Устройство для оттирки и измельчения материала

 

Устройство для оттирки и измельчения материалов может быть применено для интенсивной дезинтеграции труднопромывистых глин, избирательного измельчения кимберлитов, освобождения поверхности кристаллического сырья от гидрофильных пленок путем интенсивного взаимного истирания в пульпе. Оно содержит корпус, соосно расположенный в нем ступенчатый дисковый ротор, каждый диск которого снабжен разгонными лопатками, и патрубки, корпус выполнен в форме усеченного конуса, направленного большим диаметром кверху и снабжен футеровкой, ступени ротора по ходу движения выполнены уменьшающимися диаметром, ротор дополнительно снабжен винтообразной лопастью с уменьшающимся по ходу движения материала шагом спирали, ниже каждого диска, кроме последнего, стенки камеры снабжены по периметру деками в виде конусных скатных поверхностей с углом конусности, большим угла конусности корпуса, а над деками, начиная со второй, встроены в корпус через равные промежутки патрубки для подачи воды, тангенциально направленные в сторону вращения ротора. Футеровка корпуса выполнена из полиуретана. При обработке материала в устройстве возрастает эффективность последующего процесса флотации за счет восстановления природной гидрофобности алмазов и снижения расхода реагентов при кондиционировании. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель от носится к горному делу, а именно к способам для очистки и обогащения полезных ископаемых, и может быть применена для интенсивной дезинтеграции труднопромывистых глин, избирательного измельчения кимберлитов, освобождения поверхности кристаллического сырья от гидрофильных пленок путем интенсивного взаимного истирания в пульпе.

Алмазы россыпных месторождений и техногенного сырья, вследствие продолжительного времени воздействия на их поверхность растворов солей и шламов, обладают низкой естественной гидрофобностью - хорошо смачиваются водой и плохо обрабатываются собирателями из нефтепродуктов. Это является причиной низкого извлечения алмазов, высокой их циркуляции с хвостами флотационного передела через ММС и переходу части алмазов в нижний класс крупности. С целью оптимизации способов рудоподготовки и извлечения алмазов необходимо применение дополнительных приемов избирательного измельчения алмазосодержащего сырья (циркуляционные продукты) с одновременным освобождением поверхности алмазов от гидрофильной оболочки.

Известен оттирочный скруббер, выпускаемый ОАО "Гормашэкспорт" [http goraexport.ru], содержащий два осевых импеллера, установленных на едином валу и производящих направленные навстречу друг другу потоки пульпы, обеспечивающие высокую интенсивность воздействия частиц друг с другом. Импеллер центробежного типа, установленный в верхней части вала, создает дополнительный поток пульпы, направленный от вала к стенкам машины. Частицы, ударяясь об отбойники, расположенные вдоль стенок машины, дополнительно оттираются.

Измельчение осуществляется благодаря взаимным соударениям или ударам об отбойные элементы потоков частиц, движущихся со значительной скоростью, что приводит к разрушению ценного компонента - алмазных кристаллов.

Известно устройство для измельчения материала (a.c. SU 1005896, В02С 7/02, опубл. Бюл.11, 1983 г.), включающее корпус с отбойными элементами, диски, расположенные один над другим, привод, разгрузочное и загрузочное приспособление, воздуховодную систему с классификационной камерой и вентилятором, диски выполнены в виде чаш, а отбойные элементы - в виде конусообразной обечайки, направленной большим основанием к чаше.

Измельчение осуществляется благодаря взаимным соударениям или ударам об отбойные элементы потоков частиц, движущихся со значительной скоростью, что приводит к разрушению ценного компонента - алмазных кристаллов.

Известен способ очистки минеральных зерен от флотационных реагентов и шламовых покрытий и устройство для его осуществления при обогащении руды (патент KZ 23252, В03В 5/30, В03В 1/00, опубл. 15.11.2010 г.), отличающийся тем, что подачу исходного питания в рабочую зону осуществляют, по меньшей мере, двумя встречными потоками, так что встречные потоки сталкиваются, по меньшей мере, в одной из граничных зон, и создается трение зерен обоих потоков между собой. Устройство содержит по существу цилиндрический корпус с двумя тангенциальными питающими патрубками, расположенными на разной высоте, находящуюся под цилиндрическим корпусом коническую часть, сливной патрубок и песковую насадку.

