ВИНТОВОЙ СЕПАРАТОР

Полезная модель относится к устройствам для разделения сыпучих твердых материалов по их плотности и может найти применение в горно-обогатительной промышленности для извлечения тяжелых ценных минералов, а также при утилизации шлаков металлургических производств, отделения частиц угля от минеральных составляющих и др.
Известен винтовой сепаратор, представляющий собой неподвижный винтовой желоб с вертикальной осью, снабженный устройством приема исходного питания, подачи смывной воды и отсекателями продуктов обогащения (см., например, Справочник по обогащению руд. Основные процессы. /Под ред. О.С.Богданова, М. Недра, 1983, с.120-127/. Такого рода винтовые сепараторы применяются для обогащения мелкозернистых песков и измельченных руд, содержащих алмаз, магнетит, гематит, циркон, ильменит, рубин, касситерит, танталит, колумбит, вольфрамит, золото, платину и др. тяжелые металлы и минералы.
Недостатком известных винтовых сепараторов является необходимость использования в них промывной воды. Это требует последующей сушки продуктов обогащения и утилизации промывных вод.
Наиболее близким к предлагаемому сепаратору по технической сущности является винтовой сепаратор, содержащий вертикально установленный винтовой желоб, бункер для загрузки исходного материала, установленный под винтовым желобом, и отсекатели продуктов обогащения, установленные в нижней части винтового желоба (см. патент РФ №2169047, В03В 5/52, 2001).
Недостатком известного винтового сепаратора, принятого за прототип, является то, что в нем для обогащения дисперсных твердых материалов используется промывная вода.
Ранее предпринимались попытки использования винтовых сепараторов для обогащения дисперсных сыпучих материалов сухим способом, т.е. без применения промывной воды, однако, насколько это известно авторам, эти попытки не достигали желаемого результата. Это, по-видимому, связано с тем, что любой дисперсный сыпучий материал имеет определенное содержание влаги (2-4% и более). Такой материал при движении его по желобу имеет тенденцию к агрегатированию частиц. В винтовом сепараторе, в котором для разделения частиц используются центробежные силы, степень разделения частиц зависит не только от плотности материала частиц, но и от их крупности. Слипающиеся мелкие частицы разделяемого материала, каковыми являются, как правило, частицы пустой породы, перемещаются аналогично мелким частицам большей плотности, каковыми являются
частицы обогащаемого минерала или металла, и попадают в состав выделяемого концентрата, резко снижая степень обогащения.
Задача полезной модели состояла в повышении степени обогащения полезных тяжелых минералов и металлов при отделении их от частиц пустой породы сухим способом за счет уменьшения слипаемости мелких частиц пустой породы.
Эта задача решается тем, что предложен винтовой сепаратор, содержащий вертикально установленный желоб, бункер для загрузки исходного материала, установленный под винтовым желобом, и отсекатели продуктов обогащения, установленные в нижней части винтового желоба, в котором согласно полезной модели верхние витки винтового желоба снабжены приспособлением для нагрева исходного сыпучего материала, перемещающегося по желобу, и испарения содержащейся в нем влаги, и несколькими вибраторами, взаимодействующими с дном этих витков желоба.
В частном варианте выполнения сепаратора винтовой желоб может быть размещен между двумя цилиндрическими центральным и внешним корпусами, причем внутренние края желоба жестко соединены с поверхностью центрального цилиндрического корпуса, служащего опорой для винтового желоба, бункера для загрузки исходного сыпучего материала и отсекателей продуктов обогащения, а внешние края желоба плотно контактируют с внутренней поверхностью внешнего цилиндрического корпуса, внешняя поверхность которого в верхней части снабжена электрическим нагревателем, центральный цилиндрический корпус в верхней части имеет отверстия, размещенные над краями соединенного с ним желоба, а в нижней части центрального корпуса установлена газовая горелка, снабженная каналами для подвода газового топлива и воздуха, причем внутренний канал центрального цилиндрического корпуса служит каналом для вывода дымовых газов горелки и паров, испарившейся из исходного сыпучего материала, влаги.
Другим отличием предлагаемого сепаратора является то, что шаг витков винтового желоба в верхней его части, где установлены приспособления для нагрева и вибраторы, выполнен меньшим по отношению к шагу витков винтового желоба в нижней его части.
Благодаря нагреву исходного материала в верхней части винтового желоба, сопровождающегося испарением содержащейся в нем влаги, а также вибрации частиц материала на верхних витках желоба, обусловленной вибрацией его дна, практически полностью исключается возможность слипания мелких частиц и образования их агломератов, что обеспечивает повышение степени обогащения тяжелых частиц ценных минералов и металлов при сухом способе обогащения.
В этом и состоит технический результат полезной модели.
Таким образом, в предлагаемом сепараторе винтовой желоб имеет две части различного функционального назначения: верхнюю часть, служащую преимущественно для сушки частиц дисперсного материала и разрушения их
агломератов, и нижнюю часть, служащую для разделения частиц по их плотности под действием центробежных сил.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен предлагаемый винтовой сепаратор.
На фиг.2 представлен вид в плане сепаратора в разрезе по А-А фиг.1.
