ВОЗДУШНЫЙ СЕПАРАТОР

Изобретение относится к области воздушного обогащения полезных ископаемых и предназначено для сепарации мелкоразмерных сыпучих смесей в зависимости от плотности, формы и размера разделяемых частиц.
Известно устройство воздушный сепаратор для разделения сыпучих материалов, содержащий прямоугольную разделительную камеру, загрузочный бункер с роторным питателем, окна для забора воздуха, патрубок для подсоединения материала, фланцы в нижней части разделительной камеры для присоединения бункеров разделенных фракций. Недостатком известного устройства для его реализации является низкая производительность и эффективность разделения потока сепарируемого материала. [Авторское свидетельство СССР №716638, кл. В07В 4/08, 1980].
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, включающее разделительную, всасывающую воздушные камеры, наклонную пластину, шиберы-отсекатели и приемники продуктов. [Авторское свидетельство СССР №1169758, кл. В07В 7/00, 1985].
Недостатком устройства является то, что оно не позволяет добиться максимально возможного различия в траекториях движения частиц компонентов при сходе с полочного устройства, так как частицы, расположенные в нижнем слое перемещающегося по разгонной пластине потока материала, не успевают погасить скорость при сходе с трамплинной полки, что приводит к взаимному засорению разделяемых компонентов. [Авторское свидетельство СССР №1169758, кл. В07В 7/00, 1985].
Целью изобретения является повышение эффективности воздушной сепарации за счет усиления контрастности в траекториях движения обособленных потоков частиц, падающих в разделительной камере, при сходе с полочного устройства.
Технический результат - повышения эффективности разделения продуктов с различной скоростью витания и коэффициентом трения.
max
max
Поставленная цель достигается тем, что в известном воздушном сепараторе для обогащения руд, включающем разделительную камеру, разгонную пластину, установленную с возможностью изменения угла наклона, шарнирно закрепленной трамплинной полкой, воздушную всасывающую камеру и ограничительную полку, нижний край наклонной плоскости и верхний край криволинейного трамплина разделены щелью для разгрузки фракций частиц с большим коэффициентом трения причем, размер Р упомянутой щели должен удовлетворять условию P≥3d, где d - максимальная крупность частиц исходного материала.
Кроме того, в зону разделения введен вихреисточник, включающий в себя конфузорный канал подачи воздуха, вихревую камеру, сопла, формирующие воздушный поток с устойчивыми вихрями.
Использование щели между нижним краем наклонной плоскости и верхним краем криволинейного трамплина и воздушного потока за счет применения вытяжной вентиляции позволяет отвести значительную часть частиц с большими значениями коэффициентов трения и с большей «парусностью» из основного потока материала, транспортируемого в последующую стадию сепарации. Это улучшает условия для последующего разделения частиц, различающихся коэффициентами восстановления (упругости).
Размер щели между наклонной плоскостью и криволинейным трамплином выбирают, исходя из требований к гарантированному прохождению максимальных по размеру частиц сквозь щель, он должен быть, как это принято в практике обогащения полезных ископаемых, не менее трех максимальных размеров максимальных кусков.
M
Воздушный поток через конфузорный канал подачи воздуха поступает в вихревую камеру, в которой закручивается в зависимости от положения вихреисточника по направлению либо против направления по отношению к потоку разделяемого материала, закрученный в вихревой камере воздушный поток через сопла направляется в виде устойчивой системы присоединенных вихрей в зону разделения частиц материала. Под действием устойчивых присоединенных вихрей в зоне разделения происходит закручивание частицы твердого материала в соответствии их парусности. В зависимости от направления вращения частиц твердого материала по направлению или против направления, определяемого положением вихреисточника на них действует аэродинамическая сила Магнуса F направленная вниз или вверх соответственно, определяемая по формуле:
M
F=mω(U+V).
M
Таким образом, масса частицы твердого материала m, определяемая крупностью (размером) и плотностью частиц, то есть их парусностью, скорость воздушного потока U в зоне разделения, угловая скорость вращения частиц со, задаваемая вихреисточником, определяет величину аэродинамической силы Магнуса F. Указанное позволяет эффективно управлять скоростью витания частиц твердого материала, способствуя выведения в зоне разделения частиц с большей скоростью витания, тем самым повышая качество разделения материала. На фиг. 2 представлена схема действия аэродинамической силы Магнуса на частицу твердого материала, вращающуюся под действием предварительно закрученного, направленного на нее воздушного потока. Позиция А соответствует вращению частицы против направления вращения барабана. Позиция Б соответствует вращению частицы по направлению движения барабана.
