СЕПАРАТОР ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ РУД Российский патент 1995 года по МПК B07C5/346 B03B13/06 

Изобретение касается обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при сортировке алмазосодержащих руд, например, в рентгенолюминесцентных сепараторах.

Наиболее близким по технической сущности является сепаратор, в котором куски материала из бункера через шибер попадают на конусный раскладчик, поверхность которого имеет низкий коэффициент трения. Частицы под действием силы тяжести разгоняются до заданной скорости и после схода с конуса свободно падают, обеспечивая требуемое расстояние между частицами в зоне определения сорта, и при прохождении полезного зерна отклоняются в концентратный отсек исполнительными механизмами.

Этот сепаратор отличается простотой конструкторской реализации вследствие того, что использован конусный раскладчик, так как движение происходит в радиальных плоскостях и не требуется смещение зон определения сорта и действия исполнительных механизмов.

Однако недостатком известного сепаратора является его низкая эффективность сортировки мокрых материалов мелких классов крупности, например 2-5 мм, из-за образования агрегатов (комков) материала, что вызвано конструкцией транспортирующего механизма (конусного раскладчика).

Движение кусков мокрого материала происходит с разной скоростью из-за изменения характера движения кусков в зависимости от количества транспортной воды (отношения Т: Ж), а это влечет за собой изменение траектории движения кусков в зоне определения сорта и исполнительных механизмов.

Таким образом, известные технические решения не могут обеспечить заданную (например, обогащение мокрого материала класса крупности 5-2 мм) производительность 25-30 т/ч.

Цель изобретения повышение эффективности сепарации путем стабилизации кинематических параметров мокрого потока материала и увеличения производительности.

Это достигается тем, что сепаратор для обогащения руд содержит загрузочный бункер, который снабжен патрубком в верхней части и конической насадкой на нижнем конце вертикальной загрузочной трубы, затвор, формирователь кольцевого потока, конусный питатель, источники первичного и приемники вторичного излучения, исполнительные механизмы, концентратный и хвостовой отсеки, а образующая поверхность конусного питателя выполнена в виде кусочно-линейной функции.

Кроме того, формирователь кольцевого потока расположен между бункером и конусным питателем.

При этом бункер, формирователь кольцевого потока и конусный питатель расположены соосно, а зона обнаружения и регистрации расположена на поверхности конусного питателя.

Новыми и существенными отличиями предлагаемого сепаратора является то, что образующая поверхности конусного питателя выполнена в виде линейно-кусочной функции. Это позволяет получить равную скорость потока материала на входе и выходе с конусного питателя, а следовательно, в зоне обнаружения-регистрации и исполнительных механизмов. Развернув поток материала близко к горизонтальному направлению в этом случае при срабатывании пневматических исполнительных механизмов разных каналов направление действия не направлено навстречу друг другу и не влияет на траекторию движения материала. Также при разворачивании потока в горизонтальном направлении увеличивается развертка конусного питателя и поток в зоне обнаружения и регистрации становится монослойным, при этой конструкции достигается большая производительность при малых габаритных размерах.

Данная конструкция питателя позволяет выполнить основные требования, сделанные в результате анализа работы сепараторов, работающих на данном классе крупности:
поток материала должен быть монослойным в зоне обнаружения и регистрации;
зона обнаружения и регистрации должна располагаться на поверхности конусного питателя;
направление потока материала в зоне действия исполнительных механизмов должно быть близкое к горизонтальному.

Отмечается простота в изготовлении.

Бункер снабжен патрубком в верхней части и конической насадкой на конце вертикальной загрузочной трубы.

Патрубок предназначен для отвода избытка транспортной воды из бункера, а коническая насадка предназначена для создания подпора материала, при котором происходит заполнение пор между зернами материала водой. Совокупность этих признаков позволяет поддерживать постоянное отношение Т:Ж, а следовательно, коэффициента трения между потоком материала и поверхностью конусного питателя, что позволяет добиться постоянной скорости и траектории потока в зонах обнаружения-регистрации и исполнительных механизмов.

