ПНЕВМОВИБРОКОНЦЕНТРАТОР Российский патент 2009 года по МПК B03B4/02 B07B4/08 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к аппаратам для гравитационного обогащения, и может быть использовано для извлечения полезного компонента из различных зернистых материалов.

Известен грохот-концентратор, включающий короб, вибровозбудитель, концентрационный элемент в виде симметрично расположенных поперечных ребер, ребристое покрытие концентрационного элемента выполнено износостойким, короб и концентрационный элемент имеют возможность изменения частоты и амплитуды вибрации, концентрационный элемент выполнен в виде тонкослойной пластины, снабженной продольными, вертикально расположенными стенками, поперечные ребра имеют уклон в сторону вертикальных стенок и наклон в загрузочную сторону грохота-концентратора, причем возможно изменение их количества, высоты и угла наклона [1].

Недостаток грохота-концентратора [1] заключается в отсутствии в нем необходимых конструктивных элементов, позволяющих повысить удельную производительность и качество процесса и одновременно непрерывно концентрировать и выводить фракции повышенной плотности и легкие фракции широкого диапазона крупности в отдельные продукты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является виброконцентратор, включающий короб, вибровозбудитель, концентрационный элемент в виде симметрично расположенных поперечных ребер, ребристое покрытие концентрационного элемента выполнено износостойким, короб и концентрационный элемент имеют возможность изменения частоты и амплитуды вибрации, концентрационный элемент выполнен в виде пластины, снабженной продольными, вертикально расположенными стенками, поперечные ребра имеют уклон в сторону вертикальных стенок и наклон в загрузочную сторону виброконцентратора, причем возможно изменение их количества, высоты и угла наклона [2].

Недостатком данного устройства также является отсутствие в нем необходимых конструктивных элементов, позволяющих повысить удельную производительность и качество процесса и одновременно непрерывно концентрировать и выводить фракции повышенной плотности и легкие фракции широкого диапазона крупности в отдельные продукты.

Целью изобретения является повышение эффективности и качества гравитационного обогащения полезных ископаемых и удельной производительности процесса за счет улучшения условий разделения минеральных смесей и непрерывного пневмовибродинамического выведения фракций повышенной плотности и легких фракций широкого диапазона крупности в отдельные продукты с возможностью регулируемого их выхода.

Поставленная цель достигается тем, что в пневмовиброконцентраторе, включающем короб, вибровозбудитель, концентрационный элемент в виде симметрично расположенных поперечных ребер, ребристое покрытие концентрационного элемента выполнено износостойким, короб и концентрационный элемент имеют возможность изменения частоты и амплитуды вибрации, концентрационный элемент выполнен в виде пластины, снабженной продольными, вертикально расположенными стенками, поперечные ребра имеют уклон в сторону вертикальных стенок и наклон в загрузочную сторону, причем возможно изменение их количества, высоты и угла наклона, пластина выполнена в виде плоского тонкослойного воздухосборника, снабженного штуцером для подвода сжатого воздуха, а ее рабочая поверхность выполнена из пористого материала (например, из пористой стали, титана и др.), при этом аэродинамическое сопротивление пористого материала, по меньшей мере, в два раза больше, чем аэродинамическое сопротивление слоя материала на этой рабочей поверхности, концентрационный элемент с симметрично расположенными поперечными ребрами разделен на отдельные сектора посредством разделительных поперечных ребер, аналогичных симметрично расположенным поперечным ребрам, но с зеркально расположенным уклоном, при этом разделительные поперечные ребра плотно соединены своими внешними торцевыми концами с продольными стенками, а между их внутренними торцевыми концами, по осевой линии концентрационного элемента, выполнены проходы из сектора в сектор, поперечные ребра, расположенные внутри каждого сектора, плотно соединены между собой и с разделительными поперечными ребрами своими внутренними торцевыми концами и имеют зазор между своими внешними торцевыми концами и продольными стенками, у внешних концов последних разделительных ребер установлены симметрично расположенные по отношению к продольной осевой линии концентрационного элемента концентратоприемники, экранированные с рабочей стороны боковыми наклонными стенками с высотой, превышающей высоту поперечных ребер, и имеющими регулируемый зазор в нижней части у поверхности пластины, концентрационный элемент снабжен крупноячеистой съемной решеткой, выполненной из вертикально расположенных пластин, установленной поверх поперечных ребер и закрепленной за продольные стенки, при этом возможно изменение высоты пластин съемной решетки и размера ее ячеек.

