Концентратор для отделения зернистого материала

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 03 B 5/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К flATEHTV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4355094/03 (22) 12. 01. 88 (31) 002805 (32) 13.01.87 (33) US (46) 07.09.91. Бюл. М 33 (71) Стивен А. Мак Алистер "Канада" (СА) (72) Стивен А. Мак Алистер (СА) (53) 621. 928. 3 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 427735, кл. В 03 В 5/32, 1972.

Патент США 1 4286748, кл.233-1, о3тублик. 1981. А-А

„„. Ы „„1б76440 А3

2 (54) КОНЦЕНТРАТОР ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ЗЕРНИСТОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к обогащепию руды, например золотой. Цель— повыше н не эффе ктив ности разделе ния ми не ралов. 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 польп1 вал (ПВ) 5, установлейные на нем нижние подшипники 6 и установленный над Б 1 подшипник 7. Привод 4 связан с ПВ 5 посредством ремен1676440

HoH H. . 8 1 соосНо ему расположена цилиндрическая выпускная камера (ВК) 14, Над Б 1 расположена крышка 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 выше 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- 20 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 изобретения — повышение эф- 40 фекФивности разделения минералов.

ЯА фиг.1 изображен концентратор с частично вырезанной наружной камерой и с"Поднятой крьппкой барабана, общий вид, яа 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- 55 ния барабана 1 вокруг оси. Приспособление для поддержания барабана 1 на оси с воэможностью вращения включает

Б 1 выполне на свободной от пре пятс твий потоку зе рнисто го мате риала. Ось

Б 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 непрерывно подают по трубе 8 пульпу, регулируя ее плотность соотношением пульпы и воды, подаваемых соответственно по линиям 12, 13. Крыльчатка раскручивает пульпу и последняя по внутренней поверхности Б 1 движется вверх. Материал расслаивается по плотности. Самые плотные частицы накапливаются в зоне удерживания, а менее плотные перемещаются к верхней кромке Б 1 и разгружаются в ВК 14. Затем вращение

Б 1 прекращают и промывают Б 1, удаляя концентрат через ПВ 5. Вокруг трубы 8 могут быть установлены сопла для смыва концентрата. 5 з.п.ф-лы, 5 ил. 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- менной передачи, состоящей из шкивов 9 и 10 и ремня 11. Шкив 10 закреплен на полом валу 5. Приспособление для подачи зернистого материала вклю. чает 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 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 соI пряжен выпускной патрубок 21. В нижней части барабана 1 установлена крыльчатка 22, снабженная в ее верхней части лопастя ш.

167644О

Она закреплена выше отверстия полого вала 5 посредством опорных но . жек 23 и снабженного резьбой стержня 24, соепинякицего с возможностью

5 .разъединения крыльчатку 22 с держлтелем 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 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 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- 30 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- 40 ния действующей на зернистый материал составляющей силы, достаточной для выталкивания более легкого зернистого материала из барабана 1, и удержания более тяжелого зернистого мате- 45 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.

Концейтрл ор рлбот;и т еJ1(луьчцпм образом.

Барабан 1 врлщлют с лдлнной r.ê блл годаря чему можно регулировать относительное содержание воды и шлама, подлваемых в барабан. Крыльчатка 22 снлбжена 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 млссы 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, именхцие 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 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, удерживаются в зоне В, а частицы меньшего удельного веса уносятся в пульпе. Эти частицы перемещаются к верх1676440 ней кромке барабана 1, разгружаются в выпускную камеру 14 и через выпускной патрубок 21 удаляются из концент-, ратора. Материалы наибольшего удельного веса, например золото, остаются в зоне уде ржив ания. Ко гда в з о не удерживания накопится достаточное количество золота (приблизительно 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 опорны- 1g ми ножками крыльчатки 22 после прекращения вращения барабана. При вращении же барабана центробежные силы препятствуют выходу материала из барабана через эти проходы. Для облег- 2О 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 25 несколько раэбрызгивающих сопел, выходные отверстия которых направлены на зону удерживания в барабане.

Эффективное устройство представляет собой четыре разбрыэгивающих соп- 3р ла с вертикальным плоским факелом распыла, равномерно распределенных вокруг питака ей трубы с направлением выходных отверстий тангенциально от питающей трубы в сторону зоны удержи35 вания в барабане, Раэбрыз гивакщие сопла соединены с источником воды, управляемым посредством клапана, Когда в зоне удерживания накопится достаточное количество концентрата, прекраща- 40 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 вымывают 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 энергии

50 перед открытием клапана, обеспечивающего подачу воды к раэбрызгивающим соплам, обычно в течение около 30 с.

