Способ направленного изменения свойств горной породы посредством свч-термомеханического, ультразвукового и гравитационно-аэродинамического воздействий
Владельцы патента RU 2264869:
ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (СТАТУС ГОСУДАРСТВЕННОГО УЧРЕЖДЕНИЯ) (RU)
Изобретение относится к процессам направленного изменения свойств и состояний горных пород, минералов и их ассоциаций воздействием механических СВЧ и ультразвуковых полей. Способ направленного изменения свойств горной породы посредством СВЧ-термомеханического, ультразвукового и гравитационно-аэродинамического воздействий заключается в том, что осуществляют порционную подачу материала в многоступенчатую установку, в отделении первой ступени которой осуществляют термомеханическую обработку в поле СВЧ при частоте вращения центробежной мельницы - ν1, последующую механическую активацию при увеличении частоты вращения до максимального значения ν2, окончательную обработку СВЧ с частотой вращения центробежной мельницы - ν3. Частота вращения центробежной мельницы находится в соотношении - ν1<ν3<ν2, и двухфазовую гравитационно-аэродинамическую классификацию по плотности с выделением минеральных ассоциаций низкой плотности М1. В отделении второй и третьей ступеней осуществляют механическую обработку минеральных ассоциаций ультразвуком при частоте вращения центробежных мельниц ν1 и ν3, последующую механическую активацию при частоте вращения центробежной мельницы ν2 и двухфазовую гравитационно-аэродинамическую классификацию по плотности с выделением минеральных ассоциаций средней плотности М2 в отделении второй ступени, и выделением минеральных ассоциаций высокой плотности М3 и тяжелых минералов М4 - в отделении третьей ступени. Осуществляют регулирование частоты вращения и параметров охлаждения центробежных мельниц, давления воздуха в системе классификации, интенсивности излучения ультразвука, СВЧ и время их воздействия через систему регистрации и преобразования. Технический результат - повышение эффективности трансформации горной породы, минералов и их ассоциаций. 2 ил.
Изобретение относится к процессам направленного изменения свойств и состояний горных пород, минералов и их ассоциаций воздействием механических, СВЧ и ультразвуковых полей.
Известны способы и устройства, сочетающие гравитационно-аэродинамическое разделение материалов и механическую активацию [1, 2, 3, 4, 5].
Данные способы не сочетают процессы фракционного разделения с дезагрегацией и не могут обеспечить эффективность процесса при обогащении комплексных соединений золоторудных месторождений.
Известен способ воздушной сепарации, заключающийся в разделении материала в восходящем воздушном потоке, сообщении сепарирующему потоку воздуха колебаний в звуковом или ультразвуковом диапазоне. Способ осуществляется в классификационной камере сепаратора рециркуляционного типа, в которой устанавливают генераторы звуковых или ультразвуковых волн в пределах 200-100 кГц [6].
Способ использует параметры ультразвуковых частот при неизменной средней удельной мощности, что не обеспечивает качественную дезагрегацию и эффективное разделение комплексных полиминеральных соединений.
Известен способ, включающий термомеханическую переработку и пневматическую классификацию аэросмесями [7].
Данный способ не может обеспечить эффективность процесса дезагрегации полиминеральных комплексных соединений золоторудных месторождений.
Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении эффективности трансформации горной породы, минералов и их ассоциаций путем направленного изменения структурно-механических свойств и фракционного разделения по плотности.
Технический результат достигается за счет того, что в способе направленного изменения свойств горной породы посредством СВЧ-термомеханического, ультразвукового и гравитационно-аэродинамического воздействий осуществляют порционную подачу материала в многоступенчатую установку, в отделении первой ступени которой осуществляют термомеханическую обработку в поле СВЧ при частоте вращения центробежной мельницы - ν1, последующую механическую активацию при увеличении частоты вращения до максимального значения ν2, окончательную обработку СВЧ с частотой вращения центробежной мельницы - ν3, при этом частота вращения центробежной мельницы находится в соотношении - ν1<ν3<ν2, и двухфазовую гравитационно-аэродинамическую классификацию по плотности с выделением минеральных ассоциаций низкой плотности М1, при этом в отделении второй и третьей ступеней осуществляют механическую обработку минеральных ассоциаций ультразвуком при частоте вращения центробежных мельниц ν1 и ν3, последующую механическую активацию при частоте вращения центробежной мельницы ν2 и двухфазовую гравитационно-аэродинамическую классификацию по плотности с выделением минеральных ассоциаций средней плотности М2 в отделении второй ступени и выделением минеральных ассоциаций высокой плотности М3 и тяжелых минералов М4 - в отделении третьей ступени, причем осуществляют регулирование частоты вращения и параметров охлаждения центробежных мельниц, давления воздуха в системе классификации, интенсивности излучения ультразвука, СВЧ и время их воздействия через систему регистрации и преобразования.
