ЦЕНТРОБЕЖНО-ВИБРАЦИОННЫЙ КОНЦЕНТРАТОР Российский патент 1999 года по МПК B03B5/32 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для разделения твердых частиц по плотности, например, для переработки золотосодержащих руд и песков тонких классов.

Известны центробежные аппараты, в которых на частицы материала действуют центробежные силы, во много раз превышающие силу собственного веса. Например, чашевые концентраторы (1). Такие концентраторы содержат вращающуюся чашу с нарифлением на внутренней поверхности в виде кольцевых канавок. На дно чаши подается питание, в процессе работы тяжелый концентрат собирается в кольцевых канавках, по мере его накопления чаша останавливается или снижает обороты, питание прекращается и концентрат смывается через отверстие на дне чаши.

Недостатком таких аппаратов является невысокое качество концентрата ввиду того, что в процессе работы пристенный слой материала под действием центробежных сил сильно уплотняется и разделение становится неэффективным.

Известен также сепаратор Knelson компании Batman Enginering Incorporation (2). Сепаратор содержит вертикально установленный ротор, выполненный в форме усеченного конуса с двойными стенками. Питание сепаратора осуществляется через центральную трубу, не доходящую до дна ротора. Внутренняя поверхность конуса содержит кольцевые канавки, на дне которых имеются перфорации для подачи воды из межстенного пространства конуса для разрыхления пристенного слоя. В таком сепараторе на частицы действуют, с одной стороны, центробежные силы, в десятки раз превосходящие силу собственного веса и, с другой стороны, - восходящие потоки воды. Разгрузка концентрата осуществляется периодически по мере накопления его в рифлях.

Недостатками такого устройства являются сложность конструкции, а также высокие требования к поддержанию режимов работы и чистоте разрыхляющей воды.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является центробежно-вибрационный концентратор Брагина (3). Концентратор включает раму, чашу, установленную на валу в эксцентрике, соединенным шкивом с приводом, при этом вал нижней частью соединен с приводом вторым шкивом и прикрепленной к шкиву торообразной эластичной оболочкой. Чаша выполнена с кольцевыми канавками на внутренней поверхности и с отверстием в днище. Привод, вращая вал через торообразную оболочку и вращая эксцентрик, сообщает чаше вращение и радиальные биения. В рабочем режиме исходное сырье подается во вращающуюся чашу, центробежные силы отбрасывают частицы сырья на стенку чаши, а радиальные силовые импульсы, действующие в плоскости, перпендикулярной оси вращения чаши, разрыхляют пристенный слой сырья, не давая ему уплотниться, и поддерживают процесс разделения. По мере накопления тяжелой фракции в кольцевых канавках подача питания в чашу прекращается, чаша останавливается и тяжелая фракция смывается через отверстие в днище в сборник.

Недостатком такого аппарата является сложность конструкции и недостаточная ее надежность, особенно при высоких частотах вращения.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение ее надежности и расширение рабочих режимов работы.

Сущность изобретения заключается в том, что в центробежно-вибрационном концентраторе, включающем чашу, к днищу которой одним концом подсоединен вал, привод, закрепленный на раме и сообщенный с другим концом вала, вал одним концом сообщен с приводом вращения карданным шарниром, другой конец вала крепится к внутренней стороне днища чаши, а на внешней стороне днище содержит цилиндрический выступ из ферромагнитного материала, внутри выступа размещен закрепленный на раме штырь, окончание которого выполнено в виде кольцевого магнита.

Благодаря тому, что вал чаши соединен с приводом вращения карданным шарниром, а чаша содержит цилиндрический выступ, внутри которого размещен укрепленный на раме штырь с магнитом, чаша, вращаясь на валу, притягивается своим выступом к штырю и обкатывает его, испытывая при вращении и радиальные биения.

На чертеже представлен общий вид концентратора. Концентратор содержит раму 1, чашу 2, установленную на валу 3. Вал верхним концом соединен с приводом 4 карданным шарниром 5. На внешней стороне дна чаша содержит цилиндрический выступ 6, выполненный из ферромагнитного материала. Внутрь выступа входит штырь 7 с кольцевым постоянным магнитом 8. Концентратор содержит также приемник легкой фракции 9 и приемник тяжелой фракции 10.

