КОНЦЕНТРАТОР
CONCENTRATOR

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к обогатительному оборудованию, и может быть использовано для обогащения руд и промпродуктов цветных и черных металлов в жидкой и воздушной среде, а также при разделении мелких сыпучих материалов в других отраслях.
Известен аппарат «Лаводюн», включающий наклонную трубу, загрузочное и разгрузочное устройства и сужение в нижней части трубы для регулирования скорости движения материала и концентрации тяжелых минералов в образуемой дюне (Замятин О.В., Лопатин А.Г., Санникова Н.П., Чугунов А.Д. Обогащение золотосодержащих песков и конгломератов. М.: Недра, 1975, с.97-100). Разделяемый материал подается в среднюю часть наклонной трубы. В нижнюю часть трубы подается разделяющая среда. Крупный тяжелый материал осаждается на днище аппарата, движется вниз и перед сужением в нижней части трубы разгружается. Мелкий легкий материал выносится вверх и разгружается в верхней части аппарата.
Недостатком работы известного аппарата является невысокое извлечение мелких зерен тяжелых минералов, так как отсутствует возможность эффективного регулирования гидродинамических параметров разделения, а также отсутствуют приспособления для улавливания минеральных зерен, оседающих на днище аппарата, вследствие чего может происходить вынос в хвосты мелких зерен ценных компонентов.
Известен концентратор (SU 1601866 А1, опубл. 10.06.1999), включающий наклонную камеру, осадительную камеру, патрубки для ввода разделяющей среды и подачи разделяемого материала, деформаторы потока, расположенные внутри наклонной камеры по ее длине выше и ниже патрубка подачи разделяемого материала, деформаторы потока выполнены в виде полых усеченных конусов, установленных соосно с наклонной камерой и обращенных основаниями конусов к верхнему концу камеры с образованием кольцевого зазора между основанием конуса деформатора потока и внутренней поверхностью наклонной камеры. Разделяемый материал подается в среднюю часть наклонной камеры. В нижнюю часть камеры подается разделяющая среда. Крупный тяжелый материал осаждается на днище аппарата, движется вниз, перечищаясь на каждом деформаторе потока и разгружается в осадительную камеру. Мелкий легкий материал выносится вверх и разгружается в верхней части концентратора.
Недостатком работы известного аппарата является относительно невысокое извлечение мелких зерен тяжелых минералов, так как отсутствует возможность эффективного регулирования гидродинамических параметров разделения, в связи с тем, что для каждого материала требуется подбор размеров деформаторов потоков и расстояний между ними, вследствие чего может происходить вынос в хвосты мелких зерен ценных компонентов.
Прототипом предлагаемого изобретения является концентратор (SU 1653235 А1, опубл. 10.06.1999), включающий наклонную камеру с патрубком подачи разделяемого материала, примыкающую к нижнему концу наклонной камеры, осадительную камеру с патрубком ввода разделяющей среды, деформаторы потока в виде полых усеченных конусов, обращенных большими основаниями к верхнему концу камеры, размещенные внутри наклонной камеры по ее длине. Концентратор снабжен размещенными внутри деформаторов потока полыми формирователями потока, при этом нижние кромки формирователей потока сопряжены с меньшими основаниями полых конусов деформаторов потока. Разделяемый материал подается в среднюю часть наклонной камеры. В нижнюю часть камеры подается разделяющая среда. Крупный тяжелый материал осаждается на днище аппарата, движется вниз, перечищаясь на каждом деформаторе потока и разгружается в осадительную камеру. Формирователи потока, расположенные внутри деформаторов потока, создают дополнительные условия для транспортировки мелких легких частиц через полости деформаторов потока. Мелкий легкий материал выносится вверх и разгружается в верхней части концентратора.
Недостатком конструкции известного концентратора является относительно невысокое извлечение мелких зерен тяжелых минералов, так как отсутствует возможность эффективного регулирования гидродинамических параметров разделения, в связи с тем, что для каждого материала требуется подбор размеров деформаторов и формирователей потока, а также расстояний между ними, вследствие чего может происходить вынос в хвосты мелких зерен ценных компонентов.
Технический результат, достигаемый в предлагаемом изобретении, заключается в возможности регулирования в широких пределах гидродинамических (аэродинамических) параметров разделения за счет размещения между деформаторами потока формирователей потока, а также за счет изменения конфигурации поперечного сечения наклонной камеры, деформаторов потока и формирователей потока, что позволяет снизить вынос в хвосты мелких зерен ценных компонентов. Кроме того, наличие формирователей потока между деформаторами потока позволяет снизить расход разделяющей среды и организовать транспорт легких частиц в верхнюю часть наклонной камеры не захватывая мелких тяжелых частиц, что улучшает качество получаемых концентратов.
