МОДУЛЬНАЯ КОНЦЕНТРАЦИОННАЯ ЧАША ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОНЦЕНТРАТОРА Российский патент 2024 года по МПК B03B5/32 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к устройствам, предназначенным для обогащения полезных ископаемых, и может быть использовано для разделения твердых частиц по плотности, а именно, для переработки золотосодержащих руд и тонкодисперсных песков, а также медно-никелевых руд, не поддающихся магнитной сепарации.

Уровень техники

[0002] Основным элементом центробежного концентратора, подвергающимся абразивному и ударному износам и обеспечивающим разделение (сепарацию) обрабатываемого материала по плотности, является концентрационная чаша. В настоящее время исследователи заинтересованы в разработке устройства концентрационной чаши, позволяющего улучшить сепарацию обрабатываемого материала, а также увеличить срок эксплуатации и улучшить ремонтопригодность чаши центробежного концентратора.

[0003] Из уровня техники известно техническое решение, раскрытое в патенте на изобретение RU2758961C1 (опубликован: 03.11.2021 г.; МПК: B03B 5/28, B04B 3/00, B04B 7/08), которое относится к устройствам, предназначенным для обогащения полезных ископаемых, и может быть использовано для разделения твердых частиц по плотности, в частности, для переработки золотосодержащих руд и тонкодисперсных песков, а также медно-никелевых руд, не поддающихся магнитной сепарации. Технический результат аналога заключается в увеличении продолжительности срока службы центробежного концентратора, в надежности устройства и простоте способа его изготовления. Модульная концентрационная чаша в аналоге состоит из соединенных между собой верхней и нижней частей, а также прикрепленной к ним рабочей поверхности из эластичного материала. Верхняя часть чаши аналога включает каркас с кольцевыми ребрами. В аналоге рабочая поверхность покрывает внутреннюю поверхность верхней части концентрационной чаши с образованием кольцевых выступов в области кольцевых ребер и полостей между кольцевыми выступами. По крайней мере на одном кольцевом ребре верхней части чаши аналога закреплена по крайней мере одна вставка из износостойкого материала, которая дополнительно зафиксирована материалом рабочей поверхности. Также в аналоге предложен центробежный концентратор, содержащий предложенную модульную концентрационную чашу и варианты способа ее изготовления.

[0004] Основной недостаток аналога заключается в том, что выступы концентрационной чаши имеют линейную геометрию без пологих участков кривой синусоидальной формы, это приводит к ухудшению сепарации обрабатываемого материала.

[0005] Известно техническое решение, раскрытое в патенте на изобретение RU2066565C1 (опубликован: 20.09.1996 г.; МПК: B03B 5/32), которое относится к области обогащения полезных ископаемых, более конкретно, к устройствам для выделения благородных металлов и других тяжелых полезных компонентов из песков и концентратов. Технический результат аналога заключается в повышении эффективности работы сепаратора. В аналоге описан сепаратор центробежно-вибрационный, включающий установленную на раму конусную чашу с кольцевыми рифлями, электродвигатель и вибровозбудитель, отличающийся тем, что первая от дна рифля выполнена высотой, превышающей высоту остальных в 1.1 - 1.25 раза, а одна из рифлей, расположенная на расстоянии 0.52 - 0.62 высоты чаши от ее дна, выполнена высотой, превышающей высоту остальных в 1.35 - 1.45 раза.

[0006] Аналог имеет ряд недостатков по сравнению с настоящим техническим решением, во-первых, каркас конусной чаши выполнен монолитным, это исключает возможность замены верхней и нижней частей чаши независимо друг от друга, ухудшая ее ремонтопригодность. Кроме того, в конструкции рабочей поверхности каркаса конусной чаши отсутствуют износостойкие элементы, это существенно уменьшает срок эксплуатации конусной чаши. Следующий недостаток аналога заключается в том, что выступы (рифли) конусной чаши имеют линейную геометрию без пологих участков кривой синусоидальной формы, это приводит к ухудшению сепарации обрабатываемого материала. Другим недостатком аналога является использование вибрации для сепарации обрабатываемого материала, поскольку применение вибрации не масштабируется и требует дополнительного вибродвигателя (вибровозбудителя).

