Способ воздушной сепарации тонкодиспергированных сыпучих материалов по крупности и устройство для его осуществления (варианты)

 

Изобретение может быть использовано в строительной, горнорудной, абразивной отраслях промышленности. Способ воздушной сепарации тонкодиспергированных сыпучих материалов по крупности включает дезинтеграцию материала, разделение частиц по крупности в восходящем потоке воздуха с выделением мелких и крупных фракций, циркуляционную фракцию выделяют просеиванием в виде надрешетного продукта из сепарируемого или инородного материала крупностью более 1 мм, при этом крупную фракцию выделяют в виде подрешетного продукта сепарируемого материала как конечный продукт, причем при возврате циркуляционную фракцию дозируют в определенном объеме, а мелкие фракции сепарируемого материала отсасывают из зоны дезинтеграции пульсирующим потоком. Способ осуществляют с помощью вариантов устройства для воздушной сепарации тонкодиспергированных сыпучих материалов по крупности, в которых дезинтеграционная камера выполнена или вибрационной с беспровальной ступенчатой решеткой, питающей воронкой, ситом, вмонтированным в нижней части решета, прерывателем воздуха, или с ротором с перфорированными лопастями, закрепленными на спицах под углом к оси вала, с лопастями, закрепленными по окружности на расстоянии друг от друга к внутренней стороне камеры. Заявленное изобретение позволяет создать эффективный способ и устройства для сепарации материала. 3 с.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение может быть использовано в строительной, горнорудной, абразивной отраслях промышленности.

Известен гравитационный пневматический классификатор, включающий пневмоша-хту, снабженную наклонными пересыпными приспособлениями, которые выполнены в виде набора параллельно установленных одна под другой пластин с продольными прорезями, питателем, вентилятором, циклоном и емкостями для сбора фракций.

Повышение эффективности сепарации (классификации) в данном аппарате предполагалось получить за счет пересыпания материала с полки на полку.

Недостатком данного классификатора является высокая турбулентность восходящего потока воздуха с частицами сепарируемого материала в пневмошахте из-за наличия в ее поперечном сечении упомянутых пластин, создавших вредные завихрения и мертвые зоны, препятствующие четкому разделению тонких частиц по крупности. Для разделения тонких частиц по крупности необходимы ламинарные потоки. В данном устройстве создать их невозможно (SU 988364 А, В 07 В 4/02, 15.01.1983).

Другим техническим решением, близким по выполняемой функции, является гравитационный классификатор, аналогичный предыдущему, пересыпные полки в котором соединены со стенками пневмошихты посредством упругих шарниров, что создает возможность колебательного движения полкам под действием потока воздуха, что увеличивает вредное турбулентное движение потока в еще большей степени, усугубляя процесс разделения частиц по крупности (SU 1281313 А, В 07 В 4/02, 07.01.1987).

Наиболее близким техническим решением из известных является способ воздушной сепарации тонкодиспергированных сыпучих материалов по крупности и устройство для его осуществления, включающее дезинтеграцию материала, разделение частиц по крупности в восходящем потоке воздуха с выделением мелких и крупных фракций, выделение циркуляционной фракции из сепарируемого материала, подачу циркуляционной фракции вместе с сепарируемым материалом в зону дезинтеграции по замкнутому циклу в необходимом соотношении. Устройство включает дезинтеграционную камеру с ротором, питающей воронкой, выпускным окном для крупной фракции и выпускным окном для выхода потока воздуха с тонкими частицами в вертикальный канал, соплом для всасывания воздуха, устройства для подачи воздуха (RU 2132242 С1, В 07 В 7/083, 27.06.1999).

Недостатками данного способа и устройства являются то, что циркуляционная фракция образуется из пылегазовой смеси частиц средней фракции, невысокая точность разделения тонких частиц по крупности и низкая интенсивность дезинтеграции.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности разделения тонких частиц по крупности за счет улучшения условий и повышения интенсивности дезинтеграции.

Указанная цель достигается за счет того, что в способе воздушной сепарации тонкодиспергированных сыпучих материалов по крупности, включающем дезинтеграцию материала, разделение частиц по крупности в восходящем потоке воздуха с выделением мелких и крупных фракций, выделение циркуляционной фракции из сепарируемого материала, подачу циркуляционной фракции вместе с сепарируемым материалом в зону дезинтеграции по замкнутому циклу в необходимом соотношении, циркуляционную фракцию выделяют просеиванием в виде надрешетного продукта из сепарируемого материала или инородного материала крупностью более 1 мм, при этом крупную фракцию выделяют в виде подрешетного продукта сепарируемого материала как конечный продукт, причем при возврате циркуляционную фракцию дозируют в определенном объеме, при этом мелкие фракции сепарируемого материала отсасывают из зоны дезинтеграции пульсирующим потоком воздуха.

