RU2166994C2

RU2166994C2 - Sand cleaning and enriching device

Info

Publication number: RU2166994C2
Application number: RU97101588A
Authority: RU
Inventors: Л.Ю. Воробьев
Original assignee: Воробьев Леонид Юрьевич
Priority date: 1997-02-04
Filing date: 1997-02-04
Publication date: 2001-05-20

Abstract

FIELD: mining and enriching industry; glass industry. SUBSTANCE: device may be used for production of building materials. Device has a pipe for feeding of material to be treated, two circular chambers and outlet transport channel. Chamber designed to produce vortex flow includes swirler dividing it into collector and accelerating chamber. Cylindrical working chamber is adjacent to one end of accelerating chamber. and outlet transport channel made in the form of circular chamber is adjacent to other end of accelerating chamber. All three chambers are positioned coaxially with feeding pipe. They are provided with central holes in which treated material feeding pipe is positioned with clearance. Holes are made around said pipe at end of outlet transport channel. Said holes along with said clearance serve as an air intake. Diameter D1 of central hole of accelerating chamber relates to diameter D2 of treated material feeding pipe as D2<0,5D1. Diameter D3 of air intake 7 relates to said diameters as follows: D2<D3<D1. EFFECT: enhanced sand cleaning efficiency in continuous mode of device operation; minimum operational expenditures. 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки и обогащения песков, используемых, например, в стекольной промышленности, для производства строительных материалов, а также в горно-обогатительной промышленности для получения концентратов различных веществ из минерального сырья. The invention relates to devices for cleaning and enriching sands, used, for example, in the glass industry, for the production of building materials, as well as in the mining and processing industry for the production of concentrates of various substances from mineral raw materials.

Известно устройство для обогащения полезных ископаемых (а.с. N 1750725 В 03 В 5/26 1992), в котором поток рудной пульпы перемещается в турбулентном режиме по трубе круглого сечения, затем поток переводят в ламинарный режим для дальнейшего отделения легких частиц от тяжелых за счет увеличения сечения трубы и придания ему прямоугольной формы. Задняя часть трубы выполнена в виде гасителя. При вертикальном перемещении пульпы (под действием гравитационных сил) ее облучают пучком электронов из источника электронного излучения с определенными длинами волн. A device for mineral processing is known (a.s. N 1750725 B 03 B 5/26 1992), in which the ore pulp stream is moved in a turbulent mode through a circular pipe, then the stream is switched to laminar mode for further separation of light particles from heavy particles by increasing the cross section of the pipe and giving it a rectangular shape. The back of the pipe is made in the form of a damper. When the pulp is moved vertically (under the influence of gravitational forces), it is irradiated with an electron beam from an electron source with specific wavelengths.

Основным недостатком устройства является его сложность как конструктивная, так и в эксплуатации, вызванная необходимостью выдерживания определенных длин волн потока электронов в условиях карьерного производства. The main disadvantage of the device is its complexity, both structural and in operation, due to the need to withstand certain wavelengths of the electron flow in quarry production conditions.

Известны устройства для очистки кварцевого сырья (а.с. N 1350121 C 03 C 1/02 1987, а.с. N 1537293 В 03 В 7/00 1990), в котором очистка осуществляется химическим путем с помощью кислот. Known devices for cleaning quartz raw materials (and.with. N 1350121 C 03 C 1/02 1987, and.with. N 1537293 B 03 In 7/00 1990), in which the cleaning is carried out chemically using acids.

Недостатком устройства является экологическая опасность производства, связанная с утилизацией отходов используемых кислот - плавиковой - в а.с. 1350121, или монохлоруксусной - в а.с. 1537293. The disadvantage of this device is the environmental hazard of production associated with the disposal of waste acid used - hydrofluoric - in as 1350121, or monochloracetic - in A. with. 1537293.

Известен гидроциклон для обогащения и классификации песков (а.с. N 476024 В 03 В 5/34 1975), включающий цилиндрический корпус с патрубком для подвода питания, песковую насадку и вращаемую сливную насадку, которая снабжена радиальными лопатками сложной формы. Known hydrocyclone for the enrichment and classification of sand (AS N 476024 B 03 B 5/34 1975), including a cylindrical body with a nozzle for supplying power, a sand nozzle and a rotating drain nozzle, which is equipped with radial blades of complex shape.

Недостатком гидроциклона является сложность и низкая надежность конструкции, обусловленная наличием внутренних вращающихся деталей. The disadvantage of hydrocyclone is the complexity and low reliability of the design, due to the presence of internal rotating parts.

