ДЕЗИНТЕГРАТОР СПИРАЛЬНЫЙ Российский патент 2012 года по МПК B03B5/52 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к горно-обогатительному оборудованию и предназначено для высвобождения связанного полезного компонента из глинистых песков. Изобретение может использоваться при обработке труднопромывистых алмазосодержащих песков и других полезных ископаемых, которые ранее не могли рентабельно обогащаться, а также в производстве строительных материалов. Дезинтегратор спиральный принципиально является частью обогатительной установки и интегрируется в ее систему управления. Дезинтегратор спиральный сочетает одновременно три процесса: собственно дезинтеграцию песков, классификацию по классу 100-200 мкм, обезвоживание полученных песков.

Уровень техники

В настоящее время в производстве строительных материалов для промывки щебня применяются мойки корытного типа (фиг.1). Например, спирально-сабельная мойка 2ССМ-20 производства Сибтекстильмаш г.Новосибирск; корытная мойка TLW3630 производства TRIO ENGINERED PRODUCTS; корытная мойка POWERSCRUB производства POWERSCREEN (www.powerscreen.com), которые хорошо зарекомендовали себя на переработке легко и среднепромывистых материалов. Конструктивно все они выполнены в виде двух валов (1), вращающихся навстречу друг другу, со спирально установленными лопастями (2), способствующими истиранию и направленному движению материала. Валы установлены в наклонном корыте (3). В корыто по трубопроводу (4) подается вода для размыва материала и отвода шлама. Исходный материал, отсортированный по крупности, подается в нижнюю часть корыта и в процессе промывки истирается и перемещается к верхнему разгрузочному окну. Шлам отводится через регулируемый по высоте сливной порог (5). Отличаются указанные корытные мойки только формой и положением истирающих лопаток. Регулируемые параметры, влияющие на качество промывки: угол наклона корыта; высота сливного порога; расход воды на размыв.

Наиболее близким к изобретению аналогом является турбомойка MAG-TURBOWASHER® (фиг.2) производства Muller & Со. Aufbereitungstechnik AG (www.turbowasher.com), которая способна удовлетворительно обрабатывать труднопромывистые породы. Корыто (6) турбомойки располагается горизонтально. Внутри корыта (фиг.3) расположен ротор, представляющий собой вал с установленными на нем истирающими клиновидными плитами (7). Материал, отсортированный по крупности, поступает в турбомойку через загрузочное окно, расположенное в верхней части корыта со стороны привода (фиг.4). В корыто по трубопроводу (8) (фиг.5) подается вода для размыва и отвода шлама через регулируемые по высоте сливные пороги (9) (фиг.2). В процессе работы материал интенсивно истирается плитами (7) и перемещается к регулируемому по высоте разгрузочному окну (10) (фиг.6) на противоположенной стороне относительно окна загрузки и окон отвода шлама. Промытый материал выводится из корыта разгрузочным колесом, закрепленным на валу ротора. Разгрузочное колесо расположено в конце корыта напротив разгрузочного окна и отделено от основной части корыта регулируемой по высоте подпорной перегородкой (11) (фиг.3). Высота подпорной перегородки является важным регулирующим фактором и в определенных пределах позволяет влиять на степень дезинтеграции материала. При увеличении высоты подпорной перегородки материал больше накапливается в корыте, больше самоистирается, дезинтеграция улучшается. При снижении высоты подпорной перегородки и удовлетворительном качестве дезинтеграции материал испытывает меньшее физическое воздействие, нагрузка на привод и энергозатраты снижаются. Разгрузочное колесо представляет собой чередующиеся лопасти (12) (фиг.6), идентичные истирающим плитам (7), но закрепленные на валу ротора под большим углом и описывающие таким образом несколько большую траекторию. В результате вращения разгрузочного колеса обеспечивается непрерывная разгрузка материала. В отличие от корытных моек, в турбомойке истирающие плиты (7) ориентированы перпендикулярно оси ротора и сами по себе не создают направленного движения обрабатываемого материала на разгрузку. Движение материала в направлении разгрузочного окна обеспечивается транспортирующими пластинами (13) (фиг.7), установленными на валу ротора под углом в зоне загрузочного окна. Регулируемые параметры, влияющие на качество промывки: высота порогов сливного и разгрузочного окна, высота подпорной перегородки, расход воды на размыв.