Последовательная трансформация связей минеральных ассоциатов, структурная перестройка и разделение по плотности достигаются последовательным воздействием на минеральную массу СВЧ-излучением с изменением активного сопротивления излучению посредством регулирования частоты вращения центробежной мельницы - ν1 и ν2, механической активации при ν2 на всех трех ступенях, гравитационно-аэродинамического воздействия и ультразвукового воздействия на последующих двух ступенях при частоте вращения центробежных мельниц ν1 и ν3, а также автоматизацией процесса управления системой посредством датчиков, подачи информации на регистрирующее и преобразующее устройство для регулирования давления в системе подачи воздуха, мощности генераторов, частоты вращения центробежных мельниц и работы системы охлаждения.
На фиг.1 показана технологическая схема осуществления способа; на фиг.2 - установка, реализующая предлагаемый способ.
Установка снабжена загрузочным устройством 1, расположенным над центробежной мельницей 2 отделения первой ступени 3. Отделение первой ступени 3 установлено на третьем уровне 4. В центробежной мельнице 2 под наклоном 5 навстречу друг другу ступенчато 6 установлены направляющие 7. Центробежная мельница 2 снабжена системой охлаждения 8. На втором 9 и первом 10 уровнях установлены центробежные мельницы 11 и 12, составляющие отделение второй ступени 13 и отделение третьей ступени 14 инициирования. Между центробежными мельницами 2 и 11, 11 и 12 установлены сопряженно с ними системы гравитационно-аэродинамической классификации 15 и 16. На выходе центробежной мельницы 12 установлена система гравитационно-аэродинамической классификации 17. Все системы гравитационно-аэродинамической классификации 15, 16, 17 связаны с системой подачи воздуха 18, снабжены нагнетательными соплами 19 и сопряжены с отделениями накопления и вывода 20 минеральных ассоциаций низкой плотности M1, минеральных ассоциаций средней плотности М2 и минералов высокой плотности М3 (фиг.1). Как и центробежная мельница 2, центробежные мельницы 11 и 12 снабжены системами охлаждения 8, работающими в автоматическом режиме, и все они снабжены приводами вращения 21, работающими в автоматическом режиме переключения частоты вращения ν1, ν2, ν3 связанными с системой управления процессом 22. Система управления процессом 22 содержит датчики 23, фиксирующие параметры измельчаемого и дезинтегрируемого продукта, систему регистрации и преобразования сигналов 24, систему связи 25, ультразвуковой генератор 26 и СВЧ-генератор 27. Датчики 23 установлены на входе центробежных мельниц 2, 11, 12 и систем гравитационно-аэродинамической классификации 15, 16, 17. На наружной части корпуса центробежных мельниц 2, 11, 12 установлены датчики температурного режима 28.
