CN1013930B - 离心精选机 - Google Patents

Abstract

先有技艺领域之贵重矿物精选机中用环形棱脊或挡板，阻截贵重矿物。砂或磁铁矿倾向堆积于这种棱脊，降低这种装置的有效性。本发明转鼓的内表面无阻碍，而形成三个连续区，如迁移区，保持区和唇缘区。用离心力及摩擦力将贵重矿物保持在保持区中，而废矿浆流过保持区，排出鼓筒。

Description

本发明与精选不同比重颗粒的精选机有关，具体有关精选诸如矿浆中的金矿砂等矿物的离心精选机。

通常利用离心力，将较重的金属矿砂，诸如金砂，从诸如尾矿，或主要含有砂粒的矿浆的较轻的材料分离。这通常用转鼓进行，在转鼓中放入含黄金的颗粒材料。金有比其他颗粒材料大的比重，向矿浆的外层迁移，再用各种方法将其取出。例如在1897年6月29日颁发布什贝（Bushby）的美国专利第585，552号中，揭示了一种矿砂分选器，将矿砂送入一个旋转离心筒中。离心力使矿砂在筒的侧壁上爬升。在筒的最大直径的地点上，颗粒出现分层，比重大的贵重矿物最后离筒的表面较近。布什贝利用两个相邻的漏斗，漏斗有相关的刮板并与旋转轴线有不同的距离，第一漏斗最近筒壁，时时将材料分选，将收集到的矿砂输送到分别的地点。由于布什贝分选方法的连续性质，这设计不能取得收集材料中黄金的高精选效率，在多数应用中不适合作商业使用。并且刮板易于堵塞并受到极度的磨损。

在其他装置中，转鼓的倾斜侧壁上有环形的棱脊或挡板，收集较重的矿物颗粒，从而取得足够的产量。在有的情况下，有一定量的汞留在转鼓里的突缘中，使里面收集的黄金混入汞。例如，在1981年9月1日颁发贝莱（Bailey）的美国专利第4，286，748号中揭示的精选器中，黄金在转鼓壁上的槽中收集，槽由侧壁上的环形挡板形成，阻止较重颗粒在转鼓的壁上向上移动。将操作随时停止，收集累积的黄金。这种装置的问题，在于细颗粒迅速堆积障碍区，从而妨碍按要求矿物的累积。对堆 积问题曾试验过各种解决办法，诸如对离心筒作摆动或冲撞，但都没有能提出一实用的离心精选器，可以防止堵塞的问题。

本发明提出了一种离心精选机，通过清除转鼓中的矿浆流动的障碍，防止堆积。本发明不依赖棱脊或槽阻截贵重矿物，而依赖矿浆的分层。形成一个重颗粒层，由离心力造成的摩擦，保持在转鼓的一个区域中。

本发明包括一个精选机，将高比重的颗粒材料和低比重的颗粒材料分离，装置中有一个内空的转鼓，有一个开口端和一个内表面，有装置将转鼓支持在一条轴线上旋转，有驱动装置将转鼓围绕轴线旋转，并有材料供给装置，将颗粒材料从转鼓的离开开口端的端部供入。转鼓的内表面有一个向外倾斜的迁移区，迁移区上方是一个保持区，基本和旋转轴线平行，保持区上方有一个向内倾斜的唇缘区。迁移区，保持区和唇缘区分别的长度，以及迁移区和唇缘区分别的坡度都经选择，对颗粒物质提供足够的分力，将较轻的物质从转鼓中抛出，使较重的颗粒物质向保持区转移，在保持区中保留。转鼓内表面最好对低比重的颗粒材料没有障碍，以免堆积。

表示发明的本实施方案的附图如下：

图1显示本发明的精选器（不按比例的）立体图，外腔局部剖开，筒盖抬高;

图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的剖视图;

图3显示本发明叶轮的剖视图;

图4是图2精选机壁部细节的剖视图;

图5是在迁移区中颗粒上作用的力的示意图。

参看图1和图2，本发明离心精选机的整体标示为1。垂直圆柱形转鼓2有开口上端3，安装在空心轴4上旋转，轴4在轴承5上旋转。离心筒顶部上的轴承6将转鼓固定，作围绕喂料管11的旋转。图2所示的驱 动装置7驱动一个皮带轮装置，这装置由皮带轮8及9和皮带10形成，将转鼓旋转。皮带轮9在中空轴4上固定。

转鼓2由圆柱形排出腔41围绕，腔41有外壁42及内壁44。转鼓2还有固定在其上面的顶盖43，用螺母螺栓之类在46处固定。离心筒的顶盖43上有各个开口45。盖43还有加强片47。在装置中形成的腔41有排出管49。

