Центробежно-вибрационный способ разделения смесей

 

Способ относится к горнодобывающей промышленности, а именно к способам обогащения песков, измельченного материала руд и техногенных образований золота, платины и других тяжелых минералов. Суспензию подают во вращающуюся чашу с нарифлениями. Воздействие на суспензию производят изменяющимся центробежным полем с параметрами, рассчитанными по наибольшему диаметру чаши, при этом отношение максимальной величины поля к минимальной задают в пределах 1,4 - 3,5, а частоту циклов воздействия 1,1 - 3 за один оборот чаши. Изобретение позволяет повысить эффективность разделения смесей. 2 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, а именно к способам обогащения песков, измельченного материала руд и техногенных образований золота, платины и других тяжелых минералов.

Известен способ концентрации тяжелых зерен из дисперсного продукта, например из рыхлых отложений россыпных месторождений, включающий отработку дисперсного продукта в центробежном поле с воздействием на продукт дополнительной среды, в качестве которой используют воду, с направлением ее потока по отношению к центробежной силе в пределах от 90^o до 180^o и частотой пульсации от 2 до 20 Гц (заявка на изобретение, РФ N 93042209, 10.02.96. B 03 B 5/32).

Основным недостатком данного способа является относительно невысокая эффективность концентрации тяжелых зерен в связи с невозможностью одинаково эффективно обработать весь поток суспензии по всей площади чаши за время его нахождения в центробежном поле дополнительным вибрационным полем, создаваемым пульсирующим потоком дополнительной воды.

Известен центробежно-вибрационный способ разделения смесей, включающий подачу суспензии во вращающуюся чашу с нарифлениями, воздействие на чашу силовыми импульсами в плоскости, перпендикулярной к оси чаши, вывод продуктов разделения и при этом отношение частоты силовых импульсов к частоте вращения чаши составляет более 3, но менее 11 (прототип, патент РФ, 2031727, 27.03.95, B 03 B 5/32).

Основным недостатком данного способа также является невысокая эффективность по разделению смесей в связи с тем, что основным фактором разделения является величина центробежного поля и его пределы изменения за один оборот чаши, и при этом изменение частоты силовых импульсов в широком диапазоне к частоте вращения чаши, например более 3, но менее 11, носит второстепенный характер, а реализация в устройстве таких частот вращения, например 11 импульсов за один оборот чаши, невозможна из-за появления громадных величин центробежных полей, в т.ч. и отрицательных.

Целью изобретения является повышение эффективности разделения смесей в потоке суспензии.

Сущность изобретения заключается в том, что воздействие на суспензию производят центробежным полем с параметрами, рассчитанными по наибольшему диаметру чаши, и при этом отношение максимальной величины поля к минимальной задают в пределах от 1,4 до 3,5, а частоту циклов воздействия от 1,1 до 3 за один оборот чаши.

Вращение чаши (n₄) с нарифлениями вокруг оси O₁ и одновременного ее вращения вокруг оси эксцентричного вала (n_э)O₂ с разной частотой, при n_э > 2n₄ надо рассматривать как систему, создающую переменное относительно чаши, центробежное поле, воздействующее на смесь по всей площади чаши.

В общем виде величина центробежного поля определяется из выражения: знак (+) определяет максимальное значение центробежного поля, когда R_с = R_ч + Э; знак (-) - минимальное значение, когда R_с = R_ч - Э; R_с - радиус вращения системы, м; P_ц - величина центробежного поля, создаваемого только вращением чаши, в единицах земного ускорения; P_э - величина центробежного поля, создаваемого только вращением эксцентричного вала, в единицах земного ускорения; V_ч- скорость чаши по наибольшему ее радиусу R_ч, м/с; V_Э - скорость вращения оси O₁ вокруг оси O₂ с радиусом Э, м/с; Э - величина эксцентриситета, м;
G - земное ускорение, 9,81 м/с².

Таким образом, изменение центробежного поля управляется изменением или частоты вращения эксцентричного вала, или величины эксцентриситета, или одновременным изменением обоих параметров.

Но на смесь, поступающую в виде суспензии, помимо переменного центробежного поля, направленного по радиусу, одновременно действует динамическая сила потока жидкости, например вода, направления снизу - вверх вдоль стен чаши. В связи с этим, на участке чаши, где проходит центробежное поле, максимально заданных значений контрастность по массе между легкими и тяжелыми частицами достигает максимальных значений и последние вдавливаются ближе к основанию рифлей, т.е. в зону минимального влияния гидродинамических сил, а по мере уменьшения величины центробежного поля до минимально заданных значений происходит более интенсивное вымывание легких частиц из верхней и средней зон рифлей, но при этом эффективность разделения смесей определяется соотношением (фиг. 2).

Вторым определяющим моментом, влияющим на эффективность разделения смесей, является скорость или частота перемещения максимальных и минимальных значений центробежного поля относительно чаши, которая определяется и задается передаточным отношением, т.е. n_э/n_и. Для осуществления этого способа экспериментальным путем установлены пределы максимально (фиг. 2, кривая 1) и минимально (фиг. 2, кривая 2) достаточного количества циклов воздействия центробежного поля на смесь за один оборот чаши, находящихся в пределах от 1,1 до 3,0.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема концентратора центробежно-вибрационного действия, на фиг. 2 - графики изменения центробежного поля за один оборот чаши.

Предлагаемый способ реализуется в концентраторах центробежно-вибрационного действия, включающих чашу 1 с нарифлениями, установленную большим основанием вверх, привод 2, например электродвигатель, пара шкивов 3 для вращения чаши 1 вокруг оси О₁ (ремни не показаны), пара шкивов 4 для вращения эксцентричного вала вокруг оси О₂ (ремни не показаны), расположенного в кинематическом узле 5, эфелесборник 6 для удаления хвостов (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом.

Включается привод 2 и через две пары шкивов 3 и 4 передается вращение чаши 1 вокруг оси О₁ и эксцентричному валу, расположенному в кинематическом узле 5 вокруг оси O₂. Если n_э > 2n_ч (рассматривается только этот вариант), то центробежное поле, создаваемое только вращением чаши 1 вокруг оси О₁, будет изменяться относительно чаши 1 за счет одновременного ее вращения вокруг оси O₂ с эксцентриситетом Э. Таким образом на суспензию, поступающую в чашу 1, будет постоянно действовать переменное центробежное поле в совокупности с гидродинамическим воздействием, обеспечивающие осаждение тяжелых частиц в рифлях, при этом легкие частицы будут вымываться из рифлей через эфелесборник 6 в хвосты. Наивысшая эффективность процесса достигается только при условии, если P¹_max/P¹_min будет находиться в пределах от 1,4 до 3,5, при частоте циклов воздействия центробежного поля в пределах от 1,1 до 3 за один оборот чаши 1, при наполнении рифлей тяжелыми минералами через определенное время концентратор останавливается и производится съем концентрата.

Формула изобретения

Центробежно-вибрационный способ разделения смесей, включающий подачу суспензии во вращающуюся чашу с нарифлениями, расположенную большим основанием вверх, воздействие на суспензию переменным центробежным полем в плоскости, перпендикулярной оси чаши, и вывод продуктов разделения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разделения, воздействие на суспензию производят центробежным полем с параметрами, рассчитанными по наибольшему диаметру чаши, при этом отношение максимальной величины поля к минимальной задают в пределах 1,4 - 3,5, а частоту циклов воздействия 1,1 - 3 за один оборот чаши.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2