Способ реализуется следующим образом. При подаче материала через загрузочное устройство 1 с помощью датчиков 23 фиксируются параметры измельчаемого и дезинтегрируемого продукта (например, удельную поверхность частиц). Через систему управления процессом 22, систему регистрации и преобразования сигналов 24, систему связи 25 подается команда на привод вращения 21 центробежной мельницы 2 третьего уровня 4 отделения первой ступени 3. Задается частота вращения ν1, включается СВЧ-генератор 27 с определенным режимом времени в соответствии с исходными параметрами среды. Осуществляется термомеханическая обработка горной породы, посредством которой происходит первичная трансформация связей средней прочности. По истечении заданного временного интервала осуществляется отключение СВЧ-генератора 27. Датчиками 23 фиксируются параметры измельчаемого и дезинтегрируемого продукта и задается частота вращения ν2>ν1 с нужными интервалами времени. Происходит последующая трансформация связей средней прочности. Снова датчиками 23 фиксируются параметры измельчаемого и дезинтегрируемого продукта. Через систему управления процессом 22 регулируется частота вращения ν3 центробежной мельницы 2 с выполнением условия ν1<ν2<ν3, включается СВЧ-генератор 27 с заданным интервалом работы, происходит первичная трансформация связей высокой прочности. В процессе переработки руды в отделении первой ступени 3 материал постепенно перемещается по направляющим 7, установленным под наклоном 5 навстречу друг другу ступенчато 6, и постепенно попадает в систему гравитационно-аэродинамической классификации 15, где подвергается двухфазовому разделению по плотности с помощью системы подачи воздуха 18 через нагнетательные сопла 19. Через отделение накопления и вывода 20 осуществляется выход минеральных ассоциаций низкой плотности M1. По мере перемещения материала, прошедшего отделение первой ступени 3 обработки, осуществляется подача следующей порции материала. После двухфазовой гравитационно-аэродинамической классификации по плотности в отделении первой ступени 3 более плотные ассоциации минералов поступают в отделение второй ступени 13 инициирования. Датчиками 23 фиксируются параметры измельчаемого и дезинтегрируемого продукта. Происходит настройка автоматической системы управления процессом 22 отделения второй ступени 13, второго уровня 9. Происходит процесс окончательного разрушения связей средней прочности, предварительная трансформация высокопрочных связей и первичная трансформация сверхпрочных связей посредством регулирования частоты вращения центробежной мельницы 11 и периодических включений ультразвукового воздействия, осуществляемого с помощью ультразвукового генератора 26. После двухфазового разделения по плотности в системе гравитационно-аэродинамической классификации 16 отделения второй ступени 13 и отделения минеральных ассоциаций средней плотности М2 через отделение накопления и вывода 20 осуществляется настройка автоматической системы управления процессом 22 отделения третьей ступени 14 первого уровня 10. В центробежной мельнице 12 посредством регулирования ее частоты вращения и периодического ультразвукового воздействия происходит окончательное разрушение высокопрочных связей, трансформация и разрушение сверхпрочных связей. Посредством системы гравитационно-аэродинамической классификации 17 осуществляется разделение материала по плотности. Минералы высокой плотности М3 поступают в отделение накопления и вывода 20, а тяжелые минералы М4 опускаются вертикально вниз. В процессе работы центробежных мельниц 2, 11, 12 с помощью датчиков температурного режима 28 осуществляется регулирование работы системы охлаждения 8.
Способ позволяет эффективно трансформировать рудные ассоциации в процессе переработки путем направленного изменения структурно-механических связей и фракционного разделения по плотности.
Источники информации
1. SU 889150, В 07 В 9/00, опубликованное 15.12.81.
2. RU 2007232, В 07 В 4/02, опубликованный 15.02.94.
3. SU 1801619, В 07 В 7/12. опубликованное 15.03.93.
4. RU 1839113, В 07 В 9/00, опубликованный 30.12.93.
5. RU 1669591, В 07 В 9/00, опубликованный 15.08.91.
6. RU 829210, В 07 В 7/01, опубликованный 15.05.81.
7. SU 1586794, В 07 В 9/00, опубликованное 23.08.90.
Способ направленного изменения свойств горной породы посредством СВЧ-термомеханического, ультразвукового и гравитационно-аэродинамического воздействий, характеризующийся тем, что осуществляют порционную подачу материала в многоступенчатую установку, в отделении первой ступени которой осуществляют термомеханическую обработку в поле СВЧ при частоте вращения центробежной мельницы - ν1, последующую механическую активацию при увеличении частоты вращения до максимального значения ν2, окончательную обработку СВЧ с частотой вращения центробежной мельницы -ν3, при этом частота вращения центробежной мельницы находится в соотношении - ν1<ν3<ν2, и двухфазовую гравитационно-аэродинамическую классификацию по плотности с выделением минеральных ассоциаций низкой плотности М1, при этом в отделении второй и третьей ступеней осуществляют механическую обработку минеральных ассоциаций ультразвуком при частоте вращения центробежных мельниц ν1 и ν3, последующую механическую активацию при частоте вращения центробежной мельницы ν2 и двухфазовую гравитационно-аэродинамическую классификацию по плотности с выделением минеральных ассоциаций средней плотности М2 в отделении второй ступени и выделением минеральных ассоциаций высокой плотности М3 и тяжелых минералов М4 в отделении третьей ступени, причем осуществляют регулирование частоты вращения и параметров охлаждения центробежных мельниц, давления воздуха в системе классификации, интенсивности излучения ультразвука, СВЧ и времени их воздействия через систему регистрации и преобразования.