Известна установка для разделения воды и песка (акц. заявка N 5-18628 В 03 В 5/28 1993), содержащая транспортер с бесконечной цепью, на которой закреплены ковши, подвергаемые вибровоздействию от вибратора. Ковши перемещают через бак с водой и песком, заполняют их смесью, поднимают из бака, подвергают вибровоздействию, после чего переворачивают, освобождая от обезвоженного песка. A known installation for the separation of water and sand (acc. Application N 5-18628 B 03 B 5/28 1993), comprising a conveyor with an endless chain, on which are fixed buckets subjected to vibration from a vibrator. The buckets are moved through a tank with water and sand, filled with a mixture, raised from the tank, subjected to vibration, and then turned over, freeing from dehydrated sand.

Недостатком установки является ее сложность: от органа воздействия (вибратор) до объекта воздействия (песок) очень много передаточных звеньев. The disadvantage of the installation is its complexity: from the body of influence (vibrator) to the object of influence (sand) there are a lot of transmission links.

Известно устройство для обработки песка и сортировки в тяжелой суспензии с пульсирующим водяным столбом (патент Германии N 4224948 В 03 В 5/30 1994), представляющий собой пульсационную колонну. Водяному столбу в резервуаре с вихревым слоем на всем его протяжении или на части сообщают колебания. Для этого нижняя часть резервуара с вихревым слоем выполнена подвижной относительно верхней части. Обе части соединены с помощью вибраторов. A device for processing sand and sorting in heavy suspension with a pulsating water column (German patent N 4224948 B 03 5/30 1994), which is a pulsation column. Fluctuations in the water column in the reservoir with the vortex layer throughout its entire length or in part are reported. For this, the lower part of the reservoir with the vortex layer is made movable relative to the upper part. Both parts are connected using vibrators.

Недостатком устройства является обязательный переход частоты колебаний водяного столба с изменением фракционного состава обрабатываемого материала. Поскольку фракционный состав материала изменяется произвольно, то в устройстве образуются в одном месте - пустоты, а в другом - пробки или "зависание" материала. The disadvantage of this device is the obligatory transition of the oscillation frequency of the water column with a change in the fractional composition of the processed material. Since the fractional composition of the material varies arbitrarily, voids form in the device in one place, and plugs or “hang” of the material in another.

Известно устройство для гидромеханической обработки минеральных веществ, диспергированных в воде (заявка ФРГ N 3838500 В 03 В 5/02 1990). Устройство представляет собой ряд связанных между собой аппаратов, в которых минерал подвергают турбодиспергированию; затем - гомогенизации; далее - мокрой классификации при воздействии ударных и срезающих усилий, а также турбулентных потоков и при воздействии воды и/или химикатов. A device for the hydromechanical treatment of mineral substances dispersed in water is known (German application No. 3838500 V 03 V 5/02 1990). The device is a series of interconnected apparatuses in which the mineral is subjected to turbodispersion; then - homogenization; further - wet classification when exposed to shock and shear forces, as well as turbulent flows and when exposed to water and / or chemicals.

Недостатком устройства является сложность обвязки вышеназванных функциональных аппаратов скоростного действия, и отсюда - сложность управления ими. The disadvantage of this device is the difficulty of tying the above-mentioned functional devices of high-speed action, and hence the complexity of managing them.

Известно устройство для очистки и обогащения песков (EP 0508335 В 03 В 5/62 1994), содержащее трубу подачи обрабатываемого материала, две кольцевые камеры, одна из которых предназначена для организации вихревого потока, и выводной транспортный канал. Камеры расположены концентрично, причем внешняя камера кольцеобразно опоясывает внутреннюю. Внешняя камера образует область сортировки с помощью вихревого слоя, в ней осуществляются перепуск и выделение легких фракций. A device for cleaning and enriching sands (EP 0508335 B 03 B 5/62 1994) is known, comprising a feed pipe for the material to be processed, two annular chambers, one of which is designed to organize a vortex flow, and an outlet transport channel. The cameras are arranged concentrically, with the outer camera encircling the inner one in an annular fashion. The external chamber forms a sorting region with the help of a vortex layer; bypass and light fractions are carried out in it.

