машина отсадочная центробежная

Формула изобретения

1. Отсадочная машина центробежная, включающая опорную раму, балансирный привод, два равновеликих и симметрично расположенных отсадочных отделения идентичной конструкции, каждое из которых содержит неподвижный корпус, закрепленную на вращающемся валу отсадочную камеру конусообразной формы с перфорированными стенками и сливным порогом, уплотнение зазора между неподвижным корпусом и отсадочной камерой, нижнюю плавающую опору вала, диафрагму, подвижный конус, пульпоприемник, разгрузочные приспособления для надрешетного и подрешетного продуктов, отличающаяся тем, что уплотнение зазора выполнено в виде узла, содержащего закрепленный на неподвижном корпусе кольцевой водораспределитель с отверстием для подвода напорной воды с одной стороны и с равномерно расположенными по периметру сливными окнами с противоположной стороны водораспределителя, установленных между неподвижным корпусом и отсадочной камерой не менее двух цилиндрических резинометаллических вкладышей с продольными равномерно расположенными по периметру водораспределительными канавками, а также два кольцевых отражателя - напорной воды, закрепленный под сливными окнами на водораспределителе и сливной воды - на отсадочной камере; плавающая опора вала выполнена в виде закрепленного на опорной раме стакана, донная часть которого имеет отверстие с водоподводящим патрубком, в стакане размещен цилиндрический резинометаллический вкладыш, внутренняя поверхность которого имеет продольные водораспределительные канавки синусоидального профиля, при этом машина снабжена дополнительно эжектором, закрепленным на опорной раме.

2. Отсадочная машина по п.1, отличающаяся тем, что кольцевой водораспределитель имеет не менее четырех сливных окон.

3. Отсадочная машина по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрические резинометаллические вкладыши имеют не менее четырех водораспределительных канавок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для обогащения руд и песков, содержащих мелкозернистые и тяжелые минералы.

Известны серийно выпускаемые и имеющие широкое применение как в нашей стране, так и за рубежом отсадочные машины типов МОД и Труд. Отсадочная машина этих типов имеет две симметричные отсадочные камеры, эксцентриковый привод, подвижные конусы и резиновые диафрагмы, с помощью которых привод создает в отсадочных камерах восходяще-нисходящие пульсации воды (Проспект завода "Труд", Новосибирск, 2000 г.).

Общий недостаток этих машин: снижение эффективности обогащения с уменьшением крупности, особенно мало извлечение частиц крупностью менее 0,25 мм. Между тем уже в ближайшие годы основным источником добычи, например, золота станут россыпные месторождения трудно- и среднепромывистых песков, в которых доля золота крупностью менее 0,25 мм превышает 50%, старые отвалы и месторождения коренных тонковкрапленных руд, в которых золото очень мелкое.

Известна центробежная отсадочная машина Kelsey, которая включает вращающуюся отсадочную камеру с перфорированными стенками, вращающийся корпус отсадочного отделения, приводную систему (электродвигатель-цепная пара-вал) их вращения; диафрагму, систему колебания ее (кулачковый вал-цепная пара-электродвигатель), устройства разгрузки концентрата, легкой фракции и загрузки питания (патент Австралии 04269, 1986 г.).

Недостаток машины Kelsey: сложность конструкции, см. фиг. 1 и 2 патента, в результате чего велики масса, габариты и стоимость. Так, последний известный нам вариант этой машины при производительности до 60 т/ч имеет диаметр 3 м, массу 12 т и стоимость $ 273 тыс. (Austral. Mining. - 1998, - 90, 5, - с.53).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по конструктивному исполнению и физической сути осуществляемого процесса разделения является центробежная отсадочная машина, включающая две обогатительные камеры конусообразной формы, закрепленные на вращающихся вертикальных валах, подвижные конусы, диафрагмы и двуплечевой балансирный привод, последние образуют систему для получения в обогатительной камере с перфорированными стенками восходяще-нисходящие импульсы воды. Вращающиеся вертикальные валы, на которых установлены отсадочные камеры, имеют нижние плавающие опоры, выполненные в виде резиновых многогранных втулок, грани отверстий которых криволинейны и описаны по гипоциклоиде, а в зазоре между вращающейся камерой и неподвижным корпусом каждого отсадочного отделения для уменьшения течи рабочей жидкости установлены многозаходные спиралеобразные рифли, имеющие в сечении форму прямоугольного треугольника, с вертикальной гранью, обращенной к оси вращения (патент РФ 2131777, 1998).

