UA53610C2 - Спосіб та пристрій для відокремлення більш твердих від менш твердих речовин - Google Patents

Abstract

Спосіб та пристрій для відокремлення більш твердих від менш твердих речовин у вигляді компактної заготовки (1), яка містить більш та менш тверді речовини, такі як магній та алюміній зі шлаку, та відходи, які містять магній та алюміній, за допомогою спрямовування на заготовку (1) принаймні одного струменя рідини під тиском принаймні 400 бар з метою відокремлення більш твердих від менш твердих речовин шляхом відламування шматків від заготовки, причому сопло чи сопла та заготовка (1) рухаються один по відношенню до одного, а речовини охолоджуються водою для того, щоб зменшити втрати металу шляхом оксидації.

Description

Опис винаходу

Цей винахід стосується способу та пристрою для відокремлення більш твердих від менш твердих речовин 2 агідноз преамбулою патентної формули.

Відомі методи для вилучення металу зі шлаку та відходів, які містять магній та алюміній, або для сепарації відповідних комбінацій композицій матеріалів технологічно складні, дуже часто пов'язані зі шкодою для навколишнього середовища і, в результаті, дорого коштують.

Металічний магній, наприклад, видобувається зі шламу, що містить магній та відливається у вигляді чушок 70 або заливається у стальні циліндри, перебуваючи у розплавленій фазі, і який містить магній в твердому розчині солей та оксидів. Звичайною практикою є дроблення чушок у декілька стадій та одночасне відбирання металу вручну, а також просіювання металу, при цьому залишковий шлам видаляється з процесу для остаточного відправлення до відвалу або використання іншими способами. Цей процес потребує для переробки матеріалу громіздких механічних пристроїв, не кажучи вже про необхідність ємностей. На різних заводах одночасно 12 виробляють відносно невеликі кількості шламу, що містить магній. За тих же причин тільки дуже мало провідних заводів у світі виконує виділення, отже, вартість транспортування на такі заводи може бути значною через великі відстані, а також тому, що існують жорсткі правила, пов'язані з транспортуванням та пакуванням шламу, що містить магній.

У процесі виділяються небезпечні та ускладнюючі виробництво гази, які необхідно регулювати. Крім того, сильна гігроскопічність приводить до того, що для сухої обробки шламу, що містить магній, необхідно виконувати специфічні вимоги при виборі обладнання для дроблення та просіювання, а також для конвеєрів та обладнання для обробки пилу і газів.

Багато які заводи відправляють або до недавнього часу відправляли шлам у відвали як найбільш дешеве та зручне рішення Ідеї проблеми. Оскільки законодавчі акти з охорони навколишнього середовища стали більш с суворими, все більше і більше промислових країн відтепер заборонили таке відправлення у відвали. Ге)

Іншим прикладом є видалення металічного алюмінію з білого шлаку, який і досі здійснюється трудомісткими та дорогими способами. Першим етапом обробки шлаку, який охолонув у виливницях, звичайно є механічне збагачення за допомогою декількох етапів дроблення з сепарацією металічних часток від неметалічних за допомогою сит. Перед транспортуванням для плавління до плавилень, які обертаються, досягається о концентрація металічного алюмінія приблизно 60 -7095. Проте було розраховано, що при охолоджуванні шлаку у че виливницях виникає втрата металічного алюмінію в кількості приблизно 195 за хвилину під час початкового періоду охолоджування після збирання піни. ее,

Замість процесу охолоджування у виливницях в останні десять років все більш використовувались со охолоджуючі барабани. При цьому досягається більш швидке охолодження і менше згоряння зерен металу.

Шлак із охолоджуючих барабанів містить 35 - 6095 алюмінія. о

Шлак, що охолоджений в барабані, легко піддається подальшій обробці, проте він має такий недолік, що його концентрацію важко істотно підвищити за допомогою пристроїв для дроблення або просіювання, оскільки цей метод охолоджування пов'язує метал і оксиди до такого ступеня, що неминучим подальшим етапом стає « обробка у обертовій плавильній печі. З 70 Процес у обертовій плавильній печі дорого коштує і наносить шкоду навколишньому середовищу, тому що с при проведенні цього процесу отримується приблизно така ж кількість відвалів, як і концентрованого шлаку.