[0007] Известно техническое решение, раскрытое в патенте на изобретение RU2087200C1 (опубликован: 20.08.1997 г.; МПК: B03B 5/32), которое относится к области первичной переработки руд и других продуктов, а именно, к устройствам для гравитационного обогащения смесей материалов, различающихся по плотности и крупности и находящихся в свободном состоянии, также может быть использовано в цветной и черной металлургии, в химической промышленности и промышленности строительных материалов. Технический результат аналога заключается в повышении степени и качества извлечения ценных компонентов. В аналоге центробежный сепаратор периодического действия содержит установленную на вертикальном приводном валу конусообразную чашу, имеющую днище и стенки, проходящие вверх от днища к открытому концу чаши, полки, выполненные на внутренней поверхности чаши и разнесенные по ее высоте рядами и образующие кольцевые углубления, привод для вращения чаши, загрузочный патрубок и приемник для продуктов разделения, отличающийся тем, что полки в каждом ряду выполнены прерывисто, причем полки предыдущего ряда перекрывают зазоры в последующем ряду, а наружная боковая поверхность загрузочного патрубка снабжена ворошителями, выполненными в виде стержней и установленных с зазором в кольцевых углублениях, а днище конусообразной чаши снабжено завихрителем потока.

[0008] Первый недостаток аналога заключается в том, что каркас конусной чаши выполнен монолитным, это исключает возможность замены верхней и нижней частей чаши независимо друг от друга, ухудшая ее ремонтопригодность. Другим недостатком аналога является то, что в конструкции рабочей поверхности каркаса конусной чаши отсутствуют износостойкие элементы, это существенно уменьшает срок ее эксплуатации. Следующий недостаток аналога заключается в том, что выступы конусной чаши имеют линейную геометрию без пологих участков кривой синусоидальной формы, это приводит к ухудшению сепарации обрабатываемого материала.

[0009] Известно техническое решение, раскрытое в патенте на изобретение EA022542B1 (опубликован: 29.01.2016 г.; МПК: B04B 7/08, B04B 15/00, B04B 15/12), которое относится к центробежному сепаратору с чашеобразным ротором, имеющим на периферийной (боковой) стенке разнесенные в осевом направлении кольцевые канавки или карманы. Технический результат аналога заключается в улучшении сепарации содержащихся в пульпе смешанных зернистых (сыпучих) материалов разного удельного веса. В аналоге описан чашеобразный ротор центробежного концентратора с подачей исходного материала ко дну чашеобразного ротора, причем чашеобразный ротор имеет канавки, разнесенные в осевом направлении по высоте периферийной стенки чашеобразного ротора. Периферийная стенка аналога выполнена из жесткого металлического решетчатого каркаса, который состоит из колец и проходящих вверх опорных элементов и к которому приформована уретановая футеровка с образованием цельной конструкции, причем кольца расположены на уровне ребер, образованных между канавками. В аналоге используется система впрыска разрыхляющей воды, включающая в себя вместилище для воды, которое расположено снаружи чашеобразного ротора и также выступает в качестве зажимного устройства, и множество отверстий впуска жидкости, проходящих через периферийную стенку и выходящих в канавки у их дна, что позволяет периферийной стенке выгибаться, реагируя на изменения давления разрыхляющей жидкости. Чашеобразный ротор аналога собран из отдельных секций, а именно, расположенной снизу вогнутой донной секции и периферийной стенки, имеющей решетчатый каркас и футерованной путем литья, причем указанные секции притянуты друг к другу, что позволяет заменять отдельные части конструкции.

[0010] Основной недостаток аналога заключается в том, что выступы чашеобразного ротора имеют линейную геометрию без пологих участков кривой синусоидальной формы, это приводит к ухудшению сепарации обрабатываемого материала.

[0011] Известно техническое решение, раскрытое в заявке на патент на изобретение WO9637307A1 (опубликована: 28.11.1996 г.; МПК: B04B 1/00, B04B 15/12), которое относится к центробежным концентраторам, используемым для разделения и извлечения твердых частиц с более высоким удельным весом. Технический результат аналога заключается в снижении расхода воды при работе центробежного концентратора. В аналоге заявлен концентратор для отделения дисперсного материала с более высоким удельным весом от жидкой суспензии, содержащей жидкость и дисперсный материал с различным удельным весом, указанный концентратор включает: (а) полый барабан с открытым концом, закрытым концом и внутренней поверхностью, установленный коаксиально на полом валу; (b) элемент, выполненный с возможностью вращения указанного полого вала на оси; (c) приводное средство для вращения указанного барабана и полого вала вокруг указанной оси; (d) средство подачи материала для подачи указанной жидкой суспензии в конец указанного барабана, отстоящее от указанного открытого конца; при этом внутренняя поверхность полого барабана содержит наклоненную наружу миграционную поверхность и зону захвата над указанной миграционной поверхностью, при этом указанная зона захвата содержит в целом вертикальную кольцевую стенку, расположенную радиально наружу от указанной миграционной зоны, и блокирующий поток элемент, проходящий перпендикулярно от указанной вертикальной стенки, и указанная зона улавливания приспособлена для псевдоожижения из источника жидкости под давлением, расположенного радиально снаружи от зоны улавливания, и указанный полый барабан дополнительно содержит выпускное отверстие рядом с указанным закрытым концом; и e) средство для подачи жидкости под давлением в указанную зону улавливания. Также в аналоге заявлен способ отделения материала в виде частиц с более высоким удельным весом от жидкой суспензии.