Используя основные положения этого патента в НТЦ ГОМ, был разработан, а на заводе "Труд" изготовлен опытный образец отсадочной машины. Ее испытания проведены в промышленных условиях Новосибирского оловокомбината. Сравнительные испытания со столами СКО-7,5 на переработке шламовых хвостов показали, что при производительности 7 столов СКО-7,5 извлечение олова на отсадочной машине выше на 1,5% (Отчет "Результаты испытания ЦОМ-1 на доводочной фабрике НОК, Новосибирск, 1998 г.).

Но наряду с изложенными положительными результатами испытания опытного образца показали недостатки этой машины. Общий расход воды за счет подачи ее в нижние плавающие опоры и в бесконтактные уплотнения между неподвижным корпусом отсадочного отделения и вращающейся отсадочной камерой велик. Это не только увеличивает общий расход воды, а следовательно, и электроэнергии, но обводняет подрешетный продукт обогащения и отрицательно влияет на технологический процесс обогащения. С увеличением мощности машины удельный расход воды, следовательно, и электроэнергии возрастает, соответственно снижая из-за дополнительного обводнения подрешетных продуктов технологические показатели.

Целью предлагаемого изобретения является снижение расхода воды, а следовательно, и энергоемкости процесса как в машинах малой мощности, так и (что особенно важно) в машинах средней и большой мощности без ухудшения технологических показателей обогащения.

Указанная цель достигается тем, что в отсадочной машине центробежной, включающей опорную раму, балансирный привод, два равновеликих и симметрично расположенных отсадочных отделения идентичной конструкции, каждое из которых содержит неподвижный корпус, закрепленную на вращающемся валу отсадочную камеру конусообразной формы с перфорированными стенками и сливным порогом, уплотнение зазора между неподвижным корпусом и отсадочной камерой, нижнюю плавающую опору вала, диафрагму, подвижный конус, пульпоприемник и разгрузочные приспособления для надрешетного и подрешетного продуктов. Уплотнение зазора между неподвижным корпусом и отсадочной камерой выполнено в виде узла. Узел уплотнения зазора содержит кольцевой водораспределитель, не менее двух цилиндрических резино-металлических вкладышей и два кольцевых отражателя. Кольцевой водораспределитель закреплен на неподвижном корпусе, имеет отверстие для подвода напорной воды с одной стороны и не менее четырех сливных окна, расположенных равномерно по периметру водораспределителя с противоположной его стороны. Вкладыши установлены между неподвижным корпусом и отсадочной камерой и выполнены с продольными равномерно расположенными по периметру рабочей поверхности водораспределительными канавками (не менее четырех). Кольцевые отражатели напорной воды закреплены под сливными окнами на водораспределителе и сливной воды - на отсадочной камере.

Плавающая опора вала выполнена в виде стакана, закрепленного на опорной раме. Донная часть стакана имеет отверстие с водоподводящим патрубком. Внутри стакана размещен цилиндрический резинометаллический вкладыш, внутренняя поверхность которого имеет продольные водораспределительные канавки синусоидального профиля (не менее четырех). Отсадочная машина дополнительно снабжена закрепленным на опорной раме эжектором.

Отсадочная машина центробежная отличается от прототипа тем, что уплотнение зазора между неподвижным корпусом и отсадочной камерой выполнено в виде узла, содержащего кольцевой водораспределитель с отверстием для подвода напорной воды и сливными окнами (не менее четырех), не менее двух цилиндрических резинометаллических вкладышей с продольными канавками на их рабочей поверхности (не менее четырех) и двух кольцевых отражателя (напорной и смывной воды). Плавающая опора вала выполнена в виде стакана, закрепленного на опорной раме. В стакане размещен цилиндрический резинометаллический вкладыш с продольными водораспределительными канавками синусоидального профиля на его внутренней поверхности (не менее четырех). Машина дополнительно снабжена эжектором, который закреплен на опорной раме.

