SK280969B6 - Spôsob mechanického čistenia prášku a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu - Google Patents

Abstract

Prášok, najmä oxid hlinitý (25), je vrhaný napred stanovenou rýchlosťou a frekvenciou v priebehu definovaného času proti aspoň jednej ploche na oddelenie nečistôt (35) prilipnutých na povrchu jeho častíc. Potom sa realizuje triedenie získaných práškov, najmä oxidov hlinitých (30, 31) a nečistôt (35) podľa veľkosti častíc. Čistiace zariadenie (1) na realizovanie tohto spôsobu obsahuje oddeľovacie zariadenie (2), za ktorým je zapojené vzduchové sito (3) alebo cyklón. V zjednodušenom uskutočnení je čistiace zariadenie (1) tvorené len vzduchovým sitom (3).ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu mechanického čistenia prášku, najmä primárneho oxidu hlinitého, ktorý je vrhaný proti ploche na oddelenie nečistôt vo forme častíc prilipnutých na jeho povrchu. Vynález sa ďalej týka zariadenia na realizovanie tohto spôsobu.

Doterajší stav techniky

Spôsob mechanického čistenia prášku je vhodný na odstraňovanie nečistôt prilipnutých na povrchu častíc prášku. Tieto spôsoby sa používajú napríklad pri čistení práškového oxidu hlinitého, určeného na výrobu hliníka. Práškový primárny oxid hlinitý sa pri výrobe hliníka najprv použije na čistenie spalín vznikajúcich pri elektrolýze taveniny. V tomto prípade sú spaliny vedené okolo primárneho oxidu hlinitého, pričom častice vo forme fluoridu, železa, fosforu, uhlíka, kremíka, vanádu a niklu, vzniknuté pri elektrolýze taveniny, priľnievajú na povrchu práškového oxidu hlinitého. Predtým, ako sa tento oxid hlinitý vedie do elektrolýzy, musia byť zmienené nečistoty vo forme železa, fosforu, uhlíka, kremíka, vanádu a niklu odstránené, pretože inak by bol proces nimi obohatený. To by však malo škodlivé účinky na kvalitu hliníka a na účinnosť celého procesu. Fluór potrebný na uskutočňovanie elektrolýzy taveniny musí byť zhromažďovaný a vedený späť do procesu.

Spôsob odstraňovania nečistôt z povrchu častíc prášku je uvedený v spise FR-A-2 499 057, ktorý je totožný s nórskym patentom 147 791. Pri tomto spôsobe je prúd vzduchu obsahujúci prášok určený na čistenie, smerovaný proti nárazovej doske. Účinok nárazu spočíva v tom, že nečistoty prilipnuté na povrchu častíc prášku, sa oddelia. Nečistoty a prášok sa potom od seba oddelí preosievaním. Tento spôsob je veľmi nákladný z hľadiska regulácie a ďalej má veľmi nízku účinnosť, keď výkon čistenia predstavuje niekoľko ton za hodinu.

Vo francúzskom patente 7 732 072 je uvedený spôsob odstraňovania nečistôt vo forme častíc z povrchu častíc prášku. Pri tomto spôsobe sa prášok určený na čistenie zavádza do dvoch navzájom sa pretínajúcich prúdov vzduchu. V priesečníku týchto dvoch prúdov vzduchu narážajú častice prášku do seba navzájom. Častice sa pritom o seba odierajú, čím sa nečistoty, prilipnuté na ich povrchu, oddeľujú. Pretože oddelené nečistoty sú ľahšie ako častice prášku, môžu byť odstránené pomocou prúdu vzduchu, pričom ťažšie častice prášku spadnú dole. Tento spôsob je veľmi obtiažny vtedy, keď má byť čistené veľké množstvo prášku, pretože na čistenie veľkého množstva prášku nie je určený.

V spise DE-A-1 607 465 je uvedený nárazový drvič na drvenie tvrdého a stredne tvrdého materiálu. Tento nárazový drvič pozostáva zo skrine, v ktorej sú umiestnené nárazové dosky, usporiadané proti úderovým ramenám rotora. Skriňa je ďalej vybavená prívodným vedením na prívod spracovávaného materiálu a výstupným otvorom. Nárazové dosky sú usporiadané pod prívodným vedením a majú tvar strechy. Nárazová doska má miestami šírku, ktorá je väčšia ako polovica priemeru rotora.