Із» Шлак, який має 5095 алюмінія і 5095 оксидів, потребує додатково 5095 сольових добавок, або таку ж кількість солі, як неметалічна частина шлаку.

Відправлення у відвали спечених сольових відходів у деяких промислових країнах перетворилось на велику проблему, оскільки розчин солі проходить у грунт и забруднює грунтові води. В деяких країнах побудовано і-й збагачувальні заводи для солі, хоча сіль після збагачення дорожча, ніж свіжа сіль. А все ж таки, підприємства со з вторинними плавильними печами в таких країнах змушені займатися доставкою сировини і платити за транспортування спеченої солі. Крім того, вони змушені знов купувати дорогу сіль. б Недоліки та негативні сторони існуючих процесів стимулювали істотні зусилля, спрямовані на спрощення цих -к 70 процесів або на розробку нових процесів, проте поки що щ зусилля не привели до результатів, які б використовувались на практиці. с Вищезгадані недоліки та обмеження відомих рішень усунуті в цьому винаході, як зазначено у суттєвих ознаках, встановлених у патентній формулі.

По відношенню до способів, які на сьогодні відомі та використовуються на практиці, спосіб та пристрій 25 згідно з цим винаходом забезпечують створення істотно більш простого та дешевого устаткування та

ГФ) обладнання, які можуть переробляти менші кількості при не менш високій економічності, ніж на великих і дуже часто віддалених провідних заводах. Шляхом використання вимивання під дуже високим тиском досягається о краща сепарація та більша чистота продуктів, що особливо стосується концентратів металу; крім того, істотно більш швидке розподілення заготовки на частини, в протилежність тому, як це досягається в відомих мокрих 60 процесах, що поряд з ефектом швидкого охолодження при використанні промивної та очищувальної води обмежує окислення та втрату в такому процесі цінних речовин, таких як метал.

Цей винахід може використовуватися для відокремлення більш м'яких від більш твердих матеріалів, незалежно від того, який матеріал викликає більший интерес.

В цьому винаході досягається ряд інших переваг та поліпшень у порівнянні з відомими пристроями. бо Устаткування компактне, що таким чином дозволяє простими засобами здійснювати контроль за небезпечними та ускладнюючими процес газами, що віділяються, та їх нейтралізацію. Крім того, цей спосіб є швидким, маючи на увазі те, что використовується мокрий процес. Це є необхідним при переробці шлаку, який містить магній та алюміній, що мають сильно екзотермічну реакцію, в процесі якої під впливом води та повітря утворюється велика кількість небезпечних та ускладнюючих процес газів. В результаті вміст металу ефективно зменшується при подаванні води та повітря. З часом ці реакції будуть зменшувати вміст металу у вихідній основній речовині (або повністю вилучати його).

Спосіб згідно з цим винаходом дає більш чисті продукти у порівнянні з більшістю способів, що використовуються, оскільки в даному випадку передбачено заходи, спрямовані на те, щоб забруднюючі домішки /о не вткалися у метал до такої ж міри, як це може відбуватися у випадку багатоступінчастого дроблення магнію та алюмінію. Крім того, цей спосіб забезпечує краще виділення з більшим виходом, наприклад, магнію та алюмінію, ніж у випадку операцій дроблення або розмолу, а особливо у порівнянні з плавленням алюмінію у обертовій плавильній печі, коли втрати можуть складати приблизно 10905.

Спосіб, що пропонується в цьому винаході, як виявилось, особливо придатний для відокремлення магнію від /5 шлаку та відходів, які містять магній, та, відповідно, для відокремлення алюмінію від шлаку та відходів, які містять алюміній, проте цей спосіб не обмежується вище вказаними застосуваннями. Навпаки, цей принцип може використовуватися навіть в інших областях, коли треба відокремлювати більш твердий матеріал від оточуючого його декілька більш м'якого матеріалу та коли за різних причин незручно проводити процес на устаткуванні для дроблення або за допомогою вимивання при низькому тиску, з одного боку через тривалість процесу, а з другого боку через небажані побічні ефекти.

