Способ разделения суспензии твердогоМЕлКОзЕРНиСТОгО МАТЕРиАлА пО плОТНОСТиВ жидКОСТи и цЕНТРифугА для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК B04B1/02 B03B5/32 

как более плотные (и более крупные) частицы, так и менее плотные (и менее крупные), это ведет к ухудшению качества как концентрата, так и промпродуктов (цотоков, содержащих более плотные частицы в меньших количествах, идущих в последующую переработку с целью доизвлечения более плотных частиц твердого).

Ближайшим техническим решением к предложенному является способ разделения твердого мелкозернистого материала по плотности в жидкости, предусматривающий воздействие на суспензию поля центробежных сил в роторе центрифуги с вводом в суспензию в процессе разделения воды .

При этом на суспензию одновременно с полем центробежных сил воздействуют пульсирующим полем гидродинамических сил.

Одна из составляющих взаимодействующих полей, приложенных к частицам твердой фазы, направлена вдоль оси ротора в сторону разгрузки компонентов. Периодические взмучивания твердых частиц, т. е. воздействие на них поля гидродинамических сил, создаваемых пульсирующим потоком воды, подаваемой в ротор центрифуги на его перфорированную рабочую поверхность, создают условия для расслоения частиц твердой фазы: более плотные накапливаются ближе к рабочей поверхности, менее плотные - дальше от нее. Направление движения частиц определяется направлением поля гидродинамических сил: они движутся в одном направлении и более и менее плотные.

Этот способ по существу является седиментационным, вследствии этого ему присущи следующие недостатки: разделение частиц твердого осуществляется не по плотности, а по скорости осаждения их в жидкости. Равную скорость оседания могут иметь как более плотные зерна, так и менее плотные, но имеющие хорощо обтекаемую форму. Следовательно, в концентрат попадают и частицы менее плотного компонента суспензии.

Известна также центрифуга для разделения твердого мелкозернистого материала по плотности в жидкости, включающая установленный на валу ротор, содержащий цилиндрический корпус, установленную в нем конусообразную вставку, обращенную большим основанием к разгрузочной зоне более плотного материала, патрубки для подвода суспензии и воды и привод ротора

2.

Конусообразная вставка выполнена перфорированной. Полость, образованная стенкой цилиндрического корпуса и вставки, служит для подвода пульсирующей струи воды к последней, что препятствует прохоладению твердых частиц через перфорированную вставку. Для отделения концентрата от хвостов при разгрузке ротор снабжен расположенным в нижней части корпуса и вставки кольцевым выступом, имеющим форму ножа. Подача суспензии бсуществляется в верхней части ротора, а разгрузка фракций - в его нижней части.

Недостатком известной центрифуги является загрязнение фракции более плотного материала частицами менее плотного (пустой породы).

Целью изобретения как способа, так и центрифуги является повышение степени извлечения и концентрации извлекаемого более плотного материала.

Для этого в предложенном способе, предусматривающем воздействие на суспензию поля центробежных сил в роторе центрифуги с вводом в суспензию в процессе разделения воды, перед последним на разделяющей поверхности ротора образуют слой воды и подачу суспензии осуществляют на этот слой.

Суспензию одновременно с воздействием поля центробежных сил вибрируют, причем ускорение частиц, создаваемое вибрацией, превышает ускорение частиц, создаваемое полем центробежных сил.

В центрифуге для разделения твердого мелкозернистого материала по плотности в жидкости, включающей установленный на валу ротор, содержащий цилиндрический корпус, установленную в нем конусообразную вставку, обращенную большим основанием к разгрузочной зоне более плотного материала, патрубки для подвода суспензии и воды и привод ротора, конусообразная вставка выполнена сплошной и имеет }ia меньшем основании переливной борт для удаления жидкости с менее плотным материалом. Внутри корпуса ротора замещены вдоль оси ребра для раскручивания жидкости, а привод ротора снабжен вибратором.

Предложенный способ заключается в следующем.

На рабочей поверхности ротора образуют слой воды, которую непрерывно подают в течение всего процесса. Подачу суспензии осуществляют на этот слой. Разделяемую суспензию одновременно с воздействием поля центробежных сил вибрируют, причем ускорение частиц, создаваемое вибрацией, превышает ускорение частиц, создаваемое полем центробежных сил.

Частицы твердой фазы, оседая под действием поля центробежных сил на рабочую вибрирующую поверхность ротора, взмучиваются, т. е. отрываются от рабочей поверхности.

Более плотная частица твердой фазы обладает и большей инерцией, чем менее плотная. Под действием поля гидродинамических сил (в основном лобового давления и вязкостного трения) эти частицы получают одинаковые импульсы (положим, что частицы равны по объему и форме). Менее

плотные частицы за одинаковое время воздействия поля гидродинамических сил будут перемещены в сторону действия этих сил на большее расстояние, чем частицы более плотные. Но с другой стороны более плотные частицы, быстрее оседая после взмучивания, получают меньший импульс со стороны поля гидродинамических сил, а следовательно и будут снесены в сторону их действия на меньшее, по сравнению с менее плотной частицей, расстояние.

