СЕПАРАТОР ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области обогащения сыпучих рудных и нерудных материалов, может быть использовано для разделения асбестовых и слюдосодержащих руд.
Известно устройство для реализации данного способа, включающее питатель, систему наклонных плоскостей и приемники продуктов [Практика обогащения асбестовых руд / Под ред. Ф.П. Сафронова - М.: Недра, 1975. 224 с.]. Недостатком известного устройства является низкая производительность и эффективность разделения асбестосодержащих материалов из-за высокой чувствительности процесса к таким факторам как нагрузка, изменение фракционного состава агрегатного состояния асбеста, поверхностных свойств частиц, влажность материала и как следствие колебания ширины веера на сходе с плоскости. Необходимость узкой классификации руды, низкая удельная производительность установок предопределяет необходимость строительства громоздких зданий и сооружений.
4
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является данное устройство [Кравец Б.Н. Специальные и комбинированные методы обогащения. - М.: Недра, 1986. 340 с.; А.с. 1313530 СССР, МКИ В07В 13/00. Способ разделения твердых материалов по крупности / Матросов А.А., Панфилов Ф.В., Сысоев A.M., Никольский В.В. - 5 с.: ил.], включающее питатель, наклонный вибролоток, узел формирования воздушного потока, вращающийся барабан с приводом, приемники разделенных продуктов. Устройство реализуются следующим образом. Исходный материал с помощью наклонного вибролотка расслаивается по крупности (по плотности, когда необходимо разделить смесь различных материалов) и подается свободно падающим потоком на боковую поверхность вращающегося барабана. Под воздействием направленного в сторону вращения барабана воздушного потока расслоенный материал образует веер частиц. Частицы падают на поверхность барабана по разным траекториям. Частицы с большим коэффициентом трения и с меньшим коэффициентом восстановления удерживаются на поверхности барабана и увлекаются им в сторону вращения. Частицы (как правило, крупные) с большим коэффициентом восстановления отскакивают от поверхности барабана в сторону противоположную его вращению.
Недостатком данного устройства является невысокая эффективность разделения применительно к асбестовым продуктам, обусловленная тем, что частицы с различными физическими свойствами с вибролотка сходят с одинаковой скоростью и веер частиц материала, над вращающейся поверхностью барабана формируется только за счет направленного на падающий материал потоком воздуха. В этих условиях трудно добиться устойчивого распределения частиц по их физическим свойствам по ширине веера. Повышенная энергоемкость процесса связана с расходами на создание воздушного потока.
Технический результат - снижения энергоемкости процесса разделения и повышения качества сыпучих материалов.
Поставленная цель достигается тем, что сепаратор для разделения сыпучих материалов, включающий питатель, узел стратификации, узел формирования воздушного потока, вращающийся барабан с приводом и приемники для продуктов разделения, отличается тем, что с целью снижения энергоемкости процесса разделения и повышения качества сыпучих материалов он снабжен дополнительным узлом стратификации, выполненным в виде плоскости с криволинейным трамплином и дефлекторами, установленными в шахматном порядке, и выполнены в виде шаровых сегментов с механизмом изменения их высоты относительно плоскости криволинейного трамплина, а узел формирования воздушного потока выполнен в виде двух колес центробежного вентилятора, закрепленных на торцевых поверхностях барабана, а колеса центробежных вентиляторов помещены в кожухи с подвижными диффузорами, выполненные в виде улитки и закрепленные на раме, при этом подвижный диффузор снабжен регулировочным шибером.
В табл. 1 приведены коэффициенты трения продуктов на поверхностях с различным покрытием. Максимальная разница в коэффициентах трения разделяемых частиц соответствует покрытию наклонной плоскости из асбеста.
Фрикционные характеристики горных пород на различных поверхностях разделения
Таблица 1
*Коэффициент трения различен при использовании асбеста разной длины в качестве вида покрытия поверхности.
