ЦЕНТРОБЕЖНО-ВИБРАЦИОННЫЙ КОНЦЕНТРАТОР

Полезная модель относится к области обогащения полезных ископаемых россыпных и рудных месторождений, в частности к технике для извлечения благородных металлов из природных песков, измельченных руд, хвостов обогащения, черновых концентратов.
Известны центробежные концентраторы (сепараторы) для обогащения полезных ископаемых с высокими центробежными скоростями (См. Шохин В.Н., Лопатин А.Г. «Гравитационные методы обогащения», М.: Недра, 1980 г.), содержащие чашу с кольцевыми нарифлениями на внутренней поверхности, механизм привода вращения чаши вокруг вертикальной оси, вертикальный вал, загрузочное и разгрузочное приспособления, в которых разделение минералов по плотности происходит в жидкой среде (пульпе) за счет центробежных сил.
Недостатком этих аппаратов является низкое качество получаемого концентрата, особенно мелких и тонких классов крупности. Это обусловлено тем, что под действием интенсивной центробежной силы, минеральная постель в кольцевых нарифлениях чаши сильно уплотняется и разделение минерала по плотности становится неэффективным.
Известны различные варианты для разрыхления минеральной постели в нарифлениях: вибрация ротора (сепараторы ЦБК фирмы «Грант»); встречным потоком воды под давлением из межстенного пространства чаши-ротора через отверстия в кольцевых канавках (фирмы «Knelson», «Falcon», «Итомак»); деформирование чаши-ротора (фирмрма «Полиметалл») (См. Кравцов Е.Д. «Новый тип центробежных концентраторов», Обогащение руд и песков, 2001 г., №3, стр.31-33).
Основными недостатками этих аппаратов являются: сложность конструкции, высокая цена, а также повышенные требования к чистоте разрыхляющей воды.
Известно устройство для разделения тонкозернистых материалов (См. патент РФ №2213621, МПК В03В 5/32, 2002), включающее установленную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси конусную чашу с кольцевыми треугольными нарифлениями на внутренней поверхности, в котором разрыхление минеральной постели производится струями воды, подаваемыми в кольцевые нарифления под напором из трубы с соплами, расположенной внутри чаши.
Недостатком указанного устройства является неравномерное разрыхление минеральной постели в кольцевых канавках по высоте чаши. В верхней зоне при более высоком уплотнении минеральной постели не обеспечивается разрыхление на всю глубину канавки, что снижает эффективность разделения материалов и приводит к потерям полезного компонента преимущественно мелких и тонких классов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является центробежно-вибрационный концентратор (См. патент на ПМ РФ №58388, МПК В03В 5/32, 2006), включающий в себя рабочую камеру (чашу) с улавливающим покрытием (нарифлением) на внутренней поверхности, привод вращения чаши вокруг вертикальной оси, вибровозбудитель (вибратор) колебаний чаши, загрузочное и разгрузочное приспособления. Корпус отделен от опоры эластичными амортизаторами. Концентратор снабжен датчиком амплитуды колебаний. Вибровозбудитель выполнен в трех вариантах: в виде инерционного дебалансного вибратора, в виде эксцентрикового вибратора, в виде электромагнитного вибратора. Техническая сущность известного устройства заключается в следующем: выполнение вибровозбудителя в виде инерционного дебалансного вибратора с набором грузов, смонтированных с возможностью изменения махового момента, позволяет осуществлять настройку величины амплитуды колебаний чаши для максимального извлечения тяжелого полезного компонента. При увеличении массы концентрата в чаше увеличивается нагрузка на электропривод вибратора, уменьшается амплитуда колебаний чаши, минеральная постель уплотняется и процесс накопления полезного компонента в кольцевых нарифлениях чаши ухудшается. С помощью датчика амплитуды колебаний чаши, электрически связанного с приводом вибратора, подается команда на корректировку частоты вращения электропривода вибратора, что приводит к росту инерционной силы (махового момента) и росту амплитуды до номинальной величины.
