into the fourth. capacity.
  • the proposed method of crushing-separation allows you to enhance the separation of chemically different particles, due to the formation of colloids.
  • the entire conductive part of the material which can be removed through the top of the hopper, and the non-conductive part through the bottom of the hopper, goes into a colloidal state suspended in a liquid.
  • This method can be used to isolate, for example, ferruginous inclusions, corundum, copper pyrite, etc.
  • the method is suitable for the beneficiation of gold and other noble metals.
  • the proposed scheme of crushing and separation equipment operation allows passing the substance along a short path, at a length which it undergoes crushing and separation by chemical composition.
  • this equipment is started up and used, for example, to trap gold particles, at the same time, accompanying chemical elements such as quartz, beryl, iron oxide, scandium and other particles useful for production can be extracted from the rock.
  • all these elements, except for gold particles are again dumped along with the waste rock, making the dredge work ineffective.
  • the proposed equipment can be effectively used for processing slag heaps, where particles of metals and rare earth elements such as titanium, vanadium, zirconium, scandium, tungsten are contained in a dispersed form.
  • the proposed equipment can be successfully used for waste processing plants, where it is necessary, after crushing waste, to divide it by chemical composition into metals, ceramics and plastic.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Sorting Of Articles (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)

Abstract

Изобретения относятся к способу и устройству дробления вещества и сепарации произведенных частиц. Дробление и сепарацию частиц производят как единый процесс, протекающий одновременно в перекрывающемся объеме, при этом используют часть запасенной энергии в конденсаторе для сепарации, разряды формирующего и рабочего промежутка используют в качестве источников облучения частиц, вибрацию используют для перемещения частиц, нагрев для усиления свечения частиц, а выделение коллоидов для повышения интенсивности их разделения. Устройство содержит электрогидроимпульсную дробилку, включающую загрузочный бункер с жидкостью для подачи вещества, пробку, клапан, конденсатор, трансформатор, формирующий разрядник и рабочий промежуток, создающие разряд напряжением между электродами, а также сепаратор, включающий решетки, наклонный вибролоток, сито, излучатели, детекторы, компьютерную систему контроля и выдачи сигнала для пневматической системы с эжекторами, отдельные емкости для сбора частиц. При этом электрогидроимпульсная дробилка и сепаратор представляют собой единую конструкцию, где разрядник выполнен как излучатель, позволяющий детекторам определять принадлежность частиц к тому или иному химическому составу. Способ и устройство обеспечивают повышение качества дробления и сепарации.

Description

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОГО ДРОБЛЕНИЯ-СЕПАРАЦИИ
Предлагаемое изобретение относится к области обогатительного, строительного и химического производства и может быть использовано для дробления и сепарации любых минералов, включая шлаки металлургической переработки и сырье мусороперерабатывающих заводов.
В качестве аналога предлагаемого изобретения принят способ электрогидравлического дробления материалов, который позволяет получать заданную степень измельчения. [1] В электрогидравлических дробилках можно дробить и измельчать практически любые материалы: горные породы, уголь, асбест, слюду, бумагу, цемент, зерно. Длина искры в любой дробилке должна быть приведена в соотношение с размерами загружаемых в нее кусков материала. Опыт показал, что для дробилок большого диаметра длина искры не должна быть меньше V3 диаметра наибольших по размерам кусков загружаемого материала. Наибольшее КПД достигается при длине искры (7 = const) в емкости С при соотношении:
U opt — к U min где Uopt - напряжение при оптимальном режиме, кВ; Umin - минимальное пробивание напряжения, кВ; к - эмпирический коэффициент, к = 1,2 -н 1,3.
Максимальная крупность материала, выдаваемая стандартной дробилкой не превышает 25 — 35 мм. Песчаные дробилки, предназначены для дробления материалов на фракции не крупнее 1,0 — 8 мм. Дробилки коллоидного типа могут измельчать материалы на фракции от 1 — 2 мм до долей микрона.
Ультразвуковые колебания в жидкости, возникающие при электрогидравлическом эффекте, способны интенсивно измельчать частицы, диаметр которых сопоставим с длиной волны данной группы частот, поэтому тонкое дробление крупных кусков материала следует вести в электрогидравлических дробилках большого диаметра на мягких режимах: (JJ < 20 кВ; С > 1,0 мкФ). Если исходный материал задан в виде мелких и очень мелких фракций, дробление следует вести в электрогидравлических дробилках малого диаметра на жестких режимах: ( U > 50 кВ; С < 1,0 мкФ).
Режим обработки смешанных по крупности материалов может быть, например, таким: С = 0,3-г2,0 мкФ; U = 20-г50 кВ; I > 80 мм. Твердые, но хрупкие материалы (кварц, стекло, алмазы и т. п.) или очень вязкие материалы (диабаз, мрамор и т. п.) следует измельчать в дробилках малого диаметра с локализованной вокруг разряда небольшой, рабочей камерой на очень жестких режимах с относительно небольшой длиной искры в основном за счет бризантного действия энергии ударной волны. Режим обработки при этом может быть следующий: С - 0,005-1-0,1 мкФ; U - 50н-80 кВ; I < 50 мм.
Опыт показал, что из любого металлургического шлака цветной или черной металлургии без особых затрат и применения сложных устройств с расходом энергии 5 — 15 кВт-ч на 1 т перерабатываемого шлака может быть выделено до 95 % содержащегося в нем металла.
[2] Поведение частиц руды при разрушении HVP было исследовано на экспериментальной машине PWTS, установленной в Керцерс, Швейцария.
Машина может работать при импульсном напряжении от 50 кВ до 200 кВ, имея мощность 20 кВт. Диапазон пропускной способности при 20 кВтч около 8 тонн в час, расстояние между электродами от 10 до 80 мм, размер разрушаемых частиц до 100 мм.
Взаимосвязь энергии одиночного импульса, емкости и напряжения импульса может быть описана уравнением:
Е = - 1 CU 72
2 где Е представляет энергию импульса (J), С - емкость (F), a U - напряжение импульса (V).
Уравнение: Е = -CU показывает, что диапазон энергии импульса ограничен выбираемым диапазоном напряжения импульса и емкости. [3] В качестве второго аналога принят способ фотоэлектронной сепарации, где сортируемый продукт подается в загрузочный бункер, продвигается по наклонному вибролотку, в конце которого просматривается видеокамерами. Переданные оптической системой сигналы обрабатываются компьютерной системой контроля, после чего в пневматическую систему поступает команда по отделению негодного продукта. Негодный продукт под воздействием сжатого воздуха, выдуваемого эжектором (пневмоклапанном), меняет свое направление и попадает в емкость для отхода.
Например, оптическая видеосистема фотосепаратора Pixel обладает разрешением до 0,26 мм на 1 пиксель со скоростью просмотра продукта, достигающей 4м/с, где видеокамеры имеют расширенный спектр, что позволяет проводить сортировку в НК спектре. Оптическая видеосистема аппаратов Pixel обладает возможностью определения негодного продукта по интенсивности его цвета или по размеру.
Фотосепараторы Pixel могут запоминать до 600 программ сортировки различных продуктов или одного и того же продукта на разных стадиях очистки.
[4] Фотосепаратор серии ZORKIY от 1 до 3 секций позволяет производить до 15 т/час. Универсальная модульная конструкция аппарата спроектирована таким образом, что при увеличении объема производства (сортируемого продукта) нет необходимости в приобретении аппарата большей мощности, достаточно установить дополнительную секцию. Аппарат имеет возможность детализировать изображение, где минимальный размер дефекта 0,13 мм. Аппарат снабжается интеллектуальной системой контроля качества сортируемого продукта и имеет возможность комплектации камерами с монохромной, бихромной, NIR, InGaAs, RGB комплектацией. Аппарат имеет возможность сортировки продукта по цвету и форме, снабжен автоматической системой самоочистки зоны обзора и возможность настройки работы аппарата через Интернет. Интеллектуальная самонастраеваемая система контроля качества сортировки обрабатывает видеосигнал потока продукта в реальном времени. Ширина эжекторов в 5 мм обеспечивает точный выдув негодного продукта как крупной, так и мелкой фракции, минимизируя потери годного продукта при сортировке. Конструкция сопел обеспечивает низкий расход воздуха. Эжекторы установлены непосредственно в блоке сопел, что уменьшает время реакции на выброс негодного продукта до минимума и способствует концентрации отхода.