Сепаратор работает следующим образом. Привод 4 через карданный шарнир 5 вращает вал 3. Чаша 2 своим выступом 6 притягивается к штырю 7 с магнитом (стрелкой показано как замыкается магнитный поток) и упирается на него. При вращении вала за счет трения внутренней поверхности выступа по штырю происходит обкатка чаши по поверхности штыря. Таким образом, чаше 2 сообщается вращение и радиальные биения, определяемые радиальным зазором между внутренним диаметром выступа и диаметром штыря. Можно отметить, что каждая точка чаши в случае обкатки чаши без скольжения вычерчивает в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения, кривую линию, определяемую как трохоида (так же как и в прототипе).

В рабочем режиме на дно чаши подается питание в виде пульпы. Под действием центробежных сил поток сырья прижимается к внутренней рифленой поверхности чаши. Образованный пристенный слой сырья под действием радиальных силовых импульсов разрыхляется. Частицы тяжелой фракции, содержащиеся в обогащаемом материале, проникают в поры разрыхленного слоя и под действием центробежных сил концентрируются на дне кольцевых канавок. Частицы легкой фракции вместе с потоком воды сливаются через верхний край чаши в приемник 9. По мере накопления частиц тяжелой фракции концентратор останавливается и тяжелая фракция смывается в приемник 10 через отверстия на дне чаши (не показано).

В целях снижения возможного нагрева от вихревых токов, наводимых в цилиндрическом выступе и в штыре, они могут быть выполнены шихтованными из электротехнической стали. Кроме того, вместо постоянного магнита может быть установлен электромагнит включаемый при переходных режимах работы концентратора. Обкатываемые поверхности могут иметь износостойкие покрытия.

Соотношением диаметра штыря и внутреннего диаметра выступа определяется соотношение между частотой вращения чаши ω и частотой ее радиальных биений f.

где m - есть отношение диаметра штыря к внутреннему диаметру выступа.

Примером конкретного выполнения может служить центробежно-вибрационный концентратор производительностью около 200 кг/ч для материала крупностью минус 0,1 мм, в котором диаметр штыря составляет 25 мм, а внутренний диаметр цилиндрического выступа - 30 мм. Наибольший внутренний диаметр чаши у ее верхнего края составляет 120 мм. Чаша содержит кольцевые канавки глубиной 12 мм. Скорость вращения вала привода 850 об/мин, частота радиальных биений чаши - 5100 в минуту.

Ряд предварительных экспериментов по обогащению золотосодержащих песков вышеуказанной крупности показал извлечение золота более 90%, при коэффициенте сокращения 800 и более.

Для специалистов в этой области техники очевидно, что в конструкцию выше описанного устройства могут быть внесены изменения и дополнения, не выходящие за рамки сути изобретения, объем которых определен в формуле изобретения.

Источники информации
1. Патент Российской Федерации, 2065775, кл. B 03 B 5/32, опубл. 1996 г.

2. Итоги науки и техники. - М.: ВИНИТИ, 1987 г. Обогащение полезных ископаемых, т. 21, с. 44.

3. Авторское свидетельство, 1651955, кл. B 03 B 5/32, опубл. 1991/о

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано для разделения твердых частиц по плотности, например, для переработки золотосодержащих руд и песков тонких классов. Центробежно-вибрационный концентратор включает чашу, к днищу которой одним концом подсоединен вал, привод, закрепленный на раме и сообщенный с другим концом вала, вал одним концом сообщен с приводом вращения карданным шарниром, другой конец вала крепится к внутренней стороне днища чаши, а на внешней стороне днище содержит цилиндрический выступ из ферромагнитного материала, внутри выступа размещен закрепленный на раме штырь, окончание которого выполнено в виде кольцевого магнита. Изобретение позволяет упростить конструкцию, повысить ее надежность и расширить диапазон работы. 1 ил.

Центробежно-вибрационный концентратор, включающий чашу, к днищу которой одним концом подсоединен вал, привод, закрепленный на раме и сообщенный с другим концом вала, отличающийся тем, что вал одним концом сообщен с приводом вращения карданным шарниром, другой конец вала крепится к внутренней стороне днища чаши, а на внешней стороне днище содержит цилиндрический выступ из ферромагнитного материала, внутри выступа размещен закрепленный на раме штырь, окончание которого выполнено в виде кольцевого магнита.