V spise US-A-4 361 290 je uvedený rotačný úderový mlyn, pomocou ktorého sa častice materiálu zmenšujú na tri rôzne veľkosti a navzájom sa oddeľujú. Tento rotačný úderový mlyn je vybavený rotorom, ktorého ramená sú opatrené doskami na zmenšovanie častíc materiálu, k nim upevnenými.

V spise EP-A-337 137 je uvedený kladivový mlyn na zmenšovanie veľkosti rudy a podobných materiálov. Zaria denie je umiestnené vo valcovej skrini. Vnútri tejto valcovej skrini sú usporiadané nárazové dosky a rotor, pričom k rotoru sú upevnené kladivá v definovanom vzájomnom odstupe, ktoré sa používajú na zmenšovanie veľkosti častíc rudy alebo na jej vrhanie proti nárazovým doskám.

Úlohou vynálezu je vytvoriť spôsob umožňujúci odstraňovanie nečistôt prilipnutých na povrchu častíc prášku, ktorý bude lacný a bude mať vyššiu účinnosť ako dosiaľ známe spôsoby, a ďalej zariadenie na realizovanie tohto spôsobu.

Podstata vynálezu

Túto úlohu spĺňa spôsob mechanického čistenia prášku, najmä primárneho oxidu hlinitého, ktorý je vrhaný proti ploche na oddelenie nečistôt vo forme častíc, prilipnutých na jeho povrchu, podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že oxid hlinitý určený na čistenie, sa zavádza do oddeľovacieho zariadenia a pomocou úderného mechanizmu tohto oddeľovacieho zariadenia je vrhaný rýchlosťou 20 až 30 m/s viacej ako desaťkrát za sekundu počas < 1 až 10 sekúnd proti nárazovým lopatkám otáčajúcim sa v opačnom smere ako úderný mechanizmus, pričom častice čistého práškového oxidu hlinitého, ktoré majú veľkosť > 10 pm, sa oddeľujú od častíc čistého práškového oxidu hlinitého, ktoré majú veľkosť < 10 pm, a od nečistôt pomocou vzduchového sita a/alebo cyklóna a vedú sa do elektrolýzy taveniny, a pričom práškový oxid hlinitý s veľkosťou častíc < 10 pm a nečistoty sa vedú do horného konca alebo sa ďalej spracujú ako surovina.

Túto úlohu ďalej spĺňa čistiace zariadenie na mechanické oddeľovanie nečistôt vo forme častíc od povrchu častíc prášku, najmä primárneho oxidu hlinitého, s oddeľovacím zariadením, v ktorom je prášok nasmerovaný proti úderovej ploche, podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že oddeľovacie zariadenie je realizované ako nárazový mlyn s aspoň jedným úderným mechanizmom, pomocou ktorého je prášok určený na čistenie vrhaný s definovanou rýchlosťou proti nárazovým lopatkám otáčajúcim sa v opačnom smere ako úderný mechanizmus, pričom úderný mechanizmus a nárazové lopatky sú realizované z materiálu vo forme slinutého karbidu, keramického materiálu alebo polymémeho materiálu, a pričom vzduchové sito a/alebo cyklón sú/je pripojené k oddeľovaciemu zariadeniu.

Pri realizovaní spôsobu podľa vynálezu prechádza prášok, určený na čistenie, mechanicky pracujúcim čistiacim zariadením. Podľa jedného uskutočnenia vynálezu je tvorené toto čistiace zariadenie oddeľovacím zariadením, za ktorým je zaradený cyklón a/alebo vzduchové sito. Konštrukcia a spôsob činnosti oddeľovacieho zariadenia zodpovedá konštrukcii a činnosti nárazového drviča. V tomto zariadení je prášok vrhaný rotorom alebo úderným mechanizmom napred stanovenou rýchlosťou proti nárazovým lopatkám, otáčajúcich sa v opačnom smere ako úderný mechanizmus. Prostredníctvom frekvencie otáčania rotora alebo úderného mechanizmu a prostredníctvom pevne stanoveného opozdenia prášku v oddeľovacom zariadení je možno regulovať rýchlosť nárazov častíc prášku a počet nárazov častíc prášku do nárazových lopatiek. Rýchlosť dopadu je menšia ako 120 m/s. Výhodne je jej hodnota v rozsahu od 20 do 40 m/s. Nastavenie rýchlosti dopadu je zvlášť dôležité, pretože len nastavením rýchlosti dopadu je možné dosiahnuť požadovaného účinku, to znamená, že všetky nečistoty sa z povrchu prášku odstránia, a pritom nedôjde ani k rozbitiu častíc prášku. Po odvedení vyčisteného prášku a oddelených nečistôt z oddeľovacieho zariadenia sa čistý prá