Исходя из представленных данных таблицы 1 разница в коэффициентах кинетического трения составляет для рассматриваемого в качестве объекта разделения асбестосодержащих руд для покрытия плоскости разделения сталь 0,4, резина 0,41, асбест 0,52-0,67 что свидетельствует о том, что использование асбеста в качестве покрытия плоскости для расслоения материала на два продукта (продукта с более
высоким коэффициентом трения) позволит повысить эффективность разделения при движении по этой поверхности продуктов с различными фрикционными характеристиками.
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 барабанно-полочный фрикционный сепаратор для разделения сыпучих материалов, состоящий из наклонной плоскости 1, с ребрами 2, узел 3, изменения угла наклона плоскости и узел 9 изменения угла наклона ребер к плоскости. На фигуре 2 изображен узел формирования воздушного потока, установленный на торцевых поверхностях вращающегося барабана 6, выполненный в виде двух колес центробежного вентилятора 10, закрепленных на торцевых поверхностях барабана. На фигуре 3 изображен узел стратификации 4, выполненный в виде плоскости с криволинейным трамплином и дефлекторами, установленными в шахматном порядке, выполненными в виде шаровых сегментов с механизмом 5 изменения их высоты относительно плоскости криволинейного трамплина, вращающегося барабан 6, приемников 13, 14. На фигуре 4 изображены кожухи 7 с подвижными диффузорами 11, выполненных в виде улитки и закрепленных к раме, в которых помещены колеса центробежных вентиляторов. Подвижный диффузор снабжен регулировочным шибером 16, позволяющим изменять параметры воздушного потока сформированного колесом центробежного вентилятора. Перечисленные элементы соединены между собой общим корпусом, данное соединение обеспечивает направленное движение сыпучих в процессе их разделения. На фигуре 5 представлены данные по изменению параметров напорной характеристики воздушного потока сформированного колесом центробежного вентилятора.
Процесс разделения предлагаемым устройством осуществляется следующим образом.
Для создания покрытия из асбеста, на наклонной плоскости для расслоения материала на два продукта, сепаратор для разделения сыпучих материалов снабжен дополнительным узлом стратификации, выполненным в виде плоскости с криволинейным трамплином и дефлекторами, установленными в шахматном порядке, и выполнены в виде шаровых сегментов с механизмом изменения их высоты относительно плоскости криволинейного трамплина.
Исходный материал, состоящий из частиц разных по физическим свойствам, подается на наклонную плоскость 1, в нижней части которой поперек поток материала закреплены ребра 2, направленные в сторону противоположную движению материала, под углом к плоскости не более 90°. В процессе движения материала по наклонной плоскости 1 ребра 2 задерживают свободный распушенный материал (например, асбест) и частично пылевую его фракцию и создают, таким образом, слой материала на наклонной плоскости 1. В результате движения материала по сформированному из асбеста слою происходит его расслоение. Частицы распушенного асбестового волокна, обладающие высоким коэффициентом трения, разгоняются незначительно и поступают на криволинейный участок трамплина с дефлекторами, установленными в шахматном порядке, и выполнены в виде шаровых сегментов с механизмом изменения их высоты относительно плоскости криволинейного трамплина. Криволинейный трамплин 4 с изменяющимся радиусом (Фиг. 3) является элементом, обеспечивающим второй этап подготовки частиц с различными коэффициентами трения к разделению. Сила трения на этом участке меняется, так как в различных точках криволинейной траектории нормальное давление частицы на поверхность различное. Поэтому, если на первом этапе движение равноускоренное, то на втором - замедленное с ускорением, изменяющимся по нелинейному закону. На выходе с криволинейного трамплина установлены дефлекторы 8, которые располагаются по линии наибольшего ската, по которой скользят, например, волокна асбеста. Движение их более замедляется при поднятии на дефлектор 8 и на выходе с него. У края трамплина 4 волокна асбеста падают вертикально вниз, в то время, как породные частицы катятся с увеличивающейся скоростью, поднявшись на дефлектор 8 или, ударившись об дефлектор, проскакивают далее. В результате при выходе частиц на участок свободного полета они имеют существенно различные скорости, а вылет частиц происходит по настильным траекториям. Изменение радиуса криволинейного трамплина позволяет так же регулировать подачу материала в зону сепарации, т.е. формировать веер разделения с учетом различных фрикционных характеристик разделяемых материалов. Таким образом, образуется веер разделения материала, благодаря которому возможно формирование продуктов с различным содержанием полезного компонента.
