Способ дезинтеграции и обогащения твердых материалов и устройство для его осуществления

Способ дезинтеграции и обогащения твердых материалов и устройство для его осуществления

Реферат

 

Изобретение относится к области обработки твердых материалов. Способ дезинтеграции и обогащения твердых материалов заключается в том, что предварительно исследуют обрабатываемый материал и определяют его состав, структуру и свойства, которые анализируют, и по результатам анализа выбирают комбинацию и параметры физических воздействий, которые оптимальны для селективной дезинтеграции и обогащения обрабатываемого материала с выделением фракций целевого продукта с заданными свойствами и заданного класса крупности при минимальных затратах энергии. Обрабатываемый материал подают в зону обработки и прикладывают выбранную комбинацию физических воздействий, которые осуществляют одновременно до разрушения обрабатываемого материала по границам зерен или кристаллов целевого продукта при сохранении их целостности и получения фракций целевого продукта заданного класса крупности, который затем выводят из зоны обработки. Устройство для дезинтеграции и обогащения твердых материалов содержит корпус, средство подачи обрабатываемого материала, набор средств для одновременного осуществления комбинации физических воздействий на обрабатываемый материал, с которым электрически связан блок синхронизации и управления, по меньшей мере одно средство разделения обрабатываемого материала по классам крупности, средство удаления полученных фракций целевого продукта и средство для определения состава, структуры и свойств обрабатываемого материала. Изобретение обеспечивает возможность селективной дезинтеграции обрабатываемого материала и выделения мономинеральных фракций или кристаллов заданного класса крупности с заданными свойствами при минимальных затратах энергии. 3 с. и 31 з.п.ф-лы, 7 ил.

Настоящее изобретение относится к области обработки твердых материалов, а более конкретно к способу дезинтеграции и обогащения твердых материалов и устройству для его осуществления.

Предлагаемое изобретение может найти применение, например, в горнообогатительной промышленности для извлечения драгоценных камней: алмаза, изумруда, рубина, граната и других, для обогащения магнетитовых, хромитовых, золотосодержащих и платиносодержащих руд и руд других ценных цветных металлов, для получения минеральных удобрений и изоляционных материалов для электронной промышленности, в промышленности строительных материалов для дробления различных природных и искусственных материалов, в частности бетонов и изделий из них.

Одной из наиболее важных проблем дезинтеграции и эффективного извлечения ценных компонентов является совершенствование способов и устройств, позволяющих воздействовать как на обрабатываемый материал, так и на условия дезинтеграции и параметры воздействия. Усовершенствование известных способов дезинтеграции и обогащения наравне с конструктивными новшествами позволяет повысить качество готового продукта и снизить энергозатраты при сокращении времени обработки.

Известно, что ценные компоненты, например цветные, черные и благородные металлы и драгоценные камни, содержатся в породах и рудах в виде рассеянных зерен и кристаллов, в связи с чем особенно важным в процессе дезинтеграции является избирательность разрушения минеральных агрегатов, пород и руд для обеспечения максимального извлечения и сохранности зерен (кристаллов) ценного компонента при минимальном переизмельчении ценных компонентов драгоценных камней и вмещающих их пород.

Известен способ и устройство для разрушения твердых материалов, например, минералов с полупроводниковыми свойствами (US, A, 4540127, НКИ 241/1). Согласно известному способу обрабатываемый материал помещают между двумя стержневыми электродами в емкость, заполненную водой или другой жидкой средой, между которыми создают электрический разряд, ионизирующий и разрушающий минерал. Разрядные электроды установлены таким образом, что электрический разряд происходит в материале, что обеспечивает его дезинтеграцию и выделение ценных компонентов, в частности алмазов из кимберлитовой породы.

Известный способ, реализуемый в известном устройстве, имеет ограниченные возможности по производительности и по характеристикам проводимости исходного материала и пригоден для использования в небольших лабораторных установках.

Известен также способ разрушения твердых диэлектриков и полупроводниковых материалов (RU, 2149687, С1, МПК В 02 С 19/18), принятый за прототип, согласно которому физическое воздействие на обрабатываемый материал осуществляют путем приложения к механическим средствам разрушения и обрабатываемых в их рабочих объемах материалам знакопеременного частотно-модулированного электрического потенциала.