Совокупность известных и новых признаков заявляемой машины в сравнении с прототипом позволяет, не снижая технологических показателей работы отсадочных машин малой, средней и, что особенно важно, большой мощности, снизить расход воды и электроэнергии за счет:

обеспечения тонкослоевого эффекта путем образования водосмачивающей пленки в малых щелевых зазорах между рабочими поверхностями вкладыша и вращающимся валом (нижняя плавающая опора); вкладышами и отсадочной камерой (узел уплотнения зазора);

равномерного распределения подаваемой к уплотняемому зазору напорной воды;

исключения попадания из корпуса отсадочного отделения в кольцевую буферную зону узла уплотнения и в плавающую опору загрязненной рабочей пульпы (разность давления подаваемой и рабочей воды);

исключения потерь воды и энергии при последовательной работе отсадочных камер.

Приведенные отличительные признаки не известны и очевидным образом из уровня техники не вытекают.

На фиг. 1 - схема отсадочной машины центробежной, на фиг.2 - схема нижней плавающей опоры вала, на фиг.3 - сечение фиг.2 по А-А, на фиг.4 - схема узла уплотнения зазора между неподвижным корпусом и отсадочной камерой, на фиг. 5 - сечение фиг.4 по А-А, на фиг.6 - фотография опытного образца заявляемой ЦОМ во время испытания в промышленных условиях.

Заявляемая машина включает опорную раму 1, на которой размещены два одинаковых симметрично расположенных отсадочных отделения 2-8, каждое из которых включает неподвижный корпус 2 с фланцем, отсадочную камеру 3 конусообразной формы с перфорированными стенками и сливным порогом 4, узел уплотнения зазора 5 между неподвижным корпусом 2 и отсадочной камерой 3, приводной вертикальный вал 6 с верхней подшипниковой опорой 7 и нижней плавающей опорой 8. Нижняя плавающая опора 8 включает в себя закрепленный на раме 1 машины стакан 9, в донной части которого имеется отверстие 10 с водоподводящим патрубком 11, цилиндрический резинометаллический вкладыш 12 с не менее четырьмя продольными водораспределительными канавками синусоидального профиля 13 на его рабочей поверхности. Для уплотнения зазора между отсадочной камерой 3 и неподвижным корпусом 2 отсадочного отделения 2-8 выполнен узел уплотнения 5, включающий в себя группу конструктивно и технологически связанных деталей: кольцевой водораспределитель 14 с отверстием 15 для подвода напорной воды с одной стороны и не менее четырех сливных окон 16 с противоположной стороны водораспределителя 14, не менее двух цилиндрических резинометаллических вкладышей 17, расположенных между неподвижным корпусом 2 и отсадочной камерой 3.

Вкладыши 17 на своей рабочей поверхности имеют не менее четырех продольных равномерно расположенных по периметру водораспределительные канавки 18. Узел уплотнения зазора 5 включает также два кольцевых отражателя - напорной воды 19, закрепленный под сливными окнами 16 на водораспределителе 14, и сливной воды 20, закрепленный на неподвижном корпусе 2. Неподвижный корпус 2, цилиндрические резинометаллические вкладыши 17, отсадочная камера 3, водораспределитель 14 и отражатель напорной воды 19 образуют кольцевую буферную зону 21 со щелевым зазором между камерой 3 и отражателем 19. Отсадочная камера 3, цилиндрические резинометаллические вкладыши 17, неподвижный корпус 2 и отражатель сливной воды 20 образуют сливной канал 22.