Недостатки центробежно-вибрационного концентратора, принятого за прототип:
- использование датчика повышения амплитуды колебаний за счет увеличения числа оборотов двигателя технически не обосновано, так как частотные характеристики стандартных электродвигателей могут быть откорректированы только в сторону понижения частоты вращения;
- применение отдельных приводов для чаши и вибратора значительно повышает стоимость концентратора;
- корпус концентратора размещен на плите через эластичные амортизаторы без учета координации эластичных опор относительно центра тяжести, поэтому асимметричные колебания в горизонтальной плоскости от вибрации корпуса вызывают изменения амплитуды колебаний чаши;
- значительные затраты времени на ручную операцию выгрузки концентрата, при этом не исключены потери полезного продукта мелких и тонких классов.
Все эти недостатки приводят к снижению эффективности работы известного центробежно-вибрационного концентратора.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности извлечения концентрата и обеспечение надежности работы концентратора.
Указанный технический результат достигается тем, что центробежно-вибрационный концентратор, содержащий чашу с кольцевыми нарифлениями на внутренней поверхности, закрепленную на вертикальном валу, механизм привода вращения чаши вокруг вертикальной оси, эксцентриковый вибратор чаши и корпус, отделенный от опоры эластичными амортизаторами, снабжен блоком автоматического управления разгрузкой концентрата в импульсно-инерционном режиме чаши, без остановки электродвигателя, и оросителем, выполненным с возможностью горизонтального перемещения, для размыва концентрата, накопленного в нарифлениях чаши. Кроме того, эластичные амортизаторы установлены симметрично центра тяжести концентратора, вертикальный вал выполнен сплошного сечения и снабжен лепестковой муфтой для передачи вращения чаше от общего электродвигателя. Чаша закреплена на опорной плите, установленной эксцентрично оси вибратора на величину 0,5 эксцентриситета, с возможностью регулирования амплитуды ее колебаний.
Чаша может быть выполнена сферической формы.
Ороситель расположен параллельно боковой поверхности чаши и снабжен приспособлением для радиального регулирования зазора между оросителем и кольцевыми нарифлениями чаши.
На опоре предусмотрены упругие амортизаторы для ограничения произвольных горизонтальных колебаний корпуса концентратора.
Благодаря тому, что концентратор снабжен блоком автоматического управления разгрузкой концентрата в импульсно-инерционном режиме чаши, без остановки электродвигателя, повышается производительность концентратора и эффективность процесса обогащения.
Установка эластичных амортизаторов симметрично центра тяжести концентратора, исключает ассиметричные колебания чаши и обеспечивает постоянство круговых колебаний корпуса и рабочей чаши.
Оснащение концентратора оросителем, выполненным с возможностью горизонтального перемещения, для размыва концентрата, накопленного в нарифлениях чаши, позволяет регулировать зазор между оросителем и нарифлениями чаши, для качественной разгрузки концентрата.
Выполнение вертикального вала сплошного сечения обеспечивает использование малогабаритных подшипников, что существенно снижает металлоемкость вращающихся частей. Применение общего электропривода для вращения чаши и вибратора позволяет уменьшить расход электроэнергии и обеспечивает снижение стоимости.
Чаша закреплена на опорной плите, установленной эксцентрично оси вибратора на величину 0,5 эксцентриситета, с возможностью регулирования амплитуды ее колебаний для достижения максимального извлечения тяжелого полезного компонента в зависимости от крупности и вещественного состава материала пульпы.
Форма чаши может быть сферической, при которой параболоид вращения уменьшает сечение истечения жидкости, что способствует лучшей концентрации мелких тяжелых зерен минералов, особенно в верхних зонах кольцевых нарифлений.
Расположение оросителя для подачи под давлением смывной и разрыхляющей воды параллельно боковой поверхности чаши создает вихревой поток. Приспособление для радиального регулирования зазора между оросителем и кольцевыми нарифлениями чаши обеспечивает оптимальный зазор, что приводит к разрыхлению постели и смыву концентрата.