Известный способ реализуется с обязательным использованием дробильного оборудования, например конусной дробилки или шаровой барабанной мельницы, в которых подвергаются дроблению все компоненты обрабатываемого материала. За счет приложения к механическим средствам знакопеременного частотно-модулированного электрического потенциала обеспечивается повышение производительности при заданной степени дисперсности или повышение степени дисперсности при заданной производительности.

Однако известный способ не позволяет осуществлять селективную дезинтеграцию, то есть разрушать обрабатываемый материал по границам зерен разных фракций при сохранении целостности зерен и кристаллов и выделять ценные компоненты заданного класса крупности, что особенно важно для извлечения из породы драгоценных камней, благородных металлов и других ценных компонентов.

Кроме того, в процессе осуществления известного способа нет возможности произвести коррекцию параметров физического воздействия в зависимости от свойств промежуточного продукта, что не позволяет влиять на качество целевого продукта.

Известна установка для дезинтеграции материалов (WO 99/03588, МПК В 02 С 19/18), содержащая корпус специальной формы, наполненный жидкостью и разделенный на две камеры наклонно расположенным ситом с ячейками, размер которых уменьшается по высоте корпуса. Верхняя камера имеет наклонную стенку, на которой закреплена группа высоковольтных электродов, при этом само сито служит низковольтным электродом. В верхнюю камеру непрерывно загружают минеральное сырье, которое, попадая в зону между электродами, подвергается разрушению при приложении высокого потенциала, следствием которого является электрический разряд между электродами.

Описанная выше установка позволяет осуществлять диспергирование материалов по разным классам крупности от большего к меньшему по ходу технологического процесса, однако диспергированные частицы разного класса крупности накапливаются в одном и том же бункере, что требует осуществления дополнительной сепарации.

Таким образом, в случае диспергирования материалов, содержащих ценные компоненты, например драгоценные камни или благородные, цветные и черные металлы, требуется проведение второго этапа - непосредственно извлечения указанных ценных компонентов, что усложняет процесс и требует использования дополнительного технологического оборудования.

Известно устройство для дробления непроводящих материалов (WO 96/26010, МПК В 02 С 19/18), принятое за прототип, содержащее первую и вторую камеры дезинтеграции, заполненные жидкостью, в каждой из которых имеется средство подачи обрабатываемого материала, средство физического воздействия на обрабатываемый материал, выполненное в виде высоковольтного и низковольтного электродов, и средство разделения обрабатываемого материала по классам крупности, выполненное в виде сита, одновременно служащего низковольтным электродом. Камеры дезинтеграции сообщены между собой средством транспортирования промежуточного продукта, а вторая камера имеет средство удаления полученных фракций целевого продукта.

Конструкция известного устройства обеспечивает осуществление дезинтеграции в две стадии, на каждой из которых система электродов создает электрический разряд, распространяющийся в жидкости и разрушающий обрабатываемый материал. Однако дезинтеграция обрабатываемого материала на каждой стадии осуществляется под действием одного и того же физического воздействия, что не позволяет осуществлять селективную дезинтеграцию материала.

Полученный на первой стадии промежуточный подается по трубопроводу на вторую стадию, где повторно осуществляют указанное физическое воздействие. Это повышает энергозатраты на получение целевого продукта, а также стоимость самого устройства.

Кроме того, в известном устройстве нет возможности осуществить контроль за свойствами промежуточного продукта, который мог бы быть весьма полезен при обеспечении заданных свойств целевого продукта за счет корректировки параметров физического воздействия на каждой стадии процесса.

Полученный на второй стадии дезинтеграции продукт требует дополнительного разделения по фракциям на дополнительном оборудовании, что также увеличивает энергозатраты и усложняет технологическую установку.