[0012] Первый недостаток аналога заключается в том, что каркас чаши центробежного концентратора выполнен монолитным, это исключает возможность замены верхней и нижней частей чаши независимо друг от друга, ухудшая ее ремонтопригодность. Следующий недостаток аналога заключается в том, что выступы концентрационной чаши имеют линейную геометрию без пологих участков кривой синусоидальной формы, это приводит к ухудшению сепарации обрабатываемого материала.

Сущность изобретения

[0013] Задачей настоящего изобретения является разработка устройства модульной концентрационной чаши центробежного концентратора, обеспечивающего улучшение гравитационной сепарации обрабатываемого материала.

[0014] Данная задача решается за счет достижения заявляемым изобретением технических результатов, заключающихся в повышении эффективности гравитационной сепарации обрабатываемого материала, в увеличении срока эксплуатации концентрационной чаши, а также в улучшении ее ремонтопригодности.

[0015] Заявленные технические результаты достигаются за счет того, что модульная концентрационная чаша центробежного концентратора состоит из соединенных между собой верхней и нижней частей, при этом верхняя часть чаши имеет внутренний каркас, содержащий выступы и полости между выступами; при этом внутренний каркас вместе с выступами и полостями между выступами покрыт износостойким материалом, образующим рабочую поверхность концентрационной чаши, причем по крайней мере один выступ выполнен синусоидальной формы.

[0016] Соединение между собой верхней и нижней частей концентрационной чаши обеспечивает улучшение ее ремонтопригодности благодаря тому, что осуществляется замена, вызванная, например, износом деталей, одной из частей устройства без участия другой.

[0017] Наличие внутреннего каркаса в верхней части чаши необходимо для придания жесткости указанной части чаши, что повышает продолжительность эксплуатации устройства.

[0018] Наличие выступов и полостей между выступами на внутреннем каркасе верхней части концентрационной чаши обеспечивает процесс гравитационной сепарации обрабатываемого материала по плотности в ходе вращения чаши. В качестве обрабатываемого материала используется смесь твердых частиц.

[0019] Для увеличения продолжительности эксплуатации модульной концентрационной чаши внутренний каркас вместе с выступами и полостями между выступами покрыт износостойким материалом, образующим рабочую поверхность концентрационной чаши.

[0020] Причем по крайней мере один выступ чаши выполнен синусоидальной формы, это способствует возникновению дополнительных завихрений твердых частиц внутри полостей между выступами, улучшая качество процесса разделения (сепарации) твердых частиц по плотности за счет их дополнительного перемешивания, обусловленного наличием пологих участков кривой указанной формы. Описанный выступ синусоидальной формы может иметь постоянную толщину.

[0021] На внутреннем каркасе посредством вставки может быть сформирован выступ. Это дополнительно обеспечивает улучшение процесса гравитационной сепарации твердых частиц по плотности в ходе вращения чаши.

[0022] Внутренний каркас вместе со вставками и полостями между вставками может быть покрыт износостойким материалом, это позволяет дополнительно прикрепить вставки к внутреннему каркасу, увеличивая срок эксплуатации модульной концентрационной чаши.

[0023] Выступ синусоидальной формы может иметь переменную толщину. Это дополнительно обеспечивает улучшение эффективности сепарации твердых частиц по плотности.

[0024] Выступы синусоидальной формы могут быть расположены таким образом, что их экстремумы могут быть выполнены напротив друг друга. В одном из вариантов реализации устройства модульной концентрационной чаши выступы синусоидальной формы могут быть выполнены таким образом, что максимум одного выступа может быть расположен напротив минимума иного выступа. В другом варианте реализации модульной концентрационной чаши выступы синусоидальной формы могут быть выполнены таким образом, что максимум одного выступа может быть расположен напротив максимума иного выступа. Это дополнительно обеспечивает улучшение эффективности сепарации твердых частиц по плотности.

[0025] Выступы синусоидальной формы могут быть расположены таким образом, что их экстремумы могут быть смещены относительно друг друга. Это дополнительно обеспечивает увеличение эффективности сепарации твердых частиц по плотности.

[0026] Толщина одного выступа может отличаться от толщины иного выступа. С одной стороны, это обеспечивает повышение рабочего ресурса выступов по сравнению с аналогичными элементами одинаковой толщины, что препятствует быстрым абразивному и ударному износам упомянутых деталей чаши, тем самым повышая срок ее эксплуатации. С другой стороны, это обеспечивает улучшение эффективности сепарации твердых частиц по плотности.