Установленные на опоре упругие амортизаторы ограничивают произвольные горизонтальные колебания корпуса, тем самым обеспечивают постоянство круговых колебаний корпуса и рабочей чаши.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами (фиг.1, 2), на которых представлены:
фиг.1 - общий вид центробежно-вибрационного концентратора;
фиг.2 - вариант центробежно-вибрационного концентратора со сферической чашей и с кольцевыми нарифлениями с внутренней стороны.
Концентратор включает в себя коническую чашу 1 с кольцевыми нарифлениями 2 на внутренней поверхности, закрепленную на опорной плите 28 эксцентрично оси вибратора II. Опорная плита 28 установлена на фланце 29, который жестко связан с вертикальным валом 3, размещенным через подшипники 14 в эксцентриковой втулке 13. Эксцентриковая втулка 13 с закрепленным на ней шкивом 16 установлена в корпусе 17 на подшипниках 18. Электродвигатель 4 кинематически связан через клиноременную передачу посредством шкивов 15 и 16 с эксценриковой втулкой 13 и посредством шкивов 5, 6, 7, 9, вала 10 и лепестковой муфты 12 - с вертикальным валом 3. Промежуточный вал 32 и вал 10 установлены на подшипниках 8 и 11. Корпус концентратора 24 установлен на опоре 27 посредством эластичных амортизаторов 25, расположенных симметрично относительно центра тяжести концентратора. На опоре 27 установлены упругие амортизаторы 30 для ограничения произвольных горизонтальных колебаний корпуса концентратора 24.
Ороситель 19 для подачи смывной воды в кольцевые нарифления 2 чаши 1 выполнен с возможностью радиального перемещения. Воронка 20 служит для подачи исходной пульпы в полость концентратора на отражатель 21. Хвостоприемник 23 предназначен для разгрузки хвостового материала. Лоток 22 предназначен для приема концентрата в период разгрузки чаши.
Процесс разгрузки концентрата осуществляется в непрерывном импульсно-инерционном режиме вращения чаши без остановки электродвигателя с помощью блока автоматического управления электроприводом 31.
Концентратор работает следующим образом. Вращение чаши 1 осуществляется от электродвигателя 4 через клиноременную передачу со шкивами 5, 6, 7, 9 и вал 10, соединенный посредством лепестковой муфты 12 с валом 3. Вал 3 жестко соединен с фланцем 29, к которому крепится опорная плита 28 с закрепленной на ней чашей 1. Вращение эксцентриковой втулки 13 осуществляется от общего электродвигателя 4 через клиноременную передачу со шкивами 15 и 16. Для обеспечения более эффективного обогащения пульпы с различным вещественным и гранулометрическим составом твердой фазы, более высокого извлечения мелких и тонких классов благородных металлов концентратор может настраиваться на достижение наиболее оптимальных режимов, за счет изменения амплитуды колебаний чаши. Это достигается поворотом опорной плиты 28 с эксцентрично закрепленной на ней чашей 1 (эксцентричность составляет 0,5 от общего эксцентриситета) относительно фланца 29, жестко закрепленного на вертикальном валу 3.
Процесс разгрузки концентрата осуществляется в непрерывном импульсно-инерционном режиме вращения чаши без остановки электродвигателя с помощью блока автоматического управления электроприводом 31. Блок управления электроприводом составляет вместе с электродвигателем привода чаши замкнутую систему с обратной связью.
На фиг.2 показан вариант центробежно-вибрационного концентратора со сферической чашей. Конструкция чаши выполнена с кольцевыми нарифлениями с внутренней стороны.
При вращении чаши вокруг вертикальной оси пульпа в ее полости образует параболоид вращения, который уменьшает сечение истечения пульпы, что повышает эффективность процесса обогащения с выделением в концентрат полезных минералов преимущественно мелких и тонких классов.
Таким образом, совокупность известных и новых признаков заявляемого концентратора способствуют повышению эффективности его работы.
Опытная эксплуатация центробежно-вибрационного концентратора при обогощении золотосодержащих песков, содержащих в своем составе тяжелые минералы (ильменит, циркон, магнетит) и свободное золото мелких и тонких классов (-0,25 мм), показала его высокую эффективность. Извлечение золота в концентрат крупностью от 0,25 мм до 0,045 мм составило в среднем - 97,8%.