将含金材料和水的矿浆料，通过喂料管道11，送入鼓筒的底部。喂料管的出口可以提供一个涡流喷咀，将进入的矿浆基本在鼓筒旋转方向的切向上引导，从而对矿浆加角动量，并且减少转鼓旋转需要的动力。喂料管还可用两个分别的喂料管线喂料，其一为矿浆喂线12，另一为供水管线13，从而可调节进入转鼓的水和矿浆的相对比例。图3显示叶轮17的细节，叶片设在上部，起叶轮作用，将矿浆旋转。用支腿18和螺杆19，在空心轴开口上方，固定在空心轴4上，螺杆19用螺母23，将叶轮17和保持件21作可拆卸的连接。支腿之间的通道，可在转鼓停止旋转时，将精选最终产品按周期从转鼓中冲出。旋转时，离心力防止材料通过这些通道排出转鼓。保持件21设有孔25，使材料可进入精矿接受器48。从螺杆19上卸下螺母23便可将叶轮取下。

参阅图2和图4，转鼓壁下部逐渐向外扩张，称为迁移区A。转鼓上壁的一个第二环形部分称为保持区B，有基本垂直的边侧，而转鼓壁的上环形区域称唇缘区C，逐渐向里收缩。转鼓上边缘可有一个伸出的凸缘14，在排出腔41内壁44的上方伸出。排出腔还设有排出管49。空心轴4还起泄放鼓筒中精矿的作用，设精矿接受器48收留精矿。

运转时，转鼓2按预定速度旋转，沿R方向上将有理想稠度的含金矿浆，通过喂料导管11，连续送入转鼓的底部。将矿浆推向转鼓的壁，由转鼓旋转。由于转鼓边侧的几何形状，如下文的进一步详细叙述，其作用在矿浆上的旋转力，使矿浆迁移到转鼓的顶部，最后从转鼓的顶部 排出，进入排出腔，再从排出管排出。比重最大的材料，诸如金，被保留在保留区内。一旦有足够的金在保留区中积累（在小转鼓中约为一磅），转鼓停止旋转，用水冲洗转鼓，将精矿通过空心轴，冲进精矿接受器中。

参看图4，显示一个含金矿浆流20，成涡流靠着转鼓2旋转的壁，流出通道11。当矿浆旋转时，作为颗粒质量、转鼓旋转速度，和颗粒离开鼓筒轴线的半径的函数的离心力，对每一颗粒作用，使矿浆倾向于形成分层，比重最大的分层是外层。转鼓壁的内表面，图中用22表示，是比重最大的材料，例如黄金的层，所处区域用23表示。矿浆的内表面用24表示。由于水的比重小，矿浆一般还分离成为固体层和一个水的内层，这两个分层的边界用25表示。

在运转的前数秒钟内，由于离心力和转鼓2的形状，在区域27中集合为一个颗粒层。这分层开始形成后，在区域的表面上，仅某些比重较大颗粒留在29处。于是仅最大比重的颗粒，诸如金，将留存在区域B中，而比重小的颗粒被在矿浆中夹带。

参见图5，离心力M在径向上对颗粒P作用。沿表面22作用的离心力分力用S表示，等于离心力M的大小和过渡表面和水平面夹角A的余弦的乘积。离心力的法线分力由固体迁移表面22的反作用力N匹配。重力G向下方作用，有沿迁移区表面的分力。在颗粒上作用的还有一个摩擦力F，方向与颗粒运动的方向相反，是表面22上的法向力N的函数，又是颗粒和表面间的摩擦系数的函数。转鼓转速很高，因而离心力沿迁移区表面的向上的分力相当大，因此，在颗粒上作用的各个力的合力，是沿迁移区表面向上的力。

为使较重的金颗粒及时到达矿浆的外层，使保持区可将其保持，颗粒必须在迁移区中停留足够长的时间。按理想，迁移时间有足够的长度，因此，在金颗粒到达保持区前，在矿浆24内边界上的迁移区中开始向 上移动的金颗粒，已经迁移到最接近转鼓23壁部的分层中。于是这时间决定于矿浆的量和稠度。颗粒迁移的速度还取决于矿浆中贵重矿物颗粒和其他颗粒的比重，尺寸和形状，还取决于离心筒的直径和坡度。给定颗粒在迁移区中的时间，还决定于迁移区的长度。因此，离心筒的尺寸和坡度，取决于加工矿浆的类型和加工速度。否则也可调节矿浆的稠度和喂给速度，使之符合有给定特性的转鼓。

