Концентратор для отделения зернистого материала Советский патент 1991 года по МПК B03B5/32 

Изобретение относится к концентраторам для разделения частиц разного удельного веса, а более конкретно к центробежным концентраторам для обогащения золотой руды.

Цель изобретения - повышение эффективности разделения минералов.

Йа фиг.1 изображен концентратор с частично вырезанной наружной камерой и с п однятой крышкой барабана, общий фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; фиг . З - то же, узел установки крыльчатки; на фиг.4 - части стенки концентратора, разрез; на фиг.5 - схематическое изображение сил, действующих на частоту в зоне перемещения.

Концентратор включает расположенный вертикально полый барабан 1 с открытым торцом 2 и внутренней поверхностью 3, приспособление для поддержания барабана 1 на оси с возможностью вращения и привод 4 для вращения барабана 1 вокруг оси. Приспособление для поддержания барабана 1 на оси с возможностью вращения включает

5

5

полый вал 5, установленные на нем нижние подшипники 6 и установленный над барабаном 1 подшипник 7 для закрепления барабана 1 с возможностью вращения вокруг питающей трубы 8. Привод 4 связан с полым валом 5 посредством ре- 0 менной передачи, состоящей из шкивов 9 и 10 и ремня 11. Шкив 10 закреплен на полом валу 5. Приспособление для подачи зернистого материала включает питающую трубу 8 и соединенные с ней линию 12 питания шламом и линию 13 питания водой. Вокруг барабана 1 соосно ему расположена цилиндрическая выпускная камера 14, включающая наружную стенку 15 и внутреннюю стенку 16. Над барабаном 1 расположена крышка 17, прикрепленная к нему посредством гаек и болтов 18. В крышке 17 выполнены смотровые окна 19. Крышка 17 снабжена усилительными ребрами 20. С выпускной камерой 14 сопряжен выпускной патрубок 21. В нижней части барабана 1 установлена крыльчатка 22, снабженная в ее верхней части лопастями.

0

5

16 полоОна закреплена выше отверстия го вала 5 посредством опорных но-1 жек 23 и снабженного резьбой стержня 24, соединяющего с возможностью разъединения крыльчатку 22 с лем 25 с помощью гаек 26.

В держателе 25 выполнены отверстия 27 для прохода тяжелой фракции в приемник концентрата 28. Крыльчатка может быть снята путем удаления одной из гаек 26 со стержня 24.

Верхняя кромка барабана может иметь выступающий порог 29, нависающий над внутренней стенкой 16 выпускной камеры 14. Полый вал 5 служит также для слива из барабана концентрата, для которого предусмотрен приемник 28. Внутренняя поверхность 3 барабана 1 выполнена из- расположенных у противоположных торцов барабана 1 зоны перемещения и зоны сливного порога и расположенной между ними параллельно оси вращения зоны удерживания, при этом зона перемещения и зона сливного порога выполнены расширяющимися по направлению к зоне удерживания. Внутренняя поверхность 3 барабана 1 выполнена из наклонной в направлении наружу зоны А перемещения, расположенной выше зоны перемещения параллельно оси вращения зоны В удерживания и расположенной выше зоны удерживания наклонной в направлении внутрь зоны С сливного порога. При этом длины зон перемещения А, удерживания В и сливного порога С и величины наклона зон перемещения и сливного порога выбраны с обеспечением возможности создания действующей на зернистый материал составляющей силы, достаточной для выталкивания более легкого зернистого материала из барабана 1, и удержания более тяжелого зернистого материала в зоне удерживания. На фиг.2 зоны А,В и С обозначены при наличии материала в барабане 1. Внутренняя поверхность барабана 1 выполнена свободной от препятствий потоку зернистого материала Ось вращения барабана может быть расположена вертикально. Однако возможно и другое расположение оси вращения барабана 1. Предпочтительный уклон зон перемещения А и сливного потока С к оси вращения составляет 10:1. При этом отношение длин зоны перемещения, зоны удерживания и зоны сливного порога составляет 6:3:1

76440

10

15

20

25

Концентратор работ лог с лсд у кип им образом.

