способ центробежно-вибрационного разделения смесей
Классы МПК: | B03B5/32 с использованием центробежной силы |
Автор(ы): | Пугачев В.С., Путов Б.А., Ермаков В.В. |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Грант" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-01-30 публикация патента:
20.05.1997 |
Использование: обогащение песков россыпных месторождений золота, платины и других тяжелых металлов. Сущность изобретения: способ основан на создании режимов уплотнения и разрыхления материала со встряхивающими воздействиями на материал, находящийся в рабочем органе виде в виде чаши, совершающем вращательные движения вокруг своей оси и планетарное. Для получения указанных режимов определяют скорость планетарного вращения чаши из соотношения , где п - угловая скорость планетарного вращения чаши, рад/с, в - угловая скорость вращения чаши вокруг своей оси, рад/с, Rч - наибольший внутренний вращения чаши, м, Rп - радиус планетарного вращения чаши, м. Встряхивающее воздействие осуществляют в момент наибольшего разрыхления материала в чаше. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Способ центробежно-вибрационного разделения смесей, включающий подачу материала в чашу с нарифлениями, придание чаше вращений вокруг своей оси и планетарного, способствующих созданию режимов уплотнения и разрыхления материала со встряхивающими воздействиями, отличающийся тем, что скорость планетарного вращения выбирают из соотношениягде п угловая скорость планетарного вращения чаши, рад/с;
в угловая скорость вращения чаши вокруг своей оси, рад/с;
Rr наибольший внутренний радиус чаши, м;
Rп радиус планетарного вращения чаши, м,
а встряхивающее воздействие осуществляют в момент наибольшего разрыхления материала.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к способам обогащения песков россыпных месторождений золота, платины и других тяжелых металлов. Известен способ гравитационного обогащения сыпучих материалов во вращающейся чаше с внутренними нарифлениями [1] Для лучшего обмена частиц с целью концентрации тяжелых металлов применяют встряхивающие воздействия, которые осуществляют путем сообщения чаше планетарного вращения. Недостатком известного способа является низкая эффективность разделения и быстрое забивание межрифельных канавок исходным материалом. Это происходит из-за того, что не учитываются соотношения центробежного и планетарного ускорений, действующих на материал. Так, например, в центробежно-вибрационном сепараторе типа СВЦ-400 при диаметре чаши 400 мм, частоте вращения чаши 500 об/мин, частоте планетарного вращения 500 об/мин и амплитуде планетарного вращения 10 мм центробежное ускорение равно 55g, а планетарное ускорение 2,7g. При таком соотношении ускорений происходит очень слабое встряхивающее воздействие на материал. В фазе уплотнения материала суммарное значение этих ускорений равно 55g + 2,7g 57,5g, а в фазе разрыхления 55g 2,7g 52,3g. Из этого следует, что материал в чаше находится под постоянным воздействием ускорения одного направления с небольшой пульсацией его абсолютного значения. Следовательно, обмен частиц происходит в стесненных условиях, что и определяет слабую эффективность разделения. Одним из известных и наиболее близким техническим решением является центробежно-вибрационный способ разделения смесей, включающий подачи суспензии во вращающуюся чашу с нарифлениями, воздействие на чашу силовыми импульсами таким образом, что отношение частоты силовых импульсов к частоте вращения чаши составляет более 3, но не более 11. Однако при этом не учитываются радиус чаши и радиус планетарного вращения. Рассмотрим пример конкретного применения известного способа. Введем обозначения: Rч радиус чаши, Rп радиус планетарного вращения, в угловая скорость вращения чаши вокруг своей оси, п угловая скорость планетарного вращения чаши. Если принять, что Rч 50Rп а соотношение скоростей п:в=4:1, то на основании известных зависимостей получим значения ускорений чаши центробежного aц=2вRч=502вRп и планетарного aп=2пRп=162вRп Отсюда видно, что центробежное ускорение в несколько раз больше планетарного, следовательно, разделение частиц материала происходит в стесненных условиях и диапазон соотношений частот, приведенных в известном способе неэффективен. Кроме того, в известном способе при определенном соотношении частоты силовых импульсов к частоте вращения чаши график траектории движения материальной точки чаши приобретает вид, показанный на фиг. 1 Характерной особенностью этого графика является наличие резкой границы 1 между участком 2, определяющим движение стенки чаши навстречу материалу (фаза уплотнения), и участком 3, определяющим движение стенки чаши от материала (фаза разрыхления). При этом в точке 1 происходит мгновенная смена этих режимов (планетарное ускорение меняет свой знак). Эта точка соответствует моменту наиболее интенсивного встряхивания материала. Однако в известном способе это встряхивание происходит в конце участка 2, то есть в момент наибольшего уплотнения материала и поэтому приводит к еще большему его уплотнению. Следствием этого является постоянное забивание кольцевых канавок чаши исходным материалом. Целью изобретения является создание таких условий, при которых обмен частиц и их разделение происходило бы в максимально свободном состоянии материала. Сущность изобретения поясняется фиг. 2, где показан график траектории движения материальной точки чаши, и заключается в том, что у внутренних стенок чаши создается периодическое гарантированное разрыхление материала. Это достигается при выполнении следующего условия: ускорение планетарного вращения должно быть больше или по крайней мере равно центробежному ускорению: ап ач. Последовательно приведем это условие к соотношению скоростей:2пRп 2вRr;