SK 280969 Β6 šok s veľkosťou častíc > 10 pm oddeľuje od prášku s veľkosťou častíc < 10 gm a od nečistôt, ktoré sú podobne menšie ako 10 pm. Toto oddeľovanie sa robí napríklad prostredníctvom cyklóna a/alebo vzduchového sita, ktoré sú zapojené za oddeľovacím zariadením. Výrobné náklady vzduchových sít sú veľmi vysoké. Náklady je možné ušetriť zapojením vzduchového sita až za cyklónom. To prináša výhodu v tom, že frakcie prášku s veľkosťou častíc > 20 až 30 pm sa oddelia už v cyklóne. Preto je možné použiť vzduchové sito menšej veľkosti. V určitých výhodných prípadoch úplne postačuje pripojiť za oddeľovacie zariadenie len cyklón.

V zjednodušenom uskutočnení čistiaceho zariadenia nie je nárazový drvič a cyklón použitý. Čistiace zariadenie pozostáva len zo vzduchového sita. V tomto prípade však musí byť vzduchové sito urobené tak, že vzduch prechádzajúci jeho vnútrajškom vyvolá účinok dezintegrácie. Vzduchové sito musí byť urobené tak, že prášok určený na čistenie je vrhaný uvedenou rýchlosťou proti jednej alebo niekoľkým plochám, takže nečistoty prilipnuté na časticiach prášku sa oddelia. Výhoda použitia len vzduchového sita na čistenie prášku spočíva v tom, že oddeľovanie vyčisteného prášku môže byť uskutočňované súčasne s čistením.

Všetky opísané čistiace zariadenia sú urobené tak, aby bolo možné oddeliť čistý prášok podľa veľkosti takým spôsobom, že prášok s veľkosťou častíc > 10 pm sa vedie do elektrolýzy taveniny na výrobu hliníka. Prášok s veľkosťou častíc < 10 pm a nečistoty sa skladujú v hornom konci alebo sa ďalej spracujú ako surovina. Použitím spôsobu podľa vynálezu je možné odstrániť aspoň 25 % železa, viac ako 50 % fosforu a 25 % uhlíka, ktoré sú prilipnuté ako nečistota na časticiach práškového oxidu hlinitého. Použitím tohto spôsobuje tiež umožnené recyklovať 60 % fluóru do elektrolýzy taveniny. Množstvo oddelených nečistôt a množstvo fluóru, ktorý môže byť získaný použitím spôsobu podľa vynálezu, predstavuje podstatné zlepšenie oproti výsledkom dosahovaným známymi spôsobmi. Pretože vanád a nikel priľnievajú na železe, dôjde tiež k oddeleniu vanádu a niklu zo spalín pochádzajúcich z elektrolýzy taveniny priamo úmerne s odstráneným množstvom železa.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude ďalej bližšie objasnený na príkladnom uskutočnení podľa priložených výkresov, na ktorých obr. 1 znázorňuje čistiace zariadenie podľa vynálezu, obr. 2 variant čistiaceho zariadenia podľa obr. 1, obr. 3 zjednodušené uskutočnenie čistiaceho zariadenia a obr. 4 vzduchové sito ako oddeľovacie a odlučovacie zariadenie.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 je znázornené čistiace zariadenie 1 na mechanické oddeľovanie nečistôt 35 prilipnutých na povrchu častíc práškového oxidu hlinitého 25. Toto čistiace zariadenie 1 obsahuje oddeľovacie zariadenie 2 a vzduchové sito 3. Ako vyplýva zo znázornenia, je vzduchové sito 3 zapojené priamo za oddeľovacím zariadením 2. Oddeľovacie zariadenie 2 je v podstate realizované rovnako ako nárazový drvič. Má aspoň jeden rotor alebo aj úderný mechanizmus 2R, pomocou ktorého je práškový oxid hlinitý 25 privádzaný do oddeľovacieho zariadenia 2, vrhaný proti stacionárnym nárazovým doskám alebo aj nárazovým lopatkám 2P, otáčajúcich sa v opačnom smere ako úderný mechanizmus

2R. Znázornené čistiace zariadenie 1 je určené na čistenie primárneho práškového oxidu hlinitého 25. Čistiace zariadenie 1 však môže byť rovnako použité na čistenie iných práškových materiálov.

