ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОНЦЕНТРАТОР Российский патент 2002 года по МПК B03B5/32 B04B7/00 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к устройствам для обогащения геологоразведочных проб, шламов, песков природных и техногенных месторождений, содержащих свободное золото. Более конкретно, изобретение относится к концентраторам, использующим для повышения в пробе доли частиц повышенной плотности, центробежные силы.

Широко известны концентраторы, в которых разделение материала (пробы) по плотности происходит за счет центробежных сил, действующих на минеральную смесь, помещенную во вращающийся орган.

Таким образом, выполнен, например, концентратор по авт. свид. СССР 208587, 1966. Устройство имеет чашу конической формы с нарифлениями, установленную на раме и приводимую во вращение электродвигателем. Однако эффективность разделения материала в указанном концентраторе низка, поскольку в процессе работы происходит уплотнение материала в межрифельном пространстве, что препятствует прохождению тяжелых частиц через массу более легких и приводит к большим потерям ценного компонента.

Одним из известных решений, направленных на устранение указанного недостатка, является разрыхление слоя материала посредством подвода дополнительного количества воды в межрифельное пространство. Так выполнен концентратор канадской фирмы Knelson, включающий рабочий орган в виде чаши, имеющей нарифления и отверстия в стенках для подвода разрыхляющей воды (Горный журнал, 3, 1999, стр. 76-79).

Однако трение между частицами и их сцепление под действием центробежных сил приводят к неравномерному распределению потока по сечению слоя и затрудняют разделение.

Хотя существуют решения, направленные на повышение эффективности работы концентраторов, определяемой качеством получаемого концентрата и производительностью установки, эта проблема продолжает оставаться актуальной. Именно она является основой для предлагаемого изобретения.

Задача решается благодаря тому, что, с целью повышения эффективности сепарации, концентратор дополнительно содержит пульсатор, жестко связанный с рабочим органом, а сам рабочий орган установлен с возможностью вертикальных колебаний. Таким образом, подача разрыхляющей воды в межрифельное пространство осуществляется через пульсатор, при этом пульсация потока воды производится синхронно с колебаниями рабочего органа, возбуждаемыми вибратором. Частота и амплитуда колебаний соответствуют значению, при котором вибрационное ускорение превышает центробежное, что в сочетании с пульсирующим потоком значительно уменьшает взаимодействие между частицами в отличие от концентратора Knelson и способствует их эффективному расслоению.

Отличительные признаки изобретения обеспечивают следующие специфические особенности процесса сепарации. Подаваемый материал попадает на распределительную площадку и под действием гравитационной и центробежной составляющей продолжает движение по стенкам конуса. Минуя безрифельную зону, где происходит равномерное расслоение смеси, частицы достигают кольцевых перегородок. В первом, образованном нарифлениями желобе концентрируются преимущественно самые тяжелые, а следовательно, самые крупные частицы металла. Далее, по ходу движения материала размер улавливаемых зерен ценного компонента уменьшается, в связи с чем возрастает вероятность их выноса потоком разрыхляющей воды. По этой причине перегородки отличаются по высоте, которая увеличивается пропорционально радиусу чаши в данном сечении. Коэффициент пропорциональности и высота нарифлений рассчитываются по формулам:

a_i = n_i•a_i-1 (2)
где n_i - коэффициент пропорциональности i-го нарифления по ходу движения материала; а_i - высота нарифлений, мм; r_i - радиус чаши, мм; α - угол наклона образующей чаши к вертикали, град.

Вследствие того что нарифления имеют различную высоту, кольцевые желоба которые они образуют, имеют различную емкость. Таким образом, для создания в желобах разрыхляющих потоков, равных по величине, количество отверстий для подвода воды возрастает в соответствии с увеличением емкости межрифельного пространства. Число отверстий изменяется аналогично изменению высоты перегородок, т.е. пропорционально радиусу конуса в данном сечении. Для вычислений используются формулы (1) и (2), где переменная n в этом случае соответствует количеству отверстий.

На фиг.1 изображен общий вид концентратора, на фиг.2 - часть рабочей поверхности с нарифлениями в продольном разрезе.