Изменяя частоту колебаний ротора центрифуги, его амплитуду, скорость вращения ротора (величину поля центробежных сил), напряженность гидродинамических сил (изменением подачи в ротор воды и суспензии), добиваются того, что при каждом цикле взмучивания более плотные частицы получают от вибрирующей и вращающейся рабочей поверхности ротора импульсы, которые больше импульсов от гидродинамических сил. Более плотные частицы при каждом цикле будут смещаться в сторону большего диаметра ротора центрифуги, а менее плотные - в противоположную. Происходит разделение частиц твердой фазы по плотности.

Пример. Разделяют смесь тонко измолотого кварцевого песка и шламового концентрата с содержанием в исходной смеси 0,11% олова следующего гранулометрического состава:

-0,1 мм80%

-0,2 мм20% Расход жидкости составляет 0,165 л/с, суспензии плотностью около 1,1 г/см - 0,19 л/с. Скорость ротора составляет 700 об/мин. Диаметры ротора 120 и 93 мм (внизу и вверху). Частота колебаний ротора 2000 M-I, амплитуда колебаний ротора 3 мм. Количество разгрузочных сопл диаметром 2 мм - 4 шт. Длина рабочей части ротора 110 мм. Суспензию подают на свободную поверхность воды на расстоянии 20 мм от разгрузочных сопл (в сторону сливного порога).

Метод регрессионного анализа дает следую1ций результат:

степень сокращения около 15,

выход около 7%,

извлечение (олова) около 50% (от операции),

степень концентрации около 7.

На фиг. 1 схематично изображена предложенная центрифуга; на фиг. 2 - ротор в продольном разрезе; на фиг. 3 - разрез А-А фиг. 2 и на фиг. 4 - раскручивающие ребра.

Центрифуга для разделения твердого мелкозернистого материала по плотности в жидкости включает ротор, содержащий цилиндрический корпус 1, установленную в нем конусообразную сплощную вставку 2, обращенную большим основанием к разгрузочной зоне более плотного материала, расположенной в нижней части корпуса, сопла 3 для отвода сгущенного более плотного материала, патрубки 4 и 5 для подвода разделяемой суспензии и воды и привод ротора, содержащий электродвигатель 6 и дебалансные вибраторы 7.

Вал 8 ротора при помощи конических подшипников 9 соединен с корпусом 10 подшипников. На конце вала ротора закреплена эластичная полумуфта И, а вторая полумуфта 12 закреплена на электродвигателе 6. Корпус 10 подшипников соответствующими деталями опирается на эластичные пружины 13, которые, в свою очередь, опираются на станину 14.

К станине прикреплен кронщтейн 15 с приемниками 16 и 17 для фугата и концентрата. Внутри корпуса 1 ротора размещены

вдоль оси ребра 18 для раскручивания жидкости.

Вставка на меньшем основании имеет переливной борт 19, одновременно являющийся гайкой, скрепляющей вставку 2 и ребра

18с корпусом.

Центрифуга работает следующим образом.

По патрубку 5 подают воду во вращающийся и вибрирующий ротор до образования слоя на поверхности вставки 2. Затем по патрубку 4 подают разделяемую суспензию. Вода и суспензия раскручиваются ребрами 18 до скорости вращения ротора. В процессе вращения и вибрации ротора

происходит разделение твердых частиц по плотности. Сгущенный более плотный материал выгружается через сопла 3 в приемник 17 концентрата, а менее плотные частицы вместе с фугатом удаляются через переливной борт 19 в приемник 16.

Предложенный способ и центрифуга обеспечивают получение из отвальных щламов кондиционного концентратора олова и других металлов, что дает большой экономический эффект в народном хозяйстве.

Формула изобретения

1. Способ разделения твердого мелкозернистого материала по плотности в жидкости, предусматривающий воздействие на суспензию поля центробежных сил в роторе центрифуги с вводом в суспензию в процессе разделения воды, отличающийся

тем, что, с целью повышения степени извлечения и концентрации извлекаемого более плотного материала, перед процессом разделения на рабочей поверхности ротора образуют слой воды и подачу суспензии осуществляют на этот слой, при этом суспензию одновременно с воздействием поля центробежных сил вибрируют, причем ускорение частиц, создаваемое вибрацией, превышает ускорение частиц, создаваемое полем центробежных сил,

2. Центрифуга для разделения твердого мелкозернистого материала по плотности в жидкости, включающая установленный на валу ротор, содержащий цилиндрический корпус, установленную в нем конусообразную вставку, обращенную большим основанием к разгрузочной зоне более плотного материала, патрубки для подвода суспензии и воды и привод ротора, отличающаяся тем, что, с целью повышения степени извлечения и концентрации извлекаемого более плотного материала, конусообразная вставка выполнена сплощной и имеет на меньшем основании переливной борт для удаления жидкости с менее плотным материалом, при этом внутри корпуса ротора размещены вдоль оси ребра для раскручивания жидкости, а привод ротора снабжен вибратором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3730423, кл. 233-7, опублик. 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 61036, кл. В 04В 1/04, 1940 (прототип).

Фиг. 1

Концентрат

19