Барабан 1 вращают с пддлшюй скоростью в направлении стройки К и непрерывно подают в нижнюю час п. б.чрл- бана 1 по питающей трубе 8 золотосодержащую пульпу требуемой конснетои- ции

На выпускном конце питающая труба 8 может иметь закручивающее поток сопло для направления поступающей пульпы тангенциально в направлении вращения барабана с тем, чтобы добавить пульпе момент количества движения и уменьшить тем самым величину мощности, необходимой для вращения барабана. Питающую трубу 8 можно также питать посредством двух отдельных питающих линии - линии 12 питания шламом и линии 13 питания водой, благодаря чему можно регулировать относительное содержание воды и шлама, подаваемых в барабан. Крыльчатка 22 снабжена в ее верхней части лопастями и способствует вращению пульпы,

Поток золотосодержащей пульпы (фиг.4), выходя из трубы 8, закручивается и движется к стенке вращающегося барабана 1. При вращении пульпы центробежная сила, зависящая от массы частиц, скорости вращения барабана и радиуса, на котором частица находится от оси барабана, действует на каждую частицу и вызывает расслаивание пульпы таким образом, что частицы, имеющие наибольший удельный вес, находятся во внешнем слое. Зона, в которой находится слой материала наивысшего удельного веса, обозначена позицией а. Внутренняя поверхность пульпы обозначена позицией Ь..Обычно пульпа разделяется на слой твердых частиц и внутренний слой воды (вследст- 45 вие малого удельного веса воды), граница между которыми обозначена позицией с.

В первые несколько секунд работы вследствие центробежной силы и формы барабана 2 накапливается слой частиц на участке d

После отложения этого слоя на поверхности е участка остаются лишь частицы, имеющие большой удельный вес. В конце концов лишь частицы наибольшего удельного веса, например золота,

30

35

40

50

55

удерживаются в зоне В,

шего удельного веса уносятся в

пе. Эти частицы перемещаются к

частицы мень- пуль- верхней кромке барабана 1, разгружаются в выпускную камеру 14 и через выпускной патрубок 21 удаляются из концентратора. Материалы наибольшего удельного веса, например золото, остаются в зоне удерживания. Когда в зоне удерживания накопится достаточное количество золота (приблизительно 1 фунт в случае маленького барабана), вращение барабана 1 прекращают и промывают барабан водой, вымывая концентрат через полый вал 5 в приемник 28 для концентрата. При этом концентрат удаляется через проходы между спорны- ми ножками крыльчатки 22 после прекращения вращения барабана. При вращении же барабана центробежные силы препятствуют выходу материала из барабана через эти проходы. Для облег- чения выгрузки накопленного концентрата из барабана в устройстве может быть применен способ выгрузки посредством водяных струй. Вокруг питающей трубы 8 в роторе может быть установлено Несколько разбрызгивающих сопел, выходные отверстия которых направлены на зону удерживания в барабане.

Эффективное устройство представляет собой четыре разбрызгивающих соп- ла с вертикальным плоским факелом рас пыла, равномерно распределенных вокруг питающей трубы с направлением выходных отверстий тангенциально от питающей трубы в сторону зоны удерживания в барабане. Разбрызгивающие сопла соединены с источником воды, управляемым посредством клапана. Когда в зоне удерживания накопится достаточное количество концентрата, прекраща- ют питание через питающую трубу, отключают энергшо от барабана, дают возможность барабану вращаться по инерции в течение некоторого периода времени, подают воду от источника к раз- брызгивающим соплам и вымывают концентрат в приемник 28, после чего вновь начинают вращать барабан и подают питание через питающую трубу 8. Барабану дают возможность вращаться по инерции после отключения энергии перед открытием клапана, обеспечиваю- ,щего подачу воды к разбрызгивающим соплам, обычно в течение около 30 св