[0027] Ширина одного выступа может отличаться от ширины иного выступа. Во-первых, это обеспечивает улучшение эффективности сепарации твердых частиц по плотности. Во-вторых, это обеспечивает повышение рабочего ресурса выступов по сравнению с аналогичными элементами одинаковой ширины, что препятствует быстрым абразивному и ударному износам упомянутых деталей чаши, тем самым увеличивая срок ее эксплуатации.

[0028] Площадь поперечного сечения одного выступа может отличаться от площади поперечного сечения иного выступа. Это позволяет улучшить рабочий ресурс выступов по сравнению с аналогичными элементами одинаковой формы, что препятствует быстрым абразивному и ударному износам упомянутых деталей чаши, повышая срок ее эксплуатации. Также это обеспечивает улучшение эффективности сепарации твердых частиц по плотности.

Описание чертежей

[0029] Объект притязаний по настоящей заявке описан по пунктам и четко заявлен в формуле изобретения. Упомянутые выше задачи, признаки и преимущества изобретения очевидны из нижеследующего подробного описания, в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых показано:

[0030] на Фиг. 1 изображена структурная схема модульной концентрационной чаши центробежного концентратора, включающей выступы синусоидальной формы;

[0031] на Фиг. 2 изображена структурная схема модульной концентрационной чаши центробежного концентратора, включающей выступы с изменяемой площадью поперечного сечения путем изменения толщины и ширины выступов;

[0032] на Фиг. 3 изображена структурная схема модульной концентрационной чаши центробежного концентратора, включающей выступы с изменяемой толщиной за счет отличия углов наклона частей полок выступов;

[0033] на Фиг. 4 изображена структурная схема модульной концентрационной чаши центробежного концентратора, включающей выступы с изменяемой шириной.

[0034] Данные фигуры поясняются следующими позициями: 1 - верхняя часть концентрационной чаши; 2 - рабочая поверхность концентрационной чаши; 3 - выступ концентрационной чаши; 4 - полость концентрационной чаши; 5 - полка выступа концентрационной чаши.

Подробное описание изобретения

[0035] В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту, очевидно, каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях хорошо известные методы, процедуры и компоненты не описаны подробно, чтобы не затруднять излишне понимание особенностей настоящего изобретения.

[0036] Кроме того, из приведенного изложения ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, очевидны для квалифицированных в предметной области специалистов.

[0037] Основным компонентом, подвергающимся максимальному абразивному и ударному износам в процессе эксплуатации центробежного концентратора, является его концентрационная чаша. В связи с этим, исследователи заинтересованы в разработке устройства концентрационной чаши, обеспечивающего увеличение продолжительности ее эксплуатации. Также немаловажным в устройстве концентрационной чаши является ее ремонтопригодность и обеспечение при ее использовании улучшения гравитационной сепарации обрабатываемого материала по плотности.

[0038] Настоящее техническое решение касается модульной концентрационной чаши центробежного концентратора, структурная схема которой изображена на Фиг. 1. Концентрационная чаша выполнена модульной, поскольку состоит из соединенных между собой верхней части 1 и нижней части. Верхняя 1 и нижняя части концентрационной чаши предпочтительно выполнены с возможностью замены независимо друг от друга. Наличие соединенных между собой указанных частей необходимо для улучшения ремонтопригодности настоящей чаши. Улучшение ремонтопригодности чаши обусловлено тем, что осуществляется замена, вызванная, например, ударным и/или абразивным износами деталей, одной из частей устройства без участия другой. Другим частным вариантом реализации концентрационной чаши, который дополнительно способствует повышению ее ремонтопригодности, является выполнение верхней части 1 чаши из сегментов, выполненных с возможностью независимой замены. В данном случае верхняя часть 1 чаши может быть разделена на по крайней мере два вертикальных сегмента, которые могут быть прикреплены к внешнему каркасу чаши любым известным из уровня техники способом.

[0039] При этом верхняя часть 1 чаши имеет внутренний каркас (не показан), содержащий выступы 3 и полости 4 между выступами 3. Наличие внутреннего каркаса в верхней части 1 чаши необходимо для придания жесткости указанной части 1 чаши, что повышает продолжительность эксплуатации устройства. Наличие выступов 3 и полостей 4 между выступами 3 на внутреннем каркасе верхней части 1 концентрационной чаши обеспечивает процесс гравитационной сепарации смеси твердых частиц по плотности в ходе вращения чаши.

