ГРАВИТАЦИОННО-ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАТОР

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для разделения преимущественно мелких минеральных частиц, различающихся по плотности.
Известен «Концентрационный стол» (патент RU №2249485, опубл. 2005.04.10), который включает опорную раму, привод, ромбовидную с усеченными загрузочным и концентратным концами деку с рифлями, параллельными сливным кромкам для разгрузки легкой фракции, шарнирную тягу, включающую в себя упругий элемент, например, в виде пружин или резиновых деталей, упругие колебательные элементы, на которых через стержневую балку закреплена дека, выполнены в виде опорных стоек, установленных с наклоном в сторону привода, пульпоприемник, суживающуюся камеру для предварительной концентрации с рифлями на боковых стенках, параллельными рифлям деки, и системой порогов для разгрузки предварительно обогащенного концентрата, распределитель смывной воды и лотки сбора продуктов обогащения. Дека конструктивно разделена по продольной оси стола на две симметричные, равновеликие, подвижные в поперечном направлении рабочие части, которые снабжены распорными стойками для регулирования их поперечного угла наклона, причем последние и опорная стойка под концентратным концом деки включают в себя домкратные устройства, например механические или гидравлические.
Основными недостатками этого аппарата является низкая эффективность разделения мелких частиц, низкая удельная производительность, сложность конструкции.
Известен «Круглый концентрационный стол» (А.с. SU №564007, опубл. 05.07.77, бюл. №25), включающий круглую деку с нарифлениями и привод, дека стола выполнена в виде винтовой спирали.
Основные недостатки этого стола в сложности его конструкции, низкой удельной производительности, недостаточно высокой эффективности обогащения мелких частиц, сложности оперативного управления, сложности разгрузки продуктов разделения.
Известен дисковый концентрационный стол (Андреев Е.Е. и др. «Круглый вращающийся концентрационный стол», «Обогащение руд», №3, 2009, с.35-36), принятый за прототип, содержащий установленную с возможностью постоянного вращения вокруг своей вертикальной оси круглую деку в виде диска, с круговыми нарифлениями, разделенную на сектора разделителем секторов, распределительный бункер, приводной механизм стола и приемники для продуктов разделения, выполненные в кольцевых концентрических желобов.
Основные недостатки прототипа в сравнительно низкой удельной производительность, недостаточно высокое извлечение, особенно мелких частиц, сравнительной сложности регулирования выходов продуктов разделения.
Техническим результатом изобретения является повышение скорости вращения рабочей поверхности, повышение извлечения в концентрат и содержания в концентрате полезного компонента, упрощение регулировки разгрузки продуктов разделения.
Технический результат достигается тем, что в гравитационно-центробежном сепараторе, имеющем установленную с возможностью вращения вокруг своей вертикальной оси дискообразную рабочую поверхность с нарифлениями, распределительный бункер, приводной механизм стола и кольцевой приемник для продуктов разделения, рабочая поверхность выполнена вогнутой формы, а кольцевой приемник разделен на разгрузочные сектора.
Выполнение рабочей поверхности вогнутой формы обеспечивает возможность вращения рабочей поверхности аппарата со значительно большей скоростью, чем у прототипа, что, в свою очередь, приводит к тому, что на частицы действует большая, чем в прототипе центробежная сила. Это позволяет повысить извлечение плотных частиц в концентрат и удельную производительность аппарата.
Разделение кольцевых приемников на разгрузочные сектора обеспечивает удобство точной регулировки разгрузки продуктов разделения, что повышает качество концентрата и извлечение.
Конструкция гравитационно-центробежный сепаратора поясняется чертежами - фиг.1 - вид сверху и разрез. На фиг.1 изображен гравитационно-центробежный сепаратор, имеющий вогнутую рабочую поверхность 1, разделенную на два сектора каждый из которых имеет круговые нарифления 2. В данном случае сектора разделены разделителем в виде дуги 3 с изгибом в направлении вращения деки. Аппарат снабжен распределительным бункером для подачи исходного питания и смывной воды 4. Под рабочей поверхностью, по ее периферии располагается кольцевой приемник, разделенный на разгрузочные сектора 5.