Центробежная сила R (фиг.5) дейст

вует на частицу Р в радиальном направлении. Составляющая центробежной силы, действующая вдоль поверхности 3 и обозначенная буквой S, равна

.Q 20 25

30 .Q .,

35

50

5

величине ценгробежнон силы R, умноженной на косинус угла об между поверхностью 3 зоны перемещения и горизонталью. , Нормальной составляющей центробежной силы противодействует реакция N твердой поверхности 3 зоны А перемещения. В направлении вниз действует сила G тяжести, которая имеет составляющую, направленную вдоль поверхности зоны перемещения. На частицу действует также в направлении, противоположном направлению движения частицы, сила F трения, зависящая от действующей на поверхность перемещения нормально силы N и от коэффициента трения частицы и поверхности. Скорость вращения барабана выбирают достаточно высокой, в результате чего составляющая центробежной силы, действующая в направлении вверх вдоль поверхности зоны перемещения, оказывается достаточно большой для того, чтобы равнодействующая сил, приложенных к частице, действовала в направлении ijeepx вдоль поверхности зоны перемещения с

Чтобы более тяжелые частицы золота приходили во внешний слой пульпы в момент, подходящий для того, чтобы частицы остались в зоне удерживания, частица должна провести достаточный период времени в зоне перемещения В идеальном случае время перемещения должно быть достаточно продолжительным для того, чтобы частица золота, начавшая свое движение вверх по зоне перемещения от внутренней границы в пульпу, переместилась в самый ближний к стенке барабана слой а в момент когда она достигает зоны удерживания. Этот момент, таким образом, зависит от количества и консистенции пульпьь Скорость перемещения частиц также зависит от удельного веса, крупности и формы частиц драгоценного минерала и других частиц в пульпе и от диаметра и уклона барабана. Время нахождения данной частицы в зоне перемещения также зависит от длины зоны перемещения. Таким образом, размеры и уклон барабана 1 зависят от типа обрабатываемой пульпы и скорости, при которой она будет обрабатыватьсяс В соответствии с другим вариантом можно регулировать консистенцию и скорость подачи пульпы, чтобы приспособить барабан с заданными характеристиками.

Зона Б удерживания состоит из трех подзон В , В. и В. Подзона Б представляет собой вертикальный кольцевой участок стенки барабана. В пер- вые мгновения работы происходит осаждение частиц малого удельного веса в этой зоне и поверхностное трение здесь увеличивается. Зона удерживания включает в себя также часть В наклон ной в направлении наружу зоны перемещения и часть В наклонной в направлении внутрь зоны сливного порога. Когда частица проходит в зону В , то, поскольку поверхность этой зоны вертикальна, направленная вверх составляющая центробежной силы исчезает и когда частица переходит в зону , преобразуется в составляющую, направленную вниз. Увеличенное поверхност- ное трение также препятствует перемещению. Имеется направленная вверх составляющая силы, обусловленная трением с движущимися вверх частицами во внешнем слое, но она в идеальном слу- чае уравновешивается поверхностным трением в зоне.

Таким образом, частицы более тяжелого минерала накапливаются в зоне удерживания до тех сор, пока силы тре ния потока пульпы не преодолевают систему сил трения в зоне удерживания и направленную вниз составляющую центробежной силы, действующую на частицу, когда она движется в направлении внутрь в зоне сливного порога Как только частицы драгоценного минерала начнут уходить из зоны удерживания, брабан останавливают и вымывают концентрат в приемник для него.