Сепаратор содержит вертикально установленный винтовой желоб 1, бункер 2 для загрузки исходного материала, установленный над винтовым желобом 1, и отсекатели 3 продуктов обогащения, установленные в нижней части винтового желоба 1. Верхние витки винтового желоба снабжены приспособлением 4 для нагрева исходного сыпучего материала 5, перемещающегося по желобу 1, и несколькими вибраторами 6, взаимодействующими с дном этих витков желоба 1. Вибраторы могут быть выполнены в виде электромагнитных вибраторов.
В частном варианте выполнения сепаратора винтовой желоб 1 размещен между двумя цилиндрическими центральным и внешним корпусами 7 и 8, соответственно. Внутренние края желоба 1 жестко соединены с поверхностью центрального цилиндрического корпуса 7, который закреплен на основании 9 и служит опорой для винтового желоба 1, бункера 2 для загрузки исходного материала и отсекателей 3 продуктов обогащения. Внешние края винтового желоба 1 плотно контактируют с внутренней поверхностью внешнего цилиндрического корпуса 8, который также установлен на основании 9. Приспособление 4 для нагрева исходного сыпучего материала может быть выполнено в виде электрических нагревателей (ТЭНов), равномерно размещенный на внешней поверхности внешнего корпуса 8 (см. фиг.3). При этом нагреватели 4 изолированы от внешней среды слоем теплоизоляции 10. Центральный цилиндрический корпус 7 в верхней своей части имеет отверстия 11, размещенные над внутренними краями соединенного с ним желоба 1 и служащие для вывода из пространства между корпусами 7 и 8 паров влаги испарившейся из исходного материала под действием нагрева. В нижней части центрального корпуса 7 установлена газовая горелка 12, снабженная каналами 13 и 14 для подвода газового топлива и воздуха соответственно. Внутренний канал 15 центрального цилиндрического корпуса 7 переходит в выходной патрубок 16 и служит для вывода дымовых газов и паров влаги, испаряющейся из исходного материала. Таким образом, нагрев исходного материала 5, перемещающегося по винтовому желобу 1, осуществляется как от нагревателей 4, так и с помощью дымовых газов горелки 12, проходящих по внутреннему каналу 15 центрального цилиндрического корпуса 7. Поступление воздуха в зону горения газового топлива в горелке 12 осуществляется через входной патрубок 14 за счет естественной тяги, развиваемой в канале центрального цилиндрического корпуса 7.
Сепаратор работает следующим образом.
Перед началом работы включают подачу газового топлива в горелку 12 и его поджиг. Одновременно включаются нагреватели 4. Исходный сыпучий материал (измельченная руда, шлаки металлургических производств и т.п.) с
помощью транспортера (на фиг. не показан) через бункер 2 поступает на поверхность винтового желоба 1, дно которого вибрирует под действием вибраторов 6. Под действием силы тяжести и вибрации сыпучий исходный материал медленно стекает по верхним виткам желоба 1, где он нагревается, отдавая пары влаги в пространство между цилиндрическими корпусами 7 и 8. Через отверстия 11 пары влаги переходят из пространства между корпусами 7 и 8 в канал 15 центрального корпуса 7, где они подхватываются дымовыми газами от горелки 12 и через выходной патрубок 16 выносятся в атмосферу. Длина верхних витков винтового желоба и скорость перемещения по ним исходного материала выбираются такими, чтобы исходный сыпучий материал при поступлении на нижние витки винтового желоба 1, имеющие больший шаг в сравнении с верхними витками, практически освобождался от влаги. При переходе частиц сыпучего материала с верхних витков желоба 1 на нижние витки скорость их перемещения по желобу 1 резко возрастает за счет увеличения угла наклона желоба 1. При этом возрастают и центробежные силы, действующие на частицы сыпучего материала, движущиеся по желобу 1. За счет действия центробежных сил частицы большей плотности, например, частицы металлов, прижимаются к внутреннему краю желоба 1, оттесняя легкие частицы (частицы пустой породы) к внешнему краю желоба 1. При этом происходит перераспределение частиц по их плотности по поперечному сечению желоба 1. При сходе частиц сыпучего материала с нижнего витка винтового желоба 1 с помощью вертикально установленных на краю желоба 1 отсекателей 3 продуктов обогащения происходит разделение общего потока частиц на несколько отдельных потоков частиц различной плотности (см. фиг.2), которые поступают в отдельные приемники (на фиг. не показаны). Следует отметить, что процесс перераспределения частиц сыпучего материала по сечению желоба 1 в зависимости от их плотности происходит уже на верхних витках винтового желоба. Однако более интенсивно этот процесс осуществляется на нижних витках, имеющих больший шаг и, следовательно, больший угол наклона к горизонту. Основное назначение верхних витков винтового желоба 1 состоит в подсушивании частиц исходного сыпучего материала и освобождении их от влаги для предотвращения их слипания и агломерации при перемещении по желобу 1. Наиболее интенсивно процесс разделения частиц происходит на нижних витках винтового желоба, где движение сухих частиц по желобу ускоряется, и возрастают, действующие на них центробежные силы.