Для передачи вращательного движения отсадочным камерам 3 валы 6 соединены через клиноременную передачу 23 с электродвигателями 24. В верхней части отсадочных отделений 2-8 расположены загрузочные устройства 25. Неподвижные корпусы 2 отсадочных отделений 2-8 через диафрагмы 26 соединены с подвижными конусами 27, которые шарнирно связаны балансирной рамой 28, приводимой в движение приводом 29. В нижней части подвижных конусов 27 выполнены разгрузочные патрубки 30 подрешетного продукта. На внутренних поверхностях неподвижных корпусов 2 под сливными порогами 4 закреплены пульпоприемники 31 для надрешетного продукта. Для гидротранспорта подрешетного продукта отсадки на опорной раме 1 размещен эжектор 32.

Заявляемая отсадочная машина работает следующим образом.

Перед запуском машины открывают вентиль (не показан) подачи напорной воды в нижнюю плавающую опору 8 и узел уплотнения зазора 5 между отсадочной камерой 3 и неподвижным корпусом 2.

Запуск машины начинают с пуска на холостом ходу, для чего включают электродвигатели 24, вращение от которых через клиноременную передачу 23 и валы 6 передается отсадочным камерам 3 посредством балансирной рамы 28, приводимой в движение приводом 29, вертикальные возвратно-поступательные колебания передаются подвижным конусам 27. Для заполнения машины водой открывается подача воды через водовод (не показан) в неподвижный корпус 2. Для образования постели через загрузочные устройства 25 в виде пульпы загружаются зерна гематита (или его заменителя) крупностью несколько большей, чем отверстия в стенках отсадочных камер 3 до полного заполнения ячеек камеры.

Рабочий процесс начинается с подачи через загрузочные устройства 25 обогащаемого материала в отсадочные камеры 3. Рудные частицы под действием центробежных сил отбрасываются к периферии и движутся по поверхности искусственной постели вверх к сливным порогам 4 отсадочных камер 3. Одновременно рудные частицы и частицы постели испытывают действие сил гравитационного разделения отсадкой. Тяжелые рудные частицы проникают через пульсирующую постель и отверстия в стенках отсадочной камеры 3 и попадают в неподвижные корпуса 2 отсадочных отделений 2-8, далее в подвижные конуса 27 и непрерывно разгружаются через разгрузочные патрубки 30. Легкая фракция движется вверх и через сливные пороги 4 отсадочных камер 3 разгружается в пульпоприемники 31.

При работе ЦОМ в нижней плавающей опоре 8 происходит следующее. Вода подается в стакан 9 опоры 8 через патрубок 11 и отверстие 10 с напором, превышающим рабочее давление пульпы, находящейся в неподвижном корпусе 2. Далее вода канавками 13 распределяется по всей контактной поверхности цилиндрического резинометаллического вкладыша 12 и вращающегося вала 6. Синусоидальный профиль канавок 13 и их расположение на рабочей поверхности вкладыша 12 обеспечивают при вращении вала 6 гидроклиновый эффект в малом зазоре между контактными поверхностями вращающегося вала 6 и вкладыша 12, поэтому мал смачивающий слой жидкости, и мал ее расход.

При работе ЦОМ узел уплотнения зазора 5 между отсадочной камерой 3 и неподвижным корпусом 2 отсадочного отделения 2-8 функционируют следующим образом. Вода с напором, превышающим рабочее давление пульпы, находящейся в неподвижном корпусе 2, подается через отверстие 15 в кольцевой водораспределитель 14, из которого через сливные окна 16 поступает в кольцевую буферную зону 21. Далее вода водораспределительными канавками 18 в цилиндрических резинометаллических вкладышах 17 распределяется по всей контактной поверхности неподвижных вкладышей 17 и вращающейся отсадочной камеры 3. Конструкция канавок 18, их расположение на рабочей поверхности вкладышей 17 обеспечивают при вращении отсадочной камеры 3 гидроклиновый эффект в малом зазоре между контактными поверхностями вращающейся отсадочной камеры 3 и неподвижными резинометаллическими вкладышами 17. Поскольку зазор между контактными поверхностями мал, то мала толщина образуемого за счет гидроклинового эффекта смачивающего слоя воды, поэтому мал расход воды. Отработанная вода по сливному каналу 22 отражателем сливной воды 20 направляется в пульпоприемник 31 для сбора надрешетного продукта. Поскольку вода, подаваемая в узел уплотнения зазора 5, имеет более высокое давление, чем пульпа, находящаяся в неподвижном корпусе 2, то попадание грязной воды (пульпы) из неподвижного корпуса 2 через щелевой зазор между отсадочной камерой 3 и отражателем 19 исключено, следовательно, исключено попадание частиц пульпы на контактные поверхности отсадочной камеры 3 и вкладышей 17, что создает благоприятные условия для поддержания малого размера зазора между трущимися деталями этого узла, а это обеспечивает более длительное время работы машины с малым расходом воды.

