КОНЦЕНТРАТОР ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ ТВЕРДОГО СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА ПО ИХ ПЛОТНОСТИ

Полезная модель относится к устройствам для концентрирования из общей массы частиц сыпучих материалов частиц с повышенной плотностью. Такие устройства в литературе получили название «концентраторов». Полезная модель может найти применение для обогащения полезных ископаемых из предварительно измельченных руд, шлаков, отвалов металлургических производств и т.п.
Известны концентраторы для разделения частиц сыпучего материала по их плотности с использованием центробежных сил, создаваемых в радиально изогнутом трубопроводе для транспортировки частиц материала в потоке газа (см. например патент GB 544397, В07В 7/08, 1942).
Недостатком известного концентратора является сложность конструкции, обуславливающая малую надежность его работы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому концентратору является концентратор для разделения частиц сыпучего материала по их плотности, содержащий трубопровод для транспортировки разделяемых частиц материала в потоке газа, имеющий прямой участок, соединенный с побудителем расхода газа и бункером для подвода исходного сыпучего материала в поток газа, радиально изогнутый участок для создания в потоке частиц центробежных сил и распределительный участок, снабженный разделительными перегородками, разделяющими выходящий из изогнутого участка трубопровода поток частиц на потоки частиц разной плотности, циклоны, установленные в потоках частиц разной плотности (см. патент GB 1455579, В07В 7/02, 1976).
Недостатком известного концентратора является то, что он не обеспечивает достаточно высокой степени разделения частиц по плотности. Это обусловлено тем, что степень разделения частиц твердых сыпучих материалов в поле центробежных сил зависит не только от плотности, но и от размеров частиц.
Задача полезной модели состояла в повышении степени разделения частиц по плотности за счет уменьшения влияния различия в размерах частиц.
Указанная задача решается тем, что предложен концентратор для разделения частиц сыпучего материала по их плотности, содержащий трубопровод для транспортировки разделяемых частиц материала в потоке газа, имеющий прямой участок, соединенный с побудителем расхода газа и бункером для подвода исходного сыпучего материала в поток газа, радиально изогнутый участок для создания в потоке частиц центробежных сил, и распределительный участок, снабженный разделительными перегородками,
разделяющими выходящий из изогнутого участка трубопровода поток частиц на потоки частиц разной плотности, циклоны, установленные в потоках частиц разной плотности, в который согласно полезной модели введен сепаратор частиц исходного сыпучего материала по их размерам, причем один из выходов сепаратора, через который осуществляется вывод фракции частиц материала определенного размера, соединен с бункером для подвода сыпучего материала, установленным в прямом участке трубопровода для транспортировки разделяемых частиц в потоке газа.
Использование для концентрирования частиц по их плотности фракции частиц определенного размера позволяет резко снизить влияние различия в размерах частиц на степень их разделения по плотности. Этим обеспечивается повышение степени разделения частиц по плотности.
Другим отличием концентратора является то, что газовые выходы циклонов соединены со входом побудителя расхода газа и снабжены приспособлениями для регулирования расхода газа. Это обеспечивает экономное использование энергоносителя, например, воздуха в предлагаемом концентраторе.
Еще одним отличием концентратора является то, что трубопровод для транспортировки частиц в потоке газа на своем радиально изогнутом участке имеет в поперечном сечении форму овала, большая ось которого размещена параллельно горизонтальной плоскости.
В числе отличий следует отметить то, что радиально изогнутый участок трубопровода выполнен в виде нескольких спирально расположенных витков.
Другим отличием концентратора является то, что он снабжен нагревателем потока газа, установленным на выходе побудителя расхода. Это обеспечивает возможность одновременного высушивания частиц сыпучего материала.
Технический результат полезной модели состоит в том, что уменьшается влияние различия в размерах частиц сыпучего материала на степень их разделения по плотности в поле центробежных сил. Это обеспечивает повышение степени разделения частиц сыпучего материала по плотности.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена принципиальная схема предлагаемого концентратора.
На фиг.2 представлен вид сверху на центробежный разделитель частиц по их плотности.
На фиг.3 изображен вид в поперечном разрезе изогнутого участка трубопровода для транспортировки частиц сыпучего материала в потоке газа.
На фиг.4 изображен вариант выполнения концентратора с приспособлением для нагрева потока газа.