В основу изобретения положена задача разработать способ дезинтеграции и обогащения твердых материалов и устройство для его осуществления, в которых за счет использования таких физических воздействий на обрабатываемый материал и проведения таких исследований перед и в процессе осуществления способа, а также за счет применения соответствующих приспособлений, достигалась бы возможность селективной дезинтеграции обрабатываемого материала и выделения мономинеральных фракций или кристаллов заданного класса крупности с заданными физико-химическими свойствами при минимальных затратах энергии.

Поставленная задача решается тем, что в способе дезинтеграции и обогащения твердых материалов, включающего подачу обрабатываемого материала в зону обработки, осуществление обработки путем физического воздействия на обрабатываемый материал до получения целевого продукта, удаление целевого продукта из зоны обработки, согласно изобретению перед осуществлением указанного физического воздействия исследуют обрабатываемый материал и определяют его состав, структуру и свойства, которые анализируют и по результатам анализа выбирают комбинацию и параметры физических воздействий, которые оптимальны для селективной дезинтеграции и обогащения обрабатываемого материала с выделением фракций целевого продукта с заданными свойствами и заданного класса крупности при минимальных затратах энергии, при этом в качестве физического воздействия на обрабатываемый материал используют выбранную комбинацию физических воздействий, которые осуществляют одновременно до разрушения обрабатываемого материала по границам зерен или кристаллов целевого продукта при сохранении их целостности и получения фракций целевого продукта заданного класса крупности.

Предлагаемый способ благодаря использованию комплексного физического воздействия обеспечивает повышение эффективности извлечения ценных компонентов из обрабатываемого материала при сохранении целостности их зерен, например драгоценных камней, благородных, цветных и черных металлов. Тщательное предварительное исследование состава, структуры и свойств обрабатываемого материала позволяет выбрать наиболее подходящую комбинацию физических воздействий.

Для оперативного управления процессом диспергирования полезно в процессе осуществления указанной комбинации физических воздействий производить анализ промежуточного продукта и корректировать параметры по меньшей мере одного физического воздействия из указанной комбинации физических воздействий.

Предлагаемый способ позволяет разместить зону обработки в жидкой среде, газообразной среде или в сочетании жидкой и газообразной сред, что делает его пригодным для диспергирования различных твердых материалов при использовании максимально эффективных физических воздействий, в комплексе обеспечивающих наилучшие результаты обработки.

Целесообразно комбинацию физических воздействий выбирать из группы физических воздействий, включающей: воздействие магнитным полем, воздействие электрическим полем, воздействие электромагнитным полем, механическое воздействие, тепловое воздействие, воздействие акустическими колебаниями.

Выбор конкретной комбинации физических воздействий определяется физическими и химическими свойствами, кристаллической структурой обрабатываемого материала, например, такими как минеральный и морфологический состав, твердость, электропроводность, резонансные свойства и другие.

Желательно в качестве воздействия магнитным полем использовать магнитное поле, создаваемое в зоне обработки соленоидами, которые размещают вокруг этой зоны, и/или системой проводников, через которые пропускают импульсный ток и которые размещают внутри зоны обработки. Такое воздействие целесообразно использовать при обработке материала, содержащего ферро- или ферримагнитные компоненты, например Fe, Co, Ni, Mn, магнетит, пирротин и тому подобное.

В качестве воздействия электрическим полем благоприятно использовать электрическое поле, создаваемое в зоне обработки системой проводников, на которые подают импульсное напряжение, а в качестве воздействия электромагнитным полем использовать высокочастотное электромагнитное поле, создаваемое в зоне обработки системой проводников, через которые пропускают переменный и/или импульсный ток. Полезно в качестве механического воздействия использовать по меньшей мере одно воздействие, выбранное из группы: ударные волны, усилия растяжения-сжатия, вибрация или сдвиговые усилия, а при размещении зоны обработки в жидкой среде в качестве механического воздействия полезно использовать импульсное изменение давления жидкой среды.

Возможно в качестве теплового воздействия использовать нагрев среды, окружающей обрабатываемый материал, или нагрев обрабатываемого материала переменным электромагнитным полем, а в качестве воздействия акустическими колебаниями - ультразвуковые волны, распространяющиеся в зоне обработки через обрабатываемый материал.