Многообразие комплектаций камерами фотосепаратора позволяет идеально подобрать необходимый набор камер осмотра в зависимости от задачи сортировки, что гарантирует чистоту продукта. Максимальная конфигурация — 4 камеры на секцию, любая из которых может быть RGB, NIR, InGaAs.
[5] Другой фотосепаратор OPTIMA снабжен системой двухстороннего обзора, который обеспечивает надежное удаление засорителя, а функция контрольной сортировки минимизирует потери годного продукта, позволяя сортировать любые материалы, например, частицы пластмассы, песка, металла. Различные модели сортировки, предусмотренные в стандартных настройках аппарата, позволяют быстро перенастроить его на новый продукт и вид засорителя. Освещение продукта происходит с помощью легкозаменяемых флуорисцентных ламп.
[6] Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является сепараторное оборудование, используемое в алмазодобывающей промышленности. Отделение алмаза от руды основано на радиометрических методах обогащения. Среди этого оборудования наиболее широкое распространение получили рентгенолюминесцентные сепараторы. Принцип действия рентгенолюминесцентных сепараторов основан на свойстве алмазов - люминесцировать под воздействием рентгеновского излучения и на отличии характера рентгенолюминесценции алмазов и рентгенолюминесценции сопутствующих минералов. Преимуществами рентгенолюминесцентных сепараторов в сравнении, например, с оборудованием на основе флотационных методов сепарации являются более высокая селективность, высокий процент извлечения алмазов, низкие эксплуатационные затраты, но главное значительно менынее воздействие на окружающую среду.
Для извлечения алмазов наряду с люминесцентными сепараторам применяются трансмиссионные сепараторы. Принцип действия трансмиссионных (или рентгенографических) сепараторов основан на свойстве материалов - поглощать рентгеновское излучение. Алмаз, состоящий из легкого элемента углерода, поглощает меньше рентгеновское излучение, чем сопутствующие минералы, содержащие более тяжелые элементы кремний, кальций, магний, кислород, железо и др. В трансмиссионных сепараторах измеряется прошедшее сквозь зерно минерала рентгеновское излучение при помощи специальных детекторов рентгеновского излучения. По интенсивности прошедшего излучения сквозь зерно минерала судят об атомном номере элементов, которые содержит данный минерал. Так как алмаз состоит из легкого элемента углерода, то интенсивность прошедшего сквозь него излучения будет выше, чем интенсивность излучения, прошедшего сквозь зерно сопутствующего минерала при равной толщине зерен. Чтобы избежать влияния толщины зерна на результат измерения, проводят последовательные измерения для двух разных значений энергий рентгеновского излучения.
Предлагаемое изобретение решает задачу повышения эффективности использования и расширение технических возможностей, за счёт объединения операции дробления и сепарации, что снижает энергозатраты, сокращает производственный цикл, увеличивает массу перерабатываемого вещества и уменьшает габариты оборудования.
Поставленная задача достигается тем, что способ дробления вещества и сепарации произведенных частиц включает поступление крупных кусков вещества в емкость с жидкостью дробящихся на более мелкие частицы с образованием коллоидов под воздействием электрогидравлических ударов, вибрации и температуры, возникающих за счет разрядов рабочего промежутка, которые возникают под действием запасенной энергии в конденсаторе с помощью разряда формирующего промежутка, а сепарация производится вне емкости, за счет освещения излучением и просмотра потока частиц детекторами, передающими сигналы компьютерной системе контроля, направляющей команды пневматической системе по отстреливанию газом из потока частиц в отдельную емкость заданных программе по свету, цвету или форме, отличающийся тем, что дробление и сепарация частиц представляют единый процесс, протекающий одновременно в перекрывающемся объеме, что позволяет использовать часть запасенной энергии в конденсаторе для сепарации, а именно разряды формирующего и рабочего промежутка в качестве источников облучения частиц, вибрацию для их перемещения, нагрев для усиления свечения частиц, а выделение коллоидов для повышения интенсивности разделения частиц. Для дробления крупные частицы вещества в жидкости продвигаются сверху вниз, а мелкие частицы снизу вверх, дробясь на все более мелкие фракции до заданного размера, проходя сквозь рабочие промежутки (РП) которых два и более, РП расположены друг за другом вдоль пути следования вещества, где крупные частицы периодически выпускаются вниз вместе с потоком жидкости в зону сепарации, а мелкие частицы в виде пульпы и коллоидов с потоком жидкости, в другой момент времени, сливаются через верх емкости, попадая в зону сепарации. Детекторы при определении принадлежности частиц к тому или иному химическому составу используют электромагнитное волновое излучение разрядов формирующего и рабочего промежутка, которые облучают частицы вещества инфракрасным, световым, ультрафиолетовым или рентгеновским спектром, а для более точного определения принадлежности частиц проводится одновременное облучение всем вышеперечисленным спектром, который не представляет опасности для экологии, из зоны дробления в зону сепарации коллоидные частицы продвигаются вверх, отделяясь от потока жидкости с мелкими частицами, а затем отдельно поступают в зону сепарации, при этом перед сепарацией коллоидные частицы выдерживают в отдельной емкости, где они могут отделяться от жидкости, для распознавания принадлежности частиц детекторами, помимо использования излучения разрядов рабочего и формирующего промежутка, дополнительно используется излучение от дополнительных независимых источников, таких как лазер, рентген или радиоактивный излучатель, позволяя с более высокой точностью производить их просмотр детекторами и проводить сепарацию на более высокой скорости перемещения дробленых частиц.
Устройство дробления вещества и сепарации произведенных частиц, содержит электрогидроимпульсную дробилку включающую загрузочный бункер с жидкостью куда подается вещество, пробку, клапан, конденсатор, трансформатор, формирующий разрядник и рабочий промежуток, создающие разряд определенным напряжением между электродами - положительным анодом и отрицательным катодом, а так же сепаратор, включающий решетки, наклонный вибролоток, сито, излучатели, детекторы, компьютерную систему контроля и выдачи сигнала для пневматической системы с эжекторами, отдельные емкости для сбора частиц, отличающееся тем, что электрогидроимпульсная дробилка и сепаратор представляют собой единую конструкцию, где разрядник выполнен как излучатель позволяющий детекторам определять принадлежность частиц к тому или иному химическому составу, при этом вещество, со стороны верхнего наибольшего диаметра загружается в конусный бункер, который является отрицательным электродом, а положительные аноды, которых используется два и более выполнены в виде стержневых электродов, установленных по внутреннему диаметру бункера перед решетками с ячейками заданной величины, длина разрядов между бункером и анодом соответствует величине частиц предназначенных на дробление, а расстояние между анодами не превышает трехкратной длины разряда. Аноды, изготовленные из стержней тугоплавких металлов, могут быть установлены по двум и более различным диаметрам внутри бункера на различных уровнях по вертикали, где разряды в наибольшем диаметре верхнего уровня производят дробление крупных частиц, используя мягкие режимы напряжения до 20 кВ, ниже на среднем уровне частицы средних размеров дробятся на средних режимах напряжения от 20 до 50 кВ, а ниже мелкие частицы в меньшем диаметре нижнего уровня, на жестких режимах при высоком напряжении от 50 до 200 кВ, при этом конусный бункер промывается жидкостью при открытии клапана и снизу закрыт пробкой, которая открывается на определенное время с заданной частотой, где во время открытия клапан закрывается и дробленные крупные частицы сливаются вместе с жидкостью через низ бункера, а мелкие частицы сливаются через верх бункера, поступая во время закрытия пробки и открытия клапана на наклонный лоток и сито, которые представляют единую конструкцию, где частицы делятся на различные фракции и облучаются излучателем, работающем в качестве разрядника для определения их принадлежности детекторами и отделения заданных частиц в отдельную емкость. Разрядники-излучатели могут быть расположены как над ситом, так и под ним, позволяя детекторам более точно определить принадлежность частиц, а конструкция бункера, вибролотка и сита объедены в единую конструкцию жесткими связями, позволяющими использовать вибрацию, созданную разрядами при дроблении, для продвижения частиц до места сепарации, где детекторы способны улавливать инфракрасное излучение испускаемое частицами за счет их нагрева полученного под воздействием разрядов, при этом другого типа детекторы способны определять принадлежность частиц по их свечению, температуре, цвету и особенностям формы, мелкие частицы на сите отделяются в верхней части сита, средние в средней, а самые крупные падают через край сита, где отсепарированный материал может использоваться в последовательной схеме, которая отсеивает оставшиеся примеси за счет повторного отделения данным устройством, в два и более приема до момента полной очистки заданного материала, поток частиц, состоящий из двух и более химических составов, может с помощью компьютерной программы разделяться в соответствии с химическим составом по двум и более отдельным емкостям, при этом скорость дробления частиц может быть соизмерима со скоростью сепарации частиц, что позволяет конструкцию дробления-сепарации размещать непосредственно вблизи источника извлечения частиц вещества, а именно в близи добычи руды, образования шлаков и хранения отходов.