[0040] Верхняя часть 1 чаши имеет внутренний каркас (не показан), на котором посредством вставки может быть сформирован выступ 3. Внутренний каркас вместе со вставками и полостями 4 между вставками может быть покрыт износостойким материалом. Наличие вставок и полостей 4 между вставками дополнительно улучшает процесс гравитационной сепарации обрабатываемого материала. Использование износостойкого материала позволяет дополнительно прикрепить вставки к внутреннему каркасу чаши, увеличивая продолжительность эксплуатации устройства. В качестве износостойкого материала может быть использована керамика, оксид алюминия, оксид циркония, нитрид титана, технический алмаз, композитный материал или любая возможная комбинация перечисленных материалов. Также в качестве износостойкого материала могут быть использованы материалы, содержащие карбиды металлов, например, карбид вольфрама, или карбиды неметаллов, например, карбид кремния, или любые другие карбиды металлов или неметаллов, а также любая возможная их комбинация. В качестве износостойкого материала могут быть использованы высокохромистые стали или высокомарганцовистые стали, эпоксидный компаунд с наполнителем, в качестве которого может быть использована, например, любая известная керамика, оксид алюминия, оксид циркония, нитрид титана.

[0041] Устройство внутреннего каркаса может повторять геометрию верхней части 1 чаши, также может иметь ребра, которые предпочтительно размещены под выступами 3, это позволяет дополнительно придать жесткость верхней части 1 чаши, повышая срок эксплуатации устройства. Ребра внутреннего каркаса верхней части 1 концентрационной чаши могут быть выполнены из металла высокой прочности, например, стали; полимеров или композитного материала.

[0042] В одном из вариантов реализации устройства модульной концентрационной чаши для улучшения ее ремонтопригодности по крайней мере один выступ 3, сформированный вставкой, может быть выполнен с возможностью независимой замены от других выступов 3. Это может быть реализовано, например, с помощью ребер внутреннего каркаса, в которые помещаются вставки, закрепляющие выступы 3 посредством резьбового соединения или любого известного из уровня техники соединения. Это позволяет при извлечении вставки выступы 3 удалить и заменить.

[0043] Дополнительно повышение продолжительности срока эксплуатации устройства может достигаться за счет выполнения по крайней мере одного выступа 3, сформированного вставкой, из износостойкого материала, эластичного материала или их комбинации. В качестве эластичного материала при выполнении указанного выступа 3 может быть использован термопласт, например, полиуретан, полиэтилен; термоэластопласт, каучук, резина и их производные, а также любые их возможные комбинации. В качестве износостойкого материала может быть использована любая известная керамика, оксид алюминия, оксид циркония, нитрид титана, технический алмаз, композитные материалы, а также любая их возможная комбинация. Также в качестве износостойкого материала при выполнении выступов 3, сформированных вставкой, могут быть использованы материалы, содержащие карбиды металлов, например, карбид вольфрама, или карбиды неметаллов, например, карбид кремния или любые другие известные карбиды металлов или карбиды неметаллов, а также любая их возможная комбинация. Также в качестве износостойкого материала могут быть использованы высокохромистые стали или высокомарганцовистые стали. Кроме того, в качестве износостойкого материала при выполнении выступов 3 может быть использован эпоксидный компаунд с наполнителем, в качестве которого может быть использована, например, любая известная керамика, оксид алюминия, оксид циркония, нитрид титана, а также карбиды металлов и неметаллов, например, карбид кремния или карбид вольфрама, или технический алмаз.

[0044] При этом внутренний каркас вместе с выступами 3 и полостями 4 между выступами 3 покрыт износостойким материалом, образующим рабочую поверхность 2 концентрационной чаши. Образованная рабочая поверхность 2 непосредственно взаимодействует с обрабатываемым материалом, а именно, со смесью твердых частиц. Наличие выступов 3 и полостей 4 между выступами 3 обеспечивает процесс гравитационной сепарации смеси твердых частиц по плотности в ходе вращения чаши. Использование износостойкого материала позволяет увеличить продолжительность эксплуатации устройства. В качестве износостойкого материала может быть использована керамика, оксид алюминия, оксид циркония, нитрид титана, технический алмаз, композитный материал или любая возможная комбинация перечисленных материалов. Также в качестве износостойкого материала могут быть использованы материалы, содержащие карбиды металлов, например, карбид вольфрама, или карбиды неметаллов, например, карбид кремния, или любые другие карбиды металлов или неметаллов, а также любая возможная их комбинация. В качестве износостойкого материала могут быть использованы высокохромистые стали или высокомарганцовистые стали, эпоксидный компаунд с наполнителем, в качестве которого может быть использована, например, любая известная керамика, оксид алюминия, оксид циркония, нитрид титана.

[0045] Причем по крайней мере один выступ 3 выполнен синусоидальной формы, как это изображено на Фиг. 1. Это способствует возникновению дополнительных завихрений твердых частиц внутри полостей 4 между выступами 3, улучшая качество процесса разделения (сепарации) твердых частиц по плотности благодаря их дополнительному перемешиванию, обусловленному наличием пологих участков кривой указанной формы. Выступ 3 синусоидальной формы может иметь постоянную толщину.