Аппарат предназначен для «тонкой оттирки» при содержании твердого в пульпе 20-30%, при соударении двух потоков, что тоже отрицательно влияет на сохранность кристаллического сырья.

Известна оттирочная машина (а.с. SU 1535629 В03В 5/02, опубл. Бюл. 2, 15.01.90 г.), включающая камеру с расположенными у ее противоположных сторон загрузочным и разгрузочным приспособлениями, установленные в камере блоки, выполненные из расширяющихся книзу кожухов с циркуляционными окнами в расширенной части, установленных внутри кожухов коаксиально ему и связанных с приводами валов, и установленных на валах импеллеров.

Недостатком оттирочной машины является турбулентное движение пульпы в зоне соударений встречных потоков пульпы, которое создает условия для разрушения ценного компонента (в наших условиях алмазных кристаллов).

Известно устройство, реализующее способ оттирки руд (патент RU 2365417, В03В 1/00, В03В 5/02, опубл. 27.08.2009 г.) в камере машины, нижнюю часть которой выполняют в виде снабженного радиальными ребрами усеченного конуса с высотой, не превышающей расстояние от дна камеры до верхнего диска импеллера, под которым устанавливают подымпеллерный конус.

Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность оттирки пленок с поверхности зернистых материалов, а также турбулентное движение пульпы в зоне ребер, которое создает условия для разрушения ценного компонента (в наших условиях алмазных кристаллов).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является центробежная многоступенчатая мельница (a.c. SU 1643080, В02С 7/02, 13/14, опубл. Бюл. 15, 1991 г.), содержащая ступенчатый корпус, дисковый ступенчатый ротор, каждая ступень которого, считая по ходу движения материала, выполнена большего диаметра, на каждом диске ротора расположены разгонные лопатки прямоугольной формы, на торцовой верхней поверхности каждой ступени корпуса установлены неподвижные отбойные плиты, нижняя ступенчатая часть ступеней корпуса выполнена в виде усеченного конуса, переходящего в цилиндр, загрузочный и разгрузочный патрубки, дополнительно мельница снабжена коническим днищем с перегородками и центральным отверстием, а первая ступень корпуса - контрударниками, при этом на меньшем диске ротора смонтированы ударные элементы вогнутой формы с рифлениями на внутренней поверхности, причем последняя ступень корпуса имеет тангенциально и равномерно расположенные противоположно направлению вращения ротора дополнительные патрубки с перекрывающими их сетчатыми элементами.

Измельчение осуществляется благодаря взаимным соударениям или ударам об отбойные элементы потоков частиц, движущихся со значительной скоростью, что приводит к разрушению ценного компонента - алмазных кристаллов; по мере продвижения материала к разгрузочному патрубку интенсивность разрушения увеличивается.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение качества подготовки поверхности частиц полезного компонента (алмаза) при непрерывной интенсивной оттирке и измельчении сопутствующих менее прочных минералов для последующего эффективного их извлечения физико-химическими методами обогащения. Данный результат позволяет повысить извлечение ценного компонента в процессах обогащения, снизить удельный расход реагентов и затраты на доводочные операции за счет селективности процесса и снижения выхода концентрата обогащения.

Заявляемый технический результат реализован в устройстве для оттирки и измельчения материалов, содержащим корпус, соосно расположенный в нем ступенчатый дисковый ротор, каждый диск которого снабжен разгонными лопатками, и патрубки, корпус выполнен в форме усеченного конуса, направленного большим диаметром кверху и снабжен футеровкой, ступени ротора по ходу движения выполнены уменьшающимися диаметром, ротор дополнительно снабжен винтообразной лопастью с уменьшающимся по ходу движения материала шагом спирали, ниже каждого диска, кроме последнего, стенки камеры снабжены по периметру деками в виде конусных скатных поверхностей с углом конусности, большим угла конусности корпуса, а над деками, начиная со второй, встроены в корпус через равные промежутки патрубки для подачи воды, тангенциально направленные в сторону вращения ротора. Футеровка корпуса выполнена из полиуретана.

При вращении ротора твердый материал разгоняется лопатками диска, при этом частицы приобретают центростремительное ускорение, одновременно происходят как процесс оттирки - механического удаления шламистых покрытий, пленок с поверхности зерен раздробленной или природно-дезинтегрированной руды, так и измельчение - разрушение агломерированных минералов и минералов, обладающих низкой прочностью.

