Способ разделения суспензии твердогомелкозернистого материала по плотностив жидкости и центрифуга для его осуществления
Патент 844065
Авторы
Способ разделения суспензии твердогомелкозернистого материала по плотностив жидкости и центрифуга для его осуществления
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е ()844065
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Goes йоветскик
Соаиалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.01.79 (21) 2725417/28-13 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М.К .
В 04В 1/02
В ОЗВ 5/32
Государственный комитет (43) Опубликовано 07.07.81. Бюллетень № 25 (53) УДК 66.067.57
1;,(088.8) (45) Дата опубликования описания 07,07.81, 1 r по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения
А. С. Иванов, Б. П. Лавров и К. К. Панов
Специальное конструкторское бюро по конструированию техноло- гического оборудования для обогащения руд «Механобр» (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОГО
МЕЛКОЗЕРНИСТОГО МАТЕРИАЛА ПО ПЛОТНОСТИ
В ЖИДКОСТИ И ЦЕНТРИФУГА ДЛЯ ЕГО
ОСУЩЕСТВЛ ЕН ИЯ
Изобретение относится K технологии и оборудованию для разделения по плотности твердых мелкозернистых материалов.
Преимущественная область применения — горнообогатительные предприятия.
Оно может быть использовано на металлургических, химических, строительных и других предприятиях, где необходимо разделение твердых мелкозернистых материалов по плотности в жидкой среде.
Известен способ разделения твердого мелкозернистого материала по плотности в жидкости, в частности золотосодержащих шламов, предусматривающий отстаивание последнего в центрифуге с горизонтальной осью вращения.
О Ротор центрифуги имеет коническую форму. Сливной порог расположен на стороне меньшего диаметра ротора. Следовательно, суспензия (шлам) по законам гидродинамического равновесия движется в осевом направлении от большего диаметра к меньшему.
В осевом направлении ротор разделен на несколько отсеков кольцеобразными перегородками. Все перегородки утоплены, т. е. свободная поверхность суспензии находится выше каждой перегородки.
В каждом отсеке ротора на его большем диаметре имеются разгрузочные сопла для выпуска обогащенной части шлама (концентрата или промпродукта).
Кроме кольцевых перегородок, ротор снабжен лопатками, которыми суспензия (шлам), поступающая в ротор, разгоняется до скорости его вращения (1).
Из суспензии, подаваемой к большему диаметру вращающегося ротора под действием центробежных сил, на его стенки вы(0 падают частицы твердого.
Более плотные и крупные частицы, имеющие большие скорости падения в жидкости, оседают ближе к месту подачи суспензии.
Менее плотные (и более мелкие) выпадают
15 в более удаленные отсеки. Самые легкие и мелкие, переливаясь через сливной порог, уходят в фугат — самую бедную часть потока суспензии (хвосты).
Против каждого ряда разгрузочных сопл имеются приемники, в которые сливаются выходящие из сопл фракции, уловленные соответствующим отсеком ротора.
Однако, существующий способ и центрифуга не позволяют получать концентраты, не засоренные пустой породой. Происходит это от того, что исходная суспензия (шлам) подается непосредственно к местам выгрузки фракций с более плотными частицами, при этом, входящими в разгрузочные
ЗО сопла потоками суспензии захватываются
844065
3 как более плотные (и более крупные) частицы, так и менее плотные (и менее крупные), это ведет к ухудшению качества как концентрата, так и промпродуктов (потоков, содержащих более плотные частицы в меньших количествах, идущих в последующую переработку с целью доизвлечения более плотных частиц твердого) .
Ближайшим техническим решением к предложенному является способ разделения твердого мелкозернистого материала по плотности в жидкости, предусматривающий воздействие на суспензию поля центробежных сил в роторе центрифуги с вводом в суспензию в процессе разделения воды (2).
При этом на суспензию одновременно с полем центробежных сил воздействуют пульсирующим полем гидродинамических сил.
Одна из составляющих взаимодействующих полей, приложенных к частицам твердой фазы, направлена вдоль оси ротора в сторону разгрузки компонентов. Периодические взмучивания твердых частиц, т. е. воздействие на них поля гидродинамических сил, создаваемых пульсирующим потоком воды, подаваемой в ротор центрифуги на его перфорированную рабочую поверхность, создают условия для расслоения частиц твердой фазы: более плотные накапливаются ближе к рабочей поверхности, менее плотные — дальше от нее. Направление движения частиц определяется направлением поля гидродинамических сил: они движутся в одном направлении и более и менее плотные.