[0046] В одном из вариантов реализации устройства модульной концентрационной чаши выступ 3 синусоидальной формы может иметь переменную толщину. В другом варианте реализации переменную толщину могут иметь по крайней мере два выступа 3 синусоидальной формы, могут их располагать как в верхней части 1, так и в нижней части концентрационной чаши. Предпочтительно их располагать в нижней части концентрационной чаши, поскольку именно эта часть подвергается большему абразивному и ударному износам. Также не исключен частный вариант реализации устройства чаши, в котором каждый выступ 3 синусоидальной формы выполнен переменной толщины. Переменная толщина выступа 3 синусоидальной формы дополнительно обеспечивает увеличение эффективности сепарации твердых частиц по плотности благодаря возникновению участков кривой формы на выступах 3 и в полостях 4 между выступами 3.

[0047] Выступы 3 синусоидальной формы могут быть расположены таким образом, что их экстремумы (максимумы или минимумы) относительно друг друга могут быть не смещены или смещены. В случае, если выступы 3 синусоидальной формы расположены таким образом, что их экстремумы смещены относительно друг друга, предпочтительно, чтобы их смещение составляло π/6, 5π/6, 7π/6, 11π/6, π/4, 3π/4, 5π/4, 7π/4, π/3, 2π/3, 4π/3 или 5π/3. Это способствует возникновению дополнительных завихрений смеси твердых частиц внутри полостей 4 между выступами 3, что улучшает сепарацию твердых частиц за счет их дополнительного перемешивания, обусловленного наличием периодических плавных изменений ширины полостей 4, в которых в ходе эксплуатации устройства происходит перемешивание смеси твердых частиц.

[0048] В ином предпочтительном варианте реализации устройства выступы 3 синусоидальной формы расположены таким образом, что их экстремумы выполнены напротив друг друга. В частности, в одном из вариантов предпочтительной реализации устройства модульной концентрационной чаши выступы 3 синусоидальной формы могут быть выполнены таким образом, что максимум одного выступа 3 расположен напротив минимума иного выступа 3 (смещение максимума одного выступа 3 на π/2 относительно максимума другого соседнего выступа 3 синусоидальной формы). В другом частном предпочтительном варианте реализации модульной концентрационной чаши выступы 3 синусоидальной формы выполнены таким образом, что максимум одного выступа 3 расположен напротив максимума иного выступа 3 (отсутствие смещения максимума одного выступа 3 относительно максимума другого соседнего выступа 3 синусоидальной формы). Это способствует возникновению дополнительных завихрений смеси твердых частиц внутри полостей 4 между выступами 3, что улучшает процесс разделения твердых частиц по плотности за счет их дополнительного перемешивания, обусловленного наличием периодических плавных изменений ширины полостей 4, в которых в ходе эксплуатации устройства происходит перемешивание смеси твердых частиц.

[0049] Толщина одного выступа 3 может отличаться от толщины иного выступа 3. С одной стороны, это обеспечивает повышение рабочего ресурса выступов 3 по сравнению с аналогичными элементами одинаковой толщины, что препятствует быстрым абразивному и ударному износам упомянутых деталей чаши, тем самым повышая срок ее эксплуатации. С другой стороны, это обеспечивает улучшение эффективности сепарации твердых частиц по плотности. Возможно обеспечение оптимальной толщины отдельно взятого выступа 3 с учетом состава смеси твердых частиц, скорости вращения, наличия различных примесей в смеси и т.д. В одном из вариантов реализации устройства концентрационной чаши толщина выступов 3 может изменяться от нижней части к верхней части 1 чаши, в предпочтительном варианте толщина выступов 3 уменьшается от нижней части к верхней части 1 концентрационной чаши, это дополнительно увеличивает срок эксплуатации устройства. Увеличение срока эксплуатации устройства в описанном варианте обусловлено тем, что на нижнюю часть чаши приходится больше нагрузки в процессе сепарации смеси твердых частиц по плотности, в том числе на начальном этапе.

[0050] Изменение толщины выступа 3 в одном из вариантов реализации устройства модульной концентрационной чаши может быть обусловлено изменением угла наклона части полки 5 выступа 3, в частности, уменьшение угла наклона части полки 5 ведет к увеличению толщины выступа 3. При этом отличие углов наклона частей полок 5 может быть подобрано таким образом, чтобы объем полостей 4 не изменился относительно исходной геометрии выступов 3, как показано, например, на Фиг. 3. При этом достаточно выполнения утолщения, то есть изменения угла наклона части полки 5 только одного выступа 3, например, нижнего. Это способствует увеличению продолжительности эксплуатации устройства и улучшению эффективности сепарации, так как в заданной конструкции на нижнюю часть приходится больше нагрузки в процессе сепарации твердых частиц, в том числе на начальном этапе. Таким образом, достигается равномерность износа выступов 3 в зависимости от оказываемого на них воздействия. В возможном варианте реализации выступов 3 углы наклона частей полки 5 каждого выступа 3 являются отличными друг от друга. Это дополнительно увеличивает продолжительность эксплуатации чаши ввиду увеличения рабочего ресурса каждого выступа 3. Например, в одном из частных вариантов реализации устройства модульной концентрационной чаши могут увеличивать углы наклона частей полок 5, расположенных в верхней части 1 чаши, в центральной части чаши могут уменьшать углы наклона частей полок 5, а в нижней части могут вновь увеличивать толщину выступов 3, уменьшая углы наклона частей полок 5.

