ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 1997 года по МПК B03B5/32 

Предлагаемое изобретение относится к области первичной переработки руд и других продуктов, а именно к устройствам для гравитационного обогащения смесей материалов, различающихся по плотности и крупности и находящихся в свободном состоянии, может быть использовано в цветной и черной металлургии, в химической промышленности и промышленности строительных материалов.

При обогащении золота и платиносодержащих россыпных материалов, особенно при разведке и опробовании руд россыпных месторождений, используются центробежные сепараторы периодического действия, которые на бедных россыпных продуктах обеспечивают довольно высокую степень концентрации материала, достигающую несколько тысяч раз.

Как правило, при использовании центробежных сепараторов материал, подготовленный к обогащению, поступает сверху на вращающийся ротор, под действием силы тяжести стекает по его наклонной боковой поверхности. Тяжелые минералы задерживаются на рифленой вертикальной стенки ротора и накапливаются в кольцевых пространствах между рифлей. Легкие же зерна вместе с водой разгружаются, переливаясь через вертикальный борт. (См. А.Г.Лопатин. "Центробежное обогащение руд и песков", Недра, 1987 г. стр.167-215).

Известное устройство для гравитационного обогащения руд по а.с.СССР N 1219148, кл. В 04 В 5/10, содержащее установленную на вертикальном приводном валу конусообразную чашу со сферическим днищем, на внутренней поверхности которой выполнены рифления, а по центру чаши размещен загрузочный патрубок, в котором для повышения степени обогащения размещены рассекатели потока и приспособления для дробления твердой фракции. По мнению авторов изобретения, оно позволяет дополнительно извлекать золото из концентрата на 0,5%
К недостаткам известного устройства при всех его достоинствах следует отнести в целом невысокое извлечение золота.

Известен центробежный сепаратор по патенту США N 4776833, кл. 494-27, публикация 10.11.88, который предназначен для разделения смеси материала различной тяжести. Сепаратор содержит центробежную чашу, имеющую основание и наружные стенки, проходящие вверх от основания к открытому концу чаши. На внутренней поверхности чаши выполнены выступы, между которыми образуются кольцевые углубления на определенном расстоянии друг от друга. Кроме того, сепаратор содержит привод для вращения чаши, узел, подающий материал в чашу, и устройство для приема продуктов разделения. Кроме того, наружная поверхность чаши снабжена системой подачи жидкости, проходящей через сквозные отверстия чаши в зоне кольцевых углублений.

Центробежный сепаратор по известному патенту США (взят за прототип) работает следующим образом.

Через узел, подающий материал, он поступает на основание чаши, и далее под действием центробежных сил вращения он перемещается по стенкам чаши, проходя выступы и кольцевые углубления. В период перемещения от основания к разгрузочному концу чаши тяжелые минералы задерживаются в кольцевых углублениях и накапливаются там. Легкие же зерна вместе с водой разгружаются, переливаясь через вертикальный борт.

К недостаткам центробежного сепаратора по патенту США при всех его достоинствах следует отнести нарушения движения материала вдоль поверхности чаши, уплотнение твердой фазы в кольцевых углублениях, задержание ее, ухудшение процесса разделения.

Целью изобретения является повышение степени и качества извлечения ценных компонентов.

Поставленная цель достигается тем, что в центробежном сепараторе периодического действия, содержащем установленный на вертикальном приводной валу конусообразную чашу, имеющую основание и стенки, проходящие вверх от основания к открытому концу чаши, полки, выполненные на внутренней поверхности чаши и разнесенные по ее высоте рядами и образующие кольцевые углубления, привод для вращения чаши, загрузочный патрубок и приемник для продуктов разделения, полки в каждом ряду выполнены прерывисто, причем полки предыдущего ряда перекрывают зазоры в последующем ряду, а наружная боковая поверхность загрузочного патрубка снабжена ворошителями, выполненными в виде стержней и установленных с зазором в кольцевых углублениях, а основание конусообразной чаши снабжено завихрителем потока, причем ворошитель выполнен с возможностью его регулирования по длине и наращиванию, при этом ворошитель снабжен устройством для подачи жидкости в зону кольцевого углубления, а в нижней части конусообразной чаши, в зоне проекции выходного отверстия загрузочного патрубка, закреплен рассекатель потока, установленный с зазором относительно выходного отверстия загрузочного патрубка и днища чаши, причем рассекатель потока может быть выполнен в виде перфорированного диска, кроме того зазоры между полок в каждом ряду на внутренней поверхности чаши могут быть снабжены узкими соединительными поясками.

Кроме того, внешняя поверхность загрузочного патрубка снабжена рубашкой, соединенной с системой подачи жидкости, а сама рубашка соединена с устройством для подачи жидкости в зону кольцевого углубления, а конусообразная чаша снаружи снабжена дополнительной рубашкой для подвода жидкости, а сама чаша в зоне кольцевых углублений снабжена сквозными отверстиями, кроме того нижняя часть полок и соединительных поясков может быть выполнена из меди или ее сплавов, а завихритель потока может быть выполнен в виде радиально расположенных криволинейных лопаток.