Этот способ по существу является седиментационным, вследствии этого ему присущи следующие недостатки: разделение частиц твердого осуществляется не по плотности, а по скорости осаждения их в жидкости. Равную скорость оседания могут иметь как более плотные зерна, так и менее плотные, но имеющие хорошо обтекаемую форму. Следовательно, в концентрат попадают и частицы менее плотного компонента суспензии.
Известна также центрифуга для разделения твердого мелкозернистого материала по плотности в жидкости, включающая установленный на валу ротор, содержащий цилиндрический корпус, установленную в нем конусообразную вставку, обращенную большим основанием к разгрузочной зоне более плотного материала, патрубки для подвода суспензии и воды и привод ротора (2) .
Конусообразная вставка выполнена перфорированной. Полость, образованная стенкой цилиндрического корпуса и вставки, служит для подвода пульсирующей струи воды к последней, что препятствует прохождению твердых частиц через перфорированную вставку. Для отделения концентрата от хвостов при разгрузке ротор снабжен расположенным в нижней части корпуса и вставки кольцевым выступом, имеющим форму ножа. Подача суспензии осуществляется в верхней части ротора, а раз5 грузка фракций — в его нижней части.
Недостатком известной центрифуги является загрязнение фракции более плотного материала частицами менее плотного (пустой породы) .
1о Целью изобретения как способа, так и центрифуги является повышение степени извлечения и концентрации извлекаемого более плотного материала.
Для этого в предложенном способе, пре15 дусматривающем воздействие на суспензию поля центробежных сил в роторе центрифуги с вводом в суспензию в процессе разделения воды, перед последним на разделяющей поверхности ротора образуют слой воды и подачу суспензии осуществляют на этот слой.
Суспензию одновременно с воздействием поля центробежных сил вибрируют, причем ускорение частиц, создаваемое вибрацией, превышает ускорение частиц, создаваемое полем центробежных сил.
В центрифуге для разделения твердого мелкозернистого материала по плотности в жидкости, включающей установленный на
З0 валу ротор, содержащий цилиндрический корпус, установленную в нем конусообразную вставку, обращенную большим основанием к разгрузочной зоне более плотного материала, патрубки для подвода суспензии и воды и привод ротора, конусообразная вставка выполнена сплошной и имеет на меньшем основании переливной борт для удаления жидкости с менее плотным материалом. Внутри корпуса ротора замещены
40 вдоль оси ребра для раскручивания жидкости, а привод ротора снабжен вибратором.
Предложенный способ заключается в следующем.
45 На рабочей поверхности ротора образуют слой воды, которую непрерывно подают в течение всего процесса. Подачу суспензии осуществляют на этот слой. Разделяемую суспензию одновременно с воздействием поля центробежных сил вибрируют, причем ускорение частиц, создаваемое вибрацией, превышает ускорение частиц, создаваемое полем центробежных сил.
Частицы твердой фазы, оседая под действием поля центробежных сил на рабочую вибрирующую поверхность ротора, взмучиваются, т. е. отрываются от рабочей поверхности.
Более плотная частица твердой фазы обладает и большей инерцией, чем менее плотная. Под действием поля гидродинамических сил (в основном лобового давления и вязкостного трения) эти частицы получают одинаковые импульсы (положим, что ча65 стицы равны по объему и форме). Менее
844065
65 плотные частицы за одинаковое время воздействия поля гидродинамических сил будут перемещены в сторону действия этих сил на большее расстояние, чем частицы более плотные. Но с другой стороны более плотные частицы, быстрее оседая после взмучивания, получают меньший импульс со стороны поля гидродинамических сил, а следовательно и будут снесены в сторону их действия на меньшее, по сравнению с менее плотной частицей, расстояние.
Изменяя частоту колебаний ротора центрифуги, его амплитуду, скорость вращения ротора (величину поля центробежных сил), напряженность гидродинамических сил (изменением подачи в ротор воды и суспензии), добиваются того, что при каждом цикле взмучивания более плотные частицы получают от вибрирующей и вращающейся рабочей поверхности ротора импульсы, которые больше импульсов от гидродинамических сил. Более плотные частицы при каждом цикле будут смещаться в сторону большего диаметра ротора центрифуги, а менее плотные — в противоположную. Происходит разделение частиц твердой фазы по плотности.