На фиг.1 представлена технологическая схема сепаратора; на фиг.2 транспортная схема движения потока материала в сепараторе.

Движение потока материала пол конусному питателю определяется системой уравнений (см.фиг.2):
m·V_x· mq·sinα F_тр;
m·V_y· N-mq·cosα (1) где V_x V_y скорость по оси Х, совпадающей с образующей конуса и осью Y, перпендикулярной образующей, м/с;
α- угол наклона образующей конуса, рад;
N K˙ F_тр реакция поверхности на зерно, Н;
F_тр сила трения, Н;
K коэффициент трения, тогда скорость зерна
V_x [2˙ g˙x˙ (sin α- K cosα ) + V_o²] (2) а высота потока
H + · где R координата от высоты конуса, м;
V_о начальная скорость зерна, м/с;
k_н насыпная плотность, кг/м³.

Анализируя уравнение (2), можно сказать, что скорость движения потока материала с водой зависит от коэффициента трения К между поверхностью конусного питателя и потоком материала, который в свою очередь зависит от отношения Т: Ж, поэтому при постоянстве отношения Т:Ж стабильны коэффициент трения К и скорость потока, а при стабильности кинематических параметров потока достигается высокая эффективность сепарации извлечение алмазов.

При использовании бункера с патрубком и конической насадкой материал, попадая в бункер, смешивается с транспортной водой, при этом часть воды полностью заполняет поры между зернами материала, а избыток ее выводится из бункера через патрубок. Этим обеспечивает постоянство отношения Т:Ж.

Практически измерения отношения Т:Ж для алмазосодержащего материала при полном заполнении пор между зернами водой для данного класса крупности 2,32-2,35.

Применение конической насадки в сепараторе для обогащения руд служит для отклонения потока материала в центр чаши центробежного питателя, а использование конической насадки по изобретению служит для создания подпора материала и заполнения пор между зернами водой для обеспечения постоянного отношения Т:Ж или коэффициента трения.

Введен формирователь кольцевого потока (ФКП), использование которого позволяет снизить требования к центровке конусного питателя относительно конической насадки. Так как при смещении оси симметрии конусного питателя происходит неравномерная загрузка рабочей поверхности конусного питателя, следовательно будет неравномерной высота потока, что влечет нарушение монослойности в зоне обнаружения, к перекрытию и потере зерен полезного компонента.

Для устранения этого недостатка и снижения требования к соосности бункера и конусного питателя между бункером и конусным питателем расположен формирователь кольцевого потока материала, на выходе которого поток имеет форму кольца, и нарушение соосности не приводит к неравномерной загрузке конусного питателя.

Зона обнаружения-регистрации расположена на поверхности конусного питателя, что позволяет
уменьшить объем светящегося воздуха по сравнению с обнаружением в свободном полете, являющимся источником шума (фона), который не позволяет обнаруживать слаболюминесцирующие алмазы,
устранить воздействие обратной воздушной волны при срабатывании пневматических исполнительных механизмов на траекторию потока материала в зоне обнаружения-регистрации.

Сепаратор содержит бункер 1, патрубок 2 для перелива транспортной воды, расположенный в верхней части бункера 1, вертикальную загрузочную трубу 3 с конической насадкой 4 на ее нижнем конце, затвор 5, формирователь 6 кольцевого потока, расположенный между бункером 1 и конусным питателем 7, образующая которого выполнена по форме кусочно-линейной функции, источники 8 первичного и приемника 9 вторичного излучения, исполнительные механизмы 10, концентратный отсек 11 и хвостовой отсек 12. Бункер 1, формирователь 6 кольцевого потока и конусный питатель 7 расположены соосно, зона регистрации и обнаружения расположена на поверхности конусного питателя 7. Бункер 1 выполнен из листового металла, вверху которого имеется патрубок 2 для удаления избытка транспортной воды, а внизу бункер стыкуется через фланцевое соединение с вертикальной загрузочной трубой 3, на конце которой крепится коническая насадка 4, выполненная из полиуретана. Коническая насадка предназначена для создания подпора материала в бункере, что устраняет движение материала "на проход" и создает постоянное оптимальное отношение Т:Ж. Формирователь 6 кольцевого потока (фиг.2) состоит из приемного конуса, кольцевой части и конической части, которые выполнены из полиуретана для повышения износостойкости.