В соответствии с изобретением концентратор включает чашу 1, приводимую во вращение электродвигателем 2. Чаша 1 выполнена в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вниз, прикрепленного к шкиву 3 зажимами 4. Шкив 3 представляет собой колесо, не менее чем с четырьмя спицами, посаженное на верхний конец вала 5 посредством подшипниковой опоры 6. В верхней части чаши, у загрузочного отверстия с воронкой 7, имеется распределительная площадка 8. В нижней части чаши 1, с внешней стороны, расположена напорная камера 9, сообщающаяся с межрифельным пространством через специальные отверстия 10. Подвод воды в напорную камеру 9 осуществляется через патрубок 11, полый вал 5 и каналы 12 в спицах шкива 3. На торце шкива 3, у основания, установлены с эксцентриситетом к собственной оси вращения, по меньшей мере, два ролика 13. Ролики 13 окатываются по специальному фланцу 14. Движение вала 5 осуществляется по шлицам 15 и обеспечивается постоянно сжатой пружиной 16. На нижнем конце вала 5, внутри патрубка 11, имеется гайка-поршень 17.

Все узлы и детали концентратора скомпонованы на станине 18 с поддоном 19 и защищены кожухом 20.

Концентратор работает следующим образом.

При включении электродвигателя чаша 1, прикрепленная к шкиву 3, получает вращение вокруг ее оси посредством ременной передачи. Ролики 13, установленные на конце шкива 3, окатываясь по фланцу 14 с эксцентриситетом к собственной оси вращения, сообщают рабочему органу вместе с валом 6 перемещения по вертикали, т.е создают колебания чаши 1. Одновременно с включением привода в межрифельное пространство конуса подается вода через патрубок 11, полый вал 5, каналы 12 и специальные отверстия 10. Закрепленная на нижнем конце вала 5 гайка-поршень 17 посредством возвратно-поступательных движений внутри патрубка 11 создает переменное давление разрыхляющей воды в системе, обеспечивая пульсацию.

Исходный материал в виде пульпы подается в загрузочную воронку 7, попадает на распределительную площадку 8 и под действием гравитационной и центробежной составляющих продолжает движение по стенкам конуса. В процессе продвижения материала в пределах безрифельной зоны происходит его расслоение, при котором тяжелые минералы под действием центробежных сил движутся вплотную к стенке конуса, а более легкие занимают верхние слои. По достижении зоны нарифлений материал заполняет кольцевые желоба, образуя минеральную постель. Наиболее плотные частицы под действием центробежных сил проникают сквозь постель и концентрируются у стенок конуса. Эффективному извлечению ценного компонента из пульпы способствует разрыхление слоя материала пульсирующим потоком воды в сочетании с вибрацией рабочего органа. Во избежание забивания отверстий 10 они выполняются тангенциально под углом 45^o против вращения чаши 1.

Основная часть материала, содержащая преимущественно легкие частицы пустой породы, попадает в поддон 19 и разгружается в отвал. Съем концентрата осуществляется периодически. После полной остановки аппарата поднимается кожух 20, извлекается чаша, концентрат смывается чистой водой в отдельную емкость.

Изобретение может использоваться для обогащения полезных ископаемых, геолого-разведочных проб, шламов, песков природных техногенных месторождений, содержащих свободное золото. Центробежный концентратор содержит установленный на полом валу рабочий орган в виде чаши с нарифлениями и отверстиями для подвода разрыхляющей воды в межрифельное пространство через полый вал и соответствующий патрубок. Чаша с нарифлениями обращена большим основанием вниз. Концетратор снабжен пульсатором в виде гайки-поршня, закрепленного на нижнем конце вала и установленного с возможностью возвратно-поступательных движений внутри патрубка для подвода воды. Рабочий орган установлен с возможностью вертикальных колебаний. Изобретение повышает эффективность и качество извлечения концентрата. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Центробежный концентратор, включающий установленный на полом валу рабочий орган в виде чаши с нарифлениями и отверстиями для подвода разрыхляющей воды в межрифельное пространство через полый вал и соответствующий патрубок, отличающийся тем, что чаша с нарифлениями обращена большим основанием вниз, сам концентратор снабжен пульсатором в виде гайки-поршня, закрепленного на нижнем конце вала и установленного с возможностью возвратно-поступательных движений внутри патрубка для подвода воды, а рабочий орган установлен с возможностью вертикальных колебаний. 2. Центробежный концентратор по п.1, отличающийся тем, что высота нарифлений выполнена увеличивающейся по ходу движения материала на величину, пропорциональную радиусу чаши в данном сечении. 3. Центробежный концентратор по п.1, отличающийся тем, что количество отверстий между нарифлениями выполнено увеличивающимся по ходу движения материала на величину, пропорциональную радиусу чаши в данном сечении.