Указанный технический результат достигается следующим образом.
Концентратор, содержит наклонную камеру, сопряженную с ее нижней частью осадительную камеру с приспособлением для ввода разделяющей среды, приспособление для подачи разделяемого материала, расположенные по длине наклонной камеры деформаторы потока в виде полых усеченных фигур, установленных по оси наклонной камеры, обращенных большими основаниями к ее верхнему концу и с зазором к внутренней поверхности наклонной камеры, причем между деформаторами потока установлены формирователи потока в виде фигур, частично перекрывающих поперечное сечение наклонной камеры, с возможностью перемещения деформаторов и формирователей потока вдоль оси камеры.
При этом наклонная камера имеет поперечное сечение различной формы, например круглой, прямоугольной или треугольной.
Кроме того, формирователи и деформаторы потока имеют поперечное сечение различной формы, например круглой, прямоугольной или треугольной.
Также площадь поперечного сечения формирователей потока по их длине в направлении от верхнего к нижнему концу наклонной камеры постоянна.
Также площадь поперечного сечения формирователей потока по их длине в направлении к верхнему концу наклонной камеры увеличивается, уменьшается или варьируется.
При этом часть формирователя потока размещена в полости деформатора потока.
Кроме того, приспособление для ввода разделяющей среды выполнено в виде трубы, проходящей через осадительную камеру и сообщающейся с диффузором, расположенным в нижней части наклонной камеры с зазором к ней.
Также приспособление для ввода разделяющей среды выполнено в виде патрубка, примыкающего к верхней части осадительной камеры.
Кроме того, в наклонной камере в нижней части ее сопряжения с приспособлением для подачи разделяемого материала установлена направляющая пластина, прямая или дугообразная, расположенная под острым углом к направлению движения потока разделяющей среды, перекрывающая часть сечения наклонной камеры.
Также приспособление для подачи разделяемого материала выполнено в виде трубы, нижний конец которой примыкает к дугообразному патрубку, расположенному в наклонной камере выпуклой частью дуги навстречу потоку разделяющей среды, причем поперечное сечение дугообразного патрубка меньше поперечного сечения наклонной камеры.
При этом ниже примыкания приспособления для подачи разделяемого материала к наклонной камере площадь ее поперечного сечения меньше, чем площадь поперечного сечения наклонной камеры выше примыкания приспособления для подачи разделяемого материала.
Кроме того, в верхней части наклонной камеры установлены осадительные пластины.
Также на внутренней поверхности днища наклонной камеры выполнены продольные канавки, имеющие в поперечном сечении форму сегмента или треугольника.
На фиг.1-21 показаны наклонная камера 1, сопряженная с ее нижней частью осадительная камера 2 с патрубком 3 для ввода разделяющей среды, труба 4 для подачи разделяемого материала, расположенные по длине наклонной камеры деформаторы 5 потока в виде полых усеченных фигур, установленных по оси наклонной камеры 1, обращенных большими основаниями к ее верхнему концу и с зазором к внутренней поверхности наклонной камеры 1, причем между деформаторами 5 потока установлены формирователи 6 потока в виде фигур, частично перекрывающих поперечное сечение наклонной камеры 1, с возможностью взаимонезависимого перемещения деформаторов 5 и формирователей 6 вдоль оси камеры 1, труба 7 для подачи разделяющей среды, диффузор 8, направляющая пластина 9, дугообразный патрубок 10, патрубок 11 для разгрузки тяжелого материала из осадительной камеры 2, осадительные пластины 12, продольные канавки 13, выполненные на днище наклонной камеры 1.
Поперечное сечение наклонной камеры 1 может иметь различную форму, например круглую (фиг.2), прямоугольную (фиг.3) или треугольную (фиг.4).
Формирователи 6 и деформаторы 5 потока могут иметь поперечное сечение различной формы, например круглой (фиг.6), прямоугольной (фиг.7) или треугольной (фиг.8).
Площадь поперечного сечения формирователей 6 потока по их длине в направлении от нижнего к верхнему концу наклонной камеры 1 может быть постоянна (фиг.9).
Площадь поперечного сечения формирователей 6 потока по их длине в направлении к верхнему концу наклонной камеры 1 может увеличиваться (фиг.5), уменьшаться (фиг.10) или варьироваться (фиг.11).