Пример. Разделяют смесь тонко измолотого кварцевого песка и шламового концентрата с содержанием в исходной смеси
0,11 о/о олова следующего гранулометрического состава: — 0,1 мм 80 /о — 02 мм 20
Расход жидкости составляет 0,165 л/с, суспензии плотностью около 1,1 г/см —
0,19 л/с. Скорость ротора составляет
700 об/мин. Диаметры ротора 120 и 93 мм (внизу и вверху). Частота колебаний ротора 2000 м-, амплитуда колебаний ротора
3 мм. Количество разгрузочных сопл диаметром 2 мм — 4 шт. Длина рабочей части ротора 110 мм. Суспензию подают на свободную поверхность воды на расстоянии
20 мм от разгрузочных сопл (в сторону сливного порога).
Метод регрессионного анализа дает следующий результат: степень сокращения около 15, выход около 7О/о, извлечение (олова) около 50О/о (от операции), степень концентрации около 7.
На фиг. 1 схематично изображена предложенная центрифуга; на фиг. 2 — ротор в продольном разрезе; на фиг. 3 — разрез
А — А фиг. 2 и на фиг, 4 — раскручивающие ребра.
Центрифуга для разделения твердого мелкозернистого материала по плотности в жидкости включает ротор, содержащий цилиндрический корпус 1, установленную в нем конусообразную сплошную вставку 2, обращенную большим основанием к разгрузочной зоне более плотного материала, рас5
25 зо
45 положенной в нижней части корпуса, сопла
3 для отвода сгущенного более плотного материала, патрубки 4 и 5 для подвода разделяемой суспензии и воды и привод ротора, содержащий электродвигатель 6 и дебалансные вибраторы 7, Вал 8 ротора при помощи конических подшипников 9 соединен с корпусом 10 подшипников. На конце вала ротора закреплена эластичная полумуфта 11, а вторая полумуфта 12 закреплена на электродвигателе 6. Корпус 10 подшипников соответствующими деталями опирается на эластичные пружины 13, которые, в свою очередь, опираются на станину 14.
К станине прикреплен кронштейн 15 с приемниками 16 и 17 для фугата и концентрата.
Внутри корпуса 1 ротора размещены вдоль оси ребра 18 для раскручивания жидкости.
Вставка на меньшем основании имеет переливной борт 19, одновременно являющийся гайкой, скрепляющей вставку 2 и ребра
18 с корпусом.
Центрифуга работает следующим образом.
По патрубку 5 подают воду во вращающийся и вибрирующий ротор до образования слоя на поверхности вставки 2. Затем по патрубку 4 подают разделяемую суспензию. Вода и суспензия раскручиваются ребрами 18 до скорости вращения ротора.
В процессе вращения и вибрации ротора происходит разделение твердых частиц по плотности. Сгущенный более плотный материал выгружается через сопла 3 в приемник 17 концентрата, а менее плотные частицы вместе с фугатом удаляются через переливной борт 19 в приемник 16.
Предложенный способ и центрифуга обеспечивают получение из отвальных шламов кондиционного концентратора олова и других металлов, что дает большой экономический эффект в народном хозяйстве.
Формула изобретения
l. Способ разделения твердого мелкозернистого материала по плотности в жидкости, предусматривающий воздействие на суспензию поля центробежных сил в роторе центрифуги с вводом в суспензию в процессе разделения воды, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения и концентрации извлекаемого более плотного материала, перед процессом разделения на рабочей поверхности ротора образуют слой воды и подачу суспензии осуществляют на этот слой, при этом суспензию одновременно с воздействием поля центробежных сил вибрируют, причем ускорение частиц, создаваемое вибрацией, превышает ускорение частиц, создаваемое полем центробежных сил, 844065
Фуглг
/7 внцснтртп
Фиг. 1
2. Центрифуга для разделения твердого мелкозернистого материала по плотности в жидкости, включающая установленный на валу ротор, содержащий цилиндрический корпус, установленную в нем конусообразную вставку, обращенную большим основанием к разгрузочной зоне более плотного материала, патрубки для подвода суспензии и воды и привод ротора, отличающаяся тем, что, с целью повышения степени извлечения и концентрации извлекаемого более плотного материала, конусообразная вставка выполнена сплошной и имеет на меньшем основании переливной борт для удаления жидкости с менее плотным материалом, при этом внутри корпуса
5 ротора размещены вдоль оси ребра для раскручивания жидкости, а привод ротора снабжен вибратором.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1О 1. Патент США № 3730423, кл. 233 — 7, опублик. 1973.
2. Авторское свидетельство СССР № 61036, кл, В 04В 1/04, 1940 (прототип).
844065
Составитель Г. Лошкарева
Корректоры: О. Силуянова и Л. Орлова
Техред Л. Куклина
Редактор Н. Потапова
Заказ 1554/7 Изд. № 419 Тираж 661 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2