Способ реализуют на вариантах установки для воздушной сепарации тонкодиспергированных сыпучих материалов по крупности, состоящей из вертикального разделительного канала, соединенного с дезинтеграционной камерой, устройства для подачи воздуха, выполненного в виде вентилятора, дезинтеграционная камера выполнена вибрационной и содержит беспровальную ступенчатую решетку, на верхнем конце которой установлена воронка для ее питания, а в нижней части решетки вмонтировано сито для отделения циркуляционной фракции от подрешетного продукта сепарируемого материала, устройство снабжено прерывателем воздуха, соединенным на всасе с дезинтеграционной камерой для создания пульсаций воздуха и предотвращения вторичного образования агрегатов частиц в дезинтеграционной камере и разделительном канале, бункером и дозатором для регулирования объема циркуляции, и транспортным устройством для транспортирования циркуляционной фракции в дезинтеграционную камеру по замкнутому циклу.

Другой вариант устройства для воздушной сепарации тонкодиспергированных сыпучих материалов по крупности, состоящей из дезинтеграционной камеры с ротором, питающей воронки, выпускного окна для крупной фракции и выпускного окна для выхода потока воздуха с тонкими частицами в вертикальный разделительный канал, сопла для всасывания воздуха, устройства для подачи воздуха, причем ротор выполнен с перфорированными лопастями, закрепленными на спицах под углом к оси вала для постепенного перемещения крупной фракции к выпускному окну, при этом на внутренней стороне дезинтеграционной камеры на расстоянии друг от друга по окружности закреплены лопасти, причем устройство снабжено прерывателем воздуха.

Указанная цель достигается за счет того, что известный способ разделения тонких частиц по крупности в вертикальном потоке воздуха дополняется совокупностью действий, порядком их выполнения и условиями осуществления, заключающимися в следующем /фиг.1, 2/.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого способа в зоне дезинтеграции сепарируемого материала в первой стадии разделения по крупности.

На фиг. 2 изображено схематично устройство для реализации предлагаемого способа.

На фиг. 3 показан поперечный разрез по А-А разделительного канала с успокоителями.

На фиг.4 изображен поперечный разрез по Б-Б другого варианта устройства для предлагаемого способа.

На фиг.5 - продольный разрез по А-А того же устройства.

Способ воздушной сепарации тонкодиспергированных сыпучих материалов по крупности осуществляется следующим образом.

Приготавливают циркуляционную фракцию из сепарируемого или инородного сравнительно твердого материала, например, из кварцевого песка или абразива крупностью более 1 мм; загружают емкость-бункер 11 /фиг.2/ циркуляционной фракцией, устанавливают дозатором 12 объем циркуляции. В вертикальном разделительном канале 1 со стороны верхнего его конца создают разрежение воздуха вентилятором 2 так, что воздух всасывается через нижний его срез, образуя восходящий поток, затем на всасе периодически прерывают поток воздуха прерывателем 9 с заданной частотой, которую регулируют, тем самым создают пульсирующий поток в вертикальном разделительном канале 1. Данное действие снижает вероятность образования агрегатов в разделительном канале, что повышает эффективность сепарации.

Далее устанавливают среднюю скорость восходящего пульсирующего потока в разделительном канале 1, равную скорости витания граничного зерна, по которому осуществляется разделение частиц по крупности заданного размера, скорость восходящего потока регулируют посредством дросселя 15. Затем подают сепарируемый материал, присоединяя его к циркуляционной фракции в приемной воронке 5. Из воронки материал равномерным потоком подают в дезинтеграционную камеру, где его дезинтегрируют, разрушая агрегаты и аэрофлюкулы из тонких частиц под действием ударов высокой частоты камеры 3, решетки 4 и механического взаимодействия /ударов, трения/ с частицами циркуляционной фракции, при этом тонкие частицы потоком пульсирующего воздуха выносятся в разделительный канал 1, где происходит окончательное разделение частиц по крупности: тонкие выносятся потоком воздуха вверх и далее осаждают их в осадительных камерах 16, 17, а крупные, совместно с частицами циркуляционной фракции, просеивают на сите 7, которое является продолжением беспровальной решетки 4 и имеет ячейки размером большим, чем крупная фракция сепарируемого материала, и меньшим, чем циркуляционная фракция, таким образом отделяют крупную фракцию сепарируемого материала в виде подрешетного продукта сепарируемого материала как конечный продукт от циркуляционной фракции, выделяемой в виде надрешетного продукта, который возвращают в дезинтеграционную камеру по замкнутому циклу посредством транспортного средства 13, которым снабжено устройство.

Опыты показывают, что процесс дезинтеграции (разрушение агрегатов, аэрофлокул) с участием в ней частиц циркуляционной фракции протекает значительно эффективнее, тем самым повышается эффективность классификация частиц по крупности.

Описанный способ воздушной сепарации тонкодиспергированных сыпучих материалов по крупности реализуется устройством.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство /фиг.2, 3/ содержит вертикальный разделительный канал 1, верхний срез которого соединен с вентилятором 2, а нижний соединен с дезинтеграционной камерой 3, внутри которой вмонтирована беспровальная ступенчатая решетка 4, состоящая в верхней ее части из приемной воронки 5, куда подаются исходный материал и циркуляционная фракция, в средней части - из ступеней 6, посредством которых материал взвешивается, равномерно распределяется по всему сечению камеры и дезинтегрируется посредством интенсивных ударов решетки с высокой частотой и механического взаимодействия частиц циркуляционной фракции и сепарируемого материала, и сита 7 в нижней части решетки, посредством которого производят отделение крупной фракции.