Незважаючи на те, що цей винахід, як було доведено, дуже придатний для виділення металу зі шлаку та відходів, що мстять магній та алюміній, його з успіхом може бути використано для розподілення інших речовин, які являють собою суміш кількох компонентів, з різною твердістю.

За допомогою цього винаходу можна також з успіхом проводити обробку чорного шлаку, який може містити с дв З-1095 металічного алюмінію. При цьому обробка або розподілення на частини можуть являти собою частину усього процесу виділення металів, оксидів та солей або можуть застосовуватись тільки для виділення металу та і) оксидів алюмінію, а розчинені солі при цьому (переважно Масі) викидаються у море.

Під час використання способу згідно з цим винаходом струмінь рідини під дуже високим тиском відриває м'які або ламкі компоненти від більш твердих або більш міцних компонентів. Тиск струменя регулюється для о зо Кожного конкретного матеріалу, який підлягає обробці, і може змінюватись від кількох сотен до кількох тисяч бар.

Було доведено, що струмені рідини, які мають дуже великий тиск, дуже придатні для розподілення твердих та (87 в'язких зв'язаних матеріалів, таких ж метали, від ламких, м'яких або неміцних матеріалів, які містять Ге укорінені частки металу. Струмені під високим тиском розбивають заготовки за межевими поверхнями між складовими частинами, які мають відмінні механічні властивості та відрізняються, наприклад, твердістю, і) ламкістю або міцністю. Ті частки, які найбільш легко піддаються дії струменя рідини, відриваються та ю вимиваються з більш міцних частин.

Як початковий об'єкт в процесі може використовуватись компактна заготовка, яка містить шлак та включення металу, частково у вигляді кусків різного розміру та форми, а частково у вигляді часток металу, а саме, металічних кульок малого діаметра. «

Здається, що існує деяке порогове значення тиску в струменях рідини, коли найменш мідні частини при в с значеннях тиску нижче цього порогового значення будуть повільно механічно вимиватися з речовини, будуть . розчинятися в рідині, або вимиватися цією рідиною, або хімічно реагувати з рідиною, а потім вимиватися. а Нижче цього порогового значення вміст механично міцних частин, таких як метали, може зменшуватися або повністю зникати, якщо не перешкоджати проходженню небажаних / неприпустимих реакцій.

Вище цього порогового значення, однак, досягається швидке відбивання та вилучення менш міцних частин, в с результаті чого вивільнюються тверді та міцні частки. Реакції, які, наприклад, знижують вміст металу, не будуть мати часу для свого розвитку настільки, щоб їх можна було приймати до уваги. о Порогове значення буде змінюватись в залежності від складу матеріалу, який підлягає обробці.

Ге» На цей час при обробці матеріалів різного складу не виявлено якогось специфічного порогового значення, 5р яке характеризує перехід між нормальним вимиванням та дробленням більш м'якого материалу, проте - передбачається, що таке порогове значення, можливо, може бути виявлено в області З0О0 - 500 бар та що, о особливо у випадку магнію та алюмінію, відповідний робочий тиск буде знаходитися у діапазоні від 500бар і вище (або навіть вище 100О0бар).

Проте вимивання під високим тиском виявляється кращим способом у порівнянні з іншими способами, коли ов необхідно одержати чистий метал при мінімальній втраті металу із шламу, який містить магній, шлаку, який містить алюміній, та чорного шлаку, оскільки при цьому заготовка дробиться до такого ж ступеня, як і в (Ф, установках для механічного дроблення, без пошкодження, дроблення або лущіння металу до небажаного ка ступеня. Окрім того, дроблення при високому тиску швидко приводить до руйнування заготовки таким чином, що для того, щоб реакції, знижуючи вміст металу, спричинили істотну шкоду, було недостатньо часу. Процес бр Вимивання під високим тиском здійснюється у компактній установці, що дозволяє легко уловлювати гази, які можуть при цьому виділятися, та дозволяє виконувати обробку таких газів.

Описані вище переваги досягаються при використанні способу та пристрою згідно з цим винаходом, як детально описано у пунктах патентної формули.

Нижче даний винахід описано на основі двох варіантів, зображених на малюнках, де на Фіг.1 схематично б5 показано блок-схему першого варіанта винаходу, а на Фіг.2 схематично зображено блок-схему альтернативного варіанта винаходу.