Úderný mechanizmus 2R a nárazové dosky alebo aj nárazové lopatky 2P sú urobené z materiálov, ktoré sú najmä vhodné na spracovanie práškového oxidu hlinitého 25. Výhodne sú komponenty oddeľovacieho zariadenia 2, ktoré sa dostávajú do kontaktu s oxidom hlinitým 25, uskutočnené zo slinutého karbidu, z keramického alebo polymémeho materiálu so zodpovedajúcimi vlastnosťami. Pomocou čistiaceho zariadenia 1 sa oddeľujú nečistoty 35 prilipnuté na povrchu práškového oxidu hlinitého 25. Týmito nečistotami 35 sú častice s veľkosťou < 10 pm. Nečistoty 35 v primárnom oxide hlinitom 25 sú v podstate tvorené fluórom, železom, fosforom, uhlíkom, kremíkom, niklom a vanádom.

Primárny práškový oxid hlinitý 25 sa najprv použije na čistenie spalín vzniknutých elektrolýzou taveniny. Potom je sám vyčistený a privedený do elektrolýzy taveniny na výrobu hliníka. Čistenie spalín zahrnuje odoberanie opísaných nečistôt. Čistenie spalín zahrnuje zhromažďovanie opísaných nečistôt. Oxid hlinitý 25 musí byť čistený, aby elektrolýza taveniny nebola obohatená týmito nečistotami. Ak sa čistenie neurobí, spôsobí fosfor a vanád zníženie účinnosti pri elektrolýze taveniny. To znamená, že celková účinnosť procesu sa zníži. Kvalita hliníka sa zhorší prítomnosťou železa a kremíka. Práškový primárny oxid hlinitý 25 sa privádza do oddeľovacieho zariadenia 2 dávkovacím zariadením 40. Výkon znázorneného oddeľovacieho zariadenia 2 musí byť dostatočne vysoký, aby bolo umožnené čistiť približne 20 ton oxidu hlinitého 25 za hodinu. Práškový oxid hlinitý 25 sa privádza automaticky. Frekvencia otáčania úderného mechanizmu 2R je v tomto prípade nastavená tak, že častice oxidu hlinitého 25 narážajú do nárazových dosák alebo aj nárazových lopatiek 2P rýchlosťou 20 až 30 m/s. Nečistoty 35 prilipnuté na povrchu práškového oxidu hlinitého 25 sa pri tomto procese oddeľujú. Približne 50 % oxidu hlinitého 25, určeného na čistenie, má veľkosť častíc 50 pm. Zostávajúci oxid hlinitý 25 má väčšiu veľkosť častíc. Rýchlosť, ktorou je oxid hlinitý vrhaný proti nárazovým doskám alebo aj nárazovým lopatkám 2P, je dostatočná na oddeľovanie nečistôt 35, a nedôjde ani k rozbitiu častíc práškového oxidu hlinitého 25. Potom, čo bol oxid hlinitý 25 vrhnutý aspoň viacej ako desaťkrát za sekundu rýchlosťou 20 až 30 m/s na nárazové dosky alebo aj nárazové lopatky 2P, odvedie sa spoločne s oddelenými nečistotami 35 z oddeľovacieho zariadenia 2 a vedie sa do vzduchového sita 3. Tento proces prebieha automaticky. Nečistoty 35, ktorých veľkosť častíc je < 10 pm a oxid hlinitý 31, ktorý má rovnakú veľkosť častíc, sa pomocou vzduchového prúdu, ako je to znázornené na obr. 1, odvádzajú do jednej strany. Čistý práškový oxid hlinitý 30, ktorého častice majú veľkosť > 10 pm, sa odvádza účinkom zemskej tiaže smerom dole von zo vzduchového sita 3 a ďalej do elektrolýzy taveniny (neznázomené).

Pri čistiacom zariadení 1 znázorneného na obr. 2, ktoré má v podstate rovnakú konštrukciu ako čistiace zariadenie podľa obr. 1, je medzi oddeľovacím zariadením 2 a vzduchovým sitom 3 zapojený cyklón 4. Častice čistého oxidu hlinitého 30, ktoré majú veľkosť väčšiu ako 20 pm až 30 pm, sú v cyklóne 4 oddeľované a vedené do elektrolýzy taveniny. Zostávajúce častice prášku, ktoré majú veľkosť < 20 až 30 pm, sa vedú do vzduchového sita 3 na ďalšie odlučovanie. Toto čistiace zariadenie 1 je výhodné oproti čistiacemu zariadeniu 1 podľa obr. 1 v tom, že môže byť použité podstatne menšie vzduchové sito 3, pretože frakcia čistého oxi3 du hlinitého 30, ktorého častice sú väčšie ako 20 až 30 pm, je už odvedená von priamo späť do elektrolýzy taveniny. Pretože 50 % čistého oxidu hlinitého 30 má veľkosť častíc väčšiu ako 50 pm, je množstvo prášku určeného na ďalšie spracovanie vo vzduchovom site 3 zaradením cyklóna 4 do značnej miery znížené.