В приведенных аналогах изобретения изменение скорости вращения рабочих органов принципиально не влияет на интенсивность дезинтеграции глинистых пород, а только приводит к изменению производительности без существенного улучшения качественной составляющей процесса.

Раскрытие изобретения

Дезинтегратор спиральный состоит из следующих основных частей (фиг.8): горизонтально расположенного корыта (14); скребкового обезвоживающего элеватора (15); трубопровода подачи воды (16); шнека, расположенного внутри корыта. Шнек является рабочим органом и представляет собой вал (17) с закрепленной на нем посредством хомутов и спиц (18) двузаходной истирающей спиралью (19). Истирающая спираль защищена износостойкими накладками. Корыто защищено от износа подушкой из обрабатываемого материала. Привод шнека (M₁) (фиг.9) расположен со стороны, противоположной скребковому элеватору, и имеет частотное регулирование. Скребковый элеватор имеет независимый привод (M₂).

Принцип работы дезинтегратора спирального заключается в следующем: отсортированный по крупности материал поступает в корыто через загрузочную воронку (20), расположенную со стороны привода шнека. В процессе размыва обрабатываемый материал движется к скребковому обезвоживающему элеватору (15) (фиг.10) на разгрузку. Встречно движению материала, в корыто подается вода по трубопроводу (16) для размыва и удаления образующегося шлама через регулируемый по высоте сливной порог (21) (фиг.11). Высота сливного порога определяет крупность материала, поступающего в слив.

Дезинтегратор спиральный отличается тем, что шнек не способствует движению материала на разгрузку, а наоборот, вращается в направлении, препятствующем движению материала к скребковому элеватору. В этом случае, в водной среде, материал располагается по длине корыта в виде полого усеченного конуса (фиг.12), величина основания которого прямо пропорциональна скорости вращения шнека. В результате происходят эффективное истирание и перемещение обрабатываемого материала между истирающей спиралью и валом. Скорость вращения шнека имеет решающее значение на качественную составляющую процесса, так как влияет на объем материала, находящегося в процессе дезинтеграции. Изменение скорости вращения, например, с помощью преобразователя частоты позволяет менять интенсивность физического воздействия на обрабатываемый материал, что позволяет оптимизировать процесс дезинтеграции песков любой категории промывистости. При обработке труднопромывистых песков скорость вращения шнека должна составлять 20÷25 об/мин. При обработке легко и среднепромывистых песков скорость должна быть уменьшена до 8÷12 об/мин, для снижения энергозатрат и чрезмерного износа истирающей спирали. Обрабатываемый материал в дезинтеграторе спиральном перемещается в направлении скребкового элеватора только за счет непрерывной подачи исходного питания, в результате чего создается определенный подпор, который в водной среде приводит к направленному движению материала между истирающей спиралью и валом на разгрузку.

Существенные признаки, влияющие на технический результат.

1. Отношение шага спирали (фиг.13) (L) к диаметру (D) должно составлять 7-8.

2. Отношение ширины истирающей спирали (b) к максимальной крупности куска в исходном питании должно составлять 1,0÷1,5.

3. Величина зазора между истирающей спиралью и валом (h) должна быть не менее трехкратного размера максимального куска в исходном питании.

4. Направление вращения шнека - встречно движению материала на разгрузку.

5. Скорость вращения шнека может изменяться и влияет не на время пребывания обрабатываемого материала в спиральном дезинтеграторе, а на качество дезинтеграции. Качество дезинтеграции прямо пропорционально скорости вращения шнека.