Техническая сущность предлагаемого изобретения поясняется следующим.

Для предотвращения уплотнения твердой фазы материала в кольцевых углублениях, а также его задержке в них под действием центробежных сил предложено полки в каждом ряду выполнить прерывисто, т.е. зазорами относительно друг друга, а для повышения степени разделения осевшего в кольцевых углублениях материала предложено его разрыхлять ворошителями.

Кроме того, для создания ламинарного движения потока пульпы в центробежной чаше предложено сепаратор снабдить рассекателем и завихрителем потока, а для еще лучшего разделения материала в зону кольцевых углублений под полками предложено вводить дополнительно воду. При использовании материалов, содержащих золото и ртуть, нижние части полок и соединительных поясков выполнять из меди или ее сплавов. В этом случае извлечение золота повышается.

Сравнение предложенного технического решения с прототипом показывает, что оно отличается от него признаками, заявленными в отличительной части формулы изобретения, кроме признака, заявленного в п.8 формулы изобретения, а именно: конусообразная чаша снаружи снабжена дополнительной рубашкой для подвода жидкости, а сама чаша в зоне кольцевых углублений снабжена сквозными отверстиями.

Сравнение предложенного технического решения не только с прототипом, но и другими решениями в области центробежных сепараторов показывает, что известно:
принципиальное использование завихрителей потока (см.а.с.СССР N 825168, кл. В О4 В 3/00), однако заявленный завихритель потока отличается от него более эффективной формой лопатки, позволяющей делить поток пульпы, попадающий на основание центробежной чаши;
снабжение загрузочного патрубка рубашкой для подвода смывной воды в центробежную чашу (см.а.с.СССР N 1171093, кл В О4 В 1/04), однако характер подачи воды, место, и в целом конструкция в заявленном решении отличается от известного изобретения.

В то же время остальные неизвестные признаки в совокупности и во взаимосвязи со всеми известными позволяют достичь поставленной выше цели, а именно повысить степень и качество извлечения ценных компонентов, в частности золота из бедных россыпных продуктов.

Данный центробежный сепаратор прошел опытно-промышленные испытания в одной из старательских артелей Сибири и рекомендован к широкому использованию.

Техническая сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1, на которой показан общий вид центробежного сепаратора, на фиг. 2 центробежный сепаратор, снабженный дополнительной рубашкой снаружи, на фиг. 3 завихритель потока вид сверху, на фиг. 4 рассекатель потока вид сверху, на фиг. 5 - взаимное расположение полок по высоте в каждом ряду (показано 2 ряда), на фиг. 6 взаимное расположение полок с соединительными поясками (показан один ряд).

Центробежный сепаратор периодического действия содержит конусообразную чашу 1, состоящую из днища 2 и стенки 3, расположенный внутри чаши 1, загрузочный патрубок 4, приемник 5 для продуктов разделения, привод 6 для вращения чаши 1. На внутренней боковой поверхности 7 чаши установлены полки 8, разнесенные по ее высоте рядами и которые образуют кольцевые углубления 9. На загрузочном патрубке 4 снаружи закреплены ворошители 10, выполненные в виде стержней и которые имеют возможность регулирования их по длине, и возможность их наращивания после абразивного износа, и которые установлены в зоне кольцевых углублений 9. Днище 2 чаши 1 снабжено завихрителем 11 потоков, который может быть выполнен в виде радиально расположенных криволинейных лопаток, и устройством 12 для выгрузки ценных компонентов из чаши 1.

Для эффективной работы центробежного сепаратора конусообразная чаша 1 снаружи снабжена дополнительной рубашкой 13, которая с ней образует полость 14 для подвода в нее жидкости и которая соединена с кольцевыми углублениями сквозными отверстиями 15. Кроме того, загрузочный патрубок 4 снабжен рубашкой 16, которая образует полость 17, для подвода к ней жидкости и которая соединена сквозными каналами 18 с устройствами 19 для подачи жидкости в зону кольцевых углублений 9. На днище 2, над завихрителем 11 потока и под разгрузочным отверстием загрузочного патрубка 4 установлен рассекатель потока 20, выполненный в виде перфорированного диска 21. Полки 8 в каждом ряду, в местах, где они выполнены прерывисто, могут быть соединены узкими соединительными поясками 22.

Центробежный сепаратор работает следующим образом.

Подлежащий разделению материал в виде пульпы подают в конусообразную чашу 1 через загрузочный патрубок 4. Под давлением вращательного привода 6 конусообразная чаша 1, а в месте с ним и днище 2 с завихрителем 11 вращаются, в результате чего материал, поступающий на завихритель 11 под действием центробежных сил, перемещается на наклонную боковую поверхность 7 чаши 1 и, растекаясь по ней, перемещается вверх, проходя от одного ряда полок 8 к другому ряду и так постепенно до тех пор, пока обрабатываемый материал не начнет выгружаться через последний верхний ряд полок 8 в приемник 5 продуктов разделения. При своем движении тяжелые частицы осаждаются из потока пульпы на внутренней поверхности 7 чаши 1, особенно задерживаясь в кольцевых углублениях 9, полок 8, а легкие частицы пустой породы выносятся потоком пульпы за пределы чаши 1.