Поставленная задача достигается тем, что способ осуществляется с помощью установки, изображенной на фиг. 1. Установка содержит загрузочный бункер 1, в которой сверху поступает недробленая руда 2, распределяясь вокруг центрального анода 3, где размещаются по диаметру в один или несколько уровней положительные электроды. Загруженный бункер выполнен в виде усеченного конуса, для того чтобы вещество под действием сил гравитации и вибрации, без применения транспортных механизмов, перемещают сверху вниз. Бункер целесообразно изготовить из отражающих электромагнитные волны материалов (например, из нержавеющей стали), которые будут произведены разрядами, созданными в промежутке между бункером и положительными электродами. Разряды будут создавать вибрацию, под действием которой вдоль внутренней поверхности будет вниз перемещаться вещество. Поверхность центрального анода, так же целесообразно изготовить из отражающего электромагнитные излучения материала, для усиления эффекта облучения вещества излучением производимых в жидкости разрядов. Центральный анод 3 выполнен в виде сужающегося к низу конуса, по сечениям диаметров которого располагаются электроды. В данной конструкции используется три уровня положительных электродов. Для дробления крупных кусков используется верхний уровень положительных электродов 4, средних кусков - средний уровень положительных электродов 5 и мелких кусков - нижний уровень положительных электродов 6. На одном уровне по диаметру может размещаться два и более положительных электродов. Например, если длина периметра первой окружности, где размещенные электроды верхнего уровня достигает трех метров, а длина разряда 150 мм, то расстояние между электродами будет в два раза больше, следовательно, по окружности разместятся 10 электродов. Электроды верхнего уровня дробят куски большого диаметра до 400 мм, поэтому они работают на мягких режимах, где напряжение разряда находится в пределах до 20 кВ. Периметр окружности, где размещены положительные электроды среднего уровня, достигает 1,6 метра. На этот уровень поступают куски на превышающие диаметр 80 мм, а длина разряда достигает 100 мм, следовательно, по окружности размещается 8 электродов, где напряжение разряда будет в пределах от 20 до 50 кВ. На нижнем уровне дробятся куски не более 40 мм, длина разряда 60 мм, периметр окружности 0,8 метра, следовательно, по окружности размещаются примерно 7 электродов, где напряжение разряда будет выше 50 кВ и может достигать 200 кВ. Отрицательным электродом служит загрузочный бункер на который пробивается разряд от положительных электродов, дробя руду, удерживаемую верхней решеткой 7 и средней решеткой 8. Исходя из данного примера расчета, величина ячейки верхней решетки будет находиться в пределах размера 80x80 мм, а средней решетки 40x40 мм. В корпус набирается вода через патрубок 9, которая сливается через его край, увлекая пульпу 10 в пространство между наружной плоскостью корпуса и чехлом 11.
Загрузочный бункер с нижнего торца закрывается полушаровой пробкой 12, которая после накопления на ее поверхности определенного объема дробленой руды периодически открывается, при этом руда вместе с водой сливаются на наклонное сито 13, выполненное в виде усеченного конуса, в котором находятся различные по сечению отверстия. В верхней части сита по его диаметру располагаются более мелкие отверстия 14, а в нижней части, крупные отверстия 15. Через мелкие отверстия по диаметру сита падают мелкие кусочки дробленой руды 16 или частицы пульпы 17. Через крупные отверстия падают средние по размеру частицы дробленой руды 18, а через край сита падают самые крупные куски дробленой руды 19. Сито жестко связано креплениями с бункером, от которого на сито передается вибрация создаваемая разрядами в воде, что способствует перемещению частиц по поверхности сита и их сортировке, без дополнительных механизмов.
Под ситом установлены детекторы 20, определяющие принадлежность руды к полезной или пустой породе, которые сообщают сигнал системе управления для отсечки определенной породы из общего потока падения частиц. В качестве детекторов, например, возможно применять спектрометры, фотокамеры, приемники люминесценции, рентгеновского, волнового излучения и другие приборы, определяющие принадлежность частиц к тому или иному химическому составу. [7] К таким приборам, например, относится оптоволоконные спектрометры Avantes, которые могут применяться для определения химического состава частиц сортируемого вещества. Спектрометры могут производить регистрацию частиц вещества в УФ- излучении, видимой и ИК-областях, где для определения химического состава частиц используется симметричная оптическая схема Черни-Тёрнера с дифракционными решетками и оптическими фильтрами. Минимальное время интегрирования сигнала составляет всего 30 мкс. Спектрометр, возможно использовать для высокоскоростных измерений импульсных источников излучения, определения характеристик лазеров и в лазерно- искровой эмиссионной спектрометрии. Скорость передачи данных составляет до 5 Гбит/с.
После определения детекторами нужных частиц, параметры которых задаются компьютерной программе их отсечка производиться эжекторами 21, которые струей газа или воды отстреливают частицы в специальную емкость. Для отделения одних частиц от других служат разделительные перегородки 22, основной поток частиц попадает, например, между первой и второй перегородкой, а отстреливаемый поток частиц между второй и третьей перегородкой. Для определения принадлежности частиц породы к тому или иному химическому составу служат излучатели 23, которые содержат внутренний отражатель 24, наконечники 25, между которыми происходит электрический разряд 26. Излучатели снабжены контактами 27, куда подводится ток и напряжение определенной величины, для проведения разряда. Излучатели служат для работы формирующего промежутка и обеспечивают облучение частиц выходящих из бункера. В электрогидроимпульсных машинах применяются стандартные разрядники для создания формирующего промежутка, а в сепараторах специальные приборы освещения или облучения. В предлагаемом изобретении разрядник сконструирован таким образом, что дополнительно выполняет роль прибора облучения для этого они закрываются специальными экранами 28, что позволяет через них пропускать излучение 29. Экраны позволяют создавать внутри излучателя любую среду, например вакуум или инертную атмосферу, таким образом, разрядник преобразуется в прибор, который через экран может пропускать инфракрасное, обычное, ультрафиолетовое или рентгеновское излучение.
[1] Генератор импульсов тока (ГИТ) предназначен для формиро- вания многократно повторяющихся импульсов тока, воспроизводящих электрогидравлический эффект и работают в широком диапазоне напряжения (5 — 200 кВ), емкости конденсатора (0,1 — 10000 мкФ), запасенной энергии накопителя (10 — 106 Дж), частоты следования импульсов (0,1 — 100 Гц). Электрическая энергия через токоограничивающий элемент и блок питания поступает в конденсатор, с помощью воздушного формирующего промежутка (ФП), импульсно передается на рабочий промежуток (РП) в жидкости, на котором происходит выделение электрической энергии конденсатора и возникает электрогидравлический удар. В предлагаемом устройстве формирующий промежуток (ФП), где происходит разряд, служит источником электромагнитных волн для излучателя. Разряд создает поток электромагнитных волн широкого спектра излучения от инфракрасных до рентгеновских волн. Рабочий промежуток (РП) в предлагаемом устройстве создаваемый между положительными электродами и загрузочным бункером, так же служит источником облучения частиц вещества. При этом с увеличением жесткости режима, U > S0 кВ будут возрастать давление на фронте ударной волны и доля энергии, приходящейся на жесткое акустическое излучение, с преобладанием жесткой ультрафиолетовой составляющей спектра. Мягкий режим, U < 20 кВ характеризуется меньшими давлениями с увеличением инфракрасных составляющих его спектра.