На обох схемах показано заготовку 1, яка являє собою суміш принаймні двох компонент, що мають різні значення твердості (механічні властивості), які відповідають умовам процесу, такі як метал у заготовці шлаку, що направляється через засувку у контейнер 2, у якому розташовано принаймні одно сопло 11 для вимивання

Під високим тиском, на коромислі або на рамі, придатних для досягнення даної мети, причому ці коромисло або рама можуть переміщуватись у контейнері горизонтально, а також вертикально таким чином, що сопло або сопла 11 послідовно перекривають поверхню заготовки 1 струменями під високим тиском. При цьому частини заготовки будуть відлущуватися, причому деякі з них мають такий малий розмір, що вони будуть падати через решітку, яка може бути фіксована, або мати вигляд диска, що обертається, під заготовкою 1, або вони можуть /о падати через отвори у нижній частині контейнера для відходів. Інші частини будуть залишатись на решітці 4 для наступної обробки струменями під високим тиском, по мірі того, як струмені будуть розбивати заготовку та проникати у заготовку, розбиваючи частини, які знаходяться на решітці, що в результаті поступово приведе до вимивання більш м'якого матеріалу. Струмені під високим тиском зручно подавати з агрегата 3, який забезпечує надходження води під високим тиском.

Струмені під високим тиском можуть виходити з промивної головки з програмованим переміщенням струменів або промивної головки, таким що вони будуть намагатись знайти шматки, які необхідно розбита Чи будуть струмені виходити з коромисла, чи з рами, яка містить велику кількість сопел 11,3 одної промивної головки, яка дає декілька або тільки один струмінь, важливо струмені направляти точно та мати упевненість у тому, що вся заготовка розбивається. Головка сопла або головки сопел можуть направлятися на заготовку 2о Вертикально вниз або, можливо, вони можуть бути повернуті з цього положення в суттєво горизонтальний напрямок до заготовки. Також необхідно мати можливість переміщати головку сопла або головки сопел під решітку 4 для того, щоб виконувати вимивання знизу у напрямку уверх. Як рідке середовище може використовуватись вода або інші придатні рідини.

Шматочки стійкого до дії струменів під високим тиском матеріалу, такого як метал, які більше отворів сч ов решітки 4, будуть залишатися на решітці та можуть вилучатися після припинення обробки заготовки 1.

В залежності від бажаного кінцевого продукту, матеріали можуть використовуватись безпосередньо, можуть і) бути повернуті в обіг для повторної обробки, просіюватись або підлягати подальшій обробці, наприклад, у сепараторі 6 барабанного типу, в установці для дроблення та просіювання, у промивному барабані або в установці 5 для сушки. Для подальшої переробки матеріал транспортується від решітки 4 до барабанного о зо сепаратора 6, в якому знов використовується промивка під високим тиском для розподілення частин з різними механічними властивостями, особливо для відокремлення металів від сумішей шлаків. Найкраще вводити - матеріал у барабанній сепаратор 6 в аксіальному напрямку через сепаратор к протилежній стороні сепаратора, «о де починається переробка. В барабанному сепараторі, розташованому трохи похило, струмені під високим тиском направляються на матеріал, при цьому матеріал одночасно переміщується уверх з водяної ванни таким о з5 чином, Що він дробиться на задній та бокових стінках барабана, після чого падає у водяну ванну, уникаючи ю таким чином, наскільки можливо, впливу повітря.

Матеріал оброблюється у барабані 6 за допомогою одного або більш сопел, проходячи послідовно кілька разів обробку струменями під високим тиском.

Барабанний сепаратор 6 переважно розташовано похило, таким чином, що матеріал в результаті обертання « 0 барабана переміщується униз у барабані у напрямку протилежно руху конвеєра, що подає матеріал у барабан. -/- с Ця частина барабана включає подовжні канавки або підбори для того, щоб забезпечити можливість

Й транспортування матеріалу при обертанні барабана, в результаті чого усувається можливість вимивання а матеріала струменями під високим тиском, і навпаки матеріал розламується та дрібниться і в той самий час очищується настільки ефективно, наскільки можливо.