На практике, например, при извлечении золотого песка пульпа содержит частицы материала промежуточной плотности, которые, также осаждаясь с золотым песком, задерживаются в кольцевых углублениях 9. Для того, чтобы такой материал не задерживался в этих местах, предназначены ворошители 10, которые в зоне кольцевых углублений 9 по всей высоте чаши 1 подвергают осажденный материал рыхлению, увеличивая наилучшее его разделение.

Для создания ламинарного движения потока служит рассекатель потока 20, который дробит общую струю потока пульпы, придавая ей предварительное вращение.

В процессе длительной работы из-за контакта ворошителей 10 с абразивной средой они изнашиваются, а для постоянной эффективной работы их длина может регулироваться, а при полном износе рабочей части заменяться или наращиваться.

Выполнение полок 6 прерывисто, т.е. с зазорами относительно друг друга, хотя и позволяет эффективно выносить материал промежуточной плотности из кольцевых углублений 9, однако вместе с ним может выноситься и золотой песок. Чтобы снизить его потери, полки 8 в каждом ряду в местах, имеющих зазоры, соединены узкими соединительными поясками 22, которые снижают потери ценного материала. Проверено экспериментальным путем.

Для достижения еще большей эффективности отделения ценного материала от других продуктов пульпы в зоне кольцевых углублений 9 используется дополнительный подвод воды в эту зону через сквозные отверстия 15 чаши 1 на полости 14 и, кроме того, используется дополнительное орошение этой же зоны водой, осуществляемое подачей ее из полости 17 загрузочного патрубка 4 через сквозные отверстия 18 и устройство 19 для подачи жидкости в период ворошения материала в кольцевых углублениях 9.

Эти же системы дополнительного орошения водой используются при периодической выгрузке ценного материала через устройство 12 в период остановки сепаратора.

При использовании центробежных сепараторов на бедных россыпных продуктах, содержащих золото и ртуть, целесообразно нижние поверхности полок 8 и узких соединительных поясков выполнить из меди или ее сплавов.

Такое покрытие обеспечивает более полное извлечение амальгамы.

Использование: первичная переработка руд и других продуктов, а именно устройства для гравитационного обогащения смесей материалов, различающихся по плотности и крупности, и может быть использовано в цветной и черной металлургии, в химической промышленности и промышленности строительных материалов. Сущность изобретения: сепаратор содержит установленную на вертикальном приводном валу конусообразную чашу, состоящую из днища и стенки, загрузочного патрубка и приемника для продуктов разделения. На внутренней боковой поверхности чаши установлены полки, разнесенные по высоте рядами, которые образуют кольцевые углубления. Полки в каждом ряду выполнены прерывисто, и полки предыдущего ряда перекрывают зазоры в последующем ряду. Боковая наружная поверхность загрузочного патрубка снабжена ворошителями, выполненными в виде стержней и установленными с зазором в кольцевых углублениях. Днище чаши выполнено с завихрителем потока. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Центробежный сепаратор периодического действия, содержащий установленную на вертикальном приводном валу конусообразную чашу, имеющую днище и стенки, проходящие вверх от днища к открытому концу чаши, полки, выполненные на внутренней поверхности чаши и разнесенные по ее высоте рядами и образующие кольцевые углубления, привод для вращения чаши, загрузочный патрубок и приемник для продуктов разделения, отличающийся тем, что полки в каждом ряду выполнены прерывисто, причем полки предыдущего ряда перекрывают зазоры в последующем ряду, а наружная боковая поверхность загрузочного патрубка снабжена ворошителями, выполненными в виде стержней и установленнных с зазором в кольцевых углублениях, а днище конусообразной чаши снабжено завихрителем потока. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что ворошитель выполненн с возможностью его регулирования по длине и наращиванию. 3. Сепаратор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что ворошитель снабжен устройством для подачи жидкости в зону кольцевого углубления. 4. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что в нижней части конусообразной чаши, в зоне проекции выходного отверстия загрузочного патрубка, закреплен рассекатель потока, установленный с зазором относительно выходного отверстия загрузочного патрубка и днища чаши. 5. Сепаратор по п.4, отличающийся тем, что рассекатель потока выполнен в виде перфорированного диска. 6. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что зазоры между полками в ряду на внутренней поверхности чаши снабжены узкими соединительными поясками. 7. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что внешняя поверхность загрузочного патрубка снабжена рубашкой, соединенной с системой подачи жидкости, а сама рубашка соединена с устройством для подачи жидкости в зону кольцевого углубления. 8. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что конусообразная чаша снабжена дополнительной рубашкой для подвода жидкости, а сама чаша в зоне кольцевых углублений снабжена сквозными отверстиями. 9. Сепаратор по пп. 1 и 6, отличающийся тем, что нижняя часть полок и соединительных поясков выполнена из меди или ее сплавов. 10. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что завихритель потока выполнен в виде радиально расположенных криволинейных лопаток.