Гравитационно-центробежный сепаратор работает следующим образом: исходное питание из распределительного бункера 4 подается на рабочую поверхность 1 из сектора 6 распределительного бункера 4. Из сектора 7 на рабочую поверхность подается смывная вода. Рабочая поверхность вращается, закручиваясь на определенный угол, таким образом, что в одном направлении (в данном случае по часовой стрелке) стол движется с меньшей скоростью и ускорением, а в противоположном (против часовой стрелки) с большей скоростью и ускорением. На частицу, находящуюся на рабочей поверхности, действует сила тяжести, сила гидродинамического давления потока воды, центробежная сила, сила инерции сила трения и др. силы. Под воздействием этих сил происходит перемещение частиц к периферии рабочей поверхности и их одновременное расслоение в соответствии с их плотностью и крупностью.
Вогнутая рабочая поверхность вращается со значительно большей скоростью, соответственно на частицы воздействует большая центробежная сила и, соответственно, скорость разделения, а значит и производительность аппарата возрастает. Также благодаря воздействию центробежной силы снижается минимальная крупность разделяемых частиц, что позволяет повысить извлечение мелких частиц.
Разделение кольцевого приемника (не показано) на сектора позволяет упростить и точно регулировать разгрузку продуктов разделения, что повышает содержание полезного компонента в концентрате.
Например, первые (наиболее близкие к месту подачи исходного питания) несколько разгрузочных секторов служат для разгрузки удельно-легкого продукта. Следующие несколько разгрузочных секторов служат для разгрузки промежуточного по плотности продукта. Остальные разгрузочные сектора служат для разгрузки удельно-тяжелого продукта.
При этом, во-первых, можно легко изменить количество разгрузочных секторов для разгрузки каждого продукта и, соответственно, выход каждого продукта разделения. Во-вторых, легко можно изменить количество продуктов разделение. Такая необходимость возникает постоянно, т.к. состав руды постоянно меняется, иногда сильно. Т.е. содержание удельно-тяжелого минерала в питании концентрационного стола может увеличится, например, в два раза, соответственно зона разгрузки удельно-тяжелого продукта разделения тоже увеличится, а в прототипе часть деки, предназначенная для разгрузки удельно-тяжелого минерала имеет постоянные размеры. Соответственно часть этого удельно-тяжелого минерала попадает в промпродукт. Если содержание удельно-тяжелого минерала в питании наоборот уменьшится, то в зону разгрузки удельно-тяжелого продукта разделения попадают и более удельно-легкие продукта разделения, загрязняя концентрат. Соответственно, можно весьма точно регулировать количества каждого из этих продуктов разделения, что повышает точность разделения и, соответственно, технологические показатели обогащения. В прототипе такая регулировка невозможна. Там есть несколько зон разгрузки, геометрию которых невозможно изменить, единственный путь изготавливать новую деку.
Скорость вращения и ускорения в прямом и противоположном направлениях, угол поворота рабочей поверхности, количество смывной воды подбирается экспериментально в зависимости от крупности и плотности разделяемого материала.
Например, работа гравитационно-центробежного сепаратора проверялась на экспериментальной модели, имеющей диаметр рабочей поверхности 300 мм.
3
2
2
Опыты проводились на искусственной смеси, содержащий 5% ферросилиция (ФС 15 с плотностью 6950 кг/м) и 95% кварца, крупность - 0,1 мм. Результаты опытов представлены на фиг.2. При этом производительность у концентрационного стола по прототипу составляла 39 кг·ч/м, а у заявляемой конструкции 89 кг·ч/м.
Использование заявляемого гравитационно-центробежного сепаратора позволяет повысить скорость вращения рабочей поверхности, извлечения в концентрат и содержание в концентрате полезного компонента, упрощение регулировки разгрузки продуктов разделения.