ДЕЗИНТЕГРАТОР СПИРАЛЬНЫЙ
SPIRAL DISINTEGRATOR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к горно-обогатительному оборудованию и предназначено для высвобождения связанного полезного компонента из глинистых песков. Изобретение может использоваться при обработке труднопромывистых алмазосодержащих песков и других полезных ископаемых, которые ранее не могли рентабельно обогащаться, а также в производстве строительных материалов. Дезинтегратор спиральный принципиально является частью обогатительной установки и интегрируется в ее систему управления. Дезинтегратор спиральный сочетает одновременно три процесса: собственно дезинтеграцию песков, классификацию по классу 100-200 мкм, обезвоживание полученных песков.
Уровень техники
В настоящее время в производстве строительных материалов для промывки щебня применяются мойки корытного типа (фиг.1). Например, спирально-сабельная мойка 2ССМ-20 производства Сибтекстильмаш г.Новосибирск; корытная мойка TLW3630 производства TRIO ENGINERED PRODUCTS; корытная мойка POWERSCRUB производства POWERSCREEN (www.powerscreen.com), которые хорошо зарекомендовали себя на переработке легко и среднепромывистых материалов. Конструктивно все они выполнены в виде двух валов (1), вращающихся навстречу друг другу, со спирально установленными лопастями (2), способствующими истиранию и направленному движению материала. Валы установлены в наклонном корыте (3). В корыто по трубопроводу (4) подается вода для размыва материала и отвода шлама. Исходный материал, отсортированный по крупности, подается в нижнюю часть корыта и в процессе промывки истирается и перемещается к верхнему разгрузочному окну. Шлам отводится через регулируемый по высоте сливной порог (5). Отличаются указанные корытные мойки только формой и положением истирающих лопаток. Регулируемые параметры, влияющие на качество промывки: угол наклона корыта; высота сливного порога; расход воды на размыв.
Наиболее близким к изобретению аналогом является турбомойка MAG-TURBOWASHER (фиг.2) производства Muller & Со. Aufbereitungstechnik AG (www.turbowasher.com), которая способна удовлетворительно обрабатывать труднопромывистые породы. Корыто (6) турбомойки располагается горизонтально. Внутри корыта (фиг.3) расположен ротор, представляющий собой вал с установленными на нем истирающими клиновидными плитами (7). Материал, отсортированный по крупности, поступает в турбомойку через загрузочное окно, расположенное в верхней части корыта со стороны привода (фиг.4). В корыто по трубопроводу (8) (фиг.5) подается вода для размыва и отвода шлама через регулируемые по высоте сливные пороги (9) (фиг.2). В процессе работы материал интенсивно истирается плитами (7) и перемещается к регулируемому по высоте разгрузочному окну (10) (фиг.6) на противоположенной стороне относительно окна загрузки и окон отвода шлама. Промытый материал выводится из корыта разгрузочным колесом, закрепленным на валу ротора. Разгрузочное колесо расположено в конце корыта напротив разгрузочного окна и отделено от основной части корыта регулируемой по высоте подпорной перегородкой (11) (фиг.3). Высота подпорной перегородки является важным регулирующим фактором и в определенных пределах позволяет влиять на степень дезинтеграции материала. При увеличении высоты подпорной перегородки материал больше накапливается в корыте, больше самоистирается, дезинтеграция улучшается. При снижении высоты подпорной перегородки и удовлетворительном качестве дезинтеграции материал испытывает меньшее физическое воздействие, нагрузка на привод и энергозатраты снижаются. Разгрузочное колесо представляет собой чередующиеся лопасти (12) (фиг.6), идентичные истирающим плитам (7), но закрепленные на валу ротора под большим углом и описывающие таким образом несколько большую траекторию. В результате вращения разгрузочного колеса обеспечивается непрерывная разгрузка материала. В отличие от корытных моек, в турбомойке истирающие плиты (7) ориентированы перпендикулярно оси ротора и сами по себе не создают направленного движения обрабатываемого материала на разгрузку. Движение материала в направлении разгрузочного окна обеспечивается транспортирующими пластинами (13) (фиг.7), установленными на валу ротора под углом в зоне загрузочного окна. Регулируемые параметры, влияющие на качество промывки: высота порогов сливного и разгрузочного окна, высота подпорной перегородки, расход воды на размыв.
В приведенных аналогах изобретения изменение скорости вращения рабочих органов принципиально не влияет на интенсивность дезинтеграции глинистых пород, а только приводит к изменению производительности без существенного улучшения качественной составляющей процесса.