Так работают обе отсадочные камеры по параллельной схеме.

Включение в конструкцию отсадочной машины эжектора 32 позволяет работать и по последовательной схеме. Тогда исходное питание подается через загрузочное устройство 25 только в одно отсадочное отделение 2-8. Предварительно сконцентрированный продукт отсадки из подвижного конуса 27 через разгрузочный патрубок 30 поступает в эжектор 32, которым предварительно сконцентрированный продукт подается далее во второе отсадочное отделение 2-8 для дополнительной концентрации. Полученный концентрат разгружается через разгрузочный патрубок 30 второго отсадочного отделения 2-8.

Наличие эжектора 32 позволяет работать по комбинированной схеме из двух последовательно установленных отсадочных машин. Наличие эжектора позволяет в первой отсадочной машине осуществлять процесс по параллельной схеме, а во второй машине продукт, полученный в первой машине, перемывается сначала в первом отсадочном отделении 2-8, а затем проходит вторичная контрольная отсадка во втором отсадочном отделении 2-8.

Конструкция заявляемой отсадочной машины по сравнению с прототипом позволяет:

уменьшить расход энергии и воды, снизив утечку рабочей жидкости в нижней плавающей опоре вала, путем применения цилиндрических резинометаллических вкладышей со специальным расположением водораспределительных канавок синусоидального профиля, за счет чего гидравлический клиновой эффект образуется и при малом зазоре между рабочими поверхностями вала и вкладыша, что обеспечивает устойчивый смачивающий слой жидкости малой толщины на всей контактной поверхности;

снизить расход энергии и воды, уменьшив утечку рабочей жидкости в узле уплотнения зазора между отсадочной камерой и неподвижным корпусом отсадочного отделения, путем такого конструктивного исполнения деталей, составляющих узел уплотнения, что их сочетание обеспечивает равномерное распределение подаваемой к уплотняемому зазору напорной воды и образование гидравлического клинового эффекта в щелевом зазоре малой толщины, за счет чего смачивающий слой жидкости мал по толщине на всей рабочей поверхности контакта, что уменьшает течь рабочей жидкости, а следовательно, уменьшается общий расход воды и энергии;

исключается попадание из корпуса отсадочного отделения в кольцевую буферную зону узла уплотнения зазора загрязненной рабочей пульпы, тем самым исключается попадание твердых абразивных частиц в уплотняемый зазор, возрастает срок службы узла уплотнения и длительность его работы с малым расходом смачивающей воды;

обеспечение меньшего расхода воды делает более возможным проектирование ЦОМ средней и даже большой производительности;

при меньшем расходе воды в уплотнениях за счет стабилизации технологического процесса возможна отсадка с получением более высоких показателей разделения;

мобильно, применяя эжектор, переходить с параллельной работы отсадочных отделений на последовательную или комбинированную схему без потерь воды и энергии.

На заводе "Труд" изготовлен опытный образец заявляемой ЦОМ. НТЦ ГОМ, завод "Труд" совместно с институтом "Иргиредмет" провели в сентябре-ноябре 2000 года промышленные испытания на одном из золотодобывающих предприятий Иркутской области. Испытания показали, что по сравнению с показателями, полученными ранее на НОК, в новой машине расход подрешетной воды ниже в 2,4 раза, общий удельный расход энергии ниже на 45%. За время испытания переработано почти 3 тыс,т. золотосодержащих песков. Увеличилось извлечение золота и составило 85-92%. (Протокол промышленных испытаний ЦОМ, Иркутск, 2000 г.).