При создании изобретения авторы исходили из следующего.

При вибрациях слоя обогащаемого материала минералы, обладающие повышенной плотностью по отношению к минералам пустой породы, стремятся занять наиболее низкий уровень в этом слое. Такие условия вибрации слоя материала создаются в процессе грохочения. Поэтому на рабочей поверхности вибрационного грохота целесообразно дополнительно создать условия для концентрации и вывода таких минералов в отдельный продукт, а легких фракций в другой продукт. Этого можно достигнуть, если на рабочую поверхность виброконцентратора ввести конструктивные элементы, которые будут обеспечивать такие условия. В частности, концентрационный элемент рационально выполнить в форме пластины с симметрично расположенными на ее рабочей поверхности поперечными ребрами из износостойкого материала в виде ребристого покрытия, расположенного по всей площади пластины, а по бокам пластины закрепить вертикально расположенные продольные стенки. Высота этих стенок должна превышать высоту слоя обрабатываемого материала, с тем чтобы обогащаемый материал не выходил из рабочей зоны через боковые стенки концентрационного элемента. Для надежности выделения из обогащаемого материала минеральных зерен повышенной плотности поперечные ребра должны иметь уклон в направлении вертикальных стенок и наклон в загрузочную сторону.

Для интенсификации разделения материала необходимо обеспечить равномерное его псевдоожижение (разрыхление) при минимизированной флуктуации перемешивания частиц. Этого можно достигнуть, если пластину выполнить в виде плоского тонкослойного воздухосборника, снабженного штуцером для подвода сжатого воздуха, а ее рабочую поверхность выполнить из пористого материала (например, из пористой стали, титана и др.). Аэродинамическое сопротивление пористого материала должно быть при этом, по меньшей мере, в два раза больше, чем аэродинамическое сопротивление слоя обогащаемого материала на этой рабочей поверхности (значение расчетное).

В этом случае толщина слоя обогащаемого материала не будет отрицательно сказываться на его псевдоожижении, так как общее аэродинамическое сопротивление пористой поверхности и слоя обогащаемого материала останется при этом практически постоянным, несмотря на возможное некоторое изменение сопротивления слоя обогащаемого материала. Это обеспечивает достаточно равномерное псевдоожижение (разрыхление) слоя обогащаемого материала при минимизированной флуктуации перемешивания частиц.

Высоту слоя обогащаемого материала рационально при этом управляемо изменять, что возможно достигнуть, если концентрационный элемент дополнить крупноячеистой съемной решеткой, выполненной из вертикально расположенных пластин, которую целесообразно установить поверх поперечных ребер и закрепить за продольные стенки, при этом рационально предусмотреть возможность изменения высоты пластин съемной решетки и размера ее ячеек.

При реализации псевдоожижения слоя обогащаемого материала при виброконцентрации посредством продавливания сжатого воздуха через пористый материал в слой обогащаемого материала процесс виброконцентрации становится процессом пневмовиброконцентрации, а аппарат, в котором реализуется этот процесс пневмовиброконцентрации, правильнее назвать пневмовиброконцентратором.

Вышеизложенные условия концентрации приемлемы ко многим видам минерального сырья. Эффективность обогащения возрастает в случае, когда плотность зерен полезного компонента на много превышает плотность зерен пустой породы, например при обогащении золотосодержащих руд и песков, при обогащении редкометального сырья, оловянных руд и многих других, аналогичных и близких по разделительному признаку, видов сырья.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид пневмовиброконцентратора, на фиг.2 - вид аппарата сверху с показом его рабочего ребристого покрытия, на фиг.3 - вид по сечению А-А.