Недостатком устройства является то, что камера может осуществлять перепуск и выделение фракций только в периодическом режиме, т.к. при непрерывной подаче обрабатываемого материала легкая фракция попадает в канал выхода тяжелой фракции и фактически смешивается с ней снова. При использовании данного устройства происходит лишь частичное выделение легкой фракции. The disadvantage of this device is that the camera can bypass and select fractions only in periodic mode, because with continuous supply of the processed material, the light fraction enters the exit channel of the heavy fraction and actually mixes with it again. When using this device, only a partial selection of the light fraction occurs.

Задачей изобретения является создание эффективного устройства для очистки и обогащения песков, дающего стабильный результат при длительном использовании в непрерывном режиме работы и при минимальных эксплуатационных расходах. The objective of the invention is to provide an effective device for cleaning and enriching the sands, giving a stable result during prolonged use in continuous operation and at minimum operating costs.

Задача в изобретении решается тем, что в устройстве для очистки и обогащения песков, содержащем трубу подачи обрабатываемого материала, две кольцевые камеры, одна из которых предназначена для организации вихревого потока, и выводной транспортный канал, камера, предназначенная для организации вихревого потока, содержит завихритель, разделяющий ее на коллектор и разгонную камеру, к одному торцу которой примыкает цилиндрическая рабочая камера, а к другому торцу примыкает выводной транспортный канал, выполненный в виде кольцевой камеры, все три камеры расположены соосно с трубой подачи обрабатываемого материала и имеют центральные отверстия, в открытом торце выводного транспортного канала вокруг трубы подачи обрабатываемого материала выполнены отверстия воздухозаборника, причем имеют место следующие соотношения:
D2<0,5D1, (1)
D2<D3<D1, (2)
где D1 - диаметр центрального отверстия разгонной камеры;
D2 - диаметр трубы подачи обрабатываемого материала;
D3 - диаметр воздухозаборника.The problem in the invention is solved in that in the device for cleaning and enriching the sands, containing the feed pipe of the processed material, two annular chambers, one of which is designed to organize the vortex flow, and the outlet transport channel, the camera, designed to organize the vortex flow, contains a swirl, dividing it into the collector and the booster chamber, to one end of which a cylindrical working chamber is adjacent, and the output transport channel, made in the form of an annular chamber, adjacent to the other end e three chambers are located coaxially with the feed pipe of the processed material and have central holes; in the open end of the output transport channel around the feed pipe of the processed material, the air intake openings are made, and the following relationships occur:
D2 <0.5D1, (1)
D2 <D3 <D1, (2)
where D1 is the diameter of the Central hole of the booster chamber;
D2 - diameter of the feed pipe of the processed material;
D3 - diameter of the air intake.

На фиг. 1 представлено устройство для очистки и обогащения песков; на фиг. 2 - сечение по А-А и эпюра распределения статических давлений в рабочей и разгонной камерах. In FIG. 1 shows a device for cleaning and enriching sand; in FIG. 2 - section along aa and the diagram of the distribution of static pressures in the working and booster chambers.

Устройство содержит кольцевые концентрично расположенные напорный коллектор 1, установленный в нем завихритель 2, отделяющий от коллектора разгонную камеру 3. На той же оси установлены кольцевые рабочая камера 4 и выводной транспортный канал 5. Все перечисленные элементы имеют центральные отверстия, в которых с зазором установлена труба 6 подачи обрабатываемого материала. Вокруг этой трубы на торце выводного транспортного канала выполнены отверстия, которые вместе с указанным зазором функционально являются воздухозаборником 7 (фиг. 1). Диаметр D1 центрального отверстия разгонной камеры 3 и диаметр D2 трубы 6 подачи обрабатываемого материала соотносятся как D2<0,5D1 (1). Диаметр D3 воздухозаборника 7 соотносится с упомянутыми диаметрами следующим образом: D2<D3<D1 (2). The device contains a concentric annular pressure collector 1, a swirl 2 installed therein, separating the accelerating chamber 3 from the collector. On the same axis, an annular working chamber 4 and a transport outlet channel 5 are installed. All of the above elements have central openings in which a pipe is installed with a gap. 6 feeds of the processed material. Around this pipe, holes are made at the end of the outlet transport channel, which together with the specified gap are functionally an air intake 7 (Fig. 1). The diameter D1 of the Central hole of the booster chamber 3 and the diameter D2 of the pipe 6 for supplying the processed material are correlated as D2 <0.5D1 (1). The diameter D3 of the air intake 7 is related to the mentioned diameters as follows: D2 <D3 <D1 (2).