В известных технических решениях не обнаружено признаков, сходных с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, на основании чего можно сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию «существенные отличия».
Данное устройство поясняется чертежами. На фигуре 1 изображен воздушный сепаратор, состоящий из разделительной камеры 1, аспирационная система 2, к нижней стенке которой при помощи шарнира 3 прикреплена ограничительная полка 4, состоящая из двух плит, жестко соединенных съемным креплением 5, разгонной пластины 6, установленной при помощи шарнирного крепления 7, трамплинной полки 8, закрепленной шарниром 9 к корпусу сепаратора, вихреисточника 10,включающего конфузорный канал подачи воздуха 11, вихревую камеру 12, сопла 13, формирующие воздушный поток с устойчивыми вихрями, 14 шибер переключения потока воздуха в вихреисточнике.
Процесс предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
Сепарирующий материал питателем или непосредственно с сита грохота подается на поверхность разгонной пластины 6. Причем разгрузка должна осуществляться равномерным слоем по всей ширине разгонной пластины. Углы наклона пластины 6 и трамплинной полки 8 зависят от гранулометрического состава и крупности сепарируемого материала и устанавливаются таким образом, чтобы не происходило зависание материала на поверхности трамплинной полки.
max
Под действием продольной составляющей силы тяжести материал скользит по наклонной плоскости, образуемой наклонной разгонной пластиной 6 и трамплинной полкой 8 шарнирно прикрепленной к кромке пластины со стороны схода материала. Разгонная пластина 6 служит для обеспечения ввода материала в разделительную камеру 1 сепаратора в виде упорядоченного слоя. Частицы, обладающие большей упругостью и меньшим коэффициентом трения, перескакивают на трамплин 8, приобретая большую горизонтальную составляющую скорости, летят в горизонтальном направлении на большее расстояние. В зоне разрыва плоскостей, образующих щель, размером P≥3d обеспечивающей прохождение частиц крупностью менее 3 диаметров, между поверхностью разделительной полки и трамплина 8 установлена аспирационная система 2, позволяющая отклонять частицы, обладающие «эффектом парусности» с высоким коэффициентом трения, по отношению к другим разделяемым компонентам. При такой загрузке, поток руды, при сходе с трамплинной полки 8, образует в разделительной камере 1 веерообразный поток, во внутренней части которого концентрируются преимущественно более легкие частицы, во внешней - более тяжелые частицы, обладающие более высокой массой. При работе сепаратора необходимо стремиться к тому, чтобы в разделительной камере 1 сепаратора достигалась максимальная контрастность распределения компонентов в потоке сепарируемой руды, так как чем выше контрастность распределения компонентов руды в «веере», тем меньше вероятность взаимного засорения выделяемых компонентов, а значит, тем выше показатели обогащения руды.
M
Воздушный поток через конфузорный канал 11 подачи воздуха поступает в вихревую камеру 12, в которой закручивается в зависимости от положения вихреисточника 10 по направлению либо против направления, по отношению к потоку разделяемого материала, закрученный в вихревой камере 12 воздушный поток через сопла 13 направляется в виде устойчивой системы присоединенных вихрей в зону разделения частиц материала. Под действием устойчивых присоединенных вихрей в зоне разделения происходит закручивание частицы твердого материала в соответствии их парусности. В зависимости от направления вращения частиц твердого материала по направлению или против направления, определяемого положением вихреисточника на них действует аэродинамическая сила Магнуса F направленная вниз или вверх соответственно, определяемая - по формуле:
M
F=mω(U+V).
M
Таким образом, масса частицы твердого материала m, определяемая крупностью (размером) и плотностью частиц, то есть их парусностью, скорость воздушного потока U в зоне разделения, угловая скорость вращения частиц ω, задаваемая вихреисточником, определяет величину аэродинамической силы Магнуса F. Указанное позволяет эффективно управлять скоростью витания частиц твердого материала, способствуя выведения в зоне разделения частиц с большей скоростью витания, тем самым повышая качество разделения материала. При испытании лабораторного образца сепаратора на слюдосодержащих сланцах, дробленных до класса -1,5+0,7 мм, извлечение слюды из исходного сырья составило 88%, что на 16% выше, чем у прототипа.