Для работы формирующего промежутка используют стандартные разрядники различных типов (воздушные атмосферного давления; ва- куумные искровые, газонаполненные, игнитронные, тиристорного типа, электронные и др.), которые рассчитаны на коммутирование напряжений до 200 кВ и токов до 1000 кА. Вакуумные разрядники бесшумны, обладают малым индуктивным сопротивлением, но ограничены в быстродействии.
В предлагаемом изобретении стандартные разрядники, выполняющие роль коммутирующего устройства ФП, как воздушные, так и вакуумные преобразуются в излучатели, которые одновременно выполняют функции ФП и обеспечивают облучение дробленых частиц, электромагнитными волнами различной длины в широком спектре от инфракрасного до рентгеновского излучения. Электрические разряды в разрядниках (ФП), которые в изобретении дополнительно выполняют функции излучателей, происходят синхронно с электродуговыми разрядами (РП) в воде между положительными электродами и отрицательными загрузочным бункером. Таким образом, происходит более интенсивное облучение различными электромагнитными волнами частиц руды, что позволяет более точно и быстро определять их химическую принадлежность детекторами.
[8] Например, эти задачи решает компания RETSCH TECHNOLOGY создавая оборудование, которое позволяет анализировать размер и форму частиц в суспензиях, эмульсиях, коллоидных системах, порошках, гранулах и сыпучих материалах - от 0,3 нм до 30 мм. Для работы оборудования требуется монохроматические световые лучи от двух светодиодных пульсирующих ламп.
В предлагаемом изобретении функции ламп будут выполнять излучатели, которые используют разряды ФП и разряды РП в воде. Таким образом, система облучения частиц будет не только аналогична RETSCH TECHNOLOGY, но и может работать в более широком диапазоне излучения, что позволит добиться более высоких характеристик сепарации. За счет предлагаемых излучателей будет возможно получать не только ультрафиолетовые излучения используемое в люминесцентных лампах, но и инфракрасное и рентгеновское излучение, что значительно расширяет возможности оборудования по определению химического состава частиц руды.
Анализ изображения позволит определять по форме, цвету и свету, химический состав отдельных частиц в динамике. Возможности предлагаемого оборудования по определению частиц, возможно, расширить за счет лазерной дифракции, использующей накачку излучением кристаллов. Эта система обеспечивает распознавание частиц размером менее 10 мкм, в то числе и в жидкой среде.
В предлагаемом изобретении, как и в анализаторе CAMSIZER Х2, частица может быть проанализирована по 50 различным параметрам, где регистрируются длина хорды, длина прямой, диаметр Фере, диаметр Мартина, соотношение сторон (ширина/ длина), выпуклость, круглость, симметричность, прозрачность, угловатость.
Вода, поступающая внутрь загрузочного бункера при закрытой полушаровой пробке, сливается через верхний край бункера, захватывая из руды мелкие частицы вещества. При открытии пробки и сливе воды через нижнюю плоскость корпуса с более крупными дроблеными частицами руды, одновременно и синхронно производиться перекрытие патрубка 9 для предотвращения поступления воды, за счет закрытия клапана 30. Это необходимо для того, чтобы снизить скорость потока воды вытекающей при открытии пробки, таким образом, скорость течения будет зависеть от высоты столба жидкости находящейся в бункере. Смытые частицы руды скользят по пробке и попадают на сито, просыпаясь по его диаметрам и делясь на фракции различного объема. Во время движения частиц по плоскости пробки и сита, происходит их облучение различными длинами волн создаваемых внутри излучателя дуговыми разрядами, которые собираются и направляются отражателями на частицы руды. Под действием излучения частицы руды могут светиться, люминесцировать, накапливать и переотражать излучение, тем самым, позволяя различным детекторам определять химический состав частиц. При использовании видеокамер, частицы могут различаться по их форме, свету и цвету.
Нагрев частиц руды под действием разрядов позволяет детекторам определять их принадлежность, например, в качестве детектора может быть использован тепловизор, который за счет особенностей частиц в зависимости от их свойств будет различать их состав. Разряды в ФП и РП создают вибрацию, которая облегчает движение частиц по бункеру, через решетки и при движении через сито, что позволяет предлагаемому устройству снизить затраты, не применяя специальные устройства по созданию вибрации.
Основная задача, которую решает предлагаемое изобретение, связана с сокращением технологической цепочки и следовательно снижением затрат при обогащении минералов. Раскрыть перспективность применения этого изобретения, возможно на примере извлечения минерала берилла.
На данный момент времени обогащение берилла происходит по очень длинной технологической цепочке, с большими затратами и экологическим ущербом. Эта цепочка включает процесс промывки руды, флотации, дробления, растворении концентрата берилла в кислоте и щелочи и дальнейшем разделении продуктов реакции. Производство бериллия относится к экологически грязным технологиям, требует дополнительных затрат на химические реагенты, сооружения по хранению и утилизации
ОТХОДОВ. Предлагаемое изобретение позволяет сократить технологическую цепочку и исключить экологически грязные процессы. Устройство, изображенное на Фиг. 1, одновременно выполняет функцию установок по дроблению руды, мойке, сортировке по фракциям и сепарации по химическому составу. Руда проходит по предлагаемому устройству небольшое расстояние, которое меньше в десятки или даже сотни раз, расстояния, которое сейчас проходит руда на современных элеваторных устройствах дробления и сепарации. Таким образом значительно сокращаются экономические и временные затраты при извлечении частиц берилла. При работе устройства для дробления руды используется электрический разряд в воде, который разрушает породу, одновременно производя её облучение, нагрев и создает вибрацию, под действием которой производится движение частиц вещества.
[9] Берилл при облучении катодными лучами, рентгеном или ультрафиолетом начинает светиться за счет, фосфоресценции в течение длительного периода. Фотоэмиссия образцов, проявляется при нагреве до 1400° С и облучении рентгеном при напряжении на трубке 20 кВ, так же флуоресценция окиси бериллия наблюдается при облучении а-частицами. Окись бериллия фосфоресцирует синим светом под действием электродугового разряда. Свечение частиц увеличивается за счет нагревания берилла до 1400° С.
При использовании устройства, изображенного на Фиг. 1, под действием электрических зарядов будет происходить нагрев и облучение частиц берилла, которые начнут светиться синим цветом, показывая детекторам место своего нахождения.
[10] Под воздействием катодных лучей могут светиться любые кристаллы, например, кристалл рубина - светится за счет разряда в импульсной газоразрядной лампе. Это схема работы лазера, где лампа в виде спирали окружает рубиновый кристалл и под действием «накачивающей» вспышки, возникает процесс генерации света, где рубин с примесью 0,05% хрома испускает красный луч. [11] Атомы хрома, поглощая излучение длиной волны 560 нм, переходят с основного уровня на второй возбужден- ный уровень. Процесс создания инверсной населенности называют накачкой, соответственно используемую для этого лампу называют лампой накачки. Достаточно одному атому хрома совершить спонтанный переход с метастабильного уровня на основной с испусканием фотона, как возникает лавина фотонов, вызванная индуцированным излучением атомов хрома, находящихся в метастабильном состоянии. Процесс высвечивания всех воз- бужденных атомов хрома завершается за 108 - Ю 10 с.
Следовательно, если интенсивно облучать кристаллы руды электродуговыми разрядами, то они после “накачки” будут излучать в пространство фотоны, которые при попадании на детекторы сообщат химический состав вещества. В предлагаемом изобретении электродуговой разряд производится между наконечниками 25, который излучает в пространство волны различной длины.
[12] Дуговой разряд является одной из форм электрического разряда в газах. В обычном состоянии газ состоит из электронейтральных частиц и ток не проводит. Он приобретает проводимость, когда в нем, помимо электронейтральных атомов и молекул, появляются заряженные частицы — свободные электроны и ионы. Кроме дугового, в газах возможны и другие формы самостоятельного электрического разряда, при определенных условиях переходящие одна в другую. Форма электрического разряда (дуговой, тлеющий и тихий) определяется плотностью разрядного тока и давлением в газовой среде.
[13] Например, спектр сварочного излучения находится в диапазоне от 200 до 1400 нм, где около 70% лучевой энергии выделяется в виде ультрафиолета, 15% в виде инфракрасного излучения и только 15% в виде видимого света. В этом спектре ультрафиолет находиться в пределах 200 -г 380нм, видимый свет - 380 т- 780 нм, инфракрасное излучение - 780 -г 1400нм. Спектр можно расширить в сторону короткого излучения за счет проведения разряда при большем напряжении в более разряженной среде, между наконечниками из более плотных материалов.
