Концентратор для отделения зернистого материала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК АЗ 1 б 7 б 4(51)5 В 03 В 5/32 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ПИСАН ОБРЕТЕНИ К ПАТЕН 094/031.88051. 87 аще(54) КОНЦЕНТРАТОР ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ЗЕРНИСТОГО МАТЕРИАЛА(57) Изобретение относится к обогнию руды, например золотой. Цель -повышение эффективности разделения мине ралов. Концентратор содержит полыйбарабан (Б) 1 с открытым концом ивнутренней поверхностью, привод и приспособление для поддержания Б 1 на осис возможностью вращения. Последнее содержит польп 1 вал (ПВ) 5, установленные на нем нижние подшипники 6 и установленный над Б 1 подшипник 7. Привод 4 связан с ПВ 5 посредством ремен1676440 35 ной передачи, Вокруг Б 1 соосно ему расположена цилиндрическая выпускная камера (ВК) 14, Над Б 1 расположена крьддка 17. В крышке 17 выполнены смот- .) ровые окна, а с ВК 14 сопряжен выпускной патрубок 21, В нижней части Б 1 установлена крыльчатка, снабженная в ее верхней части лопастями и закрепленная вьдде отверстия ПВ 5. Внутренняя 0 поверхность Б 1 выполнена из расположенных у противоположных торцов Б 1 эоны перемещения и зоны сливного порога и расположенной между ними параллельно оси вращения эоны удерживания. 5 Зона перемещения и зона сливного порога выполнены расширякщимися по направлению к зоне удерживания. Длины зон перемещения, удерживания и сливного порога и величины наклона зон переме щения и сливного порога выбраны с обеспечением возможности создания действующей на зернистый материал составляющей силы, достаточной для выталкивания более легкого зернистого 25 материала из Б 1 и удержания более тяжелого зернистого материала в зоне удерживания. Внутренняя поверхность Изобретение относится к концентра" торам для разделения частиц разного удельного веса, а более конкретно к центробежным концентраторам для обогащения золотой руды. Цель из обретения - повышение эф фекФивности разделения минералов.ЯА фиг.1 изображен концентратор с частично вырезанной наружной камерой и с"йоднятой крьпдкой барабана, общий видфяа фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; 45 фиг.3 - 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 враще ния барабана 1 вокруг оси, Приспособление для поддержания барабана 1 на оси с воэможностью вращения включает Б 1 выполнена свободной от препятствий потоку зернистого материала. ОсьБ 1 может быть расположена вертикаль,но. Предпочтительный уклон зон перемещения и сливного порога к оси вращения составляет 10:1. При этом соотношение длин зоны перемещения, зоны удерживания и зоны сливного порога составляет 6:3:1. Во время работы Б 1 вращают с заданной скоростью и непрерыв"но подают по трубе 8 пульпу, регулируя ее плотность соотношением пульпыи воды, подаваемых соответственно полиниям 12, 13. Крыльчатка раскручивает пульпу и последняя по внутреннейповерхности Б 1 движется вверх, Материал расслаивается по плотности. Самые плотные частицы накапливаются взоне удерживания, а менее плотныеперемещаются к верхней кромке Б 1 иразгружаются в ВК 14. Затем вращениеБ 1 прекращают и промывают Б 1, удаляя концентрат через ПВ 5. Вокругтрубы 8 могут быть установлены сопладля смыва концентрата. 5 з.п.ф-лы,5 ил,полый вал 5, установленные на нем нижние подшипники 6 и установленный надбарабаном 1 подшипник 7 для закрепления барабана 1 с возможностью вращениявокруг питающей трубы 8. Привод 4 связан с полым валом 5 посредством ре-менной передачи, состоящей из шкивов 9 и 10 и ремня 11. Шкив 10 закреплен на полом валу 5. Приспособлениедля подачи зернистого материала включает питающую трубу 8 и соединенныес 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 внутреннююстенку 16. Над барабаном 1 расположена крьппка 17, прикрепленная к нему посредством гаек и болтов 18. В крьппке 17 выполнены смотровые окна 19.Крышка 17 снабжена усилительными ребрами 20. С выпускной камерой 14 сопряжен выпускной патрубок 21, В нижней части барабана 1 установленакрыльчатка 22, снабженная в ее верхней части лопастяю.1676440Она закреплена выше отверстия полого вала 5 посредством опорных но жек 23 и снабженного резьбой стержня 24, соединяющего с возможностью5 .разъединения крыльчатку 22 с держателем 25 с помощью гаек 26,В держателе 25 выполнены отверстия 27 для прохода тяжелой фракции 10 в приемник концентрата 28. Крыльчатка может быть снята путем удаления одной из гаек 26 со стержня 24.Верхняя кромка барабана можетиметь выступающий порог 29, нависаю щий над внутренней стенкой 16 выпускной камеры 14. Полый вал 5 служит также для слива иэ барабана концентрата, для которого предусмотрен приемник 28. Внутренняя поверхность 3 барабана 1 выполнена из расположенных у противоположных торцов барабана 1 зоны перемещения и эоны сливного порога и расположенной между ними параллельно оси вращения эоны удерживания, при 25 этом зона перемещения и зона сливного порога выполнены расширяющимися по направлению к зоне удерживания. Внутренняя поверхность 3 барабана 1 выполнена из наклонной в направлении на ружу эоны А перемещения, расположенной выше эоны 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 воэможности созда ния действующей на зернистый материал составляющей силы, достаточной для выталкивания более легкого зернистого материала из барабана 1, и удержания более тяжелого зернистого мате риала 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 эоны перемещения, зоны удерживания и зоны сливного порога составляет 6:3:1. КопцеИтраор работ;и т еледуькцпмобразом.