При этом часть формирователя 6 потока размещена в полости деформатора 5 потока (фиг.12).
Приспособление для ввода разделяющей среды может быть выполнено в виде трубы 7, проходящей через осадительную камеру 2 и сообщающейся с диффузором 8, расположенным в нижней части наклонной камеры 1 с зазором к ней (фиг.13).
Приспособление для ввода разделяющей среды может быть выполнено в виде патрубка 3, примыкающего к верхней части осадительной камеры 2 (фиг.1).
В наклонной камере 1 в нижней части ее сопряжения с приспособлением для подачи разделяемого материала может быть установлена направляющая пластина 9, прямая (фиг.14) или дугообразная (фиг.15), расположенная под острым углом к направлению движения потока разделяющей среды, перекрывающая часть сечения наклонной камеры 1.
Приспособление для подачи разделяемого материала может быть выполнено в виде трубы 4 (фиг.16), нижний конец которой примыкает к дугообразному патрубку 10, расположенному в наклонной камере 1 выпуклой частью дуги навстречу потоку разделяющей среды, причем поперечное сечение патрубка 10 меньше поперечного сечения наклонной камеры 1.
Ниже примыкания приспособления для подачи разделяемого материала к наклонной камере 1 площадь ее поперечного сечения меньше, чем площадь поперечного сечения наклонной камеры 1 выше примыкания приспособления для подачи разделяемого материала (фиг.17, 18).
В верхней части наклонной камеры 1 установлены осадительные пластины 12 (фиг.19).
На внутренней поверхности днища наклонной камеры 1 выполнены продольные канавки 13, которые в поперечном сечении могут иметь форму сегмента (фиг.20) или треугольника (фиг.21).
Концентратор работает следующим образом.
Разделяемый материал в сухом виде или в виде пульпы через приспособление для подачи разделяемого материала подается в среднюю часть наклонной камеры 1. Мелкие легкие частицы, за счет наличия зон повышенных скоростей разделяющей среды, создаваемых деформаторами 5 потока, а также формирователями 6 потока, выносятся в верхнюю часть наклонной камеры 1, а крупные частицы легкого материала вместе с частицами тяжелого материала осаждаются на дне наклонной камеры 1, двигаются вниз и встречаются с потоками повышенных скоростей, возникающими в зазорах между днищем наклонной камеры 1 и деформаторами 5, а также между днищем наклонной камеры 1 и формирователями 6 потока, где взвешивается в виде дюны. Тяжелый материал накапливается в дюне и концентрируется в ее нижних слоях у днища наклонной камеры 1. При этом мелкие частицы тяжелого материала сегрегируют через промежутки между крупными частицами и удерживаются ими у днища наклонной камеры 1. Тяжелый материал, сконцентрировавшийся в нижней части дюны, проходит по дну наклонной камеры 1 вниз, достигая зоны повышенных скоростей у следующего формирователя 6 потока, а также деформатора 5 потока, где попадает в следующую дюну. Многократно перечищаясь таким образом, тяжелый материал разгружается в осадительную камеру 2. Легкие частицы распределяются над крупными тяжелыми и отбрасываются восходящим потоком разделяющей среды на расположенные выше формирователи 6 и деформаторы 5 потока, постепенно перемещаясь в верхнюю часть камеры 1, где разгружаются в хвосты. Регулирование гидродинамических (аэродинамических) условий и параметров разделения осуществляется изменением взаиморасположения деформаторов 5 и формирователей 6 по оси наклонной камеры 1, а также изменением расхода разделяющей среды.
Выполнение наклонной камеры 1 с поперечным сечением различной формы, например круглой, (фиг.2) прямоугольной (фиг.3) или треугольной (фиг.4), дает возможность в зависимости от вида разделяемого материала, с одной стороны, изменять условия сегрегации мелких частиц у днища наклонной камеры 1 за счет профиля днища наклонной камеры 1, с другой стороны, изменять стесненность условий движения легких частиц в верхней части поперечного сечения наклонной камеры 1.
Конфигурация формирователей 6 и деформаторов 5 потока, с поперечным сечением различной формы, например круглой (фиг.6), прямоугольной (фиг.7) или треугольной (фиг.8), обеспечивает гидродинамические (аэродинамические) условия перемещения тяжелых и легких частиц по наклонной камере 1 и зависит как от формы поперечного сечения наклонной камеры 1, так и от состава разделяемого материала.
