ОТСАДОЧНАЯ МАШИНА ЦЕНТРОБЕЖНАЯ Российский патент 1999 года по МПК B03B5/10 

Предлагаемое изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для обогащения руд и песков, содержащих мелкозернистые тяжелые минералы.

Известны серийно выпускаемые и имеющие широкое применение как в нашей стране, так и за рубежом отсадочные машины типа МОД и типа Труд. Отсадочная машина этих типов имеет две симметричные отсадочные камеры, эксцентриковый привод, подвижные конуса и резиновые диафрагмы, с помощью которых привод создает в отсадочных камерах восходяще-нисходящие пульсации воды (Проспект завода "Труд", Новосибирск, 1993).

Общий недостаток этих машин: снижение эффективности обогащения с уменьшением крупности, особенно мало извлечение частиц крупностью менее 0,25 мм. Между тем, уже в ближайшие годы основным источником добычи золота, например, станут россыпные месторождения трудно- и среднепромывистых песков, в которых доля золота крупностью менее 0,25 мм превышает 50%, а также старые отвалы и месторождения коренных тонковкрапленных руд, в которых золото очень мелкое.

Известны центробежные сепараторы, например сепаратор Knelson, получивший распространение в золотодобывающей отрасли. Сепаратор состоит из обогатительной камеры конической формы, вращающейся на вертикальной оси. Тяжелые частицы улавливаются в межрифельном пространстве камеры, уплотнение оседающих частиц предотвращается непрерывным противотоком воды через перфорированные стенки камеры (Проспект фирмы KNELSON GOLD CONCENTRATOR INC, april 14, 1994, "20" KNELSON CONCENTRATOR").

Недостатком данной машины является прерывность в работе из-за периодичности разгрузки концентрата. И еще, в сепараторе Knelson, как и в других центробежных сепараторах, совместно осаждаются в концентрат частицы, обладающие одинаковыми силами инерции, т.е. тяжелые мелкие вместе с легкими крупными. Этот продукт затем должен дообогащаться в поле действия гравитационных сил, где происходит разделение на легкие и тяжелые фракции.

Известная центробежная отсадочная машина Kelsey включает вращающуюся отсадочную камеру с перфорированными стенками, вращающийся корпус отсадочного отделения, приводную систему (электродвигатель - цепная пара - вал) их вращения; диафрагму, систему колебания ее (кулачковый вал - цепная пара - электродвигатель), устройство разгрузки концентрата, легкой фракции и загрузки питания. В отсадочной машине Kelsey действуют одновременно два процесса: центрифугирования и отсадки (Патент Австралии 04269, 1986).

Недостаток данной отсадочной машины: сложность ее конструкции, низкая производительность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по физической сути процесса разделения и конструктивному исполнению является отсадочная машина, включающая неподвижный корпус, обогатительную камеру конусообразной формы, консольно закрепленную на вращающемся вертикальном валу, бесконтактное уплотнение между верхним фланцем корпуса и камеры, подвижный конус, диафрагму, одноплечий балансирный привод, последние образуют систему для получения в обогатительной камере с перфорированными стенками восходящих - нисходящих импульсов воды (Патент США 4056464, B 03 B 5/16, 1976).

Недостатки машины:
- однокамерная конструкция не только уменьшает производительность, но и исключает технологическую гибкость ее: при необходимости невозможен перемыв легких фракций, что снижает показатели извлечения и качества продуктов разделения;
- применяется одноплечий балансирный привод, тем самым в элементах машины создаются повышенные силовые нагрузки; по сравнению с двуплечим расход энергии на колебания выше;
- из основ проектирования центрифуг известно, что консольное крепление обогатительной камеры неприемлемо, если проектируются крупногабаритные машины средней и большой мощности (Соколов В.И. и др. "Автоматические и непрерывно действующие центрифуги", М., 1954, с. 103-104).

Поставленная задача заключается в том, чтобы повысить эффективность обогащения, производительность и надежность машины, снизить энергоемкость.

Это достигается тем, что отсадочная машина центробежная, включающая опорную раму, отсадочное отделение, содержащее неподвижный корпус с фланцем в верхней части, отсадочную камеру конусообразной формы с перфорированными стенками, фланцем и сливным порогом, консольно закрепленную на вращающемся валу, диафрагму, подвижный корпус, балансирный привод, питающий трубопровод с переключателем и разгрузочные приспособления для надрешетного и подрешетного продуктов, дополнительно снабжена равновеликим симметрично расположенным отсадочным отделением идентичной конструкции, диафрагмой, подвижным корпусом. Балансирный привод выполнен двуплечим. Между неподвижными корпусами и подвижными отсадочными камерами на фланцах последних выполнены бесконтактные лабиринтные уплотнения. Уплотнения выполнены в виде нескольких многозаходных спиралеобразных рифлей. Сечение рифлей имеет форму прямоугольного треугольника с вертикальной гранью, обращенной к оси вращения. Машина имеет приспособления для разгрузки надрешетного продукта в виде пульпоприемников улиткообразной формы, размещенных над отсадочными отделениями. Вертикальные валы снабжены нижними плавающими опорами, выполненными в виде резиновых многогранных втулок. Грани отверстий втулок криволинейны и описаны по гипоциклоиде.

