ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОНЦЕНТРАТОР Российский патент 2005 года по МПК B03B5/32 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к устройствам для обогащения руд и песков, содержащих свободные тяжелые металлы и минералы.

Широко известны центробежные концентраторы тяжелых минералов, разрыхление (псевдоожижение) обогащаемого материала, в которых достигается путем гидродинамики, вибрации рабочего органа или их сочетания. Параметры гидродинамического или вибрационного псевдоожижения материала должны быть адекватны гравитационному или центробежному его уплотнению, что неизбежно приводит к флуктуационному выносу наиболее мелких фракций тяжелых минералов в легкий продукт и, таким образом, снижению их извлечения.

Известно устройство для концентрации тяжелых минералов для обогащения полезных ископаемых, включающий желоб и трафареты, причем желоб выполнен в поперечном сечении с переменной кривизной и снабжен закрылками, жестко закрепленными на его бортах и образующими с ними перевернутую емкость, причем желоб установлен с возможностью колебаний относительно его продольной оси. Желоб в поперечном сечении выполнен в виде полуэллипса в загрузочной части, плавно переходящий в полуокружность в загрузочной части, а ось колебаний проходит через центр массы желоба под его нагрузкой. Кроме того, в известном устройстве псевдоожижение и, соответственно, текучесть материала достигается уменьшением устойчивости частиц на наклоняющейся рабочей поверхности до неустойчивого их состояния (см. патент RU №2147466, МПК 7 В 03 В 5/70, приоритет 1998.01.15, «Шлюз для обогащения полезных ископаемых»).

Однако эффективность разделения минералов в указанном устройстве низка, поскольку процесс сепарации материала происходит в гравитационном поле.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и по конструктивной особенности является центробежный концентратор с рабочим органом, выполненным в виде чаши, приводимой во вращение механизмом привода, связь чаши с механизмом привода осуществлена через гибкий элемент, обеспечивающий возможность отклонения оси вращения чаши от вертикали, а концентратор снабжен ограничителем угла наклона чаши, причем ограничитель угла наклона чаши выполнен в виде криволинейной поверхности, опоясывающей чашу, по которой чаша перекатывается при ее вращении механизмом привода. Криволинейная поверхность ограничителя угла наклона чаши и контактирующая с ней часть наружной поверхности чаши выполнены из материалов с фрикционными свойствами (см. патент RU №2109570, МПК 6 В 03 В 5/32, приоритет 1998.01.15, «Центробежный концентратор»).

Вибрационный принцип разрыхления центрифугируемого материала в указанном устройстве не обеспечивает высокого извлечения особенно сравнительно крупных классов золота, что характерно для концентраторов с вибрационным способом разрыхления центрифугируемого материала.

Известно множество предложений, направленных на повышение эффективности работы центробежных концентраторов, однако данная задача продолжает оставаться актуальной.

Основная задача изобретения заключается в создании устройства, позволяющего увеличить эффективность процесса обогащения за счет извлечения мелких и тонких классов золота, независимо от крупности исходного материала и повышения концентрации металла.

Для достижения поставленной задачи рабочий орган выполнен в виде эллипсоида вращения и снабжен устройством, обеспечивающим колебания рабочего органа относительно оси привода его вращения посредством рычага, связывающего рабочий орган со штоком, совершающим возвратно-поступательное движение от электродвигателя и кривошипа при максимальных углах поворота рабочего органа.

На чертеже изображен общий вид центробежного концентратора. Заявляемый согласно первому пункту формулы изобретения последний включает рабочий орган 1, выполненный в виде эллипсоида вращения с окнами 2, расположенными с противоположных сторон линии, соединяющей фокусы, и служащими для подвода исходного материала и выпуска продуктов разделения.

Внутренний слой, представленный частицами сравнительно небольшой плотности при максимальных углах (α) поворота рабочего органа 1, сливается попеременно через одно и другое окна 2 в кожух 10 и далее.

Частицы металла концентрируются по периферии на рабочей поверхности и периодически по мере их накопления разгружаются через разгрузочное устройство 11.