Для усиления эффекта разрыва межкристаллических связей по меньшей мере одно из физических воздействий из указанной группы воздействий, входящих в комбинацию, целесообразно осуществлять в постоянном, переменном или импульсном режиме, а каждое импульсное воздействие, входящее в комбинацию, осуществлять повторяющимися пакетами, при этом частоту повторения пакетов импульсных воздействий выбирают в диапазоне от 0,1 до 200 Гц.

При этом каждый пакет импульсного воздействия благоприятно осуществлять путем поочередного использования противоположных по направлению векторов приложения силы и/или поля.

Для более полного извлечения ценных компонентов из обрабатываемого материала обработку целесообразно осуществлять по меньшей мере в две стадии, на первой из которых используют комбинацию физических воздействий, идентичную или различную с комбинацией воздействий, используемой на второй стадии.

Для обеспечения непрерывности технологического цикла в процессе осуществления каждой стадии желательно проводить непрерывное удаление целевых продуктов заданного класса крупности из зоны обработки и при этом формировать по меньшей мере два потока, различающиеся по заданным классам крупности, характеристикам твердости и плотности полученных зерен или кристаллов целевых продуктов или сочетанию указанных характеристик. Разделение готового продукта непосредственно в процессе осуществления способа позволяет снизить затраты на его транспортировку.

Целесообразно обработку осуществлять по меньшей мере в два этапа, при этом возможно на первом этапе зону обработки размещать в газообразной среде, в которой обрабатываемый материал подвергают предварительному разупрочнению, затем зону обработки перемещают в жидкую среду и осуществляют второй этап обработки с использованием выбранной комбинации физических воздействий, или на первом этапе зону обработки можно разместить в жидкой среде, в которой обрабатываемый материал подвергают предварительному разупрочнению, затем зону обработки перемещают в газообразную среду и осуществляют второй этап обработки с использованием выбранной комбинации физических воздействий.

Использование предлагаемого способа дает возможность селективной дезинтеграции обрабатываемого материала и выделения мономинеральных фракций или кристаллов заданного класса крупности с заданными физико-химическими свойствами при минимальных затратах энергии.

Поставленная задача также решена созданием способа дезинтеграции и обогащения твердых материалов, включающего подачу обрабатываемого материала в зону обработки, осуществление обработки путем физического воздействия на обрабатываемый материал до получения целевого продукта, удаление целевого продукта из зоны обработки, при этом согласно изобретению перед осуществлением указанного физического воздействия исследуют обрабатываемый материал и определяют его состав, структуру и свойства, которые анализируют и по результатам анализа выбирают комбинацию и параметры физических воздействий, которые оптимальны для селективной дезинтеграции и обогащения обрабатываемого материала с выделением фракций целевого продукта с заданными свойствами и заданного класса крупности при минимальных затратах энергии, при этом в качестве физического воздействия на обрабатываемый материал используют выбранную комбинацию физических воздействий, которые осуществляют по меньшей мере в два этапа, на первом из которых зону обработки размещают в газообразной среде, в которой обрабатываемый материал подвергают предварительному разупрочнению путем одновременного приложения к материалу комбинации физических воздействий, включающих воздействие переменным магнитным полем и электрическим и магнитным импульсными полями, а на втором этапе зону обработки размещают в жидкой среде и обработку осуществляют в две стадии, на каждой из которых используют одинаковую комбинацию физических воздействий, включающих механическое воздействие и воздействие электрическим и магнитным импульсными полями путем создания высоковольтного разряда, при этом на первой стадии осуществляют разделение целевых продуктов по заданным классам крупности по меньшей мере на два потока, первый из которых направляют на вторую стадию обработки, а второй поток непрерывно выводят из зоны обработки.