Пневмовиброконцентратор включает короб 1, закрепленный посредством амортизаторов 2 на опорной раме 3, и вибровозбудитель 4, предназначенный для создания необходимых вибраций рабочих органов аппарата. На коробе 1 помещен концентрационный элемент 5, выполненный в виде пластины 6 с ребристым износостойким покрытием из симметрично расположенных поперечных ребер 7. По бокам пластины 6 плотно закреплены продольные, вертикально расположенные стенки 8. В зависимости от ширины короба 1 количество концентрационных элементов 5 может быть и больше.

Для улучшения выделения и транспортировки минеральных зерен повышенной плотности вдоль поперечных ребер 7 они имеют уклон в направлении вертикальных стенок 8, а для лучшего удержания этих минеральных зерен на пластине 6 в межреберных впадинах 9 поперечные ребра 7 наклонены в загрузочную сторону аппарата.

У загрузочного конца аппарата на пластине 6 размещена приемная коробка 10, экранированная с внешней стороны поперечной вертикальной стенкой 11 с высотой, превышающей высоту поперечных ребер 7.

Концентрационный элемент 5 с симметрично расположенными поперечными ребрами 7 разделен на отдельные сектора 12 посредством разделительных поперечных ребер 13, аналогичных симметрично расположенным поперечным ребрам 7, но с зеркально расположенным уклоном. Разделительные поперечные ребра 13 плотно соединены своими внешними торцевыми концами с продольными стенками 8.

По осевой линии концентрационного элемента 5 между внутренними торцевыми концами разделительных поперечных ребер 13 выполнены проходы 14 из одного сектора 12 в другой, следующий за ним, сектор 12. Аналогичный проход 14 выполнен и из приемной коробки 10, экранированной с рабочей стороны разделительными поперечными ребрами 13 смежного с ней первого сектора 12.

Поперечные ребра 7, расположенные внутри каждого сектора 12, плотно соединены между собой и с разделительными поперечными ребрами 13 своими внутренними торцевыми концами и имеют зазор 15 между своими внешними торцевыми концами и продольными стенками 8.

Пластина 6 выполнена в виде плоского тонкослойного воздухосборника 16, снабженного штуцером 17 для подвода сжатого воздуха посредством эластичного рукава 18. Рабочая поверхность воздухосборника 16 выполнена из пористого материала (например, из пористой стали, титана и др.), при этом аэродинамическое сопротивление пористого материала, по меньшей мере, в два раза больше, чем аэродинамическое сопротивление слоя материала на этой рабочей поверхности.

У конца пневмовиброконцентратора, обратного загрузке, в пластине 6 выполнено щелевидное отверстие 19 для вывода хвостов, выходящих из аппарата через кромки последних от загрузки разделительных поперечных ребер 7. Щелевидное отверстие 19 экранировано с внешней стороны поперечной стенкой 20 с высотой, превышающей высоту поперечных ребер 7.

У внешних концов последних разделительных ребер 7 пневмовиброконцентратора установлены симметрично расположенные по отношению к продольной осевой линии концентрационного элемента 5 концентратоприемники 21, сообщенные с карманом 22 для вывода концентрата из аппарата.

Концентратоприемники 21 экранированы с рабочей стороны боковыми наклонными стенками 23 с высотой, превышающей высоту поперечных ребер 7, и имеющими регулируемые зазоры 24 в нижней части у поверхности пластины 6.

Для увеличения слоя обогащаемого материала и лучшего его разделения концентрационный элемент 5 снабжен крупноячеистой съемной решеткой 25, выполненной из вертикально расположенных пластин 26. Съемная решетка 25 установлена поверх поперечных ребер 7 и закреплена за продольные стенки 8. Для регулирования процесса пневмовиброконцентрации возможно изменение высоты пластин 26 съемной решетки 25 и размера ее ячеек 27.

Пневмовиброконцентратор работает следующим образом.