Отличительные признаки устройства обеспечивают особенности функционирования центробежного концентратора, а именно путем мало возмущенного течения пульпы на наклоняющейся рабочей поверхности, при котором флуктуационное перемешивание частиц твердой фазы различной плотности практически исключается. Знакопеременное изменение потенциальной энергии слоя частиц в концентраторе путем колебания рабочего органа относительно оси вращения привода в отличие, например от гидродинамического и вибрационного способов также не приводит к их флуктуационному перемешиванию.

Лабораторный образец данного концентратора диаметром 150 мм испытан при частоте вращения 760 об/мин, частота колебаний 92 мин^-1 и α_мах=32°. В качестве исходного материала принята искусственная смесь кварцевого песка с магнетитом крупностью 0-5 мм в соотношении 83/17 при содержании твердой фазы в пульпе 40%, содержание золота 2% крупностью 0-1 мм. Извлечение золота крупностью более 0,074 мм составило 100%, менее 0,074 мм - 98,7%.

Рабочий орган 1 гибкими элементами 3 связан с механизмом привода 4, вращающим этот орган.

Концентратор снабжен устройством, обеспечивающим колебания рабочего органа 1 относительно оси 4 привода 5 его вращения посредством, например, рычага 6, связывающего рабочий орган 1 со штоком 7, совершающим в том числе возвратно-поступательное движение от электродвигателя 8 и кривошипа 9.

Рабочий орган 1 концентратора помещен в кожух 10 с разгрузочным устройством 11. Концентратор включает патрубок 12 для подачи в рабочий орган 1 исходного материала в виде пульпы.

Во втором и последующих пунктах (2-4) формулы изобретения приведены частные случаи выполнения рабочего органа в виде сфероида - сжатого эллипсоида вращения; рабочий орган выполнен в виде сферы - частного случая эллипсоида вращения; рабочий орган выполнен в виде сфероида - сжатого эллипсоида вращения; рабочий орган выполнен в виде тора.

Работает концентратор следующим образом.

При включенных механизме привода 5, вращающего рабочий орган, 1 и устройстве, обеспечивающем его колебания относительно оси вращения позиции 6, 7, 8, 9, через патрубок 12 в рабочий орган 1 подается исходный материал в виде пульпы. Центрифугируемый слой твердой фазы при колебаниях рабочего органа 1, перетекая под действием тангенциальной составляющей ускорения в направлении от одного окна 2 к другому, расслаивается по плотности частиц.

Преимущества: Колебания рабочего органа смещает ось эллипсоида относительно оси привода его вращения, что изменяет потенциальную энергию центрифугируемого слоя материала, который перетекает по рабочей поверхности из стороны в сторону, стремясь занять положение с минимальной потенциальной энергией. В результате мало возмущенного «течения» слоя материала создается благоприятное условие относительного перемещения в нем частиц различной плотности практически без флуктуационного их перемешивания, что и реализуется в концентраторе для обогащения минерального сырья. Увеличивается извлечение наиболее тонких фракций металла до 98,7%.

Изобретение относится к устройствам для обогащения руд и песков, содержащих свободные тяжелые металлы и минералы. Концентратор включает рабочий орган, приводимый во вращение механизмом привода с гибкой связью между ними. Рабочий орган выполнен в виде эллипсоида вращения. Рабочий орган снабжен устройством, обеспечивающим колебания рабочего органа относительно оси привода его вращения и выполненным в виде рычага, связывающего рабочий орган со штоком, совершающим возвратно-поступательное движение от электродвигателя и кривошипа. Технический результат - повышение эффективности процесса обогащения и концентрации металла. 1 ил.

Центробежный концентратор с рабочим органом, приводимым во вращение механизмом привода с гибкой связью между ними, отличающийся тем, что рабочий орган выполнен в виде эллипсоида вращения и снабжен устройством, обеспечивающим колебания рабочего органа относительно оси привода его вращения посредством рычага, связывающего рабочий орган со штоком, совершающим возвратно-поступательное движение от электродвигателя и кривошипа.