Материал движется с линейной скоростью, определяемой частотой вращения и диаметром ускорителя. Чем дальше от центра находятся минералы, тем интенсивнее происходит - измельчение и оттирка, так как линейная скорость вращения материала увеличивается по мере удаления частиц по горизонтали от оси вращения и достигает максимальной (не менее 50 м/с) на расстоянии радиуса (зона активной оттирки и измельчения). Пульпа в этой зоне приобретает более вязкие свойства за счет увеличения удельной поверхности измельченных мягких пород. Наличие разности скоростей между кольцевыми потоками истираемых частиц в рабочей зоне приводит к увеличению за счет сил трения деформации сдвига и ее преобладанию над деформацией сжатия. Минералы, вращающиеся с разностью скоростей по отношению друг к другу, за счет центробежных сил и сил трения проходят процесс оттирки и измельчения без ударного воздействия, что обеспечивает очистку поверхности алмазов без разрушения самих кристаллов. При этом сами кристаллы алмазов и сопутствующие минералы являются в процессе очистки поверхности абразивным материалом друг для друга.

Непрерывное получение кристаллов с чистой поверхностью возможно при последовательной установке нескольких ступеней оттирки и измельчения. В данном устройстве это реализовано за счет уменьшения диаметра дисков, расположенных симметрично относительно одной вертикальной оси, которые последовательно снижают скорость от первого к последующим, их должно быть не менее трех. Необходимость постановки нескольких последовательно расположенных ступеней определяется величиной скорости, при которой происходит разрушение менее твердых по сравнению с ценным компонентом минералов, и временем, необходимым для очистки поверхности кристаллов алмазов.

Уменьшение рабочих объема и скоростей от первой к последующим ступеням оттирки и измельчения, и увеличивающаяся площадь поверхности менее твердых частиц позволяет задерживать частицы в истирающей верхней ступени, где создается в зазоре между дисками и неподвижным корпусом интенсивное трение частиц между собой на максимальной линейной (окружной) (кинетической) скорости, равной не менее 50 м/с. Величина зазора должна составлять d*10, где d - максимальный размер куска в исходном материале.

Выполнение устройства для оттирки и измельчения материалов вышеуказанным образом в патентной и технической литературе не описано, что позволяет говорить о новизне и изобретательском шаге заявляемого технического решения.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 приведен общий вид устройство в разрезе.

На фигуре указаны соответственно: 1 - корпус; 2 - дисковый ротор; 3 - диск с разгонными лопастями; 4 - загрузочный патрубок; 5 - винтообразная лопасть; 6 - деки; 7 - тангенциально направленные патрубки; 8 - разгрузочный патрубок; 9 - система управления.

Устройство для оттирки и измельчения материалов содержит рабочую камеру с корпусом 1 в форме усеченного конуса, направленным большим диаметром кверху, привод, ротор 2, закрепленные на роторе диски 3, уменьшающиеся в диаметре соответственно с диаметром конуса, загрузочный 4 и разгрузочный 8 патрубки. Диски 3 снабжены разгонными лопатками и футеруются износостойким упругим полимерным материалом. Ниже каждого диска, кроме последнего, стенки камеры снабжены по периметру деками 6 в виде конусных скатных поверхностей с углом конусности, большим угла конусности корпуса 1 камеры. Над деками 6 в корпусе 1 встроены через равные промежутки патрубки 7 для подачи воды, тангенциально направленные в сторону вращения ротора. К диску 3 с наименьшим диаметром снизу прикреплена винтообразная лопасть 5 с увеличивающимся шагом и уменьшающейся шириной лопасти до нуля. Внутренняя часть корпуса 1 снабжена футеровочными элементами в виде усеченных конусных колец также из упругого полимерного материала.

Устройство для оттирки и измельчения материалов работает следующим образом.

