КАСКАДНЫЙ СЕПАРАТОР ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ПО ТРЕНИЮ И УПРУГОСТИ

Устройство относится к сепараторам для разделения материалов на фракции и может быть использовано в горной промышленности для обогащения руд, углей, сланцев и других сыпучих материалов, в частности асбестовой руды, содержащей частицы с разными фрикционными и упругими свойствами.
Известен каскадный сепаратор для разделения материалов по трению и упругости [Патент РФ №2474480. Опубл. 10.02.2013. Бюл. №4. Авт. Потапов В.Я., Цыпин Е.Ф., Иванов В.В., Потапов В.В.], включающий расслоение материала, введение их в зону разделения, воздействие на материал воздушным потоком, формирование веера частиц материала, подачу веера частиц на боковую поверхность барабана и вывод разделенных продуктов, причем расслоение материала осуществляют на поверхности, образованной из продукта с наиболее высоким коэффициентом трения, а воздушный поток формируют с торцевых сторон барабана и подают его в направлении к середине боковой поверхности.
Недостатками устройства являются низкие производительность и эффективность разделения, например, асбестосодержащих материалов из-за высокой чувствительности процесса к таким факторам как нагрузка, например, изменение фракционного состава и агрегатного состояния асбеста, поверхностные свойства частиц, влажность материала и, как следствие, колебания ширины веера материала на сходе с плоскости. Необходимость узкой классификации руды и небольшая удельная производительность установок предопределяют необходимость строительства громоздких зданий и сооружений.
Наиболее близким к данному устройству по технической сущности и достигаемому результату является сепаратор для разделения материалов по трению и упругости [Патент РФ №111780. Сепаратор для разделения материалов по трению и упругости. Опубл. 27.12.2011. Бюл. №36. Авт. Потапов В.Я., Афанасьев А.И., Потапов В.В., Цыпин Е.Ф., Ляпцев С.А., Иванов В.В.], включающий корпус, наклонную плоскость, ударную разделительную поверхность, выполненную в виде консольно закрепленных в корпусе и расположенных ярусами отражательных элементов, разгрузочное приспособление с поворотными шиберными отсекателями, узел стратификации, выполненный в виде криволинейного трамплина и ребер, шарнирно закрепленных на наклонной плоскости по углом 90° раскрытым навстречу движения материала.
По сравнению с аналогом в этом устройстве происходит более эффективное разделение материала на фракции по трению и упругости за счет многократности процесса разделения.
Однако, данное устройство имеет недостаточно высокую эффективность разделения при повышении производительности, поскольку отвод из зоны сепарации частиц с высокими коэффициентами трения при их большом содержании в исходном материале затруднен из-за их накапливания во впадине криволинейного трамплина и усиления эффекта выноса этих частиц за счет «захвата» частицами с низким коэффициентом трения, двигающихся с высокой горизонтальной составляющей скорости.
Целью разработки является повышение эффективности разделения материалов, отличающихся коэффициентами трения и восстановления (упругости) при увеличении производительности сепаратора.
max
max
Поставленная цель достигается тем, что в известном сепараторе для разделения материалов по трению и упругости, включающем корпус, наклонную плоскость с верхним и нижним горизонтальными краями, криволинейный трамплин с верхним и нижним горизонтальными краями, узел стратификации, выполненный с использованием ребер, шарнирно закрепленных на наклонной плоскости под углом до 90° раскрытым навстречу движения материала, ударную разделительную поверхность, выполненную в виде консольно закрепленных в вертикальной перегородке корпуса и расположенных ярусами отражательных элементов, разгрузочное приспособление с поворотным шиберным отсекателем, воздуховод, отличающийся тем, что нижний край наклонной плоскости и верхний край криволинейного трамплина разделены щелью для разгрузки фракций частиц с большим значением коэффициента трения причем, размер Р упомянутой щели должен удовлетворять условию P≥3d, где d - максимальная крупность частиц исходного материала, при этом для обеспечения пролета частиц с малым значением коэффициента трения через щель размер вертикального уступа h должен быть больше размера горизонтального отступа b, а к нижнему краю наклонной плоскости по всей ее ширине подведен воздуховод вытяжной вентиляции.
На фигуре показан сепаратор. Сепаратор состоит из корпуса 1, наклонной плоскости 2, криволинейного трамплина 8, узла стратификации, выполненного с использованием ребер 7, ударной разделительной поверхности из расположенных ярусами отражательных элементов 4, вертикальной перегородки корпуса 3, разгрузочных приспособлений 5, поворотного шиберного отсекателя 6, воздуховода 9.