Концентратор содержит трубопровод 1 для транспортировки частиц разделяемого сыпучего материала в потоке газа, имеющий прямой участок 2, соединенный с побудителем расхода 3 и бункером 4 для подвода исходного
сыпучего материала в поток газа, радиально изогнутый участок 5 для создания в потоке частиц центробежных сил и распределительный участок 6, снабженный разделительными перегородками 7, установленными внутри него и разделяющими выходящий из изогнутого участка 5 трубопровода 1 поток частиц на потоки частиц разной плотности. На выходе трубопровода 1 в потоках частиц разной плотности установлены циклоны 8 для отделения частиц сыпучего материала от транспортирующего их газового потока.
Концентратор содержит также сепаратор 9 для разделения частиц исходного сыпучего материала на фракции частиц определенного размера, один из выходов 10 которого посредством транспортера 11 соединен с бункером 4 для подвода частиц сыпучего материала в поток газа в трубопроводе 1. Газовые выходы 12 циклонов 8 могут быть соединены со входом 13 побудителя 3 расхода газа с помощью газовых каналов 14, в которых установлены приспособления 15 для регулирования расхода газа.
В предпочтительном варианте выполнения изогнутый участок 5 трубопровода 1 имеет в поперечном сечении форму овала (см. фиг.3).
Концентратор работает следующим образом.
Предварительно измельченный твердый материал (например, шлак), содержащий частицы размером от 5 до 100 микрон подается на сепаратор 9, например, вибрационно-ситовой сепаратор, где разделяется на отдельные фракции определенного размера. Один из выходов 10 сепаратора 9, через который осуществляется вывод фракции частиц определенного размера (например, размером 10-20 микрон) соединяют с помощью конвейера 11 с бункером 4 для ввода частиц сыпучего материала в поток газа, проходящий по прямому участку 2 трубопровода 1. При этом другие выходы сепаратора 9 (на фиг. не показаны), через которые осуществляется вывод фракций частиц другого размера, могут быть соединены с бункерами для загрузки других концентраторов аналогичного типа (на фиг. не показаны).
Поступившие в поток газа в трубопроводе 1 частицы сыпучего материала разгоняются в этом потоке до скоростей 50-300 м/мин. При этих скоростях потока в изогнутом участке 5 трубопровода 1 на частицы в потоке газа воздействуют центробежные силы, под действием которых более тяжелые частицы (частицы материала большей плотности) перемещаются к стенке радиально изогнутого участка 5 трубопровода меньшего радиуса кривизны, вытесняя менее тяжелые (легкие) к стенке, имеющей больший радиус кривизны. Таким образом, после 2-3 витков спирали радиально изогнутого участка 5 трубопровода 1 внутри него под действием центробежных сил происходит расслоение частиц в горизонтальной плоскости по их плотности вдоль большой оси овального поперечного сечения. На выходе из радиально изогнутого участка 5 трубопровода 1 поток частиц разделяется с помощью перегородок 7, вертикально установленных на входе распределительного участка 6 трубопровода 1, на потоки частиц разной плотности, которые поступают в отдельные циклоны 8, где происходит отделение частиц от газа. Например, металлические включения большой плотности, содержащиеся в измельченном шлаке
металлургического производства, при этом поступят в крайний левый по ходу движения потока циклон 8 (см. фиг.2), металлические включения меньшей плотности осядут в среднем циклоне 8, а включения силикатного типа (основная масса состава шлака) осядут в крайнем правом по ходу движения потока циклоне 8.
Изображенный на фиг.4 вариант выполнения концентратора отличается от описанного выше (фиг.1 и фиг.2) тем, что в него введен нагреватель 16 потока газа, установленный на выходе побудителя 3 расхода газа перед бункером 4 для ввода частиц сыпучего материала в поток газа. При этом варианте выполнения концентратора газовые выходы 12 циклонов 8 не соединяются со входом побудителя 3 расхода. Эти выходы могут быть соединены с конденсаторами паров влаги (на фиг. не показаны), которые одновременно выполняют роль пылеулавливателей.
Особенностью работы этого варианта выполнения концентратора является то, что в нем наряду с процессом разделения частиц сыпучего материала по их плотности осуществляется процесс сушки частиц сыпучего материала. Это также способствует повышению степени разделения частиц по плотности за счет исключения агломерации (слипания влажных частиц) частиц разделяемого сыпучего материала.
Таким образом, предлагаемый концентратор обеспечивает возможность концентрирования полезных составляющих сыпучих материалов «сухим» способом в отличие от применяемых в настоящее время «мокрых» способов концентрирования, например, методом флотации. Это существенно снижает энергозатраты на проведение процесса концентрирования и повышает качество извлекаемых продуктов (выделяемые продукты не загрязняются реагентами, используемыми в процессе флотации).