В процесі вимивання під високим тиском матеріал переміщується до секції з ситами барабана 6, де більш с дрібні частки, що мають розмір менш, ніж вибране порогове значення, вилучаються із системи, з подаванням (або без подавання) звичайної промивної воді (мокре просіювання). Потім жолоб 13 збирає більш дрібний о матеріал та воду з усієї установки і вилучає їх з процесу.

Ге» Матеріал с частками більшого розміру рухається безперервно на решітці до кінця барабана 6, де підбори, в результати обертання барабана, будуть піднімати матеріал уверх до конвеєра та назад до протилежного кінця - барабана б для повторної обробки за допомогою струменів з високим тиском. В барабані забезпечується о обробка в замкненому циклі з вилученням більш дрібного матеріалу.

Коли частки більшого розміру становляться досить чистими, що може бути визначено візуально та на основі досвіду, виходячи з часу обробки, то одержаний продукт (зібрана фракція) вилучається за допомогою заслінки, дв лотка або подібного пристрою 5, які підводяться під вихідну частину конвеєра.

На Фіг.2 показано інший варіант винаходу, який розроблено спеціально для випадків, коли частини, (Ф) відокремлені від основної заготовки, наприклад, матеріал, що містить магній та алюміній, такого розміру, який ка проходить через решітку 4, але який не є достатньо чистим, яким повинна бути компонента або компоненти, що підлягають вилученню. В цьому випадку матеріал перед подальшою обробкою може бути розподілено на дві або во більше фракцій, а саме, на дрібну фракцію, яка направляється на остаточну очистку у барабанному сепараторі або у промивний барабан, та одну або більше грубозернистих фракцій, які направляються у замкнений дробильний контур, де солі та оксиди відбиваються від металу та роздрібнюються у тонкий матеріал, який потім може вилучатися.

Вібраційний жолоб подає воду, шлам та шматки, що проходять через решітку 4. Вібрируючі стержні на кінці 65 жолоба дозволяють більш тонкій фракції матеріалу проходити жолоб. Потім матеріал транспортується Через вібраційний жолоб принаймні до одного промивного барабана 7. Вода та тонкий шлам відділяються та вилучаються з процесу за допомогою жолоба 13 через решітку 8, встановлену на вхідному кінці промивного барабана.

Чиста промивна вода подається у барабан через сопло 9 в такій кількості, що температура підтримується буттєво на рівні температури чистої води, що подається. Промивка може тривати від декількох хвилин до ЗО - 40 хвилин, а в деяких випадках навіть більш тривалий час, доти, поки концентрат металу у промивному барабані не досягне бажаного ступеня чистоти.

Поверхневий шар води та тонкий шлам проходять через решітку 8. Коли бажаний ступінь чистоти досягнуто, на вході барабана встановлюють кришку, і барабан 7 звільнюється від води та тонкого шламу через решітку 8, як /о показано на Фіг.2, тоді як концентрат металу залишається у барабані. Відразу після цього, в той час, коли барабан все ще обертається, потужний потік тепла направляется в отвори барабана, щоб висушити концентрат металу до того, як він почне реагувати з водою та повітрям. Як тільки концентрат становиться сухим, реакція суттєво сповільнюється.

Сухий концентрат металу розміщують у циліндри або контейнери, які після цього запечатують та якомога 7/5 краще захищають від дій води та повітря.

Шматки більшого розміру з малою швидкістю поступають з жолоба вище стержнів на конвеєр, що транспортує шматки до молоткової дробарки 10, де солі та інші забруднювачі відбиваються від металу.

Вібраційний жолоб та конвеєр 12 транспортують матеріал від дробарки до сітки, де дрібний матеріал відокремлюється та подається до промивного барабана 7 через вібраційні жолоби для остаточної промивки 2о разом з матеріалом тонкого помолу, який поступає безпосередньо з промивної камери.

Гранули, що мають більший розмір, з сита поступають знов до дробарної установки 10. З конвеєра 12 чисті шматочки металу можна збирати вручну, або матеріал можна збирати та циркулювати через дробарку 10 до тих пір, поки він не досягне прийнятного ступеня чистоти, за якого солі, оксиди та інші домішки розмелеш та відокремлені від металу. сч

Концентрат металу може подаватися для чистової промивки у промивному барабані 7, або його можна вибирати через заслінку. і)

Найбільші шматки металу, що залишаються на решітці 4, промиваються до бажаного ступеня чистоти на решітці 4 и збираються вручну.

