Центробежный концентратор

Центробежный концентратор предназначен для разделения твердых частиц минерального сырья по плотности и может быть использован для переработки золотосодержащих руд и песков тонких классов.

Концентратор содержит чашу, установленную на валу, привод вращения, устройство подачи исходного сырья, устройство удаления хвостов и разгрузки концентрата. Вал чаши и вал привода вращения связаны передачей, включающей два карданных шарнира, соединенных карданным валом со скользящим шлицевым соединением. При этом смежные вилки соседних карданных шарниров установлены перпендикулярно друг другу, а оси валов расположены под определенным углом друг к другу.

В рабочем режиме исходный материал в виде пульпы подается 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. Частицы легкой фракции вместе с потоком воды сливаются через верхний край чаши. По мере накопления в чаше частиц тяжелой фракции концентратор останавливается и тяжелая фракция удаляется.

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, которое препятствует расслоению частиц в чаше.

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 частиц сырья в кольцевых канавках. 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. Кроме того, разрыхляющая вода способна вымывать тяжелые частицы ценной компоненты крупностью менее 50 микрон.

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, испытывая при вращении тангенциальные и радиальные 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 чашу, установленную на валу, связанном с валом привода вращения карданным шарниром, устройство подачи исходного сырья, устройство удаления хвостов и разгрузки концентрата, вал чаши и вал привода вращения связаны передачей, включающей не менее двух карданных шарниров неравных угловых скоростей и компенсирующее соединение, причем, смежные вилки соседних карданных шарниров, установлены перпендикулярно друг другу, а оси смежных валов расположены под определенным углом друг к другу.

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. Установка двух карданных шарниров или более, у которых смежные вилки соседних шарниров установлены перпендикулярно друг другу, последовательно усиливают крутильные колебания чаши концентратора. Установка двух карданных шарниров и компенсирующего устройства, например, в виде шлицевого телескопического, обеспечивает простой монтаж и надежную связь между подшипниковым корпусом чаши и креплением привода. Кроме того, установка не одного, а двух или более карданных шарниров при одной и той же амплитуде крутильных колебаниях чаши, позволяет устанавливать смежные валы каждого карданного шарнира под меньшим углом друг к другу, что увеличивает рабочий ресурс каждого шарнира.

Колебания угловой скорости чаши дважды за один оборот препятствуют уплотнению пристенного слоя перерабатываемого сырья, способствуют его разрыхлению и расслаиванию частиц сырья в чаше концентратора.

Обеспечение разрыхления пристенного слоя за счет тангенциального сдвига частиц сырья без радиальных биений чаши, способствует накоплению большой доли тяжелой ценной компоненты в концентрате широкого класса крупности и повышению качества концентрата.

Кроме того, так как такое воздействие исключает радиальные биения, то существенно снижаются вибрации всей установки, что повышает ее рабочий ресурс.

На рисунке представлен общий вид концентратора.

Концентратор содержит чашу 1 с буртиком в верхней части, установленную на ведомом валу 2. Ведомый вал 2 сообщен с ведущим валом 3 посредством карданных шарниров А, В и карданного вала 4 со шлицевым телескопическим соединением 5. Валы поз.2, 3 и 4 расположены в одной плоскости.

Вилка (ведущая) 6 карданного шарнира А установлена перпендикулярно смежной вилке (ведомой) 7 карданного шарнира В.

Кроме того, ось карданного вала 4 установлены под углом Y₍к оси вала чаши и под углом Y2 к оси вала привода 3. На ведущем валу установлен маховик 8. Для подачи исходного материала концентратор содержит питающую воронку 9, а для слива хвостов - сборник 10.

Концентратор работает следующим образом. Ведущий вал 3 вращается вместе с маховиком 8 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 9 на дно чаши. Под действием центробежных сил поток сырья прижимается к внутренней поверхности чаши. Образованный пристенный слой сырья под действием крутильных колебаний чаши испытывает тангенциальный сдвиг и 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 и через сборник 10 уходят в слив. По мере накопления в чаше частиц тяжелой фракции концентратор останавливается и тяжелая фракция удаляется.

Угол Yi и угол Y2 могут быть равными друг другу и определяются экспериментальным путем в зависимости от характеристик перерабатываемого сырья: с увеличением углов - увеличивается степень разрыхления пристенного слоя.

Примером конкретного выполнения может служить концентратор производительностью 500 кг/час со средним диаметром чаши 180 мм. Эксперименты по обогащению тяжелых золотосодержащих песков крупностью менее 0,070 мм дали извлечение золота около 92% с коэффициентом сокращения 700900. Скорость вращения вала привода при этом составляла 750 об/мин, угол Yi был равен углу Y2 и менялся от 15 до 37 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.

Центробежный концентратор, содержащий чашу, установленную на валу, связанном с валом привода вращения карданным шарниром, устройство подачи исходного сырья, устройство удаления хвостов и разгрузки концентрата, отличающийся тем, что вал чаши и вал привода вращения связаны передачей, включающей не менее двух карданных шарниров неравных угловых скоростей и компенсирующее соединение, причем смежные вилки соседних карданных шарниров установлены перпендикулярно друг другу, а оси смежных валов расположены под определенным углом друг к другу.