Число действующих в системе переменных может быть изменено с соответствующими изменениями при этом одной или нескольких других переменных

При определении оптимальной гео- метрии барабана необходимо учитывать большое число переменных, но можно сделать различные теоретические приближения, чтобы получить наиболее подходящий диапазон уклонов для зоны пе- ремещения для обеспечения требуемого удерживания золота. Для оптимальных характеристик перемещения тангенс угла 06 , представляющего собой угол между плоскостью, перпендикулярной оси вращения, и поверхностью зоны перемещения, должен быть больше или раРт

вен -7 л-/ГТ и меньше шга равен Фт W

.Л

Nf(pTrfV где

- удельный вествердых частиц, р Ј. - удельный вес воды, N - доля твердых частиц в пульпе и f - коэффициент кинетического трения поверхности стенки при соответствующей скорости. Это выражение применяют, когда твердые частицы лишь затоплены.

Пример. В экспериментальном устройстве барабан имел следующие размеры длина зоны перемещения 12 дюймов- (30, 48 см); уклон зоны перемещения 10:1 (вертикаль-горизонталь); длина зоны удерживания 6 дюймов (15, 24 см); длина зоны сливного порога 2 дюйма (5 см); уклон зоны сливного порога 10:1 (вертикаль - горизонталь); диаметр в середине зоны перемещения 8,8 дюйма (22,3 см); диаметр в зоне удерживания 10 дюймов (25,4 см); диаметр верхнего края зоны сливного пг рога 9,4 дюйма (23,9 см).

Обрабатываемая пульпа содержала приблизительно 70% воды (по массе), 28% песка и 2% магнетита и подавалась со скоростью 5 т/ч и со скоростью 13 т/4 Для проверки эффективности устройства в пульпу было добавлено небольшое количество золота. Было установлено, что в случае, когда частицы золота имели размер менее 1 мм, извлекали 90% золота при производительности 5 т/ч и 50-70% при производительности 13 т/ч. Когда -х частицы золота имели размеры в пределах 1-2 мм, извлекали 95% золота при более низкой производительности и 85-95% при более высокой производительности.

Аналогичные испытания были проведены также с использованием- более крупных частиц золота при производительности, изменяющейся от 7 до 13 т/ч, при этом были извлечены все частицы золота.

Формула изобретения

1. Концентратор для отделения зернистого материала более высокого удельного веса от зернистого материала более низкого удельного веса, включающий полый барабан с открытым торцом, приспособление для поддержания барабана на оси с возможностью вращения, приспособление для подачи зернистого материала и привод для вращения барабана вокруг оси, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса разделения материала, внутренняя поверх- ность барабана выполнена из расположенных у противоположных торцов барабана зоны перемещения и зоны сливного порога и расположенной между ними параллельно оси вращения зоны удержи- вания, при этом зона перемещения и зона сливного порога выполнены расширяющимися по направлению к зоне удерживания, а длины зон перемещения удерживания и сливного порога и величины наклона зон перемещения и сливного порога выполнены с обеспечением возможности создания действующей на зернистый материал составляющей силы, Достаточной для выталкивания более Легкого зернистого материала из барабана и удержания более тяжелого яернистого материала в зоне удерживания. .

0

2.Концентратор по п.1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность барабана выполнена свободной от препятствий потоку зернистого материала.

3.Концентратор по , отличающийся тем, что ось вращения расположена вертикально.

4.Концентратор по п.1, о т л и - чающийся тем, что уклон зоны перемещения к оси вращения составляет 10:1.

5.Концентратор по пп.1 и 4, о т - лич ающийся тем, что уклон зоны сливного порога к оси вращения составляет 10:1.

6.Концентратор по пп. 1,4 и 5, отличающийся тем, что соотношение длины зон перемещения, удерживания и сливного порога составляет 6:3:1.

Изобретение относится к обогащению руды, например золотой. Цель - повышение эффективности разделения ми нералов. Концентратор содержит полый барабан (Б) 1 с открытым концом и внутренней поверхностью, привод и приспособление для поддержания Б 1 на оси с возможностью вращения. Последнее содержит полый вал (ПВ) 5, установленные на нем нижние подшипники 6 и установленный над Б 1 подшипник 7. Привод 4 связан с ПВ 5 посредством ремен

10

А-А

Я

25 27

W

Фиг.З

Фиг Л