При использовании в качестве обрабатываемого материала отходов бетонного производства крупностью менее 200 мм их исследуют с определением прочности цементных спаек и связей, прочности и твердости содержащегося в обрабатываемом материале щебня и его фракционного состава, задают класс крупности целевого продукта, лежащий в пределах от 5 до 20 мм, при этом на первой стадии второго этапа обработки амплитуду напряжения импульсов высоковольтного разряда выбирают от 130 до 180 кВ, а энергию импульсов - от 5 до 8 кДж, на второй стадии второго этапа амплитуду напряжения импульсов высоковольтного разряда выбирают от 40 до 80 кВ, а энергию импульсов - от 0,3 до 1 кДж, а механическое воздействие на обеих стадиях осуществляют путем осуществления колебаний с частотой от 2 до 5 Гц и амплитудой до 20 мм, при этом на первой стадии обработки осуществляют разделение продуктов по классам крупности на два потока, первый из которых, содержащий продукт крупностью от 1 до 20 мм, направляют на вторую стадию обработки, а второй поток, содержащий продукт крупностью менее 1 мм, непрерывно выводят из зоны обработки, причем на второй стадии обработки осуществляют разделение продуктов по классам крупности на два потока, первый из которых содержит целевой продукт крупностью от 5 до 20 мм, и второй поток, содержащий продукт крупностью менее 5 мм, каждый из которых выводят из зоны обработки.

При использовании в качестве обрабатываемого материала породы, содержащей цветные драгоценные камни с крупностью кусков менее 300 мм, ее исследуют с определением гранулометрического, минералогического и химического составов, кристаллической структуры и физических свойств, задают класс крупности целевого продукта, лежащий в пределах от 3 до 20 мм, при этом на первой стадии второго этапа амплитуду напряжения импульсов высоковольтного разряда выбирают от 100 до 220 кВ, а энергию импульсов - от 1 до 8 кДж, на второй стадии амплитуду напряжения импульсов выбирают от 40 до 80 кВ, а энергию импульсов - от 0,1 до 0,5 кДж, а механическое воздействие на обеих стадиях осуществляют путем осуществления колебаний с частотой от 2 до 5 Гц и амплитудой до 20 мм, при этом на первой стадии обработки осуществляют разделение продуктов по классам крупности на два потока, первый из которых, содержащий продукт крупностью от 1 до 20 мм, направляют на вторую стадию обработки, а второй поток, содержащий продукт крупностью менее 1 мм, непрерывно выводят из зоны обработки, причем на второй стадии обработки осуществляют разделение продуктов по классам крупности на два потока, первый из которых содержит целевой продукт крупностью от 3 до 20 мм, и второй поток, содержащий продукт крупностью менее 3 мм, каждый из которых выводят из зоны обработки.

При использовании в качестве обрабатываемого материала породы, содержащей алмазы, с крупностью кусков менее 500 мм ее исследуют с определением гранулометрического, минералогического и химического составов, кристаллической структуры и физических свойств, задают класс крупности целевого продукта, лежащий в пределах от 0,5 до 50 мм, при этом на первой стадии второго этапа амплитуду напряжения импульсов высоковольтного разряда выбирают от 140 до 220 кВ, а энергию импульсов - от 3 до 10 кДж, на второй стадии амплитуду напряжения импульсов выбирают от 50 до 120 кВ, а энергию импульсов - от 0,3 до 1,2 кДж, а механическое воздействие на обеих стадиях осуществляют путем осуществления колебаний с частотой от 2 до 5 Гц и амплитудой до 20 мм, при этом на первой стадии обработки осуществляют разделение продуктов по классам крупности на два потока, первый из которых, содержащий продукт крупностью от 0,1 до 50 мм, направляют на вторую стадию обработки, а второй поток, содержащий продукт крупностью менее 0,1 мм, непрерывно выводят из зоны обработки, причем на второй стадии обработки осуществляют разделение продуктов по классам крупности на два потока, первый из которых содержит целевой продукт крупностью от 0,5 до 50 мм, и второй поток, содержащий продукт крупностью менее 0,5 мм, каждый из которых выводят из зоны обработки.