Na obr. 3 je znázornené čistiace zariadenie 1 v podstate rovnakej konštrukcie ako čistiace zriadenie 1 podľa obr. 1. Pri realizovaní podľa obr. 3 je za oddeľovacím zariadením 2 zapojený len cyklón 4. Toto čistiace zariadenie 1 môže byť použité vtedy, ak je dostačujúce oddeľovanie častíc menších ako 16 pm.

Pri ďalšom realizovaní podľa obr. 4 je na oddeľovanie nečistôt 35 z práškového oxidu hlinitého 25 a na odlučovanie prášku podľa veľkosti častíc upravené len vzduchové sito 3. Práškový oxid hlinitý 25 určený na čistenie je privádzaný do vzduchového sita 3 z dávkovacieho zariadenia 40. V tomto prípade je použité vzduchové sito 3, ktoré má dezintegračnú zónu (neznázomené). Táto dezintegračná zóna umožňuje vedenie práškového oxidu hlinitého 25 určeného na čistenie požadovanou rýchlosťou 20 až 30 m/s proti aspoň jednej ploche (tu neznázornenej), čím dochádza k oddeľovaniu nečistôt 35. Za týmto vzduchovým sitom 3 je možno následne robiť odlučovanie častíc prášku podľa ich veľkosti. Tým je umožnené odlučovanie až do veľkosti častíc < 8 pm.

Pomocou opísaných odlučovacích zariadení 1 je možné odstraňovať aspoň 25 % železa, viac ako 50 fosforu a 25 % uhlíka, ktoré sú priľnavé ako nečistota 35 na časticiach práškového oxidu hlinitého 25. Použitím spôsobu podľa vynálezu je tiež umožnené recyklovať 60 % fluóru do elektrolýzy taveniny. Množstvo oddelených nečistôt 35 a množstvo fluóru, ktoré môžu byť získané použitím spôsobu podľa vynálezu, predstavuje podstatné zlepšenie oproti výsledkom dosahovaným pomocou známych spôsobov.

Claims (2)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob mechanického čistenia prášku, najmä primárneho oxidu hlinitého, ktorý je vrhaný proti ploche na oddelenie nečistôt (35) vo forme častíc, prilipnutých na jeho povrchu, vyznačujúci sa tým, že oxid hlinitý (25), určený na čistenie, sa zavádza do oddeľovacieho zariadenia (2) a pomocou úderného mechanizmu (2R) tohto oddeľovacieho zariadenia (2) je vrhaný rýchlosťou 20 až 30 m/s viac ako desaťkrát za sekundu počas < 1 až 10 sekúnd proti nárazovým lopatkám (2P) otáčajúcim sa v opačnom smere ako úderný mechanizmus (2R), pričom častice čistého práškového oxidu hlinitého (30), ktoré majú veľkosť > 10 pm, sa oddeľujú od častíc čistého práškového oxidu hlinitého (31), ktoré majú veľkosť < 10 pm, a od nečistôt (35) pomocou vzduchového sita (3) a/alebo cyklónu (4) a vedú sa do elektrolýzy taveniny, a pričom práškový oxid hlinitý (31) s veľkosťou častíc < 10 pm a nečistoty (35) sa vedú do horného konca alebo sa ďalej spracujú ako surovina.

2. Čistiace zariadenie na uskutočňovanie spôsobu podľa nároku 1, s oddeľovacím zariadením (2), v ktorom je prášok (25) nasmerovaný proti úderovej ploche, vyznačujúce sa tým, že oddeľovacie zariadenie (2) je urobené ako nárazový mlyn s aspoň jedným úderným mechanizmom (2R) a s nárazovými lopatkami (2P), tvoriacimi úderovú plochu, otočnými v opačnom smere ako úderný mechanizmus (2R), pričom úderný mechanizmus (2R) a nárazové lopatky (2P) sú vyrobené z materiálu vo forme spečeného karbidu, keramického materiálu alebo polymémeho materiálu, a pričom na oddeľovacie zariadenie (2) je pri· pojené vzduchové sito (3) a/alebo cyklón (4).