Ротор 2 с дисками 3 с помощью системы управления 9 приводится во вращение. Подлежащий обработке в данном устройстве материал, влажность которого составляет 25-35%, через загрузочный патрубок 4 равномерно подается в центральную часть аппарата на диск с разгонными лопатками 3. При работе истирателя окружная скорость по концам лопастей дискового ротора 2 должна быть не менее 50 м/с. При вращении ротора 2 твердый материал разгоняется лопатками диска 3, линейная скорость вращения материала увеличивается по мере удаления частиц по горизонтали от оси вращения и достигает максимальной, т.е. материал подвергается активной оттирке. Далее под действием силы тяжести обрабатываемый материал направляется через зазор между камерой и диском 3 в приемное устройство (деку) 6, где размывается струями воды, поступающей из тангенциально направленных патрубков 7, дополнительно сообщая момент движения пульпе, попадающей на деку 6. Попадая в центр нижележащего диска 3 с лопастями, материал проходит в очередной раз процесс оттирки. В первую очередь, в периферийной части, через зазор между диском 3 и стенкой камеры удаляются оттертые примеси и шламы, как более легкие фракции, за счет центробежных сил при вращении ротора 2. И так происходит на каждом диске 3.

Время оттирки поверхности кристаллов устанавливается в зависимости от химико-механических свойств обрабатываемого материала.

Уменьшение объема камеры по мере продвижения пульпы к разгрузочному патрубку 8 способствует проведению интенсивной оттирки (зона активной оттирки) в необходимом по количеству времени. Из камеры материал выводится с помощью винтообразной лопасти 5, ускоряющей разгрузку. Разгрузкой можно регулировать время оттирки в аппарате, в зависимости от обрабатываемого сырья.

Вода и руда в устройство подается в соответствии со схемой, приведенной на фиг.1. При этом вода подается к тангенциально направленным патрубкам 7 через заслонку. Скорость вращения ротора 2 задается из условия достижения верхнего диска 3 окружной скорости не менее 50 м/с, и требуемой производительности. Количество подаваемой в устройство воды и реагентов, регулируется заслонкой которая, управляется системой управления 9 из условия поддержания оптимальной плотности слива.

Полимерное покрытие внутренней поверхности корпуса 1 и вращающихся частей ротора 2 предназначено:

1. для повышения сохранности алмазов, за счет минимизации ударного воздействия при соприкосновении на больших скоростях минералов с поверхностями аппарата;

2. для увеличения сроков эксплуатации аппарата;

3. для снижения влияния на поверхность минералов ионов железа, образующихся при истирании.

Разгрузочный патрубок 8 снабжен регулятором выхода материала.

С целью определения оптимальных условий очистки поверхности алмазов от гидрофильных пленок были проведены исследования на различных типах алмазосодержащего сырья с использованием лабораторного импеллера.

Надо отметить, что помимо оттирки гидрофильной поверхности алмазов при вращении импеллера со скоростью 700 об/мин производится селективная дезинтеграция алмазосодержащей руды, которая переводит сопутствующие минералы, особенно, такие как тальк и ему подобные глинистые вещества, в шламы с размером частиц 0,5 мм и ниже. При дальнейшей обесшламливающей операции мелкие частицы легко удаляются со сливами. Оставшиеся неизмельченные минералы, обладающие большей твердостью, при обработке материала реагентами не оказывают вредного воздействия.

В результате обработки материала в устройстве эффективность последующего процесса флотации возрастает за счет восстановления природной гидрофобности алмазов и снижения расхода реагентов при кондиционировании.

1. Устройство для оттирки и измельчения материалов, содержащее корпус, соосно расположенный в нем ступенчатый дисковый ротор, каждый диск которого снабжен разгонными лопатками, и патрубки, отличающееся тем, что корпус выполнен в форме усеченного конуса, направленного большим диаметром кверху, и снабжен футеровкой, ступени ротора по ходу движения выполнены уменьшающимся диаметром, ротор дополнительно снабжен винтообразной лопастью с уменьшающимся по ходу движения материала шагом спирали, ниже каждого диска, кроме последнего, стенки камеры снабжены по периметру деками в виде конусных скатных поверхностей с углом конусности, большим угла конусности корпуса, а над деками, начиная со второй, встроены в корпус через разные промежутки патрубки для подачи воды, тангенциально направленные в сторону вращения ротора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что футеровка корпуса выполнена из полиуретана.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горной промышленности и может найти применение при флотации песков гидроциклона

Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение эффективности процесса эффективности выделения тонкодисперсных магнитных частиц и недопущении их потерь в слив дешламатора за счет использования усовершенствованной магнитной системы

Флотатор // 111847

Изобретение относится к области очистки природных и сточных вод, а именно к флотационным машинам напорной флотации
Наверх