[14] Для получения рентгеновских лучей используется рентгеновская вакуумная трубка, состоящая из стеклянного баллона с впаянными электродами - катодом и анодом. Электроны, испускаемые катодом в вакууме, ускоряются сильным электрическим полем в пространстве между электродами и бомбардируют анод. При ударе электронов об анод их кинетическая энергия частично преобразуется в энергию рентгеновского излучения. Подвергаемый электронной бомбардировке анод должен быть изготовлен из тугоплавкого материала, поскольку большая часть кинетической энергии бомбардирующих электронов превращается в тепло. Выход рентгеновского излучения растет с увеличением атомного номера, поэтому в качестве материала анода чаще всего выбирается вольфрам.
Для получения сплошного спектра рентгеновского излучения высоких энергий и интенсивности используют аноды из Au, W; в структурном анализе пользуются рентгеновские трубки с анодами из Ti, Cr, Fe, Со, Ni, Си, Mo, Ag. В рентгеновской трубке используется ускоряющее напряжение от 1 до 500 кВ, электронный ток от 0,01 мА до 1 А, удельная мощность от 10 до 104 Вт/мм2, общая потребляемая мощность от 0,002 Вт до 60 кВт. Кпд рентгеновской трубки составляет 0,1 — 3%. Спектр электромагнитного излучения рентгеновских лучей находится в области длин волн от 10-5 до 102 нм.
Принципиальная электрическая схема стандартного генератора импульсов тока показана на Фиг. 2, где Тр - трансформатор; V - выпрямитель; С - питающий конденсатор; ФП - формирующий промежуток; РП - рабочий искровой промежуток в жидкости. В обычной электрогидравлической установке Фиг. 2, формирующий промежуток (ФП) создается между наконечником-анодом 31 и наконечником-катодом 32, где происходит газовый разряд 33, испускающий излучение, которое поглощается корпусом и не используется для облучения дробленых частиц руды. Рабочий промежуток (РП) образуется между положительным электродом 34 и глухим бункером 35, где происходит гидро разряд 36, который облучает дробленые частицы руды, но так как они в дальнейшем удаляются в хранилище, облучение частиц так же не используется для их распознавания. Загрузка большого объема недробленой руды 2 в корпус и выгрузка дробленой руды 37 происходит по линии 38, которая проходит через РП, где производится дробление руды. Выгрузка руды обычно производится с помощью ленточного конвейера, что занимает большое время, а следовательно не позволяет использовать детекторы способные определить принадлежность частиц вещества к тому или иному химическому составу.
На Фиг. 3 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства дробления-сепарации, где так же используется формирующий промежуток (ФП) между наконечником-анодом 31 и наконечником-катодом 32, создавая газовый разряд 33 с той разницей, что излучение 29 от этого разряда направляется для облучения дробленой руды 37. Рабочий промежуток (РП) образуется между положительным электродом 34 и загрузочным бункером 1, где происходит гидро разряд 36, который создает излучение 29, облучающее дробленые частицы руды. Загрузка недробленой руды 2 происходит через верхний больший диаметр конусного бункера, а выгрузка дробленой руды 37 через нижний меньший диаметр бункера по линии 38. Длина этой линии более короткая, чем линии изображенной на Фиг. 2. Куски руды, проходя рабочий промежуток, при дроблении делятся на более мелкие частицы, которые под действием излучения разряда подвергаются вибрации, “накачке” и нагреву. При открытии пробки 12, эти частицы под действием гравитации вибрации и давления потока воды попадают в зону излучения формирующего промежутка на сито 13, подвергаясь дополнительному нагреву и “накачке”. Освещенные частицы далее просматриваются детекторами и по заданной программе нужные частицы отстреливаются эжекторами в отдельную емкость из основного потока.
Для работы предлагаемого оборудования дробления - сепарации очень важно, что линия 38 перемещения частиц руды от момента облучения до момента определения детекторами была, как можно короче для сокращения времени от момента облучения до момента определения детекторами. Это необходимо для того, чтобы приемные детекторы смогли определить принадлежность той или иной частицы к определенному химическому составу. Определение происходит с помощью различных методов, например, в качестве детекторов могут использоваться фотокамеры, определяющие принадлежность частиц с помощью компьютерной программы по особенностям геометрической формы, свету и цвету. Доля работы фотокамер необходимо обеспечить определенную освещенность частиц в определенном волновом спектре излучения. Например, фотокамеры могут принимать ультрафиолет обычный свет или инфракрасное излучение.
Наиболее эффективное протекание процесса дробления сепарации будет происходить при совмещении или максимальном сближении зоны дробления и зоны размещения детекторов. Дробление, проводимое в РП, производит первую накачку и нагрев частиц, а разряд в зоне ФП довершает нагрев и накачку частиц, которые попадают в зону приемных детекторов. Объединение или соприкосновение зон ФП и детекторов позволяет значительно снизить затраты при дроблении и сепарации. Если проводить отдельно процесс дробления и сепарации, то частицы после дробления необходимо перемещать на сепарационное оборудование специальным транспортом. Сепаратор должен быть снабжен прибором освещения частиц, который будет потреблять дополнительную энергию. Прибор освещения по статистике занимает до 25 % от стоимости сепаратора. Объединив в предлагаемом устройстве процессы дробления и сепарации, можно будет добиться значительного снижения экономических и временных затрат за счет использования при электрогидроимпульсном дроблении, незадействованного в сепарации излучения, нагрева и вибрации. Созданное оборудование будет занимать небольшие габариты и при этом будет способно перерабатывать большие объемы вещества.
Например, если принять размеры конусного бункера диаметром 3 м, высотой 2 м, а выходное сечение диаметром 0,3 м, то этот корпус будет вмещать объем руды до 5 м3. С учетом насыпной плотности это примерно Ют бериллий содержащей руды. Максимальная крупность частиц выходящих из корпуса не превышает 35 мм, следовательно, открытие пробки производится на длину 40 мм. При высоте водяного столба 2 м, скорость течения воды будет: V = /2 gh равна 6,3 м/с. Сечение через которое течет вода достигает максимального значения равного 3,8 дм . Открытие пробки и закрытие длится период, равный 1 сек, следовательно, за этот период будет сливаться объем воды равный 120 дм . В этом объеме воды будет находиться, примерно, 20 дм3 частиц руды, плотностью 2,7 г/смз> следовательно, в период открытия-закрытия пробки будет сливаться 100 дм воды и 54 кг частиц руды. Время периода, когда пробка прижата к бункеру, составляет 9 сек, за это время он заполняется водой, которая сливается через его верхнее сечение. После закрытия пробки идет открытие клапана, через который по трубопроводу начинает поступать вода со скоростью 20
Figure imgf000023_0001
За время, равное 5 сек, корпус бункера заполняется водой, которая начинает в дальнейшем сливаться вместе с пульпой в течении 4 сек, за время слива расходуется 80 дм воды. При этой схеме работы оборудования, в период равный 10 сек. происходит следующее: за одну секунду производится нижний слив воды за счет открытия-закрытия пробки, вместе с которой сливаются дробленые частицы руды, за следующие пять секунд производится наполнение водой бункера и оставшиеся четыре секунды производится верхний слив воды с пульпой. Если объем пульпы в руде составляет 20 %, то в 80 дм воды вес сливаемых частиц пульпы составит примерно 8,6 кг. В период 10 сек, устройство дробления сепарации будет перерабатывать 62,6 кг руды, в минуту 376 кг и в час 22,5 т. В смену объем перерабатываемой руды составит 180 т. При работе оборудования в одну смену, при 22 рабочих днях, объем перерабатываемой руды в месяц достигает 3960 т. В руде содержится, примерно 1 % берилла, поэтому из руды будет отсепарировано 39,6 т берилла. Оксида бериллия в этом объеме содержится 14 %, следовательно, при последующей переработке его будет получено 5,5 т.
В год на данном оборудовании, возможно, произвести 67 т ВеО, из которого можно получить, примерно 25 т металлического Be, что составляет 10 % от мирового производства.