6. Направление движения воды в спиральном дезинтеграторе - встречно движению материала на разгрузку и обеспечивает эффективное удаление шлама в процессе дезинтеграции.

7. Высота сливного порога регулируется и определяет крупность материала, поступающего в слив. Изменение скорости вращения шнека сопровождается соответственным изменением высоты порога для сохранения заданной крупности материала, поступающего в слив. При увеличении скорости вращения шнека высота порога увеличивается, при уменьшении скорости вращения шнека высота порога уменьшается.

8. Скребковый элеватор обеспечивает эффективное обезвоживание и разгрузку промытого материала.

Описание чертежей, фото

На фиг.1 изображена спирально-сабельная мойка корытного типа 2ССМ-20. Применяется для промывки легко и среднепромывистых материалов.

поз.1. Валы

поз.2 Лопасти

поз.3 Корыто

поз.4 Трубопровод воды размыва

поз.5 Сливной порог

На фиг.2 изображена турбомойка MAG-TURBOWASHER®. Вид со стороны привода справа. Применяется для промывки труднопромывистых песков. Является наиболее близким к изобретению аналогом.

поз.6 Корыто турбомойки

поз.9 Сливные пороги

На фиг.3 изображена турбомойка MAG-TURBOWASHER®. Вид изнутри по направлению движения материала.

поз.7 Истирающие плиты

поз.11 Подпорная перегородка

поз.12 Лопасти разгрузочного колеса

На фиг.4 изображена турбомойка MAG-TURBOWASHER®. Вид со стороны привода сверху на загрузочное окно.

На фиг.5 изображена турбомойка MAG-TURBOWASHER®. Вид со стороны привода слева.

поз.8 Трубопровод воды размыва

поз.10 Разгрузочное окно

На фиг.6 изображена турбомойка MAG-TURBOWASHER®. Вид на разгрузочное окно.

На фиг.7 изображена турбомойка MAG-TURBOWASHER®. Вид со стороны привода сверху на загрузочное окно.

поз.13 Транспортирующие пластины.

На фиг.8 изображен дезинтегратор спиральный в трех ортогональных проекциях.

поз.14 Корыто

поз.15 Скребковый обезвоживающий элеватор

поз.16 Трубопровод подачи воды

поз.17 Вал шнека

поз.18 Хомуты и спицы крепления истирающей спирали

поз.19 Истирающая спираль

На фиг.9 изображен дезинтегратор спиральный в работающем состоянии, заполненный водой и под нагрузкой. Приводы шнека (M₁) и элеватора (M₂) показаны условно.

поз.20 Загрузочная воронка

поз.21 Сливной порог

На фиг.10 изображен дезинтегратор спиральный в работающем состоянии, заполненный водой и под нагрузкой. Вид со стороны элеватора. Передняя стенка элеватора условно не показана.

На фиг.11 изображен дезинтегратор спиральный без воды и без нагрузки. Вид со стороны сливного порога.

На фиг.12 изображен дезинтегратор спиральный, заполненный водой и под нагрузкой. Вид со стороны сливного порога.

На фиг.13 изображен шнек дезинтегратора спирального в аксонометрической проекции с перспективой и в двух ортогональных проекциях.

На фиг.14 изображена действующая обогатительная установка с применением дезинтегратора спирального СД-800.

На фиг.15 изображена действующая обогатительная установка с применением дезинтегратора спирального СД-800.

поз.22 Блок размыва

поз.23 Блок грохочения

поз.24 Блок отсадки

поз.25 Отделение доводки концентрата

На фиг.16 изображен блок размыва. Обшивка условно не показана.

поз.26 Валково-зубчатая дробилка

поз.27 Дезинтегратор спиральный СД-800.

На фиг.17 изображен шнек спирального дезинтегратора СД-800. Вид со стороны загрузочной воронки. Дезинтегратор спиральный заполнен водой на 40% под нагрузкой в статичном состоянии.