При использовании в качестве обрабатываемого материала железной магнетитовой руды с крупностью кусков менее 300 мм, ее исследуют с определением гранулометрического, минералогического и химического составов, кристаллической структуры и физических свойств, задают классы крупности целевого продукта, лежащие в пределах от 10 до 60 мм и до 0,5 мм, при этом на первой стадии второго этапа амплитуду напряжения импульсов высоковольтного разряда выбирают от 150 до 200 кВ, а энергию импульсов - от 2 до 8 кДж, на второй стадии амплитуду напряжения импульсов выбирают от 40 до 100 кВ, а энергию импульсов - от 0,3 до 0,8 кДж, а механическое воздействие на обеих стадиях осуществляют путем осуществления колебаний с частотой от 2 до 5 Гц и амплитудой до 20 мм, при этом на первой стадии обработки осуществляют разделение продуктов по классам крупности на два потока, первый из которых, содержащий продукт крупностью от 0,5 до 60 мм, направляют на вторую стадию обработки, а второй поток, содержащий продукт крупностью менее 0,5 мм, непрерывно выводят из зоны обработки, причем на второй стадии обработки осуществляют разделение продуктов по классам крупности на два потока, первый из которых содержит целевой продукт крупностью от 10 до 60 мм, и второй поток, содержащий продукт крупностью менее 10 мм, каждый из которых выводят из зоны обработки, при этом при выводе указанных потоков из зоны обработки осуществляют их магнитную сепарацию путем приложения магнитного поля напряженностью от 8 до 400 А/м и формируют дополнительные потоки магнитного концентрата.

При использовании в качестве обрабатываемого материала хромитовой руды с крупностью кусков менее 200 мм ее исследуют с определением гранулометрического, минералогического и химического составов, кристаллической структуры и физических свойств, задают класс крупности целевого продукта, лежащий в пределах от 5 до 20 мм, при этом на первой стадии второго этапа обработки амплитуду напряжения импульсов высоковольтного разряда выбирают от 130 до 180 кВ, а энергию импульсов - от 5 до 8 кДж, на второй стадии второго этапа амплитуду напряжения импульсов высоковольтного разряда выбирают от 40 до 80 кВ, а энергию импульсов - от 0,3 до 1 кДж, а механическое воздействие на обеих стадиях осуществляют путем осуществления колебаний с частотой от 2 до 5 Гц и амплитудой до 20 мм, при этом на первой стадии обработки осуществляют разделение продуктов по классам крупности на два потока, первый из которых, содержащий продукт крупностью от 1 до 20 мм, направляют на вторую стадию обработки, а второй поток, содержащий продукт крупностью менее 1 мм, непрерывно выводят из зоны обработки, причем на второй стадии обработки осуществляют разделение продуктов по классам крупности на два потока, первый из которых содержит целевой продукт крупностью от 5 до 20 мм, и второй поток, содержащий продукт крупностью менее 5 мм, каждый из которых выводят из зоны обработки, при этом при выводе указанных потоков из зоны обработки осуществляют их гравитационную сепарацию и формируют дополнительные потоки хромитового концентрата.

При использовании в качестве обрабатываемого материала золотосодержащей малосульфидной кварцевой руды с крупностью кусков менее 200 мм ее исследуют с определением с определением гранулометрического, минералогического и химического составов, кристаллической структуры и физических свойств, задают класс крупности целевого продукта, лежащий в пределах от 30 до 50 мм, от 10 до 30 мм, от 1 до 10 мм и до 1 мм, при этом на первой стадии второго этапа обработки амплитуду напряжения импульсов высоковольтного разряда выбирают от 130 до 180 кВ, а энергию импульсов - от 5 до 8 кДж, на второй стадии второго этапа амплитуду напряжения импульсов высоковольтного разряда выбирают от 40 до 80 кВ, а энергию импульсов - от 0,3 до 1 кДж, а механическое воздействие на обеих стадиях осуществляют путем осуществления колебаний с частотой от 2 до 5 Гц и амплитудой до 20 мм, при этом на первой стадии обработки осуществляют разделение продуктов по классам крупности на два потока, первый из которых, содержащий продукт крупностью от 1 до 50 мм, направляют на вторую стадию обработки, а второй поток, содержащий продукт крупностью менее 1 мм, непрерывно выводят из зоны обработки, причем на второй стадии обработки осуществляют разделение продуктов по классам крупности на четыре потока, первый из которых содержит целевой продукт крупностью до 1 мм, второй - от 1 до 10 мм, третий - от 10 до 30 мм и четвертый - от 30 до 50 мм, каждый из которых выводят из зоны обработки.