Раскрытие изобретения
1
2
Дезинтегратор спиральный состоит из следующих основных частей (фиг.8): горизонтально расположенного корыта (14); скребкового обезвоживающего элеватора (15); трубопровода подачи воды (16); шнека, расположенного внутри корыта. Шнек является рабочим органом и представляет собой вал (17) с закрепленной на нем посредством хомутов и спиц (18) двузаходной истирающей спиралью (19). Истирающая спираль защищена износостойкими накладками. Корыто защищено от износа подушкой из обрабатываемого материала. Привод шнека (M) (фиг.9) расположен со стороны, противоположной скребковому элеватору, и имеет частотное регулирование. Скребковый элеватор имеет независимый привод (M).
Принцип работы дезинтегратора спирального заключается в следующем: отсортированный по крупности материал поступает в корыто через загрузочную воронку (20), расположенную со стороны привода шнека. В процессе размыва обрабатываемый материал движется к скребковому обезвоживающему элеватору (15) (фиг.10) на разгрузку. Встречно движению материала, в корыто подается вода по трубопроводу (16) для размыва и удаления образующегося шлама через регулируемый по высоте сливной порог (21) (фиг.11). Высота сливного порога определяет крупность материала, поступающего в слив.
Дезинтегратор спиральный отличается тем, что шнек не способствует движению материала на разгрузку, а наоборот, вращается в направлении, препятствующем движению материала к скребковому элеватору. В этом случае, в водной среде, материал располагается по длине корыта в виде полого усеченного конуса (фиг.12), величина основания которого прямо пропорциональна скорости вращения шнека. В результате происходят эффективное истирание и перемещение обрабатываемого материала между истирающей спиралью и валом. Скорость вращения шнека имеет решающее значение на качественную составляющую процесса, так как влияет на объем материала, находящегося в процессе дезинтеграции. Изменение скорости вращения, например, с помощью преобразователя частоты позволяет менять интенсивность физического воздействия на обрабатываемый материал, что позволяет оптимизировать процесс дезинтеграции песков любой категории промывистости. При обработке труднопромывистых песков скорость вращения шнека должна составлять 20÷25 об/мин. При обработке легко и среднепромывистых песков скорость должна быть уменьшена до 8÷12 об/мин, для снижения энергозатрат и чрезмерного износа истирающей спирали. Обрабатываемый материал в дезинтеграторе спиральном перемещается в направлении скребкового элеватора только за счет непрерывной подачи исходного питания, в результате чего создается определенный подпор, который в водной среде приводит к направленному движению материала между истирающей спиралью и валом на разгрузку.
Существенные признаки, влияющие на технический результат.
1. Отношение шага спирали (фиг.13) (L) к диаметру (D) должно составлять 7-8.
2. Отношение ширины истирающей спирали (b) к максимальной крупности куска в исходном питании должно составлять 1,0÷1,5.
3. Величина зазора между истирающей спиралью и валом (h) должна быть не менее трехкратного размера максимального куска в исходном питании.
4. Направление вращения шнека - встречно движению материала на разгрузку.
5. Скорость вращения шнека может изменяться и влияет не на время пребывания обрабатываемого материала в спиральном дезинтеграторе, а на качество дезинтеграции. Качество дезинтеграции прямо пропорционально скорости вращения шнека.
6. Направление движения воды в спиральном дезинтеграторе - встречно движению материала на разгрузку и обеспечивает эффективное удаление шлама в процессе дезинтеграции.
7. Высота сливного порога регулируется и определяет крупность материала, поступающего в слив. Изменение скорости вращения шнека сопровождается соответственным изменением высоты порога для сохранения заданной крупности материала, поступающего в слив. При увеличении скорости вращения шнека высота порога увеличивается, при уменьшении скорости вращения шнека высота порога уменьшается.
8. Скребковый элеватор обеспечивает эффективное обезвоживание и разгрузку промытого материала.
Описание чертежей, фото
На фиг.1 изображена спирально-сабельная мойка корытного типа 2ССМ-20. Применяется для промывки легко и среднепромывистых материалов.
поз.1. Валы
поз.2 Лопасти
поз.3 Корыто
поз.4 Трубопровод воды размыва
поз.5 Сливной порог
На фиг.2 изображена турбомойка MAG-TURBOWASHER. Вид со стороны привода справа. Применяется для промывки труднопромывистых песков. Является наиболее близким к изобретению аналогом.
поз.6 Корыто турбомойки
поз.9 Сливные пороги
На фиг.3 изображена турбомойка MAG-TURBOWASHER. Вид изнутри по направлению движения материала.
поз.7 Истирающие плиты
поз.11 Подпорная перегородка
поз.12 Лопасти разгрузочного колеса
На фиг.4 изображена турбомойка MAG-TURBOWASHER. Вид со стороны привода сверху на загрузочное окно.