Материал, содержащий твердые частицы различной крупности и плотности, подается в приемную коробку 10, из которой он поступает на концентрационный элемент 5 поверх кромок разделительных поперечных ребер 13 и через проходы 14 сначала в первый сектор 12 концентрационного элемента 5, а затем в последующие сектора. На концентрационном элементе 5 осуществляется разделение материала по плотности его частиц. Более тяжелые минеральные зерна занимают самое нижнее положение в вибрирующем слое материала и по межреберным впадинам 9, скользя вдоль ребер 7, движутся в направлении вертикальных стенок 8. Движению тяжелых минеральных зерен по межреберным впадинам способствует уклон поперечных ребер 7 в направлении вертикальных стенок 8, а их удержанию в межреберных впадинах 9 способствует наклон ребер 7 в загрузочную сторону пневмовиброконцентратора. Дойдя до вертикальных стенок 8, тяжелые минеральные зерна движутся сначала вдоль этих стенок по зазорам 15, а затем вдоль разделительных поперечных ребер 13 до прохода 14, через который они переходят из одного сектора 12 в другой. Из последнего сектора 12 тяжелые минеральные зерна через регулируемый зазор 24 поступают в концентратоприемники 21 и затем через карман 22 выводятся из аппарата.

Выполненный в виде пластины 6 концентрационный элемент 5 обеспечивает поступление в концентрат всех наиболее тонких и шламистых частиц полезного компонента.

Интенсификация разделения материала обеспечивается равномерным его псевдоожижением (разрыхлением) при минимизированной флуктуации перемешивания частиц. Это достигается тем, что пластина 6 выполнена в виде плоского тонкослойного воздухосборника, снабженного штуцером 17 для подвода сжатого воздуха посредством эластичного рукава 18, а ее рабочая поверхность выполнена из пористого материала. Аэродинамическое сопротивление пористого материала при этом, по меньшей мере, в два раза больше, чем аэродинамическое сопротивление слоя обогащаемого материала на этой рабочей поверхности.

В этом случае толщина слоя обогащаемого материала не сказывается отрицательно на его псевдоожижении, так как общее аэродинамическое сопротивление пористой поверхности и слоя обогащаемого материала остается при этом практически постоянным, несмотря на некоторое изменение сопротивления слоя обогащаемого материала.

Высоту слоя обогащаемого материала управляемо изменяют посредством крупноячеистой съемной решетки 25, выполненной из вертикально расположенных пластин 26, установленной поверх поперечных ребер 7 и закрепленной за продольные стенки 8.

Хвостовые частицы материала движутся поверх поперечных ребер 7 и разделительных поперечных ребер 13 и непрерывно выводятся из аппарата через щелевидное отверстие 19.

Непрерывный вывод хвостов через щелевидное отверстие 19 со всей площади концентрационного элемента 5 обеспечивает высокую удельную производительность аппарата, а лабиринтный вывод тяжелых минеральных зерен обеспечивает их высокое извлечение в концентрат и высокую эффективность процесса пневмовиброконцентрации.

Настройку и регулирование процесса пневмовиброконцентрации осуществляют посредством изменения частоты и амплитуды вибрации короба 1 и концентрационного элемента 5, а также изменением угла наклона короба 1, изменением размера, количества, высоты и углов наклона поперечных ребер 7 и разделительных поперечных ребер 13, глубиной межреберных впадин 9, шириной щелевых отверстий 16, количеством концентрационных элементов 5, величиной технологической нагрузки обогащаемого материала и изменением толщины его слоя, изменением подачи сжатого воздуха для псевдоожижения.

Таким образом, предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволит, за счет улучшения условий разделения минеральных смесей и непрерывного пневмовибродинамического выведения фракций повышенной плотности и легких фракций широкого диапазона крупности в отдельные продукты с возможностью регулируемого их выхода, повысить эффективность гравитационного обогащения полезных ископаемых широкого диапазона крупности, а также повысить производительность и качество процесса.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации №2284865 "Грохот-концентратор"/ М.Н.Злобин, Е.М.Злобин, А.М.Злобин. №2005113214/03 от 03.05.2005, Бюл.2006, №28.

2. Патент Российской Федерации №2284864 "Виброконцентратор"/ М.Н.Злобин, Е.М.Злобин, А.М.Злобин. №2005114815/03 от 16.05.2005, Бюл.2006, №28, (прототип).