;
Поскольку центробежное ускорение является постоянным, а планетарное ускорение знакопеременным, то это условие в определенный момент обеспечивает отход стенки чаши от материала или отсутствие с ее стороны какого-либо воздействия на материал. Это означает гарантированное разрыхление материала, при котором легко происходит разделение материала. Этот эффект можно усилить путем осуществления встряхивающих воздействий в момент наибольшего разрыхления материала. Это достигается, в частности, за счет изменения направления планетарного вращения в сторону, противоположную центробежному вращению. В этом случае график траектории движения принимает другой вид, показанный на фиг. 2. Участок 4 соответствует отходу стенки чаши от материала (фаза разрыхления), а участок 5 движению стенки чаши навстречу материалу (фаза уплотнения). Точка 6 граница смены этих режимов (встряхивание) теперь происходит в конце участка 4, то есть в момент наибольшего разрыхления материала, и значит наиболее эффективного для его разделения. На фиг. 3 показано в целом известное устройство для осуществления заявляемого способа, выполненное в виде вертикально расположенной чаши 1, укрепленной на валу 2, который установлен с возможностью вращения во втулке 3, которая, в свою очередь, установлена с возможностью вращения в корпусе 4. Вращение обеспечивают подшипники 5 и 6. Внутренняя цилиндрическая поверхность втулки 3 относительно наружной выполнена с экцентриситетом Rп, который в сущности является радиусом планетарного вращения. Внутренняя поверхность чаши выполнена кольцевыми канавками 7, а вал 2 выполнен полым и снабжен пробкой 8. Вращение валу и втулке обеспечивают шкивы 9 и 10, которые вращаются в разные стороны. Предложенный способ осуществляют следующим образом. В зависимости от частоты вращения чаши выбирают частоту планетарного вращения по приведенному в формуле соотношению. Обогащаемый материал смешивают с водой и полученную пульпу подают на дно чаши. Под действием центробежного ускорения твердые частицы стремятся к периферии чаши и попадают в канавки 7, где в результате планетарного ускорения происходит чередование фаз уплотнения и разрыхления в соответствии с графиком, приведенным на фиг. 2. При этом в фазе разрыхления со стороны стенки чаши отсутствует какое-либо воздействие на материал, так как ускорение отхода стенки чаши от материала больше или по крайней мере равно центробежному. При этих условиях происходит свободный обмен между легкими и тяжелыми частицами с концентрацией последних пре-имущественно у стенки чаши. Этот эффект усиливается благодаря встряхивающим воздействиям, которые возникают в конце каждой фазы разрыхления (точка 6 на фиг. 2). Таким образом, легкие частицы постепенно вытесняются и выносятся из чаши, а тяжелые накапливаются в канавках 7. По окончании работы чашу останавливают, вынимают пробку 8 и смывают тяжелый металл через полый вал 2 в сборник (не показан). При этом смыв тяжелого металла является легкой операцией, так как отсутствует причина для его уплотнения. Согласно изобретению были изготовлены экспериментальные образцы центробежно-вибрационных концентраторов, которые имели следующие технические характеристики: наибольший внутренний диаметр чаши 100 мм; радиус планетарного вращения 1 мм; частота вращения чаши 700 об/мин и 950 об/мин; частота планетарного вращения 7000 1/мин и 10000 1/мин. Такие параметры устройства обеспечивают двукратное превышение планетарного ускорения относительно центробежного. Прошедший переработку материал включал примерно 70% воды, 25% песка, 5% магнетита. Содержание золота в песке колебалось от 2 до 670 на 1 т, а крупность его частиц от 5 мкм до 0,5 мм. Материал подавали с производительностью 160 л в час и 500 л в час. Было установлено, что извлечение золота крупностью менее 100 мкм составило 95% а крупностью до 0,5 мм 80-85% Увеличение частоты планетарного вращения приводит к увеличению извлечения тонкого золота (менее 0,1 мм) и относительным потерям (около 5%) крупного. При производительности 160 л в час среднее извлечение золота составило 85% а при производительности 500 л в час 90%
В параметры данного способа могут быть внесены изменения и дополнения, не выходящие за рамки сущности изобретения. В частности был описан вариант осуществления способа в устройстве с вертикальной осью вращения, однако возможны варианты с различными наклонами оси вращения.
Класс B03B5/32 с использованием центробежной силы
центробежно-сегрегационный концентратор - патент 2529350 (27.09.2014) | |
установка для классификации зерен абразивного материала - патент 2513936 (20.04.2014) | |
обогатительное устройство - патент 2479353 (20.04.2013) | |
способ размерной классификации полидисперсных материалов и устройство для его осуществления - патент 2470712 (27.12.2012) | |
центробежный концентратор - патент 2452579 (10.06.2012) | |
центробежный сепаратор - патент 2448774 (27.04.2012) | |
центробежный концентратор - патент 2440194 (20.01.2012) | |
концентратор - патент 2433868 (20.11.2011) | |
центробежно-отсадочный концентратор - патент 2430784 (10.10.2011) | |
центробежный концентратор - патент 2424058 (20.07.2011) |