Регулировка скорости восходящего потока в разделительном канале 1 производится дросселем 15.

Осаждение частиц мелкой фракции осуществляется известными устройствами циклонного типа 16, тонкой фракции - фильтром 17. Поток воздуха в сепараторе создается вентилятором 2. Очистка разделительного канала 1 от осевших на его стенках тонких частиц производится вибрационным способом периодически, для чего сепаратор снабжен отдельным вибратором 18. Если разделительный канал 1 сравнительно большого сечения, то в вертикальном потоке воздуха образуются завихрения, для их устранения в канал 1 вставляются "успокоители" 19 в виде вертикальных перегородок /фиг.3/ цилиндрического или другого сечения.

Наличие в данном устройстве /воздушном сепараторе/ дезинтеграционной камеры 3, решетки 5, 6 сита 7 прерывателя 9, элеватора 13, бункера 11, дозатора 12, зернистого агента - циркуляционной фракции, их функциональные взаимосвязи создают благоприятные условия для разрушения агрегатов тонких частиц, препятствуют вторичному их образованию в разделительной камере 1, а наличие успокоителей 19, форма и сочленения конструктивных элементов в совокупности создают оптимальные аэродинамические условия для реализации предлагаемого способа с сравнительно высокой эффективностью.

Другой вариант устройства отличается конструкцией дезинтеграционной камеры /фиг. 4/, включающей в себя корпус 1, снабженный питающей воронкой 2, выпускным окном 3, всасывающим воздух соплом 4 и окном 5 для выхода потока воздуха в смеси с тонкими частицами в разделительный канал. В полость корпуса 1 в подшипниках в торцевых его сторонах установлен ротор 6 с лопастями 7. Лопасти перфорированы и закреплены на спицах под углом к оси вала для постепенного перемещения крупной фракции к выпускному окну 3 корпуса 1. При этом на внутренней стороне дезинтеграционной камеры на расстоянии друг от друга по окружности закреплены лопасти. При вращении ротора лопасти дезинтегрируют материал, разбивают агрегаты из тонких частиц и взвешивают их в потоке всасываемого воздуха. Остальные узлы и детали и их функциональная взаимосвязь аналогичны предыдущему варианту устройства.

Опыты показали, что предложенное изобретение позволяет повысить эффективность разделения тонких частиц по крупности за счет улучшения условий и повышения интенсивности дезинтеграции.

Формула изобретения

1. Способ воздушной сепарации тонкодиспергированных сыпучих материалов по крупности, включающий дезинтеграцию материала, разделение частиц по крупности в восходящем потоке воздуха с выделением мелких и крупных фракций, выделение циркуляционной фракции из сепарируемого материала, подачу циркуляционной фракции вместе с сепарируемым материалом в зону дезинтеграции по замкнутому циклу в необходимом соотношении, отличающийся тем, что циркуляционную фракцию выделяют просеиванием в виде надрешетного продукта из сепарируемого материала или инородного материала крупностью более 1 мм, при этом крупную фракцию выделяют в виде подрешетного продукта сепарируемого материала как конечный продукт, причем при возврате циркуляционную фракцию дозируют в определенном объеме, при этом мелкие фракции сепарируемого материала отсасывают из зоны дезинтеграции пульсирующим потоком воздуха.

2. Устройство для воздушной сепарации тонкодиспергированных сыпучих материалов по крупности, состоящее из вертикального разделительного канала, соединенного с дезинтеграционной камерой, устройства для подачи воздуха, отличающееся тем, что устройство для подачи воздуха выполнено в виде вентилятора, а дезинтеграционная камера выполнена вибрационной и содержит беспровальную ступенчатую решетку, на верхнем конце которой установлена воронка для ее питания, а в нижней части решетки вмонтировано сито для отделения циркуляционной фракции от подрешетного продукта сепарируемого материала, устройство снабжено прерывателем воздуха, соединенным на всасе с дезинтеграционной камерой для создания пульсаций воздуха и предотвращения вторичного образования агрегатов частиц в дезинтеграционной камере и в разделительном канале, бункером и дозатором для регулирования объема циркуляции и транспортным устройством для транспортирования циркуляционной фракции в дезинтеграционную камеру по замкнутому циклу.

3. Устройство для воздушной сепарации тонкодиспергированных сыпучих материалов по крупности, состоящее из дезинтеграционной камеры с ротором, питающей воронкой, выпускным окном для крупной фракции и выпускным окном для выхода потока воздуха с тонкими частицами в вертикальный разделительный канал, соплом для всасывания воздуха, устройства для подачи воздуха, отличающееся тем, что ротор выполнен с перфорированными лопастями, закрепленными на спицах под углом к оси вала для постепенного перемещения крупной фракции к выпускному окну, при этом на внутренней стороне дезинтеграционной камеры на расстоянии друг от друга по окружности закреплены лопасти, причем устройство снабжено прерывателем воздуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5