гравитационно-центробежный способ обогащения полезных ископаемых

Формула изобретения

Гравитационно-центробежный способ обогащения полезных ископаемых, включающий дозирование, подачу материала на внутреннюю поверхность наклонно установленного вращающегося барабана, разгрузку продуктов разделения, отличающийся тем, что регулируют частоту вращения барабана и устанавливают скорость его вращения ниже критической, крупные или тяжелые частицы отделяют осаждением на внутренней поверхности барабана при угле его наклона, равном углу естественного откоса осаждаемого материала, транспортированием в его верхнюю часть к разгрузочным отверстиям, а мелкие или легкие частицы отделяют перемещением по внутренней поверхности барабана вверх до критической точки отрыва и выгрузкой из барабана под действием силы тяжести в каскадном режиме по параболической траектории.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых по крупности и плотности, в частности к аэродинамическому разделению по крупности и плотности песка, и может быть использовано в строительной, металлургической, химической и горнодобывающей отраслях промышленности.

Известно устройство для разделения смеси материалов с различной плотностью, состоящее из подающего смесь горизонтального ленточного конвейера; вибрационного питателя и примыкающего перпендикулярно к его концу сортировального барабана со сплошной оболочкой, вращающегося на горизонтальной оси; сопла для подачи сжатого воздуха в зазор между конвейером и барабаном и двух отводящих конвейеров. Работа устройства основана на прижимании под воздействием потока воздуха легких частиц на поверхности сортировального барабана, переносе их на противоположную сторону и сбрасывании в дальний конвейер, в то время как тяжелые частицы падают в более близкий конвейер (DE 4140584 A1, 17.06.1993. В 07 В 4/02).

Возможность обработки различных смесей обеспечивается изменением относительного положения вибропитателя, барабана и сопла, а также расхода и давления подаваемого им сжатого воздуха.

Недостатками устройства являются: использование сжатого воздуха, энергоемкость, зависимость качества продуктов разделения от расхода и давления сжатого воздуха.

Наиболее близким аналогом к предложенному способу является гравитационно-центробежный способ обогащения полезных ископаемых, включающий дозирование, подачу материала на внутреннюю поверхность наклонно установленного вращающегося барабана, разгрузку продуктов разделения (RU 2022666 C1, В 07 В 9/00, 15.11.1994).

Недостатками способа являются: использование сжатого воздуха, сложность конструкции барабана.

Цель изобретения - повышение эффективности разделения сыпучей смеси минеральных компонентов, отличающихся по крупности и по плотности.

Упрощение технологии происходит за счет оптимизации условий (угла наклона оси, частоты вращения, производительности и конструктивных элементов) в рабочем объеме аппарата при разделении в гравитационно-центробежном поле при вращении

барабана, снижение энергетических затрат.

Предлагаемый гравитационно-центробежный способ обогащения полезных ископаемых устраняет указанные недостатки тем, что в нем не применяется сжатый воздух. Разделение происходит в естественных условиях. Режим разделения регулируется легко доступным способом - изменением частоты вращения барабана, в результате снижается энергоемкость процесса.

Сущность способа заключается в том, что в гравитационно-центробежном способ обогащения полезных ископаемых, включающем дозирование, подачу материала на внутреннюю поверхность наклонно установленного вращающегося барабана, разгрузку продуктов разделения, согласно изобретению регулируют частоту вращения барабана и устанавливают скорость его вращения ниже критической, крупные или тяжелые частицы отделяют осаждением на внутренней поверхности барабана при угле его наклона, равном углу естественного откоса осаждаемого материала, транспортированием в его верхнюю часть к разгрузочным отверстиям, а мелкие или легкие частицы отделяют перемещением по внутренней поверхности барабана вверх до критической точки отрыва и выгрузкой из барабана под действием силы тяжести в каскадном режиме по параболической траектории.

При некоторой скорости движения любого слоя по круговой траектории нормальная сила N может стать равной по величине центробежной силе С. Так как тангенциальная сила Т погашается силой давления нижележащих тел того слоя, рассматриваемое тело становится свободным. Обладая скоростью V, равной окружной скорости его центра, тело будет перемещаться под влиянием собственного веса по параболической траектории ( как тело, брошенное со скоростью V под некоторым углом к горизонту, предполагается, что скольжение отсутствует). Тогда N=C, где

G - сила свободного падения;

- угол отрыва тела;

V - окружная скорость движения тела по круговой траектории;

g - ускорение силы свободного падения;

R - радиус круговой траектории тела.

Подставив значение N и С, получим

Подставив значение V=Rn/30, получим

где n - частота вращения ротора, об/мин.

Полученное число определяет частоту вращения ротора, при которой тело переходит с круговой траектории на параболическую. При =0 и Cos=1

тело начинает центрифугировать.

При скольжении тела без трения по наклонной плоскости с углом наклона 30° результирующая сила F_рез. должна быть направлена вдоль наклонной плоскости, а сила реакции F¹ перпендикулярно наклонной плоскости. Тогда

В таком треугольнике гипотенуза ровно вдвое больше короткого катета. Поэтому

Тогда

Если угол наклона равен , то легко видеть, что , где Sin = высота наклонной плоскости/длина плоскости скольжения.

При вращении наклонной плоскости на тело будет действовать центробежная сила (F_ц), равная

где - частота вращения ротора, с^-1;

R - радиус вращения частицы, м.

Тогда результирующая сила

Следовательно, частица будет двигаться вниз по наклонной плоскости при

В случае когда частица будет находиться в равновесии.

Результат достигается тем, что во вращающемся барабане создаются условия, при которых под воздействием гравитационно-центробежных сил крупные или тяжелые минеральные зерна осаждаются на внутренней поверхности барабана при угле наклона, оси равном углу естественного откоса осаждаемого материала, транспортируются в верхнюю часть к разгрузочным отверстиям и ссыпаются на конвейер. Мелкие или легкие зерна также осаждаются на внутренней поверхности барабана, поднимаются им вверх до критической точки отрыва и, не преодолев угол естественного откоса, падают в каскадном режиме по параболическим траекториям из барабана на конвейер.

Существенным преимуществом данного способа перед существующими является исключение из технологического процесса сжатого воздуха, что снижает капитальные затраты и энергоемкость, а также повышает эксплуатационную надежность.

Через щелевидный дозатор по желобу подается исходная смесь в установленный наклонно к горизонту вращающийся с определенной скоростью (ниже критической) барабан. Осевшие под действием центробежной силы и прижатые к барабану крупные или тяжелые частицы поднимаются к верхнему концу и разгружаются на конвейер. Мелкие или легкие частицы, осевшие на внутренней поверхности барабана, поднимаются им на определенную высоту и под действием силы свободного падения в каскадном режиме высыпаются из ротора непосредственно на конвейер.

Пример. Кварцевый песок в количестве 15 кг через щелевидный питатель в количестве 31.8 кг/ч желобом подается в цилиндрический барабан диаметром 10 см, установленный с углом наклона оси 10° к горизонту, вращающийся при скорости 80 об/мин. Получен песок с модулем крупности 0,22 при выходе 91% и с модулем крупности 0,18 при выходе 19%.