Параметры (углы наклона образующих α₂ и α₄ высоты Н₂, Н₃, Н₄выбираются такими, что скорость потока на входе в формирователь 6 кольцевого потока равна по модулю скорости на выходе из формирователя 6 кольцевого потока (V₁ равна V₄).

Конусный питатель 7 выполнен из металла, образующая которого для простоты технической реализации выполнена по форме кусочно-линейной функции, при этом соблюдается принцип равенства скорости потока материала на входе в конусный питатель и в зоне обнаружения-регистрации. Поэтому конусный питатель 6 собран из усеченных конусов (фиг.2).

В качестве источников 8 первичного излучения применяются рентгеновские трубки 5БХВ-6, а в качестве приемников 9 вторичного излучения стандартные приемники сепаратора ЛС-4-02, использующиеся на обогатительных фабриках ПНО "Якуталмаз" в настоящее время. Диаметр зоны рентгеновского облучения 300 мм шириной 12 мм. В качестве исполнительных механизмов 10 применяются пневмоотсекатели сепаратора ЛС-4-02.

Сепаратор работает следующим образом.

В загрузочный бункер 1 (фиг.1) подаются материал и транспортная вода, избыток которой отводится из загрузочного бункера 1 через патрубок 2, затем поток материала через вертикальную загрузочную трубу 3 и коническую насадку 4 при открытом затворе 5 поступает в формирователь кольцевого потока 6, где поток приобретает сечение в виде кольца и попадает на конусный питатель 7, где поток распределяется по поверхности и в зоне обнаружения и регистрации становится монослойным. Над зоной обнаружения и регистрации расположены источники 8 первичного и приемники 9 вторичного излучения. После схода с конусного питателя 7 часть потока с полезным компонентом отклоняется исполнительными механизмами 10 в концентратный отсек 11, а зерна пустой породы попадают в хвостовой отсек 12.

Таким образом, предлагаемый сепаратор для обогащения руд имеет технические преимущества в сравнении с известными техническими решениями.

Результаты проведенных испытаний сепаратора с конусным питателем, приведенные в таблице показали, что данный сепаратор может быть применен для обогащения мокрого материала крупностью 2-5 мм с производительностью 30 т/ч со средним извлечением 94,7 процентов и средним сокращением 106 раз.

Изобретение касается обогащения полезных ископаемых, может быть использовано при сортировке руд, например, в рентгено-люминесцентной сепарации и позволяет повысить эффективность сепарации путем стабилизации кинематических параметров мокрого потока материала и увеличить производительность до 30 т/ч для класса крупности 2-5 мм. Сущность: сепаратор содержит бункер, патрубок для перелива транспортной воды, расположенный в верхней части бункера, вертикальную загрузочную трубу с конической насадкой на ее нижнем конце, затвор, формирователь кольцевого потока, расположенный между бункером и конусным питателем, образующая которого выполнена в форме кусочно-линейной функции, источники первичного и приемники вторичного излучения, исполнительные механизмы, концентратный отсек и хвостовой отсек. Бункер, формирователь кольцевого потока и конусный питатель расположены соосно, зона регистрации и обнаружения расположена на поверхности конусного питателя. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. СЕПАРАТОР ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ РУД, содержащий бункер, затвор, конусный питатель, источники первичного и приемники вторичного излучения, исполнительные механизмы, концентратный и хвостовой отсеки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности сепарации путем стабилизации кинематических параметров потока материала и увеличения производительности, бункер снабжен патрубком в верхней части и конической насадкой на нижнем конце вертикальной загрузочной трубы, в сепаратор введен формирователь кольцевого потока, расположенный между бункером и конусным питателем, а образующая конусного питателя выполнена в форме кусочно-линейной функции. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что бункер, формирователь кольцевого потока и конусный питатель расположены соосно. 3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что зона обнаружения и регистрации расположена на поверхности конусного питателя.