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, а именно к аппаратам для гравитационного обогащения, и может быть использовано для извлечения полезного компонента из различных зернистых материалов. Пневмовиброконцентратор включает короб, вибровозбудитель, концентрационный элемент, выполненный из симметрично расположенных поперечных ребер. Короб и концентрационный элемент имеют возможность изменения частоты и амплитуды вибрации. Концентрационный элемент выполнен в виде пластины, снабженной продольными, вертикально расположенными стенками. Поперечные ребра имеют уклон в сторону вертикальных стенок и наклон в загрузочную сторону. Концентрационный элемент разделен на отдельные сектора посредством разделительных поперечных ребер с зеркально расположенным уклоном. Разделительные поперечные ребра плотно соединены своими внешними торцевыми концами с продольными стенками, а симметрично расположенные поперечные ребра плотно соединены между собой и с разделительными поперечными ребрами своими внутренними торцевыми концами и имеют зазор между своими внешними торцевыми концами и продольными стенками. Между внутренними торцевыми концами разделительных поперечных ребер выполнены проходы из одного сектора в другой. Пластина выполнена в виде плоского тонкослойного воздухосборника, снабженного штуцером для подвода сжатого воздуха. Рабочая поверхность воздухосборника выполнена из пористого материала. Аэродинамическое сопротивление пористого материала, по меньшей мере, в два раза больше, чем аэродинамическое сопротивление слоя материала на этой рабочей поверхности. У внешних концов последних разделительных ребер установлены концентратоприемники, сообщенные с карманом для вывода концентрата. Концентратоприемники экранированы с рабочей стороны боковыми наклонными стенками, имеющими регулируемые зазоры в нижней части у поверхности пластины. Концентрационный элемент снабжен крупноячеистой съемной решеткой, выполненной из вертикально расположенных пластин. Съемная решетка установлена поверх поперечных ребер и закреплена за продольные стенки. Технический результат - повышение эффективности и качества гравитационного обогащения полезных ископаемых широкого диапазона крупности, а также повышение удельной производительности процесса. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Пневмовиброконцентратор, включающий короб, вибровозбудитель, концентрационный элемент в виде симметрично расположенных поперечных ребер, ребристое покрытие концентрационного элемента выполнено износостойким, короб и концентрационный элемент имеют возможность изменения частоты и амплитуды вибрации, концентрационный элемент выполнен в виде пластины, снабженной продольными вертикально расположенными стенками, поперечные ребра имеют уклон в сторону вертикальных стенок и наклон в загрузочную сторону, причем возможно изменение их количества, высоты и угла наклона, отличающийся тем, что пластина выполнена в виде плоского тонкослойного воздухосборника, снабженного штуцером для подвода сжатого воздуха, а ее рабочая поверхность выполнена из пористого материала (например, из пористой стали, титана), при этом аэродинамическое сопротивление пористого материала, по меньшей мере, в два раза больше, чем аэродинамическое сопротивление слоя материала на этой рабочей поверхности.

2. Пневмовиброконцентратор по п.1, отличающийся тем, что концентрационный элемент с симметрично расположенными поперечными ребрами разделен на отдельные сектора посредством разделительных поперечных ребер, аналогичных симметрично расположенным поперечным ребрам, но с зеркально расположенным уклоном, при этом разделительные поперечные ребра плотно соединены своими внешними торцевыми концами с продольными стенками, а между их внутренними торцевыми концами, по осевой линии концентрационного элемента, выполнены проходы из сектора в сектор, поперечные ребра, расположенные внутри каждого сектора, плотно соединены между собой и с разделительными поперечными ребрами своими внутренними торцевыми концами и имеют зазор между своими внешними торцевыми концами и продольными стенками, у внешних концов последних разделительных ребер установлены симметрично расположенные по отношению к продольной осевой линии концентрационного элемента концентратоприемники, экранированные с рабочей стороны боковыми наклонными стенками с высотой, превышающей высоту поперечных ребер, и имеющими регулируемый зазор в нижней части у поверхности пластины.

3. Пневмовиброконцентратор по п.1, отличающийся тем, что концентрационный элемент снабжен крупноячеистой съемной решеткой, выполненной из вертикально расположенных пластин, установленной поверх поперечных ребер и закрепленной за продольные стенки, при этом возможно изменение высоты пластин съемной решетки и размера ее ячеек.