Эффективность работы предлагаемого оборудования будет зависеть от скорости перемещения облученных частиц из зоны РП в зону ФП и далее в зону сепарации. В связи с этим необходимо определить оптимальное время от момента облучения частиц до момента их попадания в зону приемных детекторов. Если период времени будет большим, то детекторы не смогут определять химический состав частиц. Например, рентгеновские сепараторы производят облучение частиц руды на транспортной ленте, которая движется со скоростью, примерено, 1 м/сек· Рентгеновские лучи попадают на частицы за 200 мм до момента их падения с ленты, а детекторы установлены ниже уровня падения частиц, примерно на 250 мм. Следовательно, расстояние частицей в 200 мм преодолевается за 0,2 сек, а расстояние в 250 мм при падении частица преодолевает за время 0,23 сек. Общий период времени от момента облучения частицы до момента исследования ее детектором составляет - 0,43 сек.
В предлагаемом устройстве в момент открытия пробки идет облучение частиц в зоне РП, которые захватывает поток воды, движущийся со скоростью 6,3 м/сек- Д° первых ячеек сита, которые из потока выхватывают самую мелкую фракцию от 0 до 2 мм, расстояние частицы преодолевают за время 0,05 сек. До края сита, куда поступают самые крупные частицы фракции от 20 до 35 мм, расстояние составляет 1,2 м, частицы проходят это расстояние за время 0,2 сек. По аналогии с рентгеновскими сепараторами, это время вписывается в их диапазон работы. Дополнительным преимуществом предлагаемого устройства является использование формирующего промежутка, где производится разряд, который облучает частицы в момент их перемещения по поверхности сита. Это значительно снижает время от момента облучения частиц до момента считывания информации приемными детекторами, где период времени стремится к нулю. При сортировке частиц с помощью фотосепараторов необходимо постоянное их освещение в зоне наблюдения за счет люминесцентных ламп. В предлагаемом устройстве это происходит за счет освещения производимого разрядом в зоне ФП, где разряды могут следовать с частотой от 1 до 100 Гц и более. Разрядник ФП преобразуется в излучатель, который через люминесцентный экран начинает освещать частицы, выполняя функцию люминесцентной лампы. В случае недостатка количества излучения, возможно, применить отдельные независимые приборы освещения, как люминесцентные лампы или рентгеновские источники излучения. В связи с тем, что предлагаемое устройство позволяет в качестве накачки использовать весь спектр от инфракрасного до рентгеновского излучения, определение принадлежности частиц к тому или иному химическому составу становится безошибочным. Частица детекторами может определяться по поглощаемому или испускаемому излучению или по геометрической форме частицы и её цвету. Если для обычных фотосепараторов скорость движения частиц при их определении достигает 4 м/се т0 используя различные детекторы, определяющие принадлежность одновременно по свечению, по геометрии и по цвету, можно довести скорость движения частиц до 10 м/сек и более, на которой можно безошибочно определить химический состав. Электроэнергия, используемая для создания дугового разряда в РП и ФП для дробления частиц, одновременно используется для создания излучения, которое производит накачку частиц с одновременным нагревом и вибрацией. Многофункциональное использование энергии в предлагаемом изобретении позволяет значительно снизить экономические и временные затраты на дробление-сепарцию.
[15] Ранее для обогащения бериллиевых руд использовались фотонейтронные сепараторы, где использовалось g - излучение изотопа 124 Sb. Оборудование оснащалось измерительной аппаратурой, где приемные детекторы определяли принадлежность частиц рентгенорадиометрическим, фотометрическим и люминесцентным методом. По рентгенорадиометрическому методу в руде наводится радиоактивность за счет g - излучения и по разности испускания радиоактивности кусками руды, приемные детекторы определяли принадлежность частиц к тому или иному химическому составу. На данный момент времени этот метод широко не используется в виду его сложности и опасности для живых организмов.
Предлагаемый способ не использует радиоактивное облучение частиц руды, так как для определения принадлежности частиц к тому или иному химическому составу достаточно диапазона облучения в пределах от инфракрасного до рентгеновского. Работа оборудования с использованием излучения в этом волновом диапазоне экологически безопасна. Мощность излучения, создаваемая разрядами в РП и ФП достаточно высока, так как для оборудования способного электрогидроимпульсным путем дробить до 22,5 тонн руды в час, необходима мощность источника питания не менее 200 кВт.
[16] Например, десятиэлектродная дробилка, установленная в карьере ООО «Гранит» в двух километрах от г. Владикавказа (с. Михайловское) использовала мощность источника питания 210 кВт, где производительность достигала 40-50 м3/ч, а энергозатраты составляли около 6 кВт-ч/м3.
Для предлагаемого оборудования дробления-сепарации применение электродугового разряда ФП и РП, как инструмента дробления использовано в качестве инструмента освещения для сепарации, что позволяет сделать его универсальным и заменить стандартное флотационное, сепарационное и дробильное оборудование. При флотации требуется операция дробления руды, химические реагенты, где разделение частиц производится по их свойствам взаимодействия с реагентами. При использовании драги и гидросепаратора разделение частиц происходит в зависимости от их плотности. Флотационное оборудование не позволяет подобрать реагенты для отделения друг от друга всех входящих в породу различных по химическому составу частиц или делает это экономически не выгодным. Гидросепарация и драги так же не позволяют по плотности разделить все частицы. Предлагаемое оборудование дробления-сепарации не требует использования химических реагентов, что позволяет производить разделение любых частиц в зависимости от их химического состава. Оборудование дробления-сепарации позволяет пропускать породу по наиболее короткому маршруту, что делает его энергетически и экономически малозатратным.
Другим преимуществом оборудования является возможность извлечения из основного потока частиц, сразу нескольких химических элементов в различные емкости. Например, если в потоке частиц кремния содержится боксит, оксид скандия и берилл, то используя предлагаемое оборудование, имеется возможность разделения этих пород по различным емкостям, где кремний следует в одну емкость, боксит во вторую, оксид скандия в третью, а берилл поступает в четвертую емкость. Предлагаемый способ дробления-сепарации позволяет усиливать разделение химически различных частиц, за счет образования коллоидов. При осуществлении этого способа во взвешенное в жидкости коллоидное состояние переходит вся проводящая часть материала, которая может быть удалена через верх бункера, а непроводящая часть через низ бункера. Этим способом можно выделить, например, железистые включения, корунд, медный колчедан и т.п. Способ пригоден для обогащения золота и других благородных металлов.
[1] В ходе использования воды в качестве рабочей жидкости она насыщается растворимыми соединениями таких элементов, как германий, уран, торий, и превращается в ценный рудный продукт.
Таким образом, предлагаемая схема работы дробильно-сепарационного оборудования позволяет пропускать вещество по короткому пути, на длине которого оно подвергается дроблению и разделению по химическому составу. В зависимости от количества химического состава частиц, потоков разделения может быть несколько. Если, например, химически разных частиц в общем потоке десять, то потоков разделения этих частиц будет так же десять. При запуске данного оборудования и использовании его, например, для улавливания частиц золота, одновременно из породы можно извлекать сопутствующие химические элементы, такие как кварц, берилл, оксид железа, скандия и другие полезные для производства частицы. При работе обычных драг, все эти элементы кроме частиц золота, снова сбрасываются вместе с пустой породой, делая работу драги не эффективной.
Предлагаемое оборудование может эффективно использоваться для переработки шлаковых отвалов, где содержаться в рассеянном виде частицы металлов и редкоземельных элементов, таких как титан, ванадий, цирконий, скандий, вольфрам.
Предлагаемое оборудование может успешно использоваться для мусороперерабатывающих заводов, где необходимо после дробления мусора разделить его по химическому составу на металлы, керамику и пластик.
ЛИТЕРАТУРА
1. Л. А. Юткин - Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности, - Л.: Из-во “Машиностроение”, Ленингр. отд-ние, 1986. - 253 с.;
2. Weiran Zuo, Fengnian Shi, Klaas Peter van der Wielen, Alexander Weh - Ore particle breakage behaviour in a pilot scale high voltage pulse machine // Minerals Engineering. N°84 (2015), c.64-73;
3. Официальный сайт компании “CSort” Фотосепаратор серия «PIXEL». -
Барнаул. // Электронный ресурс: https ://esort.m/ wp- content/uploads/2017/Q5/csort-m.cms-fotosepamtor-serija-pixel-fotoseparator-sea- pixel-ot-csort.pdf;
4. Официальный сайт компании “CSort” Фотосепаратор серия «ZORKIY».