Отсадочная машина центробежная отличается от прототипа наличием второго равновеликого и симметрично расположенного отсадочного отделения идентичной конструкции, 2-ой диафрагмы, 2-го подвижного конуса, двуплечего балансирного привода, а между неподвижным корпусом и подвижной отсадочной камерой на фланце последней выполнено бесконтактное лабиринтное уплотнение в виде нескольких многозаходных спиралеобразных рифлей, имеющих в сечении форму прямоугольного треугольника с вертикальной гранью, обращенной к оси вращения. Для разгрузки надрешетного продукта над отсадочными отделениями расположены пульпоприемники улиткообразной формы. Валы снабжены нижними плавающими опорами, выполненными в виде резиновых многогранных втулок, грани отверстий которых криволинейны и описаны по гипоциклоиде.

Совокупность известных и новых признаков заявляемой машины позволяет создать уравновешенную систему колебаний конусов, исключить течь рабочей жидкости из отсадочного отделения, образуя встречный насосный эффект бесконтактным лабиринтным уплотнением, расширить технологические возможности машины путем создания гидронапорного эффекта за счет пульпоприемника легкой фракции улиткообразной формы.

Это позволило повысить производительность машины, надежность и эффективность ее работы, снизить расход электроэнергии и расширить технологические возможности.

Приведенные отличительные признаки неизвестны и очевидным образом из уровня техники не вытекают.

На фиг. 1 показана схема отсадочной машины центробежной, на фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б по фиг. 1, на фиг. 4 - разрез Г-Г по фиг. 3, на фиг. 5 - разрез В-В по фиг. 1.

Заявляемая отсадочная машина центробежная включает опорную раму 1, на которой размещены два одинаковых симметрично расположенных отсадочных отделения 2 - 3 - 4 - 5, каждое из которых включает неподвижный корпус 2 с фланцем в верхней части, отсадочную камеру 3 конусообразной формы с перфорированными стенками, фланцем и порогом 4, приводной вертикальный вал 5 с верхней подшипниковой опорой 6 и нижней плавающей опорой 7. Нижняя опора 7 выполнена в виде резиновой многогранной втулки, грани отверстий которой криволинейны и описаны по гипоциклоиде. Для передачи вращательного движения камерам 3 валы 5 соединены через муфты 8 с электродвигателями 9. В боковой стенке корпусов 2 имеются патрубки 10 подвода подрешетной воды. Между неподвижными корпусами 2 и подвижными осадочными камерами 3 на фланцах последних выполнены бесконтактные лабиринтные уплотнения 11 в виде нескольких многозаходных спиралеобразных рифлей 12, имеющих в сечении форму прямоугольного треугольника, причем вертикальные грани рифлей обращены к осям вращения. В верхней части отсадочных отделений расположены питающий трубопровод 13, оснащенный переключателем питания (на фиг. не показан). На верхних фланцах корпусов 2 над отсадочными отделениями (2, 3, 4, 5) размещены пульпоприемники 14 улиткообразной формы для разгрузки надрешетного продукта. Неподвижные корпуса 2 осадочных отделений (2 - 3 - 4 - 5) через диафрагмы 15 соединены с подвижными конусами 16, которые шарнирно связаны балансирной рамой 17, приводимой в движение двуплечим балансирным приводом 18. В нижней части подвижных конусов 16 выполнены разгрузочные патрубки 19.

Заявляемая отсадочная машина работает следующим образом.

Запуск машины начинают с пуска на холостом ходу, для чего включают электродвигатели 9, вращение от которых через муфты 8 и валы 5 передается отсадочным камерам 3, посредством двуплечего балансирного привода 17, 18, вертикальные возвратно-поступательные колебания через диафрагмы 15 передаются подвижным конусам 16. Для заполнения машины водой открывается подача напорной воды через патрубки 10. Для образования постели через трубопровод 13 в виде пульпы загружаются зерна гематита (или его заменители) крупностью несколько большей, чем отверстия в стенках отсадочных камер 3 до полного заполнения ячеек камеры.

Рабочий процесс начинается с подачи через трубопровод 13 обогащаемого материала в отсадочные камеры 3. Рудные частицы под действием центробежных сил отбрасываются к периферии и движутся по поверхности искусственной постели вверх к сливному порогу 4. Одновременно рудные частицы и частицы постели испытывают действие сил гравитационного разделения отсадкой. Тяжелые рудные частицы проникают через пульсирующую постель и отверстия в стенках камеры 3 и попадают в корпуса отсадочных отделений 2, далее в подвижные конуса 16 и непрерывно разгружаются через патрубки 19. Легкая фракция движется вверх и разгружается через сливной порог 4 в пульпоприемники 14 улиткообразной формы. Между неподвижными корпусами 2 и отсадочными камерами 3 на фланцах последних выполнены бесконтактные лабиринтные уплотнения 11 в виде нескольких многозаходных спиралеобразных рифлей 12, за счет чего создается встречный насосный эффект, что уменьшает течь, рабочей жидкости из отсадочных отделений (2 - 3 - 4 - 5).