Механизм 5 изменения высоты дефлекторов относительно плоскости криволинейного трамплина, позволяет менять высоту сегментов в зависимости от различных фрикционных характеристик материалов, что позволяет регулировать веер разделения при сходе частиц с трамплина. В результате схода с плоскости 1 частицы асбеста движутся по более крутой траектории, нежели породные частицы.
При попадании асбестовых частиц на поверхность барабана 6 отскока не происходит, и они транспортируются барабаном 6, вращающимся навстречу потоку материала, падающего с наклонной плоскости 1 в приемник концентрата 12. Частицы породы, имея более низкий коэффициент трения, движутся по плоскости 1 с асбестовым покрытием значительно быстрее, вследствие чего траектория их отрыва от плоскости имеет более пологую форму по сравнению с асбестовыми частицами. Многие породные частицы двигаются, не задевая барабан 6 попадают в приемник породной фракций 14, а те, которые соприкасаются с поверхностью барабана 6, имея упругость, отскакивают в приемник породной фракции 13. При вращении барабана 6, снабженного радиальными вогнутыми лопатками 15 формируется воздушный поток и движется в середине боковой поверхности барабана 6. Этот воздушный поток захватывает частицы распушенного асбестового волокна после схода их с конца наклонной плоскости 1 и способствует транспортировке обладающих высокой парусностью асбестовых волокон в приемник концентрата 12. На породные частицы материала воздушный поток практически не действует и не препятствует попаданию их в породный приемник 14.
Использование регулировочного шибера 16 позволяет изменять параметры воздушного потока сформированного колесом центробежного вентилятора. Таким образом, мы можем регулировать напорную характеристику потока воздуха, создаваемого колесом центробежного вентилятора, тем самым выделять частицы обладающие парусностью из веера при сходе продуктов с узла стратификации. Данные по изменению параметров напорной характеристики представлены на фигуре 5.
Экспериментальная проверка устройства провидена в условиях асбестовой опытной фабрики на экспериментальной модели сепаратора на различных асбестосодержащих продуктах.
Режим проведения опытов и результаты разделения приведены в табл. 2
Результаты разделения асбестосодержащих продуктов (-3+0)мм
Результаты опытов показали, что при наклонной плоскости, снабженной ребрами, позволяющими создать поверхность из асбеста, эффективность разделения и выход хвостов выше, чем при наклонной плоскости из стали и резины: 48,3 и 74,5 против 37,4 и 58,5(сталь) и 39,1 и 61,б (резина) (таблица 1, опыты №№1,2,4).
При увеличении угла наклона ребер выше 90° эффективность разделения
и выход хвостов снижаются: 45,6 и 70,3 (α=100°) 42,9 и 61,1 (α=100°) против 48,6 a 7 5,4(α=80°), 48,3 и 74;5 (α=90°) (табл. 2, опыты 3-6)
Формирование воздушного потока практически не влияет на эффективность разделения и на выход хвостов: 48,3 и 74,5 против 48,2 и 73,9/(табл. 2, опыты №№. 4 и 7), в свою очередь при формировании воздушного потока с торцов барабана и направлению потока к центру боковой поверхности барабана эти показатели несколько выше.
Предложенное устройство позволит повысить эффективность переработки асбестовых промпродуктов, а при использовании в существующих технологических схемах снизить стадиальность переработки, следовательно, уменьшить количество энергоемких аппаратов. Кроме того, при использовании предложенного способа и устройства в большей степени будет сохраняться текстура волокна.