ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОНЦЕНТРАТОР

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для разделения твердых частиц по плотности, например, для переработки золотосодержащих руд и песков тонких классов.
Известны центробежные концентраторы, в которых на частицы материала действуют центробежные силы, во много раз превышающие силу собственного веса. Такие концентраторы содержат вращающуюся чашу, в которую подается исходный материал в виде пульпы. Твердые частицы сырья, при движении вдоль стенки чаши, под действием центробежных сил расслаиваются в зависимости от их плотности.
Общей задачей обеспечения работоспособности таких центробежных аппаратов является устранение недопустимого уплотнения минеральной постели во вращающейся чаше концентратора.
Например, известен центробежно-вибрационный концентратор Брагина (1). Концентратор включает чашу, установленную на валу в эксцентрике, соединенном шкивом с приводом, вал нижней частью соединен с приводом вторым шкивом и прикреплен к шкиву торообразной эластичной оболочкой. Привод через торообразную оболочку и эксцентрик сообщает чаше вращение и радиальные биения. Указанные биения предназначены для устранения уплотнения частиц сырья в пристенном слое вращающейся чаши.
Недостатком такого аппарата является сложность конструкции и недостаточная ее надежность, особенно при высоких частотах вращения.
Известен также концентратор Knelson (2). Концентратор содержит вращающуюся чашу в виде усеченного конуса с двойными стенками. Питание концентратора осуществляется через центральный патрубок. Внутренняя поверхность конуса содержит кольцевые канавки, на дне которых имеются перфорации для подачи воды из межстенного пространства конуса для разрыхления пристенного слоя. В таком концентраторе на частицы действуют, с одной стороны, центробежные силы, а с другой стороны, - восходящие потоки воды. Разгрузка концентрата осуществляется по мере накопления его в чаше.
Недостатком такого устройства являются сложность конструкции, а также высокие требования к поддержанию режимов работы, чистоте разрыхляющей воды и ее расходу.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является центробежно-вибрационный концентратор (3), включающий чашу, к внутренней стороне днища которой подсоединен вал, сообщенный с валом привода карданным шарниром. На внешней стороне днища чаша содержит цилиндрический ферромагнитный выступ, внутри которого установлен штырь с магнитом. В рабочем режиме чаша, вращаясь на валу, притягивается своим выступом к штырю и обкатывает его, при этом частицы сырья, находящиеся в чаше испытывают изменяющиеся радиальные и тангенциальные ускорения, обеспечивающие разрыхление пристенного слоя.
Недостатком такого аппарата является сложность конструкции и недостаточная ее надежность, особенно при высоких частотах вращения и больших вибрациях.
Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение качества получаемого концентрата и надежности работы аппарата.
Сущность изобретения заключается в том, что в центробежном концентраторе, содержащем устройство подачи исходного сырья, устройство удаления хвостов и разгрузки концентрата, а также чашу на валу, связанном с валом привода вращения карданным шарниром, ось вала чаши и ось вала привода вращения, установлены под определенным углом друг к другу, а шарнир является карданным шарниром неравных угловых скоростей, при этом привод снабжен стабилизатором скорости, например в виде маховика.
Благодаря тому, что карданный шарнир является шарниром неравных угловых скоростей, в котором передаточное отношение обусловлено периодическим изменением угловой скорости ведомой вилки от максимума до минимума дважды за один оборот шарнира по отношению к постоянной угловой скорости ведущей вилки, это приводит к возникновению параметрических крутильных колебаний и тангенциальным сдвигам частиц сырья в чаше концентратора.
Такие колебания угловой скорости чаши препятствуют уплотнению пристенного слоя перерабатываемого сырья.
На фиг.1 представлен общий вид концентратора.
Концентратор содержит чашу 1 с буртиком в верхней части, установленную на валу 2. Вал чаши сообщен с валом привода 3 посредством карданного шарнира 4.
Ось вала привода установлены под углом Y к оси вала чаши. На валу привода установлен маховик 5. Для подачи исходного материала концентратор содержит питающую воронку 6, а для слива хвостов - сборник 7.
Концентратор работает следующим образом. Вал привода 3 вращается вместе с маховиком 5 с постоянной скоростью. При этом скорость вращения вала 2 вместе с чашей 1 периодически изменяется дважды за один оборот от максимума до минимума. В рабочем режиме исходный материал в виде пульпы подается через воронку 6 на дно чаши. Под действием центробежных сил поток сырья прижимается к внутренней поверхности чаши. Образованный пристенный слой сырья под действием крутильных колебаний чаши разрыхляется. Частицы тяжелой фракции, содержащиеся в обогащаемом материале, проникают в поры разрыхленного слоя и под действием центробежных сил концентрируются в чаше, в пристенном слое. Частицы легкой фракции вместе с потоком воды сливаются через буртик в верхней зоне чаши, через сборник 7 уходят в слив. По мере накопления в чаше частиц тяжелой фракции концентратор останавливается и тяжелая фракция удаляется.
Угол Y определяется расчетным или экспериментальным путем в зависимости от характеристик перерабатываемого сырья: с увеличением угла - увеличивается степень и глубина разрыхления пристенного слоя.
Примером конкретного выполнения может служить концентратор производительностью 200 кг/час со средним диаметром чаши 100 мм. Эксперименты по обогащению тяжелых золотосодержащих песков крупностью менее 0,070 мм дали извлечение золота около 92% с коэффициентом сокращения 700…900. Скорость вращения вала привода при этом составляла 950 об/мин, угол Y менялся от 25 до 40 градусов.
Для специалистов в этой области техники очевидно, что в конструкцию выше описанного устройства могут быть внесены изменения и дополнения, не выходящие за рамки сути изобретения, объем которых определен в формуле изобретения.
Источники информации
1. Авторское свидетельство, №1651955, кл. В03В 5/32 опубл. 1991 г.
2. US №4846781 А, кл. В04В 11/00, 11.07.89.
3. Патент РФ, №2133645, кл. В03В 5/32, 1999 г.