Суттєвими в цьому процесі є такі фактори. Для того, щоб підгримувати низьку температуру та уникнути о зо небажаних реакцій, знижуючих вміст металу, важливо використовувати великі кількості води. Процес повинен бути дуже швидким для того, щоб небажані реакції не могли починатися та прогресувати. Етап дроблення - введено для того, щоб знизити час переробки для шматків середнього розміру, які нелегко промиваються до «о чистого стану на решітці 4 і можуть містити настільки багато важкорозчинних сольових покриттів або неметалічних сполучень, що безпосередня очистка у промивному барабані вимагатиме непропорційно багато о зв часу. ю

Claims (10)

Формула винаходу «

1. Спосіб відокремлення більш твердих від менш твердих речовин компактної заготовки, яка містить більш та З с менш тверді речовини, такі як магній та алюміній з заготовки шлаку та відходи, які містять магній та алюміній, який відрізняється спрямовуванням на заготовку принаймні одного струменя рідини під тиском :з» принаймні 400 бар з метою відокремлення більш твердих від менш твердих речовин шляхом відламування шматків від заготовки, причому сопло чи сопла та заготовка (1) рухаються один по відношенню до одного, а Вечовини охолоджуються водою, щоб зменшити втрати метала внаслідок оксидації. сл

2. Спосіб згідно з попереднім пунктом, який відрізняється тим, що забезпечується подальша обробка у дробарці та механічному ситі такого матеріалу, який є недостатньо чистим після першої операції відламування о струменем рідини. ФО

3. Спосіб згідно з попередніми пунктами, який відрізняється тим, що забезпечується подальша обробка матеріалу струменем рідини під тиском у барабанних сепараторах та/чи водою у промивних барабанах після - першого розламування струменем рідини чи у дробарці. оз

4. Спосіб згідно з попередніми пунктами, який відрізняється тим, що використовують воду як рідину під тиском.

5. Спосіб згідно з попередніми пунктами, який відрізняється тим, що забезпечується обертання заготовки 5в Навколо вертикальної осі, причому сопло(а) підтримуються нерухомими або виконують зворотно-поступальний рух. (Ф;

6. Спосіб згідно з попередніми пунктами, який відрізняється тим , що забезпечується охолоджування ГІ заготовки та речовин водою з метою зменшення окислення металу та таким чином зменшення втрат металу.

7. Пристрій для відокремлення більш твердих від менш твердих речовин у вигляді компактної заготовки (1), во Що містить тверді та менш тверді речовини, який відрізняється тим, що обладнаний принаймні одним соплом (11), кожне з яких має засоби для переміщення, для прицільного спрямовування струменя рідини під тиском принаймні 400бар, при цьому сопло розташоване зверху, знизу та/або з боку від заготовки (1).

8. Пристрій згідно з пунктом 7, який відрізняється тим, що сопло(-а) (11) розташовано(-ї) у струмній головці, яка спрямовує струмінь(-ені) на можливі залишкові частини заготовки (1), які ще не мають вигляд 65 відокремлених твердих та менш твердих речовин, вручну, програмуванням або автоматично.

9. Пристрій згідно з пунктом 8, який відрізняється тим, що сопло(-а) (11) розташовано(ї) з можливістю обертання у струменевій головці таким чином, що сопла можуть бути повернуті з горизонтального у верткальний напрям.

10. Пристрій згідно з пунктом 8, який відрізняється тим, що містить барабанний сепаратор (7), який пристосовано для приймання оброблених мас, який містить засоби (9) для проведення струменів рідини, переважно водних струменів, під високим тиском, які відокремлюють можливі залишкові невідокремлені речовини, а також тим, що барабанний сепаратор (7) зрештою розділяє більш тверді та менш тверді речовини. Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних 7/0 Мікросхем", 2003, М 2, 15.02.2003. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. с щі 6) «в) «- (Се) (зе) І в) -

с . и? 1 (95) (о) - 70 (42) іме) 60 б5