Импульсный вакуумный дезинтегратор периодического действия - RU196195U1
Код документа: RU196195U1
Чертежи
Описание
Полезная модель относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к аппаратам для извлечения тонкого золота из глинистых золотосодержащих пород.
Известно, что в хвостах глинистой золотоносной породы после обогащения может оставаться значительное содержание золота. Также известно, что отвалы хвостов обогащения, которые пролежали на открытом воздухе в течение нескольких лет становятся породой, добыча золота из которой может стать экономически выгодной. Причина состоит в том, что замораживание породы в зимнее время и размораживание ее в летнее время приводят к дезинтеграции породы.
Однако процесс размораживания в естественных условиях занимает значительное время. Настоящее изобретение направлено на интенсификацию этого процесса в искусственных условиях.
Известна установка для термовакуумно-импульсной сушки пищевых материалов (патент РФ №166946, 2016 г., F26B 9/06, F26B 5/04, F26B 3/04, F26B 21/04), которая включает две сушильные камеры, соединенные при помощи трубопроводов с быстродействующими клапанами с ресивером, и водокольцевой вакуумный насос, подключенный к ресиверу. Каждая сушильная камера снабжена системой кондиционирования газообразного теплоносителя и системой конвективного прогрева материалов с рециркуляцией газообразного теплоносителя.
Недостатками данного решения являются:
- большой, по сравнению с ресивером, объем рабочих камер, в которых размещаются многоярусные передвижные тележки с полками или вешалками;
- наличие теплового насоса для охлаждения воды, циркулирующей в водокольцевом насосе, что усложняет и удорожает всю конструкцию;
- сложная конструкция рабочих камер, предназначенных для сушки с нагревом;
- предельный вакуум составляет 1 кПа, что существенно выше давления насыщенных паров воды при температуре замерзания (~500 Па);
- нагрев образцов осуществляется за счет стенок сушильной камеры;
- уровень относительной влажности в установке составляет 50%, что существенно превышает значения при импульсном вакуумировании в заявляемом устройстве (порядка 1%).
Известен способ сушки древесины и устройство для его осуществления (патент РФ №2400684, 2009 г., F26B 5/04, F26B 9/06). Установка, реализующая способ сушки древесины, включает две сушильные камеры, соединенные трубопроводами с быстродействующими клапанами с первым охлаждаемым ресивером со шлюзовой камерой, последовательно соединенным со вторым ресивером и с вакуумным насосом при помощи трубопровода с вакуумным затвором. Время вакуумирования рабочих камер - 10 с.
Недостатками решения являются:
- сложная конструкция рабочих камер, предназначенных для сушки с нагревом;
- нагрев образцов осуществляется за счет газового теплоносителя, температура воздушного теплоносителя составляет 150-300°С, что требует больших затрат энергии;
- недостаточно высокий предельный вакуум (порядка 7 кПа);
- время вакуумирования до 10 сек.
Известен способ сушки древесины и установка для его осуществления (патент РФ №2468319, 2009 г., F26B 5/04, F26B 9/06). Установка содержит не менее двух герметичных сушильных камер, вакуумный насос и ресивер, соединенные между собой трубопроводом с герметичными заслонками.
Недостатками решения являются:
- сложная конструкция рабочих камер;
- нагрев образцов осуществляется за счет газового теплоносителя;
- невысокий предельный вакуум (порядка 30 кПа);
- время вакуумирования составляет 60 - 70 мин.
Наиболее близким по технической сущности заявляемому решению является устройство для вакуумной дезинтеграции золотоносных глинистых пород (патент РФ №2686976, 2018 г., С22В 11/12, В03В 7/00, С22В 7/00, 2018 г.), содержащее ресивер, вакуумный насос, подключенный к ресиверу, рабочую камеру.
Недостатком данного устройства является отсутствие конструктивной возможности интенсификации процесса размораживания породы. Процесс промерзания происходит в первом цикле вакуумирования и для следующего цикла нужно время для размораживания. Все это уменьшает эффективность дезинтеграции.
Задачей изобретения является повышение эффективности дезинтеграции золотоносных глинистых пород с целью увеличения выхода ультрадисперсных частиц драгоценных металлов при их извлечении из золотоносных глинистых пород.
Поставленная задача решается тем, что в импульсном вакуумном дезинтеграторе периодического действия для дезинтеграции золотоносных глинистых пород, содержащем рабочую камеру, куда помещена глинистая порода, и ресивер, соотношение объемов которых составляет < 1:200, вакуумный насос с производительностью ≥ 0,5 м3/с, подключенный к ресиверу, быстродействующие пневматические клапаны откачки и напуска атмосферы, согласно изобретению, рабочая камера содержит поддон для глинистой породы, который снабжен нагревателем с регулируемой мощностью от 0 до 200 Вт.