[0051] К представленной выше реализации выступов 3 дополнительно может быть организовано уменьшение углов наклона частей полки 5 выступов 3 от верхнего выступа 3 к нижнему, повышая тем самым эффективность сепарации и обеспечивая увеличение срока эксплуатации за счет предотвращения быстрых абразивного и ударного износов выступов 3. Предложенная реализация учитывает принцип работы концентрационной чаши, в котором основная нагрузка от смеси твердых частиц в ходе сепарации приходится на выступы 3, расположенные ближе ко дну чаши. Это связано с движением частиц сепарируемой смеси под действием гравитации. Следовательно, выполнение нижних выступов 3 с большей толщиной относительно верхних приводит к повышению срока эксплуатации чаши. Эффективность сепарации повышается за счет улучшенного перемешивания частиц, обусловленного более длительным их нахождением в нижних полостях 4 из-за большего рабочего ресурса выступов 3. Дополнительное улучшение технического результата обеспечивается при отличии углов частей наклона полок 5 каждого из выступов 3, как показано на Фиг. 3, то есть возможна реализация постепенного увеличения ресурса выступов 3 по мере продвижения твердых частиц смеси и, следовательно, улучшения предотвращения абразивного и ударного износов элементов устройства чаши. В этом случае равномерное утолщение выступов 3, вызванное несоответствием углов, приводит к равномерному их износу, позволяя провести замену верхней части 1 чаши без избыточных потерь материала целых выступов 3, повышая тем самым ремонтопригодность настоящей чаши.

[0052] Ширина одного выступа 3 может отличаться от ширины иного выступа 3. Этот вариант реализации устройства чаши изображен на Фиг. 4. Под шириной выступа 3 подразумевается величина, на которую отличается выступ 3 от поверхности внутреннего каркаса чаши в горизонтальной проекции. С одной стороны, это обеспечивает повышение рабочего ресурса выступов 3 по сравнению с аналогичными элементами одинаковой ширины, что препятствует быстрым абразивному и ударному износам упомянутых деталей чаши, повышая срок ее эксплуатации. С другой стороны, это обеспечивает улучшение эффективности сепарации твердых частиц по плотности благодаря наличию переменной ширины выступов 3. В возможном частном варианте реализации устройства концентрационной чаши ширина каждого выступа 3 увеличивается от верхнего к нижнему. Это дополнительно повышает продолжительность эксплуатации чаши в виду увеличения рабочего ресурса каждого выступа 3. Предложенная частная реализация устройства учитывает принцип работы концентрационной чаши, в котором основная нагрузка от смеси твердых частиц в ходе сепарации приходится на выступы 3, расположенные ближе ко дну чаши. Это связано с движением частиц сепарируемой смеси под действием гравитации. Следовательно, выполнение нижних выступов 3 с большей шириной относительно верхних приводит к повышению срока эксплуатации чаши. Эффективность сепарации повышается благодаря улучшению перемешивания частиц, которое обусловлено более длительным нахождением в нижних полостях 4 твердых частиц смеси из-за большего рабочего ресурса выступов 3.

[0053] Площадь поперечного сечения одного выступа 3 может отличаться от площади поперечного сечения иного выступа 3. С одной стороны, это обеспечивает повышение рабочего ресурса выступов 3 по сравнению с аналогичными элементами одинаковой формы, что препятствует быстрым абразивному и ударному износам упомянутых деталей чаши, тем самым повышая срок ее эксплуатации. С другой стороны, это обеспечивает улучшение эффективности сепарации твердых частиц. Отличие площадей поперечного сечения выступов 3 может быть обеспечено изменением ширины выступов 3 и/или толщины выступов 3. Вариант реализации устройства, в котором площадь поперечного сечения выступов 3 отличается посредством изменения и толщины, и ширины выступов 3, изображен на Фиг. 2. Варианты изменения ширины и толщины выступов 3 могут быть реализованы по описанным выше вариантам.