Наклонная плоскость 2 расположена в верхней боковой части сепаратора внутри корпуса 1, на наклонной плоскости шарнирно закреплены ребра 7 под углом не более 90° раскрытым навстречу движения материала. Криволинейный трамплин 8 расположен по ходу движения материала по наклонной плоскости и ниже нее. Нижний край криволинейной плоскости 2 и верхний край криволинейного трамплина 8 разделены щелью, ниже трамплина установлена вертикальная перегородка 3, в которой за нижним краем криволинейного трамплина 8 по ходу движения материала консольно закреплены установленные ярусами отражательные элементы 4. В нижней части сепаратора установлено разгрузочное устройство 5, один отсек которого находится под наклонной плоскостью 2, щелью и криволинейным трамплином 8, между вертикальной стенкой корпуса 1 со стороны подачи материала и вертикальной перегородкой корпуса 3, а два других отсека разгрузочного приспособления находятся под отражательными элементами 4 между вертикальной перегородкой корпуса 3 и вертикальной стенкой корпуса противоположной по отношению к стенке со стороны подачи материала. Между этими отсеками установлен поворотный шиберный отсекатель 6. Воздуховод 9 примыкает к нижнему краю наклонной плоскости 2 по всей ее ширине.
Исходный разделяемый материал подается в сепаратор в области верхнего края наклонной плоскости 2. Разделение в предлагаемом сепараторе основано на различии коэффициентов трения и восстановления (упругости) частиц, а также на различии в скоростях их витания («парусности»), что часто обусловлено формой частиц. Волокнистые и пластинчатые частицы перемещаются по наклонной поверхности скольжением, имея большую площадь контакта с поверхностью скольжения и большие значения силы трения, в то время как округлые и угловатые частицы передвигаются по наклонной поверхности качением, то есть испытывают меньшую силу трения и поэтому имеют большую скорость движения по наклонной плоскости 2.
Благодаря этому частицы с малыми коэффициентами трения при сходе с наклонной плоскости 2 имеют большую скорость и перелетают через щель, разделяющую нижний край наклонной плоскости и верхний край криволинейного трамплина 8, в то время как частицы с большими коэффициентами трения или большей «парусностью», имея малую скорость при сходе с наклонной плоскости 2, не долетают до криволинейного трамплина 8 и разгружаются в щель между нижним краем наклонной плоскости 2 и верхним краем криволинейного трамплина 8, попадая в отсек разгрузочного приспособления 5, находящееся под наклонной плоскостью 2, криволинейным трамплином 8 и щелью между ними. Частицы с наименьшими коэффициентами трения достигают дальней зоны криволинейного трамплина 8, частицы с промежуточными значениями коэффициентов трения - ближней зоны криволинейного трамплина 8. Использование щели между нижним краем наклонной плоскости 2 и верхним краем криволинейного трамплина 8 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 2 и криволинейным трамплином 8 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. Высота уступа должна быть более размера отступа верхнего края криволинейного трамплина 8 от нижнего края наклонной плоскости 2 для обеспечения перемещения (полета) частиц с малым коэффициентом трения через щель до криволинейного трамплина 8.
На криволинейном трамплине 8 осуществляется подготовка к последующей стадии разделения частиц, отличающихся по упругости.
Сила трения, действующая на частицы на различных участках криволинейного трамплина 8, различна. Частицы, вылетающие с наклонной плоскости 2 с самой большой скоростью, ударяются о дальнюю часть криволинейного трамплина 8, отскакивают от нее и летят в дальнюю зону разделения на отражательных элементах по настильной траектории с высокой скоростью. Частицы, вылетающие с наклонной плоскости 2 с меньшей скоростью и достигающие ближней зоны криволинейного трамплина 8, далее скользят по его поверхности и летят в ближнюю зону разделения на отражательных элементах по ниспадающим траекториям с меньшими скоростями. Благодаря трамплину 8, таким образом, происходит предварительное распределение сепарируемых частиц по месту попадания их в зону разделения на отражательных элементах 4: частицы с меньшим коэффициентом трения и большей упругостью уже предварительно перемещаются ближе к зоне разгрузки частиц с большим значением коэффициента восстановления, что повышает эффективность разделения.
Из потока материла при выходе с криволинейного трамплина 8 формируется веер частиц, падающий на первый ярус сепарирующих элементов 4.
После удара (контакта) о двугранные поверхности сепарирующих элементов 4, установленных в шахматном порядке, исходный материал делится по ширине потока на отдельные, элементарные потоки. При ударе о сепарирующие элементы 4 материал распределяется вдоль их граней, в зависимости от упругих свойств частиц. Упругие частицы отскакивают на большее расстояние от места удара о грани и перемещаются вдоль их по зигзагообразной траектории с большей скоростью, чем частицы неупругие и с промежуточными упругими свойствами. Упругие частицы попадают в разгрузочное приспособление, размещенное на большем расстоянии от нижнего края криволинейного трамплина 8 и вертикальной перегородки корпуса 3. Неупругие частицы, падая на поверхность сепарирующих элементов 4, сползают по их граням в поперечном направлении относительно продольной оси элементов 4 и, пересыпаясь по ним сверху вниз, попадают в разгрузочное приспособление, расположенное ближе к нижнему краю криволинейного трамплина 8 и к вертикальной перегородке корпуса 3. Частицы с промежуточными значениями коэффициента упругости (например, сростки асбеста и породы) имеют меньшую дальность отскока, чем упругие частицы, и перемещаются по грани с какой-то средней скоростью, занимая при этом положение на сепарирующих элементах 4 между упругими и неупругими частицами, попадая либо в среднее, либо в дальнее разгрузочное приспособление, что регулируется положением шиберного отсекателя 6.