Барабан 1 вращают с аданной онвростью в направлении стр пкн К и и -прерывно подают в нижнюю чаеть барабана 1 по питанзцей трубе Я эолотосодержащую пульпу требуемой конснстс иции,На выпускном конце питакицая труба 8 может иметь закручивающее поток.сопло для направления поступающейпульпы тангенциально в направлениивращения барабана с тем, чтобы добавить пульпе момент количества движения и уменьшить тем самым величинумощности, необходимой для вращения барабана, Питанзцую трубу 8 можно такжепитать посредством двух отдельныхпитающих линий - линии 12 питания шламом и линии 13 питания водой, благодаря чему можно регулировать относительное содержание воды и шлама, подваемых в барабан. Крыльчатка 22 снабжена в ее верхней части лопастями испособствует вращению пульпы,Поток золотосодержащей пульпы(фиг.4), выходя из трубы 8, закручивается и движется к стенке вращающегося барабана 1. При вращении пульпыцентробежная сила, зависящая от массычастиц, скорости вращения барабана ирадиуса, на котором частица находится от оси барабана, действует на каждую частицу и вызывает расслаиваниепульпы таким образом, что частицы,имеккцие 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 (вследствие малого удельного веса воды), граница между которыми обозначена позицией с.В первые несколько секунд работывследствие центробежной силы и формыбарабана 2 накапливается слой частицна участке д.После отложения этого слоя на поверхности е участка остаются лишьчастицы, имеющие большой удельный вес.В конце концов лишь частицы наибольшего удельного веса, например золота,удерживаются в зоне В, а частицы меньшего удельного веса уносятся в пульпе. Эти частицы перемещаются к верх 1 Ь 7 6440ней кромке барабана 1, разгружаются в выпускную камеру 14 и через выпускной патрубок 21 удаляются из концент-, ратора. материалы наибольшего удельного веса, например золото, остаютсяв зоне удерживания. Когда в зоне удерживания накопится достаточное количество золота (приблизительнофунт 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 опорцы ми ножками крыльчатки 22 после прекращения вращения барабана. При вращении же барабана центробежные силы препятствуют выходу материала из барабана через эти проходы. Для облегчения выгрузки накопленного концентрата из барабана в устройстве может быть применен способ выгрузки посредством ,водяных струй. Вокруг питающей трубы 8 в роторе может быть установлено 25 несколько разбрызгивающих сопел, выходные отверстия которых направлены на зону удерживания в барабане.Эффективное устройство представляет собой четыре разбрыэгивающих сопла с вертикалг цым плоским факелом распыла, равномерно распределенных вокруг питакгцей трубы с направлением выходных отверстий тангенциально от питающей трубы в сторону зоны удержи 35 вания в барабаце, Раэбрызгивакщие сопла соединены с источником воды, управляемым посредством клапана, Когда в зоне удерживания накопится достаточное количество концентрата, прекраща ют питание через питающую трубу, отключают энергию от барабана, дают возможность барабану вращаться по инерции в течение некоторого периода времени, подают воду от источника к разбрызгивакщим соплам и вьгмывают концентрат в приемник 28, после чего вновь начинают вращать барабан и подают питание через питающую трубу 8. Барабану дают воэможность вращаться по инерции после отключения энергии50 перед открытием клапана, обеспечивающего подачу воды к раэбрызгивающим соплам, обычно в течение около 30 с.Центробежная сила К (фиг.5) дейст 1 вует 1 га частицу Р в радиальном направлении. Составлякицая центробежной силы, действующая вдоль поверхности 3 и обозначенная буквой Б, равна величине центробежной сшгы К, умноженной на косинус угла оа между поверхностью 3 зоны перемещения и горизонталью., Нормальной составляющейцентробежной силы противодействуетреакция Я твердой оверхности 3 зоны А перемещения. В направлении вниздействует сила С тяжести, которая име.ет составляющую, направленную вдольповерхности зоны перемещения, На частицу действует также в направленги,противоположном направлению движениячастицы, сила Р трения, зависящая отдействующей на поверхность перемещения нормальной силы 1 Ч и от коэффициента трения частицы и поверхности.Скорость вращения барабана выбираютдостаточно высокой, в результате чего составляющая центробежной силы,действуюцая в направлении вверх вдольповерхности эоны перемещения, оказывается достаточно большой для того, чтобы равнодействующая сил, приложенныхк частице, действовала в направлениивверх вдоль поверхности зоны перемещения,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 пульпы. 