Центробежная сила R (фиг. 5) дейст1 вует на частицу Р в радиальном направлении. Составлякицая центробежной силы, действующая вдоль поверхности 3 и обозначенная буквой S, равна величине центробежной силы R, умноженной на косинус угла ф, между поверхностью 3 зоны перемещения и горизонталью., Нормальной сос тавляккцей центробежной силы противодействует ре акция N тве рдой . оверхности 3 зоны А перемещения. В направлении вниз действует сила G тяжести, которая имеет составляющую, направленную вдоль поверхности зоны перемещения. На частицу действует также в направлен л, противоположном направлению движения частицы, сила F трения, зависящая от действующей на поверхность перемещения нормальной силы N и от коэффициента трения частицы и поверхности.

Скорость вращения барабана выбирают достаточно высокой, в результате чего составляющая центробежной силы, действукп1ая в направлении вверх вдоль поверхности эоны перемещения, оказывается достаточно большой для того, чтобы равнодействующая сил, приложенных к частице, действовала в направлении вверх 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 подачи пульпы, чтобы приспособить барабан с заданными характеристиками.

1676440

Зона Б удерживания состоит из трех подзон В, Р и Р . Подзона В

° я Il/ // представляет собой вертикальный кольцевой участок ".òåíêè 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 наклон-i p ной в направлении наружу зоны перемещения и часть В наклонной в направ1 ленин внутрь зоны сливного порога.

Когда частица проходит в зону В

I/ то, поскольку поверхность этой зоны 15 вертикальна, направленная вверх составляющая центробежной силы исчезает и когда частица переходит в зону В ", преобразуется в составляющую, направленную вниз. Увеличе нное поверхност- щ ное трение также препятствует перемещениюю. Имее тся направле нная вверх составляющая силы, обусловленная трением с движущимися вверх частицами во внешнем слое, но она в идеальном слу- 25 чае уравновешивается поверхностным трением в зоне.

Таким образом, частицы более тяжелого минерала накапливаются в зоне удерживания до тех вор, пока силы тре-3Q 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

5 внутрь в зоне сливного порога. Как только частицы драгоценного минерала начнут уходить из зоны удерживания, барабан останавливают и вымывают концентрат в приемник для не го.

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

При определении оптимальной геометрии барабана необходимо учитывать большое число переменных, но можно сделать различные теоретические приближения, чтобы получить наиболее подходящий диапазон уклонов для эоны пе50 ремещения для обеспечения требуемого удерживания золота. Для оптимальных характеристик перемещения тангенс yr» ла OG, представляющего собой угол меж= ду плоскостью, перпендикулярной оси вращения, и поверхностью зоны перемещения, должен быть больше или раРт вен - — — -- — — и меньше или равен

f(1 -Pg) / r

Nf(fJ,-г1„},- г где 1) — удельный вес твердых частиц, p — удельный вес воды, N — доля твердых частиц в пульпе и f — коэффициент кинетического трения поверхности стенки прн 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 эоны перемещения

8,8 дюйма (22,3 см); диаметр в зоне удерживания 10 дюймов (25,4 см); диаметр верхнего края зоны сливногЬ в -рога 9,4 дюйма (23,9 см).

Обрабатываемая пульпа содержала приблизительно 707 воды (по массе), 287. песка и 2Х 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 l мм, извлекали 907. золота при производительности 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 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 враще1676440

Фиг,1 ния барабана вокруг оси, о т л ив ч а ющий с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса разделения материала, внутренняя поверхность барабана выполнена нз расположенных у противоположных торцов барабана зоны перемещения и зоны сливного порога н расположенной между ними параллельно оси вращения эоны удержи- 10 вания, при этом эона 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 возможйости создания действующей на зернистый материал составляющей силы, достаточной для выталкивания более легкого зернистого материала из барабана и удержания более тяжелого зернистого материала в зоне удерживания.

2. Концентратор по и ° 1, о т л ич а ю шийся тем, что внутренняя поверхность барабана выполнена свободной от препятствий потоку зернистого материала.

3. Концентратор ло п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что ось вращения расположена вертикально.

4. Концентратор по п.1, о т л и— ч а ю шийся 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 и с ÿ 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 эон перемещения, удерживания и сливного порога составляет 6:3:1.

1676440

Фиг. 5

Составитель В.йитянии

Техред А. Кравчук

Редактор В.Петрова

Корректор Э.Лончакова

Заказ 3016 Тирах Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рйушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101