保持区B实际是三个分区B′，B″及B″′，B″是转鼓壁的基本垂直段。这个区的表面摩擦在运转的初期增高，是因为比重小的颗粒沉降。保持区还有一个向外倾斜的迁移区的可变部分B′，和向里倾斜的唇缘区B″′。当颗粒进入区B″中时，由于表面垂直，离心力的向上的分力消失，当颗粒在区B″′中前进时，最后变为向下的分力。表面摩擦的增高，作为离心力大小的函数，倾向妨碍颗粒移动。由于与向上移动的矿浆外层中的颗粒的摩擦，便产生一个向上的分力，但这由区域中表面摩擦予以合理平衡。因此较重的矿物颗粒在保持区中积累，直至颗粒在唇缘区上向里移动时，矿浆流的摩擦力克服保持区中摩擦力和离心力向下的分力所施加的合力。一旦贵重矿物颗粒倾向于从保持区中离散，转鼓停止，便将精矿冲入精矿接受器中。

显然当将一个或若干变量作适当的改变时，可改变在设备中起作用的许多变量。在试验用的一个原型中，转鼓有下列的近似量度特点：

1.迁移区长度    12英寸

2.迁移区坡度    10∶1（垂直∶水平）

3.保持区长度    6英寸

4.唇缘区长度    2英寸

5.唇缘区坡度    10∶1（垂直∶水平）

6.迁移区中点直径    8.8英寸

7.保持区直径    10英寸

8.唇缘区上边缘直径    9.4英寸

处理的矿浆含水约占重量的70%，砂28%，磁铁矿2%，喂料速度为每小时五吨及每小时13吨。在矿浆中加少量的金，试验设备的效率。据发现当金颗粒的尺寸小于1mm时，从每小时5吨的通过量中可回收金90%，从每小时13吨中可回收50-70%。金粒尺寸在直径为1-2mm同时，可从较低的通过量中回收金95%，从较高的通过量中可回收85-95%。对较粗金粒也曾作类似试验，通过量在11-13吨每小时之间变化，据发现金颗粒可全部回收。

虽然在决定转鼓的最佳结构形式时有大量的变数在起作用，但可采用各种理论近似法，取得迁移区的最适当的坡度范围，以达到要求的金粒保持。本申请人对最佳迁移特性作了计算：与旋转线垂直的平面和迁移区表面之间角a的正切，应大于或等于A/f（A-B），而小于或等于A/Nf（A-B），式中A为固体的比重，B为水的比重，N为矿浆中固体所占比例，f等于在实用速度下壁表面的动摩擦系数。这算式仅适用于固体颗粒沉没时。

为便利排出离心筒收集的精矿，在装置中结合喷雾排水方法是有利的。可将一个喷咀阵列在离心筒中围绕喂入导管11的固定位置上安装，喷咀出口对正离心筒的保持区。据发现一种有效的安排是有四个喷咀，其喷雾扩散的形式为用垂直方向的风扇，围绕喂入导管等间距放置，喷咀出口在喂入导管切向上朝向离心筒的保持区。喷咀和阀控制的水源连接。保持区中有足量的精矿收集后，通过喂入导管的喂料停止，离心机动力切断，使离心机作一时间的惯性运转，水源和喷咀接通，将精矿冲入接受器48，然后对离心机重新供给动力，通过喂入导管的喂料又重新开始。在典型上，动力切断后，通向喷咀口的阀开放前，可任离心筒惯性运转约30秒。

熟悉本技艺的人可了解，可对上述的结构作各种改装或改造，而不 脱离本发明的精神，其范围由后附的权利要求界定。虽然在理想实施方案中具体叙述中有垂直的旋轴轴线，但旋转轴线也可以有其他的定向。

Claims (6)

1、从低比重颗粒材料分离高比重颗粒材料的离心精选机具有下列各项：

a)空心转鼓有一个开口端和一个内表面；

b)将该转鼓转动地支持在一根轴上的装置；

c)将该转鼓围绕该轴旋转的驱动装置；

d)材料供给装置，将该颗粒材料输入该转鼓的离开该开口端的端部；其特征在于，该转鼓的该内表面，从最远离上述开口端并和上述端部相对的端部开始，有一个向外倾斜的迁移区，一个在该迁移区上方的保持区，保持区基本和该旋转轴线平行，有一个向里倾斜的唇缘区在该保持区上方，对该迁移区，保持区和唇缘区的分别长度，和该迁移区及唇缘区的相对倾斜度都作选定，以提供加在该颗粒材料上的足够的分力，将该较轻的颗粒材料逐出该转鼓，而该较重的颗粒材料在该保持区中留下。

2、根据权利要求1所述的离心精选机，其特征在于，该转鼓的该内表面，对该比重较轻的颗粒材料的流动无障碍。

3、根据权利要求1所述的离心精选机，其特征在于，该旋转轴线平行于重力矢量的方向。

4、根据权利要求3所述的离心精选机，其特征在于，该迁移区的坡度约为10∶1。

5、根据权利要求4所述的离心精选机，其特征在于，该唇缘区的坡度约为10∶1。

6、根据权利要求5所述的离心精选机，其特征在于，该迁移区、保持区及唇缘区长度之比例约为6∶3∶1。

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