Расстояние h между торцевой крышкой рабочей камеры 4 и нижним концом трубы 6 должно быть не менее 0,1 диаметра D2 трубы 6, т.е. должно выполняться соотношение h>0,1D2 (3). The distance h between the end cover of the working chamber 4 and the lower end of the pipe 6 should be at least 0.1 of the diameter D2 of the pipe 6, i.e. the relation h> 0.1D2 (3) should be satisfied.

Устройство работает следующим образом. Рабочее тело, например, вода подается в кольцевой коллектор 1, проходит через завихритель 2, превращаясь в закрученный поток, распространяющийся по разгонной камере 3 и рабочей камере 4, и выходящий по выводному транспортному каналу 5. В рабочую камеру 4 по трубе 6 подается обрабатываемый материал, который подхватывается закрученным водным потоком и, последовательно пройдя рабочую камеру 4 и разгонную камеру 3, выводится по выводному транспортному каналу 5. Одновременно с этим через воздухозаборник 7 вдоль наружной поверхности трубы 6 подсасывается атмосферный воздух за счет разряжения, созданного закрученным водным потоком (фиг. 2). Таким образом в рабочей камере 4 происходит взаимодействие всех трех компонентов: очищаемого материала в виде твердого, сыпучего материала или пульпы, рабочего тела (воды) и воздуха. Выполнение соотношений (1), (2) и (3) обеспечивает подачу обрабатываемого материала в зону разряжения и его контакт с закрученным водным потоком и засасываемым воздухом. В дальнейшем ненужные элементарные окислы отделяются любыми известными способами благодаря разнице в их удельных весах и фракционных составах. The device operates as follows. The working fluid, for example, water is supplied to the annular collector 1, passes through the swirl 2, turning into a swirling flow propagating through the accelerating chamber 3 and the working chamber 4, and leaving the output transport channel 5. The processed material is fed through the pipe 6 to the working chamber 4 , which is picked up by a swirling water stream and, having successively passed through the working chamber 4 and the booster chamber 3, is discharged through the outlet transport channel 5. At the same time, it is sucked through the air intake 7 along the outer surface of the pipe 6 atmospheric air is generated due to the vacuum created by the swirling water flow (Fig. 2). Thus, in the working chamber 4 there is an interaction of all three components: the material to be cleaned in the form of solid, bulk material or pulp, the working fluid (water) and air. The fulfillment of relations (1), (2) and (3) ensures the supply of the processed material to the discharge zone and its contact with the swirling water stream and the sucked-in air. In the future, unnecessary elemental oxides are separated by any known methods due to the difference in their specific gravities and fractional compositions.

Результаты рентгеноструктурного анализа очищенного материала показали, что при использовании данного устройства для очистки и обогащения происходит разрушение сложных минералов, таких как каолинит, полевой шпат и т.п. на элементарные окислы. Устройство эффективно использовать для очистки и обогащения песков, оно дает стабильный результат при длительном использовании в непрерывном режиме работы и при минимальных эксплуатационных расходах. Для сравнения можно сказать, что для того чтобы разложить полевой шпат на оксиды кремния и алюминия (SiO₂, Al₂O₃) термическим методом, необходима температура более 1200^oC.The results of X-ray diffraction analysis of the purified material showed that when using this device for cleaning and enrichment, complex minerals such as kaolinite, feldspar, etc. are destroyed. to elementary oxides. The device is effectively used for cleaning and enriching sands, it gives a stable result during prolonged use in continuous operation and at minimum operating costs. For comparison, we can say that in order to decompose feldspar into silicon and aluminum oxides (SiO ₂ , Al ₂ O ₃ ) by the thermal method, a temperature of more than 1200 ^o C. is required.

Claims

A device for cleaning and enriching sand, containing a feed pipe of the processed material, two annular chambers, one of which is designed to organize the vortex flow, and an outlet transport channel, characterized in that the chamber intended for organizing the vortex flow contains a swirl separating it into a collector and an accelerating chamber, to one end of which a cylindrical working chamber adjoins, and an output transport channel made in the form of an annular chamber adjoins the other end, all three chambers are located ozheny coaxially with the pipe feeding the processed material and have central openings into the open end of the output transport channel around the pipe feeding the processed material inlet openings, wherein the following relations hold:
D2 <0.5 D1,
D2 <D3 <D1,
where D1 is the diameter of the Central hole of the booster chamber;
D2 - diameter of the feed pipe of the processed material;
D3 - diameter of the air intake.