[0054] Настоящая модульная концентрационная чаша может работать следующим образом. В концентрационную чашу подают исходный материал. В качестве исходного материала может быть использован золотоносный песок с россыпных месторождений, мелкодисперсный материал из кор выветривания, находящихся в зонах окисления медно-молибден-порфировых месторождений, тонкодисперсный песок, а также материал медно-никелевых руд. В общем случае в качестве материала может быть использована любая смесь твердых частиц, обладающих разной плотностью. После приводят в движение модульную концентрационную чашу. Одновременно с этим в концентрационную чашу по форсункам для впрыска ожижающей жидкости, расположенным в полостях 4 верхней части 1 концентрационной чаши, подают ожижающую жидкость. При этом, в качестве ожижающей жидкости может быть использована любая ньютоновская жидкость, например, вода. В процессе вращения концентрационной чаши под действием центробежной силы происходит разделение исходного материала на компоненты по плотности, причем более тяжелые твердые частицы скапливаются в полостях 4. Ожижающая жидкость, подаваемая по форсункам, обеспечивает создание псевдоожиженного слоя в процессе эксплуатации центробежного концентратора вблизи рабочей поверхности 2 внутри полостей 4, ограниченных выступами 3 синусоидальной формы, что облегчает процесс разделения исходного материала на компоненты в ходе гравитационной сепарации и обеспечивает дополнительное перемешивание частиц. Дополнительное вынужденное перемешивание твердых частиц реализуется за счет наличия периодических плавных изменений ширины полостей 4. За счет движения смеси твердых частиц в неоднородных по геометрической форме участках полостей 4 происходит их вынужденное завихрение, способствующее сепарации по массе частиц смеси. При этом основная нагрузка на концентрационную чашу приходится на выступы 3, расположенные ближе к ее дну. После сепарации останавливают вращение концентрационной чаши, удаляют из концентрационной чаши тяжелые твердые частицы, скопившиеся в полостях 4, и оставшуюся массу отработанного материала.

[0055] Таким образом, заявляемая модульная концентрационная чаша центробежного концентратора позволяет повысить эффективность гравитационной сепарации обрабатываемого материала по плотности, увеличить срок эксплуатации концентрационной чаши, а также улучшить ее ремонтопригодность.

[0056] В настоящих материалах заявки представлено предпочтительное раскрытие осуществления заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.

Предложенное изобретение относится к устройствам, предназначенным для обогащения полезных ископаемых, и может быть использовано для разделения твердых частиц по плотности, а именно для переработки золотосодержащих руд и тонкодисперсных песков, а также медно-никелевых руд, не поддающихся магнитной сепарации. Модульная концентрационная чаша центробежного концентратора состоит из соединенных между собой верхней и нижней частей, при этом верхняя часть чаши имеет внутренний каркас, содержащий выступы и полости между выступами, при этом внутренний каркас вместе с выступами и полостями между выступами покрыт износостойким материалом, образующим рабочую поверхность концентрационной чаши. По крайней мере два выступа, покрытые износостойким материалом, выполнены синусоидальной формы. Причем выступы синусоидальной формы выполнены таким образом, что максимум одного выступа расположен напротив максимума иного выступа. Технический результат - повышение эффективности гравитационной сепарации обрабатываемого материала, увеличение срока эксплуатации концентрационной чаши, а также улучшение ее ремонтопригодности. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Модульная концентрационная чаша центробежного концентратора, состоящая из соединенных между собой верхней и нижней частей,

при этом верхняя часть чаши имеет внутренний каркас, содержащий выступы и полости между выступами;

при этом внутренний каркас вместе с выступами и полостями между выступами покрыт износостойким материалом, образующим рабочую поверхность концентрационной чаши, а по крайней мере два выступа, покрытые износостойким материалом, выполнены синусоидальной формы,

причем выступы синусоидальной формы выполнены таким образом, что максимум одного выступа расположен напротив максимума иного выступа.

2. Модульная концентрационная чаша по п.1, отличающаяся тем, что на внутреннем каркасе посредством вставки сформирован выступ.

3. Модульная концентрационная чаша по п.2, отличающаяся тем, что внутренний каркас вместе со вставками и полостями между вставками покрыт износостойким материалом.

4. Модульная концентрационная чаша по п.1, отличающаяся тем, что выступ синусоидальной формы имеет постоянную толщину.

5. Модульная концентрационная чаша по п.1, отличающаяся тем, что выступ синусоидальной формы имеет переменную толщину.

6. Модульная концентрационная чаша по п.1, отличающаяся тем, что толщина одного выступа отличается от толщины иного выступа.

7. Модульная концентрационная чаша по п.1, отличающаяся тем, что ширина одного выступа отличается от ширины иного выступа.

8. Модульная концентрационная чаша по п.1, отличающаяся тем, что площадь поперечного сечения одного выступа отличается от площади поперечного сечения иного выступа.