Термоадгезионный метод обогащения

Термоадгезионный метод обогащения впервые предложен и использован в промышленных условиях в США. Этот способ пре­дусматривает раздельное проведение двух технологических опе­раций: селективного нагрева разделяемых компонентов; селек­тивного закрепления различно нагретых компонентов на термо­пластичной поверхности.

Селективный нагрев компонентов смеси достигается благо­даря использованию различий в оптических, тепловых, электри­ческих свойствах, а также пористости при использовании источ­ников инфракрасного, индукционного, сверхвысокочастотного нагрева. Селективное закрепление нагретых до различной тем­пературы компонентов осуществляется на термочувствительной поверхности за счет ее размягчения нагретой частицей и закреп­ления этой частицы при охлаждении места контакта частицы и термочувствительной поверхности. Основным свойством термо-

чувствительного слоя или поверхности является стабильная тем­пература ее размягчения, называемая точкой пластификации. Цель селективного нагрева заключается в создании условия разделения компонентов на термочувствительном слое

Т₁>Т_с>Т₂,

где Т₁, T₂ — температура разделяемых частиц; Т_с — температу­ра пластификации термочувствительного слоя.

Вследствие местного расплавления частицей термочувстви­тельного слоя следует ожидать высокой селективности процесса и резкого увеличения размера закрепляющихся частиц за счет увеличения площади контакта их с поверхностью слоя и обес­печения плотного контакта.

Процессы нагрева и охлаждения являются весьма инерцион­ными и для снижения затрат энергии на нагрев желатель­но производить поверхностный нагрев частиц, что способствует также более быстрому охлаждению зоны контакта частицы и слоя и, следовательно, интенсифицируют процесс. Селективный нагрев материала должен осуществляться в идентичных для всех частиц условиях.

Результатом селективного нагрева и закрепления частиц яв­ляется различие в силе прилипания F_n частиц к термочувстви­тельной поверхности

F_n1 > F_n2

где, F_n1 и F_n2 — сила прилипания соответственно первого и вто­рого компонентов.

Промышленное использование получил способ селективного нагрева, использующий различия в прозрачности разделяемых компонентов. Теоретическое обоснование этого процесса выпол­нено С. Г. Комлевым, работы которого использованы при объяснении процесса термоадгезионного обогащения.

Определение пригодности термоадгезионного способа обога­щения применительно к определенной паре разделяемых ком­понентов можно провести на основе анализа спектров поглоще­ния. Однако горные породы обладают низкой прозрачностью в оптическом диапазоне излучений, поэтому удобнее снимать спектры отражения R с помощью спектрофотометров (напри­мер, UR-10, UR-20), а затем получать спектры поглощения А при изменении длины волны К в исследуемом диапазоне по вы­ражению

А = 1 - R_λ

На рис. 2.6.1,а приведены спектры поглощения компонентов доломитсодержащего сырья, полученные таким образом, из ко­торых следует, что для селективного нагрева компонентов дан­ного сырья необходим источник, излучающий в диапазоне длин волн, λ = 0,8-2,2 мкм или λ =6—8 мкм. Однако источников с S такой узкой полосой излучения нет, поэтому задача сводится к выбору источника, максимум излучения которого приходился бы на заданный диапазон волн, т.е. согласно закону смещения

λ_max = 2898/T,

где Т – температура источника, ⁰К.

Схемы термоадгезионных сепараторов представлены на рис. 13.

Сепаратор конструкции института Battelle Memorial (США) (рис. 8.13,а) используют для выделения из каменной соли сопутствующих минералов (доломита, ангидрита) на соляных руд­никах Детройта и Кливленда.

Рис. 2.6.1. Схемы термоадгезионных сепараторов:

а — конструкции института Battelle Memorial (США); б — конструкции Свердловского горного института; 1 — барабанный грохот; 2 — лампы инфракрасного излучения- 3 — питатель, обеспечивающий монослойную подачу материала; 4 — устройство регенерации термопластичного покрытия; 5 —барабан (конвейер) с термопластичным покрытием; 6 — щетка съема прилипшего продукта; 7 — вертикальная првходная муфельная печь.

\

Нагрев материала осуществляет­ся лампами инфракрасного излучения 2 общей мощностью 120 кВт (240 шт.). Барабанный грохот 1 диаметром 2,4 м и длиной 7,3 м вращается с частотой 2,7 мин"¹ и служит для выделения несепарируемого класса -6+0 мм. Селективно нагретый мате­риал при помощи формирователя монослойного потока 3 (кача­ющегося питателя и ускорительного желоба) подают монослоем на конвейер шириной 1,5 ми длиной 6,7м при скорости движения ленты 5,3 м/с. Ленту покрывают смесью полимеров Piccolastis А-25 и А-50 с целью получения температуры пластификации термопластичного слоя от 25 до 50°С. Расход смолы на 1 т ис­ходного материала составляет 0,45 г. Установка обеспечивает производительность 32,2 т/ч при извлечении NaCl в концентрат 96,9% и содержании 98,17%. Более чистый концентрат с содер­жанием 99,09% получают при снижении производительности