Вакуумирование приводит к интенсивному испарению влаги из породы, что, в свою очередь, за счет теплоты фазового перехода, приводит к охлаждению породы вплоть до замерзания. Однако процесс размораживания в естественных условиях занимает значительное время. Для быстрого размораживания породы в поддон для породы вмонтирован нагреватель с регулируемой мощностью (0-200 Вт).
На фиг. 1 показано устройство для вакуумной дезинтеграции золотоносных глинистых пород, где:
1 - ресивер;
2 - датчик давления;
3 - блок индикации давления;
4 - рабочая камера;
5 - датчик давления;
6 - АЦП;
7 - компьютер;
8 - блок управления;
9 - поддон;
10 - датчики температуры;
11 - нагреватель;
12 - источник питания для нагревателя;
13 - клапан напуска атмосферы;
14 - клапан откачки;
15 - вакуумный насос.
Устройство работает следующим образом.
Обрабатываемая порода помещается в специальный водонепроницаемый поддон 9, который устанавливается в рабочую камеру 4 и камера герметизируется. Включаются измерительная и регистрирующая аппаратура (3, 6, 7), включается блок управления клапанами 8. По сигналу с блока управления 8 открывается клапан откачки 14 и давление в рабочей камере 4 резко (за время не более 1 секунды) падает до ≈ 0,4 кПа, что заметно ниже давления насыщенных паров воды при комнатной температуре, затем, при работающем насосе 15, за несколько секунд уменьшается до ≈ 13 Па. Начинается интенсивное испарение влаги с поверхности обрабатываемой породы. Порода выдерживается под воздействием вакуума некоторое время. После этого клапан откачки 14 закрывается, а клапан напуска 13 открывается и давление в рабочей камере увеличивается до уровня атмосферного давления. Вследствие механических деформаций породы как при вакуумировании, так и при напуске воздуха в рабочую камеру происходит дезинтеграция породы в условиях, когда порода еще не замерзла. На испарение изначально содержащейся в ней воды порода отдает тепло. Температура породы стремится к равновесному значению для насыщенных паров воды при установившемся давлении в камере. Порода замерзает. Фазовый переход содержащейся в глине воды в замерзшее, твердое состояние, сопровождаемое уменьшением плотности, что вызывает дополнительную дезинтеграцию. Процесс циклически повторяется. Количество циклов откачки-напуска определяется замерзанием глинистой породы, которое контролируется по показаниям датчиков температуры 10, установленных на разной глубине по толщине породы. После замерзания породы включается нагреватель 11, который приводит к размораживанию породы и подъему ее температуры до комнатной. Процесс замерзание-нагрев повторяется до тех пор, пока остающегося количества влаги становится недостаточным для замерзания породы. Это контролируется тремя датчиками температуры 10, установленными в различных областях породы.
Пример.
Эксперименты с использованием принудительного нагрева породы проводились при начальном давлении в ресивере ≈13 Па. Объем ресивера - 5 м3, объем рабочей камеры - 0,022 м3. Для откачки использовался форвакуумный насос НВЗ-500. Длительность одного цикла откачка-напуск была 120 сек. После десяти таких циклов при атмосферном давлении в рабочей камере включался нагреватель. Время прогрева образца породы - 12 мин. После чего нагреватель выключался и вновь запускался процесс откачки-напуска. Начальная температура исходного образца - комнатная, после нескольких циклов вакуумирования температура образца понижалась вплоть до замерзания оставшейся влаги. Глинистая порода в вакууме дезинтегрируется вследствие внутреннего давления из-за перехода воды в газообразное состояние и деформации вследствие изменения плотности при фазовом переходе жидкость - твердое тело. После десяти полных циклов с включением нагревателя уменьшение веса глинистой породы за счет испарения влаги составило 5-10%. Такого количества воды достаточно для замораживания оставшейся влаги за счет отбора теплоты испарения. Проведенный анализ полученных образцов породы золотоносной глины показал, что обработка на диспергаторе может приводить к увеличению извлекаемого количества золота примерно в 1,5 раза.
Использование описанной полезной модели позволяет повысить эффективность дезинтеграции золотосодержащих глинистых пород и увеличить выход содержащихся в них драгметаллов.
Реферат
Полезная модель относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к аппаратам для извлечения тонкого золота из глинистых золотосодержащих пород. Импульсный вакуумный дезинтегратор периодического действия для дезинтеграции золотоносных глинистых пород содержит рабочую камеру, куда помещена глинистая порода, и ресивер, соотношение объемов которых составляет < 1:200. К ресиверу подключен вакуумный насос с производительностью ≥ 0,5 м/с, а также быстродействующие пневматические клапаны откачки и напуска атмосферы. Рабочая камера содержит поддон для глинистой породы, который снабжен нагревателем с регулируемой мощностью до 200 Вт. Полезная модель позволяет повысить эффективность дезинтеграции золотоносных глинистых пород и увеличить выход содержащихся в них ультрадисперсных частиц драгоценных металлов. 1 ил., 1 пр.