Поставленная задача решена также созданием устройства для дезинтеграции и обогащения твердых материалов, содержащего корпус, средство подачи обрабатываемого материала, средство физического воздействия на обрабатываемый материал, по меньшей мере одно средство разделения обрабатываемого материала по классам крупности и средство удаления полученных фракций целевого продукта, при этом согласно изобретению устройство содержит набор средств для одновременного осуществления комбинации физических воздействий на обрабатываемый материал, блок синхронизации физических воздействий, электрически связанный с названным набором средств для одновременного осуществления комбинации физических воздействий, и средство для определения состава, структуры и свойств обрабатываемого материала.

Предлагаемое устройство благодаря наличию в нем набора средств для одновременного осуществления комбинации физических воздействий обеспечивает повышение эффективности извлечения ценных компонентов из обрабатываемых материалов при сохранении целостности зерен и кристаллов, например драгоценных камней, благородных, цветных и черных металлов. Тщательное предварительное исследование состава, структуры и свойств обрабатываемого материала позволяет выбрать комбинацию и параметры физических воздействий, которые позволяют осуществить селективную дезинтеграцию без нарушения целостности зерен и кристаллов ценного компонента.

Для оперативного управления процессом обработки целесообразно, чтобы устройство содержало средство анализа свойств промежуточного продукта, связанное с набором средств для одновременного осуществления комбинации физических воздействий, и блок управления физическими воздействиями, электрически связанный с набором средств для одновременного осуществления комбинации физических воздействий.

Для уменьшения энергетических затрат полезно, чтобы устройство имело средство для сепарации полученных фракций целевого продукта по заданным классам крупности и средство возврата фракций, имеющих класс крупности больше заданного, на вторую стадию обработки.

Конструктивно выгодно, чтобы в корпусе была размещена жидкая среда, или газообразная среда, или сочетание жидкой и газообразной сред, при этом обрабатываемый материал был погружен в указанную среду, а набор средств для одновременного осуществления комбинации физических воздействий на обрабатываемый материал контактировал с указанными средами или был изолирован от контакта с указанной средой.

В одном из конкретных вариантов выполнения предлагаемого устройства возможно, чтобы в корпусе были образованы по меньшей мере две дезинтеграционные камеры, в первой из которых размещено средство предварительного разупрочнения обрабатываемого материала и первый набор средств для одновременного осуществления первой комбинации физических воздействий на обрабатываемый материал, а во второй камере размещен второй набор средств для одновременного осуществления второй комбинации физических воздействий на обрабатываемый материал, при этом камеры соединены средством перемещения обрабатываемого материала из одной камеры в другую.

Целесообразно, чтобы первый и второй наборы средств для одновременного осуществления комбинации физических воздействий на обрабатываемый материал были выполнены аналогично и каждое из этих средств представляло собой два высоковольтных электрода, подключенных к источнику питания через генератор импульсных напряжений и токов, и высоковольтный трансформатор-выпрямитель, и заземленный электрод, выполненный в виде наклонных ступенчатых секций, имеющих сепарирующие отверстия разного размера и механически связанный с виброприводом, при этом устройство должно иметь средство предварительного разупрочнения обрабатываемого материала, которое представляет собой соленоид, охватывающий среднюю часть высоковольтных электродов и снабженный генератором питания соленоида, подключенным к блоку управления и синхронизации.

Для расширения спектра получаемого целевого продукта целесообразно, чтобы устройство имело средство магнитной сепарации или средство гравитационной сепарации полученных фракций целевого продукта.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его выполнения и сопровождающими чертежами, на которых: фиг. 1 изображает устройство для дезинтеграции и обогащения твердых материалов согласно изобретению; фиг.2 - принципиальную схему, поясняющую способ дезинтеграции и обогащения твердых материалов; фиг.3 - гистограмму распределения шпинели из магнезиальных скарнов; фиг.4 - гистограмму распределения алмазов в кимберлитовой трубке; фиг. 5 - гистограмму распределения магнетита в кальцит-магнетитовых рудах; фиг.6 - гистограмму распределения зерен хромита во вкрапленных (нодулярных) рудах; фиг.7 - гистограмму распределения золота в малосульфидных кварцевых жилах.