- Барнаул.// Электронный ресурс: https://csort.ru/equipment/zor iy/;
5. Официальный сайт компании “CSort” Фотосепаратор серия
«OPTIMA» - Барнаул. //Электронный ресурс: https://csort.ru/catalog/optima/;
6. Официальный сайт компании АО «ИННОВАЦИОННЫЙ ЦЕНТР «БУРЕВЕСТНИК». - Санкт-Петербург. // Электронный ресурс:: https://www.boiirevestiiik u/products/sorters/:
7. Журнал Аналитика JSr«2/2017(33), Avantes: первый серийный спектрометр с КМОП- детектором AvaSpec-ULS2048CL-EVO;
8. Официальный сайт компании Retsch Technology Russia Verder Scientific LLC - Санкт-Петербург.// Электронный ресурс: htps://www.ret sch- technology.m;
9. P.A. Беляев - Окись Бериллия, - Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Из-во “Атомиздат”, 1980, 224 с. 109-Л 10 стр.;
10. Под ред. Г. С. Ландсберга - Элементарный учебник физики: Учеб пособие. В 3 т ./: Т. 3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика.
- 12-е изд. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 200 г. Стр. 485 - 487; 11. О.Ф Кабардин. - Физика: Справ. Материалы: Учеб пособие для учащихся. - 4-е изд. - М.: Из-во “Просвещение” АО «Учеб лит.», 1996. Стр. 315 н- 316;
12. Поволоцкий Д.Я., Рощин В.Е., Рысс М.А. и др. - Электрометаллургия стали и ферросплавов. - М.: Из-во “Металлургия”, 1974.- 551с;
13. Официальный сайт компании ООО «НТ-Сварка» - Излучение сварочной дуги. - Санкт-Петербург.// Электронный ресурс: https :/7nt-
Figure imgf000030_0001
14. Московский государственный университет им. М.В .Ломоносова
Химический факультет Кафедра радиохимии Профессор, д.х.н. И.Н. Бекман радиоактивность и радиация, курс лекций Москва, 2006. Лекция 8. Ионизирующие излучения. 4.2.1 Источники рентгеновского излучения. //Электронный ресурс: http://profbeckman.narod.rii/RR0;files/L8_4_2_l.pdf.
15. Под ред. О. С. Богданова, В.И. Ревнивцева - Справочник по обогащению руд. Специальные и вспомогательные процессы, испытания обогатимости, контроль и автоматика, 2-е изд., перераб. и доп. М., Недра, 1983.
16. Ю.В. Григорьев - Внедрение электрогидравлического метода производства щебня // Строит материалы. 2007. No 5. С. 10.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ дробления вещества и сепарации произведенных частиц, включающий поступление крупных кусков вещества в емкость с жидкостью дробящихся на более мелкие частицы с образованием коллоидов под воздействием электрогидравлических ударов, вибрации и температуры, возникающих за счет разрядов рабочего промежутка, которые возникают под действием запасенной энергии в конденсаторе с помощью разряда формирующего промежутка, а сепарация производится вне емкости, за счет освещения излучением и просмотра потока частиц детекторами, передающими сигналы компьютерной системе контроля, направляющей команды пневматической системе по отстреливанию газом из потока частиц в отдельную емкость заданных программе по свету, цвету или форме, отличающийся тем, что дробление и сепарация частиц представляют единый процесс, протекающий одновременно в перекрывающемся объеме, что позволяет использовать часть запасенной энергии в конденсаторе для сепарации, а именно разряды формирующего и рабочего промежутка в качестве источников облучения частиц, вибрацию для их перемещения, нагрев для усиления свечения частиц, а выделение коллоидов для повышения интенсивности разделения частиц.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для дробления крупные частицы вещества в жидкости продвигаются сверху вниз, а мелкие частицы снизу вверх, дробясь на все более мелкие фракции до заданного размера, проходя сквозь рабочие промежутки (РП) которых два и более, РП расположены друг за другом вдоль пути следования вещества, где крупные частицы периодически выпускаются вниз вместе с потоком жидкости в зону сепарации, а мелкие частицы в виде пульпы и коллоидов с потоком жидкости, в другой момент времени, сливаются через верх емкости, попадая в зону сепарации.
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26)
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что детекторы при определении принадлежности частиц к тому или иному химическому составу используют электромагнитное волновое излучение разрядов формирующего и рабочего промежутка, которые облучают частицы вещества инфракрасным, световым, ультрафиолетовым или рентгеновским спектром, а для более точного определения принадлежности частиц проводится одновременное облучение всем вышеперечисленным спектром, который не представляет опасности для экологии.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что из зоны дробления в зону сепарации коллоидные частицы продвигаются вверх, отделяясь от потока жидкости с мелкими частицами, а затем отдельно поступают в зону сепарации, при этом перед сепарацией коллоидные частицы выдерживают в отдельной емкости, где они могут отделяться от жидкости.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для распознавания принадлежности частиц детекторами, помимо использования излучения разрядов рабочего и формирующего промежутка, дополнительно используется излучение от дополнительных независимых источников, таких как лазер, рентген или радиоактивный излучатель, позволяя с более высокой точностью производить их просмотр детекторами и проводить сепарацию на более высокой скорости перемещения дробленых частиц.
6. Устройство дробления вещества и сепарации произведенных частиц, содержащее электрогидроимпульсную дробилку включающую загрузочный бункер с жидкостью куда подается вещество, пробку, клапан, конденсатор, трансформатор, формирующий разрядник и рабочий промежуток, создающие разряд определенным напряжением между электродами - положительным анодом и отрицательным катодом, а так же сепаратор, включающий решетки, наклонный вибро лоток, сито, излучатели, детекторы, компьютерную систему контроля и выдачи сигнала для пневматической системы с эжекторами, отдельные емкости для сбора частиц, отличающееся тем, что электрогидроимпульсная дробилка и сепаратор представляют собой единую
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) конструкцию, где разрядник выполнен как излучатель позволяющий детекторам определять принадлежность частиц к тому или иному химическому составу, при этом вещество, со стороны верхнего наибольшего диаметра загружается в конусный бункер, который является отрицательным электродом, а положительные аноды, которых используется два и более выполнены в виде стержневых электродов, установленных по внутреннему диаметру бункера перед решетками с ячейками заданной величины, длина разрядов между бункером и анодом соответствует величине частиц предназначенных на дробление, а расстояние между анодами не превышает трехкратной длины разряда.
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что аноды, изготовленные из стержней тугоплавких металлов, могут быть установлены по двум и более различным диаметрам внутри бункера на различных уровнях по вертикали, где разряды в наибольшем диаметре верхнего уровня производят дробление крупных частиц, используя мягкие режимы напряжения до 20 кВ, ниже на среднем уровне частицы средних размеров дробятся на средних режимах напряжения от 20 до 50 кВ, а ниже мелкие частицы в меньшем диаметре нижнего уровня, на жестких режимах при высоком напряжении от 50 до 200 кВ, при этом конусный бункер промывается жидкостью при открытии клапана и снизу закрыт пробкой, которая открывается на определенное время с заданной частотой, где во время открытия клапан закрывается и дробленные крупные частицы сливаются вместе с жидкостью через низ бункера, а мелкие частицы сливаются через верх бункера, поступая во время закрытия пробки и открытия клапана на наклонный лоток и сито, которые представляют единую конструкцию, где частицы делятся на различные фракции и облучаются излучателем, работающем в качестве разрядника для определения их принадлежности детекторами и отделения заданных частиц в отдельную емкость.
8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что разрядники-излучатели могут быть расположены как над ситом, так и под ним, позволяя детекторам
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26) более точно определить принадлежность частиц, а конструкция бункера, вибролотка и сита объедены в единую конструкцию жесткими связями, позволяющими использовать вибрацию, созданную разрядами при дроблении, для продвижения частиц до места сепарации, где детекторы способны улавливать инфракрасное излучение испускаемое частицами за счет их нагрева полученного под воздействием разрядов, при этом другого типа детекторы способны определять принадлежность частиц по их свечению, температуре, цвету и особенностям формы.