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 обрабатываться. В соответствии с другим вариантом можно регулировать консистенцию и скорость по. дачи пульпы, чтобы приспособить барабан с заданными характеристиками.Зона Б удерживания состоит из трех подзон В, Р и Р, Подзона Виг /г представляет собой вертикальный кольцевой участок стенки барабана. В первые мгновения работы происходит осаждение частиц малого удельного веса в этой зоне и поверхностное трение здесь увеличивается. Зона удерживания включает в себя также часть В наклонО ной в направлении наружу зоны перемещения и часть В наклонной в направдлении внутрь зоны сливного порога. Ко гда частица проходит в з о ну Вй то, поскольку поверхность этой зоны 15 вертикальна, направленная вверх составляющая центробежной силы исчезает и когда частица переходит в зону Вф, преобразуется в составляющую, направленную вниз. Увеличенное поверхност- щ 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 иор, пока силы трения потока пульпы не преодолевают систему сил трения в зоне удерживания и направленную вниз составляющую центробежной силы, действующую на частицу, когда она движется в направлении5 внутрь в зоне сливного порога. Как только частицы драгоценного минерала начнут уходить из зоны удерживания, барабан останавливают и вымывают концентрат в приемник для него.Число действующих в системе переменных может быть изменено с соответствукицими изменениями при этом одной или нескольких других переменных.При определении оптимальной геометрии барабана необходимо учитьгвать большое число переменных, но можно сделать различные теоретические приближения, чтобы получить наиболее подходящий диапазон уклонов для эоны пе 50 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 раРтвен - ---- и меньше или равен7(о, - 3,)/г1 )ф,ггде О - удельный вествердых частиц, )- удельный вес воды, И - доля твердых частиц в пульпе и г - коэффициент кинетического трения поверхности стенки при соответствующей скорости. Это выражение применяют, когда твердые частицы лишь затоплены.П р и м е р. В экспериментальном устройстве барабан имел следующие размеры: длина зоны перемещения 12 дюймов-,(30, 48 см); уклон зоны перемещения 10:1 (вертикаль-гориэонталь); 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 эоны перемещения 8,8 дюйма (22,3 см); диаметр в зоне удерживания 10 дюймов (25,4 см); диаметр верхнего края зоны сливногЬ пг рога 9,4 дюйма (23,9 см).Обрабатываемая пульпа содержала приблизительно 707 воды (по массе), 287. песка и 23 магнетита и подавалась со скоростью 5 т/ч и со скоростью 13 т/ч, Для проверки эффективности устройства в пульпу было добавлено небольшое количество золота. Было установлено, что в случае, когда частицы золота имели размер меггее 1 мм, извлекали 907. золота при проиводитель" ности 5 т/ч и 50-707. при производительности 13 т/ч, Когда, частицы золота имели размеры в пределах 1-2 мм, извлекали 957 золота при более низкой производительности и 85-957 при более высокой производительности.Аналогичные испытания быпи 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 изобретения1. 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 враще1676440 12 иг,Х ния барабана вокруг оси, о т л ивч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения эффективности процесса разделения материала, внутренняя поверхность барабана выполнена нз расположенных у противоположных торцов барабана зоны перемещения и зоны сливногопорога н расположенной между нимипараллельно оси вращения эоны удерживания, при этом эона перемещения изона сливного порога выполнены расши"ряющнмися по направлению к зоне удерживания, а длины зон перемещения удерживания и сливного порога и величинынаклона зон перемещения и сливного порога выполнены с обеспечением возможйбсти создания действующей на зернистый материал составляющей силы,достаточной для выталкивания болеелегкого зернистого материала из барабана и упержания более тяжелогозернистого материала в зоне удерживания. 2. Концентратор по и1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что внутренняя поверхность барабана выполнена свободной от препятствий потоку зернистого материала.3. Концентратор ло п,1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что ось вращения расположена вертикально,4, Концентратор по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что уклон зоны перемещения к оси вращения составляет 10:1. 5. Концентратор по пп. 1 и 4, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что уклон4зоны сливного порога к оси вращениясоставляет 10: 1. 6. Концентратор по пп. 1,4 и 5, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что. соотношение длины эон перемещения, удерживания и сливного порога составляет 6:Э:1.1676440 Фиг. бСоставитель В.йитянии едактор В.Петрова Техред А. Кравчук Корректор Э.Лончаков 3016 Тирай Подписное Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г113035, Москва, Ж, Рйушская наб., д, 4/5 Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101