Предлагаемый способ дезинтеграции и обогащения твердых материалов заключается в том, что предварительно исследуют обрабатываемый материал и определяют его состав, структуру и свойства, которые анализируют и по результатам анализа выбирают комбинацию и параметры физических воздействий, которые оптимальны для селективной дезинтеграции и обогащения обрабатываемого материала с выделением фракций целевого продукта с заданными свойствами и заданного класса крупности при минимальных затратах энергии.

В качестве обрабатываемого материала, в частности, могут быть использованы руды, содержащие включения драгоценных камней и благородных металлов, например кимберлитовую или лампроитовую породу, магнезиальные скарны с благородной шпинелью, золотосодержащие и платиносодержащие руды черносланцевой формации, изумрудсодержащие руды (пегматитовые, грейзеновые, сланцевые), рубинсодержащие или сапфирсодержащие руды и другие, а также различные отходы, например бетонные отходы.

В зависимости от типа обрабатываемого материала определяют те из указанных выше свойств, которые являются наиболее объективными для выбора комбинации физических воздействий, позволяющей добиться наиболее эффективных результатов, например, для бетонных отходов - это прочность цементных спаек, твердость щебня и его фракционный состав.

После этого обрабатываемый материал подают в зону обработки и осуществляют комбинацию физических воздействий, которую выбирают из группы, включающей воздействие магнитным полем, воздействие электрическим полем, воздействие электромагнитным полем, механическое воздействие, тепловое воздействие, воздействие акустическими колебаниями.

Выбранную комбинацию физических воздействий прикладывают к обрабатываемому материалу до его разрушения по границам зерен (кристаллов) при сохранении их целостности и получения фракций заданного класса крупности, при этом производят анализ промежуточного продукта и при необходимости корректируют параметры по меньшей мере одного физического воздействия.

В качестве воздействия магнитным полем используют магнитное поле, создаваемое в зоне обработки соленоидами, которые размещают вокруг этой зоны, и/или системой проводников, через которые пропускают импульсный ток и которые размещают внутри зоны обработки.

При этом воздействие магнитным полем целесообразно осуществлять при обработке материалов, содержащих ферро- или ферримагнитные компоненты, например Fe, Co, Ni, Mn, магнетит, пирротин и друтие.

В качестве воздействия электрическим полем используют электрическое поле, которое создают в зоне обработки системой проводников, на которые подают импульсное напряжение, а в качестве воздействия электромагнитным полем используют высокочастотное электромагнитное поле, которое создают в зоне обработки системой проводников, через которые пропускают переменный и/или импульсный ток.

В качестве механического воздействия используют по меньшей мере одно воздействие, которое выбирают из группы: ударные волны, усилия растяжения-сжатия, вибрация или сдвиговые усилия, а при размещении зоны обработки в жидкой среде в качестве механического воздействия используют импульсное изменение давления жидкой среды.

В качестве теплового воздействия возможно использовать нагрев среды, окружающей обрабатываемый материал, или нагрев обрабатываемого материала переменным электромагнитным полем, а в качестве воздействия акустическими колебаниями - ультразвуковые волны, распространяющиеся в зоне обработки через обрабатываемый материал.

Для усиления эффекта разрыва межкристаллических связей по меньшей мере одно из физических воздействий из указанной группы воздействий, входящих в комбинацию, целесообразно осуществлять в постоянном, переменном или импульсном режиме, а каждое импульсное воздействие, входящее в комбинацию, осуществлять повторяющимися пакетами, при этом частоту повторения пакетов импульсных воздействий выбирают в диапазоне от 0,1 до 200 Гц. При этом каждый пакет импульсного воздействия осуществляют путем поочередного использования противоположных по направлению векторов