На фиг.5 изображена турбомойка MAG-TURBOWASHER. Вид со стороны привода слева.
поз.8 Трубопровод воды размыва
поз.10 Разгрузочное окно
На фиг.6 изображена турбомойка MAG-TURBOWASHER. Вид на разгрузочное окно.
На фиг.7 изображена турбомойка MAG-TURBOWASHER. Вид со стороны привода сверху на загрузочное окно.
поз.13 Транспортирующие пластины.
На фиг.8 изображен дезинтегратор спиральный в трех ортогональных проекциях.
поз.14 Корыто
поз.15 Скребковый обезвоживающий элеватор
поз.16 Трубопровод подачи воды
поз.17 Вал шнека
поз.18 Хомуты и спицы крепления истирающей спирали
поз.19 Истирающая спираль
1
2
На фиг.9 изображен дезинтегратор спиральный в работающем состоянии, заполненный водой и под нагрузкой. Приводы шнека (M) и элеватора (M) показаны условно.
поз.20 Загрузочная воронка
поз.21 Сливной порог
На фиг.10 изображен дезинтегратор спиральный в работающем состоянии, заполненный водой и под нагрузкой. Вид со стороны элеватора. Передняя стенка элеватора условно не показана.
На фиг.11 изображен дезинтегратор спиральный без воды и без нагрузки. Вид со стороны сливного порога.
На фиг.12 изображен дезинтегратор спиральный, заполненный водой и под нагрузкой. Вид со стороны сливного порога.
На фиг.13 изображен шнек дезинтегратора спирального в аксонометрической проекции с перспективой и в двух ортогональных проекциях.
На фиг.14 изображена действующая обогатительная установка с применением дезинтегратора спирального СД-800.
На фиг.15 изображена действующая обогатительная установка с применением дезинтегратора спирального СД-800.
поз.22 Блок размыва
поз.23 Блок грохочения
поз.24 Блок отсадки
поз.25 Отделение доводки концентрата
На фиг.16 изображен блок размыва. Обшивка условно не показана.
поз.26 Валково-зубчатая дробилка
поз.27 Дезинтегратор спиральный СД-800.
На фиг.17 изображен шнек спирального дезинтегратора СД-800. Вид со стороны загрузочной воронки. Дезинтегратор спиральный заполнен водой на 40% под нагрузкой в статичном состоянии.
На фиг.18 изображены глинистые алмазосодержащие пески перед загрузкой в СД-800.
На фиг.19 изображен промытый материал на выходе из элеватора СД-800.
Пример осуществления изобретения
Заявленное изобретение осуществлено и успешно работает с 20.04.2009 г. на обогащении труднопромывистых алмазосодержащих песков в ЗАО «Уралалмаз» Пермского края. Спиральный дезинтегратор СД-800 работает в составе геологической обогатительной установки (фиг.14). Геологическая обогатительная установка состоит из следующих основных блоков (фиг.15): блока размыва (22); блока грохочения (23); блока отсадки (24) и отделения доводки концентрата (25). Основное оборудование блока размыва (фиг.16): валково-зубчатая дробилка (26) для измельчения исходного материала до заданной крупности и спиральный дезинтегратор (27) для размыва и перегрузки промытого материала на блок грохочения для дальнейшего обогащения.
Техническая характеристика применяемого спирального дезинтегратора СД-800:
максимальная крупность в исходном питании
60 мм
производительность по легкопромывистым пескам
10 т/ч
производительность по труднопромывистым пескам
2÷6 т/ч
расход воды на размыв
до 30 м<sup>3</sup>/ч
мощность привода шнека
22 кВт
преобразователь частоты на приводе шнека
DELTA VFD 220E43A/43C
рабочий интервал изменения скорости вращения шнека
8÷25 об/мин
материал износостойких накладок спирали
HARDOX-400
мощность привода элеватора
4 кВт
- несущий элемент
цепь ТРД-4600-38
материал скребков элеватора
полиуретан
Основные геометрические размеры шнека (фиг.13):
шаг спирали (L)
6000 мм
диаметр спирали (D)
800 мм
ширина истирающей спирали (b)
90 мм
величина зазора между истирающей спиралью и валом (h)
195 мм
На фиг.17 изображены спиральный дезинтегратор, не заполненный водой, и обрабатываемый материал в статическом состоянии. Подтверждением технического результата являются фиг.18 и фиг.19, на которых показаны соответственно исходный материал перед загрузкой в спиральный дезинтегратор и тот же материал на выходе из скребкового элеватора.