На фиг.18 изображены глинистые алмазосодержащие пески перед загрузкой в СД-800.

На фиг.19 изображен промытый материал на выходе из элеватора СД-800.

Пример осуществления изобретения

Заявленное изобретение осуществлено и успешно работает с 20.04.2009 г. на обогащении труднопромывистых алмазосодержащих песков в ЗАО «Уралалмаз» Пермского края. Спиральный дезинтегратор СД-800 работает в составе геологической обогатительной установки (фиг.14). Геологическая обогатительная установка состоит из следующих основных блоков (фиг.15): блока размыва (22); блока грохочения (23); блока отсадки (24) и отделения доводки концентрата (25). Основное оборудование блока размыва (фиг.16): валково-зубчатая дробилка (26) для измельчения исходного материала до заданной крупности и спиральный дезинтегратор (27) для размыва и перегрузки промытого материала на блок грохочения для дальнейшего обогащения.

Техническая характеристика применяемого спирального дезинтегратора СД-800:

максимальная крупность в исходном питании 60 мм производительность по легкопромывистым пескам 10 т/ч производительность по труднопромывистым пескам 2÷6 т/ч расход воды на размыв до 30 м³/ч мощность привода шнека 22 кВт преобразователь частоты на приводе шнека DELTA VFD 220E43A/43C рабочий интервал изменения скорости вращения шнека 8÷25 об/мин материал износостойких накладок спирали HARDOX-400 мощность привода элеватора 4 кВт - несущий элемент цепь ТРД-4600-38 материал скребков элеватора полиуретан

Основные геометрические размеры шнека (фиг.13):

шаг спирали (L) 6000 мм диаметр спирали (D) 800 мм ширина истирающей спирали (b) 90 мм величина зазора между истирающей спиралью и валом (h) 195 мм

На фиг.17 изображены спиральный дезинтегратор, не заполненный водой, и обрабатываемый материал в статическом состоянии. Подтверждением технического результата являются фиг.18 и фиг.19, на которых показаны соответственно исходный материал перед загрузкой в спиральный дезинтегратор и тот же материал на выходе из скребкового элеватора.

Изобретение относится к горно-обогатительному оборудованию и предназначено для промывки глинистых песков, преимущественно труднопромывистых алмазосодержащих песков и других полезных ископаемых. Дезинтегратор спиральный, предназначенный для высвобождения полезного компонента из глинистых песков в водной среде, состоит из горизонтально установленного рабочего органа в виде шнека с возможностью вращения внутри корыта, устройства для разгрузки промытого материала, устройства для подачи воды в корыто и по меньшей мере одного сливного порога для отвода шлама. Истирающая спираль шнека установлена на валу с зазором, необходимым для перемещения материала к разгрузочному устройству при встречном направлении вращения и непрерывной подаче исходного питания, при этом величина зазора должна составлять не менее трех кратного размера максимального куска в исходном питании. Изобретение позволяет повысить качество дезинтеграции. 2 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Дезинтегратор спиральный предназначен для высвобождения полезного компонента из глинистых песков в водной среде, состоящий из горизонтально установленного рабочего органа в виде шнека с возможностью вращения внутри корыта, устройства для разгрузки промытого материала, устройства для подачи воды в корыто и по меньшей мере одного сливного порога для отвода шлама, отличающийся тем, что, с целью повышения качества дезинтеграции, истирающая спираль шнека установлена на валу с зазором, необходимым для перемещения материала к разгрузочному устройству при встречном направлении вращения и непрерывной подаче исходного питания, при этом величина зазора должна составлять не менее трехкратного размера максимального куска в исходном питании.

2. Дезинтегратор по п.1, отличающийся тем, что отношение шага ветви истирающей спирали к диаметру окружности, описываемой истирающей спиралью при вращении, должно составлять 7÷8.

3. Дезинтегратор по п.1, отличающийся тем, что отношение ширины истирающей спирали к максимальной крупности куска в исходном питании должно составлять 1,0÷1,5.