9. Устройство по и. 6, отличающееся тем, что мелкие частицы на сите отделяются в верхней части сита, средние в средней, а самые крупные падают через край сита, где отсепарированный материал может использоваться в последовательной схеме, которая отсеивает оставшиеся примеси за счет повторного отделения данным устройством, в два и более приема до момента полной очистки заданного материала.
10. Устройство по и. 6, отличающееся тем, что поток частиц, состоящий из двух и более химических составов, может с помощью компьютерной программы разделяться в соответствии с химическим составом по двум и более отдельным емкостям, при этом скорость дробления частиц может быть соизмерима со скоростью сепарации частиц, что позволяет конструкцию дробления-сепарации размещать непосредственно вблизи источника извлечения частиц вещества, а именно в близи добычи руды, образования шлаков и хранения отходов.
ЗАМЕНЯЮЩИЕ ЛИСТЫ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2020/050294 2020-02-27 2020-10-26 Способ и устройство электроимпульсного дробления-сепарации WO2021173032A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080100228.1A CN115515718B (zh) 2020-02-27 2020-10-26 用于电脉冲破碎和分离的方法与装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020108534 2020-02-27
RU2020108534A RU2733434C1 (ru) 2020-02-27 2020-02-27 Способ и устройство электроимпульсного дробления-сепарации

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021173032A1 true WO2021173032A1 (ru) 2021-09-02

Family

ID=72926858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/050294 WO2021173032A1 (ru) 2020-02-27 2020-10-26 Способ и устройство электроимпульсного дробления-сепарации

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN115515718B (ru)
RU (1) RU2733434C1 (ru)
WO (1) WO2021173032A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240181467A1 (en) * 2022-02-11 2024-06-06 Sharp Pulse Corp. Material extracting system and method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3267710A (en) * 1962-09-24 1966-08-23 Inoue Kiyoshi Impulsive shaping and bonding of metals and other materials
RU2069588C1 (ru) * 1990-12-07 1996-11-27 Геннадий Николаевич Гаврилов Способ электрогидравлической диспергации материала
EP0976457A1 (de) * 1998-07-30 2000-02-02 Wacker-Chemie GmbH Verfahren zum Behandeln von Halbleitermaterial
RU2191631C1 (ru) * 2001-08-17 2002-10-27 Открытое Акционерное Общество Объединение "Мастер" Способ дезинтеграции и обогащения твердых материалов и устройство для его осуществления
RU2239060C1 (ru) * 2003-04-11 2004-10-27 Григорьев Юрий Васильевич Способ управления системой электропитания многоэлектродной электрогидравлической установки (варианты) и устройство для его осуществления
RU2411083C2 (ru) * 2009-03-20 2011-02-10 Юрий Владимирович Борисов Способ диспергирования и сепарации материалов и устройство для его осуществления
RU2517613C1 (ru) * 2013-04-29 2014-05-27 Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Буревестник" Способ рентгенолюминесцентной сепарации минералов и рентгенолюминесцентный сепаратор для его осуществления

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3825889B2 (ja) * 1997-07-23 2006-09-27 日鉄鉱業株式会社 電気破砕方法及び装置
JP2009053352A (ja) * 2007-08-24 2009-03-12 Casio Electronics Co Ltd 粉砕トナーの製造方法、粉砕トナー製造のための気流粉砕機及び粉砕トナー製造のための気流分級機
AU2011286164A1 (en) * 2010-08-04 2013-02-21 Technological Resources Pty. Limited Sorting mined material
EP2716774B1 (de) * 2012-10-08 2015-01-28 Gregor Kurth Verfahren zur mechanischen Aufbereitung von Aluminiumschrott
CN104096680B (zh) * 2014-07-16 2016-05-18 山东大学 基于微波加热与红外线阵成像的矿石分选系统及方法
RU2015151814A (ru) * 2015-12-02 2017-06-07 Николай Васильевич Мартынов Электрогидравлическая установка
CN106944225B (zh) * 2017-03-31 2018-08-28 东北大学 一种强化磁铁矿破碎及分选的高压电脉冲预处理方法
RU2681798C1 (ru) * 2018-04-09 2019-03-12 Акционерная Компания "АЛРОСА" (публичное акционерное общество) (АК "АЛРОСА" (ПАО)) Способ сухой концентрации алмазосодержащей руды
CN110215986B (zh) * 2019-07-05 2021-06-01 东北大学 一种强化白钨矿破碎及分选的高压电脉冲预处理方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3267710A (en) * 1962-09-24 1966-08-23 Inoue Kiyoshi Impulsive shaping and bonding of metals and other materials
RU2069588C1 (ru) * 1990-12-07 1996-11-27 Геннадий Николаевич Гаврилов Способ электрогидравлической диспергации материала
EP0976457A1 (de) * 1998-07-30 2000-02-02 Wacker-Chemie GmbH Verfahren zum Behandeln von Halbleitermaterial
RU2191631C1 (ru) * 2001-08-17 2002-10-27 Открытое Акционерное Общество Объединение "Мастер" Способ дезинтеграции и обогащения твердых материалов и устройство для его осуществления
RU2239060C1 (ru) * 2003-04-11 2004-10-27 Григорьев Юрий Васильевич Способ управления системой электропитания многоэлектродной электрогидравлической установки (варианты) и устройство для его осуществления
RU2411083C2 (ru) * 2009-03-20 2011-02-10 Юрий Владимирович Борисов Способ диспергирования и сепарации материалов и устройство для его осуществления
RU2517613C1 (ru) * 2013-04-29 2014-05-27 Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Буревестник" Способ рентгенолюминесцентной сепарации минералов и рентгенолюминесцентный сепаратор для его осуществления

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240181467A1 (en) * 2022-02-11 2024-06-06 Sharp Pulse Corp. Material extracting system and method
US12097505B2 (en) * 2022-02-11 2024-09-24 Sharp Pulse Corp. Material extracting system and method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2733434C1 (ru) 2020-10-01
CN115515718B (zh) 2024-06-25
CN115515718A (zh) 2022-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2746462C (en) Method for separating mineral impurities from calcium carbonate-containing rocks by x-ray sorting
WO2018149072A1 (zh) 一种基于x射线识别的矿石智能分选设备及方法
Knapp et al. Viable applications of sensor‐based sorting for the processing of mineral resources
RU2624739C2 (ru) Способ и устройство для разделения материала на основе твердых частиц
JP5675812B2 (ja) パルスパワーによって材料及び／又は製品を再利用する方法及びシステム
RU2733434C1 (ru) Способ и устройство электроимпульсного дробления-сепарации
Murphy et al. Underground preconcentration by ore sorting and coarse gravity separation
US20220325374A1 (en) Gangue rejection from ores
Baron Determination of rare earth elements content in hard coal type 31.1
Manouchehri Sorting: possibilitis, limitations and future
Poloko Physical separation methods, part 1: A review
RU2379130C1 (ru) Способ сепарации минералов
RU2123890C1 (ru) Линия выделения металла из золошлаковых отходов тепловых электростанций
de Sousa et al. Assessment of separation efficiency in mineral processing using the ultimate upgrading concept-a holistic window to integrate mineral liberation data
Kim et al. Pre-treatment, Concentration, and Enrichment of Precious Metals from Urban Mine Resources: Pre-treatment, Concentration, and Enrichment of Precious Metals
CN219943193U (zh) 电池破碎热解粉末分选系统
RU2750896C1 (ru) Способ доводки концентратов драгоценных металлов
Bellusci Analytical and Experimental Investigations into the Coarse Beneficiation of Trona Ore by Sensor-Based Sortation and Other Physical Separation Methods
RU2424061C1 (ru) Способ сепарации алмазосодержащих материалов
Khavari Characterization of Historical Tungsten Ore Tailings for Pre-selection of Feasible Reprocessing Methods Yxsjöberg, Sweden
GB2114473A (en) Autogenous heavy medium process and apparatus for separating coal from refuse
Hughes et al. A review of the dry methods available for coal beneficiation
DE102023111559A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Aufkonzentration von Lithiumoxidmineralen
Kali et al. Treatment of Iron Tailings at the Forecariah Guinea Mine-Guinea Conakry
BE1027788A1 (nl) Werkwijze en inrichting voor het scheiden van zware metalen uit afval

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: 20922363

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 27/01/2023)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20922363

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1