Так работают обе отсадочные камеры 3 по параллельной схеме.

При последовательной схеме - питание подается только в первую камеру 3, легкая фракция из которой пульпоприемником 14 улиткообразной формы подается за счет гидронапора во вторую камеру 3 на перечистку.

Конструкция машины обеспечивает как параллельную, так и последовательную работу отсадочных камер 3, что позволяет оперативно менять технологию в зависимости от качества исходного питания и требований по концентрату и расширяет технологические возможности машины.

Конструкция заявляемой осадочной машины по сравнение с прототипом позволяет:
- повысить производительность, если отсадочные камеры работают параллельно, или улучшить качество концентрата и извлечение полезных тяжелых частиц при последовательной работе, когда хвосты первой камеры перечищаются во второй;
- снизить расход энергии и повысить надежность машины, образовав уравновешенную систему колебаний, путем применения двуплечего балансирного привода, который создает меньшую силовую нагрузку в конструкции и меньше потребляет энергии;
- уменьшить расход энергии, снизив утечку рабочей жидкости через бесконтактное уплотнение между неподвижным корпусом отсадочного отделения и вращающейся отсадочной камерой, путем установки на рабочей стороне фланца многозаходных спиралеобразных рифлей, за счет чего создается встречный насосный эффект, что уменьшает течь рабочей жидкости, а следовательно уменьшается общий расход энергии;
- повысить надежность машины за счет того, что вращающиеся валы, на которых крепятся отсадочные камеры, имеют нижние плавающие подшипниковые опоры; из основ проектирования центрифуг известно, что консольная схема установки обезвоживающих камер применима по условиям механической надежности в машинах небольшой мощности, в крупногабаритных центрифугах большой мощности рекомендуется применять и нижние подшипниковые опоры.

На заводе "Труд" изготовлен опытно-промышленный образец заявляемой отсадочной машины. АОЗТ НТЦ ГОМ совместно с институтом "ЦНИИОлово" провели промышленные испытания на обогатительной фабрике Новосибирского оловокомбината. Отсадочная машина была установлена параллельно действующей технологической линии из двух гидроциклонов и семи столов СКО-7,5. Сравнительные испытания на переработке старых шламовых хвостов сложного минералогического состава показали, что при одинаковой производительности показатели извлечения олова у отсадочной машины выше на 1,5%, что машина надежна в эксплуатации, удобна в обслуживании.

Изобретение может быть использовано для обогащения руд и песков, содержащих мелкозернистые тяжелые минералы, посредством гравитационного разделения их в потоке пульпы. Машина включает опорную раму, на которой размещены два равновеликих отсадочных отделения. Отделения выполнены в виде неподвижного корпуса с фланцем в верхней части и подвижной отсадочной камеры конусообразной формы с перфорированными стенками, фланцем и сливным порогом. Камеры консольно закреплены на вращающихся валах с нижними плавающими опорами. Машина снабжена трубопроводом для подачи пульпы в камеры и патрубками для подачи подрешетной воды. Неподвижные корпуса осадочных отделений через диафрагмы соединены с подвижными конусами, которые шарнирно связаны балансирной рамой, приводимой в движение двуплечим балансирным приводом. Подвижные конусы в нижней части снабжены патрубками для разгрузки тяжелой фракции. В отсадочных отделениях между неподвижными корпусами и подвижными отсадочными камерами на фланцах камер выполнены бесконтактные лабиринтные уплотнения в виде нескольких многозаходных спиралеобразных рифлей, которые в сечении имеют форму прямоугольного треугольника с вертикальной гранью, обращенной к оси вращения. Для разгрузки легкой фракции над отсадочными отделениями расположены пульпоприемники улиткообразной формы. Изобретение позволяет снизить расход энергии и повысить эффективность обогащения и надежность машины. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Отсадочная машина центробежная, включающая опорную раму, отсадочное отделение, содержащее неподвижный корпус с фланцем в верхней части, отсадочную камеру конусообразной формы с перфорированными стенками, с фланцем и сливным порогом, консольно закрепленную на вращающемся валу, бесконтактное уплотнение между фланцами корпуса и камеры, диафрагму, подвижный конус, балансирный привод, питающий трубопровод и разгрузочные приспособления для надрешетного и подрешетного продуктов, отличающаяся тем, что отсадочная машина центробежная снабжена вторым равновеликим и симметрично расположенным отсадочным отделением идентичной конструкции, диафрагмой, конусом, пульпоприемниками улиткообразной формы, размещенными над отсадочными отделениями, причем валы имеют нижние плавающие опоры, балансирный привод двуплечий, а бесконтактные уплотнения выполнены в виде нескольких многозаходных спиралеобразных рифлей, имеющих в сечении форму прямоугольного треугольника вертикальной гранью, обращенной к оси вращения. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что нижние плавающие опоры выполнены в виде резиновых многогранных втулок, грани отверстий которых криволинейны и описаны по гипоциклоиде.