Выполнение формирователей 6 потока с постоянной площадью поперечного сечения по их длине в направлении от нижнего к верхнему концу наклонной камеры 1 (фиг.9) способствует созданию стесненных условий при перемещении материала между деформаторами 5 потока и обеспечивает дополнительное его разделение по плотности.
Выполнение формирователей 6 потока с увеличивающейся площадью поперечного сечения по их длине в направлении к верхнему концу наклонной камеры 1 (фиг.5) улучшает транспорт крупных легких частиц вверх. При выполнении формирователей 6 потока с уменьшающейся площадью поперечного сечения по их длине в направлении к верхнему концу наклонной камеры 1 (фиг.10) снижается вероятность выноса тяжелых мелких частиц к выше расположенным деформаторам 5 потока. Варьирование площади поперечного сечения формирователей 6 потока по их длине (фиг.11) уменьшает вероятность неселективного объединения частиц в пакеты, что улучшает эффективность разделения.
Размещение части формирователя 6 потока в полости деформатора 5 потока (фиг.12) позволяет увеличивать скорость потока разделяющей среды в транспортных зонах без повышения общего расхода разделяющей среды, а также дает возможность регулировать гидродинамические (аэродинамические) условия разделения без изменения геометрических размеров деформаторов 5 потока.
Выполнение приспособления для ввода разделяющей среды в виде трубы 7, проходящей через осадительную камеру 2 и сообщающейся с диффузором 8, расположенным в нижней части наклонной камеры 1 с зазором к ней (фиг.13), по сравнению с подачей разделяющей среды в верхнюю часть осадительной камеры 2, снижает сопротивление разделяющей среды в аппарате, а также уменьшает колебания давления разделяющей среды в наклонной камере 1 при непрерывной разгрузке тяжелого материала через патрубок 5, что особенно проявляется при разделении в воздушной среде.
Выполнение приспособления для ввода разделяющей среды в виде патрубка 3, примыкающего к верхней части осадительной камеры 2 (фиг.1), обеспечивает равномерное распределение скорости подачи разделяющей среды по сечению наклонной камеры 1.
Наличие в наклонной камере 1, в нижней части ее сопряжения с приспособлением для подачи разделяемого материала направляющей пластины 10, прямой (фиг.14) или дугообразной (фиг.15), расположенной под острым углом к направлению движения потока разделяющей среды и перекрывающей часть сечения наклонной камеры 1, исключает пылевынос материала через трубу 4 при разделении в воздушной среде.
Дугообразный патрубок 10 (фиг.16), расположенный в наклонной камере 1 выпуклой частью дуги навстречу потоку разделяющей среды, также предотвращает пылевынос разделяемого материала через трубу 4.
Ниже примыкания приспособления для подачи разделяемого материала к наклонной камере 1 площадь ее поперечного сечения меньше, чем площадь поперечного сечения наклонной камеры 1 выше примыкания приспособления для подачи разделяемого материала (фиг.17, 18). Такая конструкция наклонной камеры 1 позволяет выровнять скорости потоков разделяющей среды в наклонной камере 1 ниже и выше зоны подачи разделяемого материала, что особенно важно при подаче разделяемого материала в виде жидкой пульпы.
Осадительные пластины 12 (фиг.19) позволяют предотвратить вынос тяжелых наиболее мелких частиц, попавших в верхнюю часть наклонной камеры 1 и вернуть их в перечистные операции.
Продольные канавки 13, выполненые на внутренней поверхности днища наклонной камеры 1, имеющие в поперечном сечении форму сегмента (фиг.20) или треугольника (фиг.21), обеспечивают благоприятные условия сегрегации тяжелых мелких частиц у днища наклонной камеры 1.
Предлагаемый концентратор может применяться для разделения материалов как в жидкой среде, так и в воздушной.
Основными преимуществами предлагаемого концентратора являются:
- возможность регулирования в широких пределах гидродинамических (аэродинамических) условий и параметров разделения за счет размещения между деформаторами потока формирователей потока, а также за счет изменения конфигурации поперечного сечения наклонной камеры, деформаторов потока и формирователей потока, что позволяет снизить вынос в хвосты мелких зерен ценных компонентов;
- снижение расхода разделяющей среды за счет наличия формирователей потока между деформаторами потока;
- наличие формирователей потока между деформаторами потока позволяет организовать транспорт легких частиц в верхнюю часть наклонной камеры, не захватывая мелких тяжелых частиц, что улучшает качество получаемых концентратов.