JPH0236301B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、異なる比重の粒子を選別するための
選別機に関し、特にスラリーから金鉱石のような
鉱物を選別するための遠心選別機に関する。

従来の技術及びその問題点 選鉱くず、又は砂を大量に含んだスラリーのよ
うなより軽い原料から、金のような重い金属鉱石
を分離するために遠心力を用いることは、通常行
われている。これは、一般には、金を含む粒子原
料が入れられる回転ドラムを使用して行われる。
他の粒子より大きい比重を有する金がスラリーの
外層へ移動し、多様な手段で取り除かれる。例え
ば、1897年６月29日に発行されたブツシユビイの
米国特許第585552号明細書は、鉱石が回転ボウル
内に入れられる鉱石分離機を開示している。遠心
力は、鉱石をボウルの側壁に上昇させ、ボウルの
最大直径部において、該ボウルの内部表面近傍位
置に高い比重の粒子層を形成する。ブツシユビイ
の明細書は、原料を絶えず分離し、蓄えた鉱石を
別の位置に運ぶために、回転軸線から異なる距離
に配置され、スクレーパを随伴する２つの近接配
置された漏斗を採用し、第１の漏斗をボウルの壁
に接近させて配置したものを開示している。上記
明細書に開示された分離処理は連続的な性質であ
るため、この分離機は、多くの用途において営利
的に適したものとしうる程十分には蓄えられた原
料内の金の高い選鉱度を達成し得ない。また、ス
クレーパを使用すると詰まる恐れがあり、該スク
レーパが極端な摩滅を受ける。

他の装置において、環状のリブ又はバツフルが
重い鉱石粒子を集めるために回転ドラムの傾斜側
壁に備えられ、これにより十分な生産性を達成す
る。いくつかの例では、回転ドラム内に集められ
た金をアマルガム化するために、水銀の供給路が
フランジを介して上記回転ドラムに設けられてい
る。例えば、1981年９月１日に発行されたベレイ
の米国特許第4286748号明細書に開示されている
選鉱機においては、金は、ドラム側壁上の環状バ
ツフルにより形成され且つドラム壁上方への重い
粒子の移動を妨げる回転ドラム壁溝内に集められ
る。この選鉱機は、蓄積された金を集めるため
に、時々停止される。このような装置の問題点
は、細かい粒子が、前記溝のような障害物の範囲
にすぐに詰まり、望まれる鉱石の蓄積を妨げると
いうことにある。ボウルに振動又は衝撃を付与す
るというような、詰まりの問題に対する種々の解
決策が試みられたが、この詰まりの問題を回避す
る実用的な遠心選別機はもたらされていない。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、円筒状
ドラムの内壁に沿う粒子原料の流動を円滑にして
該粒子原料の詰まりを回避し、粒子原料中に含ま
れる微量の高い比重の粒子を、該粒子原料から効
率良く分離し得る遠心選別機を提供することにあ
る。

本発明遠心選別機は、貴重な鉱石を獲得するの
に隆起部又は溝を使用するのでなく、本発明は、
遠心力により生ずる摩擦によつて、円筒状ドラム
の或る領域に保持される高い比重の粒子層を形成
するために、スラリーの成層作用を利用するもの
である。

問題点を解決するための手段 本発明の上記目的は、低い比重の粒子を含んだ
粒子原料から、微量の高い比重の粒子を分離する
ため、 ａ） 垂直な中心軸線を有し上端に開口を有する
円筒状中空ドラム； ｂ） 前記円筒状ドラムを前記中心軸線回りに回
転可能に支持する支持装置； ｃ） 前記円筒状ドラムを前記中心軸線回りに回
転させるための駆動装置；及び ｄ） 前記上端開口から一定間隔を置いて前記円
筒状ドラムの下部まで延び前記粒子原料を該円
筒状ドラム内に導入する原料供給装置； を備える遠心選別機であつて、 前記円筒状ドラムの内部表面は、その下端部か
ら上方へ向け徐々に拡開する移動域と、該移動域
の直上において前記中心軸線に対し実質的に平行
に延びる保持域と、該保持域の直上に設けられて
上方へ向け徐々に窄まるリツプ域とを備え、前記
円筒状ドラムの回転により発生する遠心力に基づ
き生ずる前記内部表面に沿う前記粒子原料の流動
が円滑に行われ得るように、前記移動域、保持域
及びリツプ域が滑らかに形成されており、また前
記遠心力の作用に基づき、前記高い比重の粒子が
前記移動域から前記保持域への移動の間に前記粒
子原料の外側層に到達して該保持域に保持され且
つ前記低い比重の粒子が前記リツプ域を経て前記
円筒状ドラムの上端開口から排出されるべく、十
分な分力が前記粒子原料に作用するように、前記
移動域、保持域及びリツプ域の各々の長さと、前
記移動域及びリツプ域の傾きとが選択されている
ことを特徴とする遠心選別機により達成される。

前記ドラムの内部表面は、詰まりを回避するた
め、前記粒子原料の流動に対し、障害物を有して
いない。

実施例 以下に、本発明を選鉱機として用いた例につ
き、添付図面を参照しつつ説明する。

第１図及び第２図は、本発明の１実施例にかか
る遠心選鉱機１を示す。垂直にされた中心軸線を
有する円筒状ドラム２は、上記開口３を有し、下
方に設置されたベアリング５に対し回転する中空
軸４に取り付けられて回転するようになつてい
る。ドラムの頂部に取り付けられているベアリン
グ６は、供給管１１の回りに回転するドラムを固
定する。第２図に示す駆動装置７は、ドラムを回
転させるためにシーブ８，９及びベルト１０で形
成されたプーリ及びベルト装置を駆動させる。シ
ーブ９は、中空軸４に固定されている。

ドラム２は、外壁４２と内壁４４とを有する円
筒状吐出チヤンバ４１により囲まれている。ドラ
ム２はまた、該ドラムに固定される頂部４３を有
しており、該頂部４３は、ナツト及びボルト等に
より固定部４６で取り付けられる。頂部４３は、
ドラムの頂部４３として多数の通路４５を有して
いる。該頂部４３はまた、補強翼４７を有してい
る。該装置に形成されているチヤンバ４１は、吐
出口４９を備えている。

含金物質のスラリー原料及び水は、供給管１１
によりドラムの底に導かれる。角運動がスラリー
に加えられ、且つドラムの回転に要する動力量が
減少するように、供給管の出口終端は、導入され
るスラリーをドラムの回転方向に実質上接線方向
に注ぐための渦流発生用ノズルとしてもよい。供
給管は、また、スラリー供給ライン１２と水供給
ライン１３との２つの分離された供給ラインから
送り込まれ、これによりドラム内に入り込む水と
スラリーとの相対的割合が調節されるようになつ
ていてもよい。第３図に示す羽根車１７は、スラ
リーを回転させる羽根車として作動するために上
部に翼を備えている。該羽根車は、ナツト２３を
使用してリテーナ２１に該羽根車１７を着脱可能
に連結するねじ付ロツド１９及び支持脚１８によ
り中空軸４の上方開口に固定されている。支持脚
１８の間にある通路は、ドラムの回転停止時にお
いて、選鉱された最終産出部を該ドラムから定期
的に洗い出すことを可能にする。ドラム回転時
に、その遠心力は、上記通路を通つて原料がドラ
ムから排出されるのを妨げる。リテーナ２１は、
選鉱物容器への原料の通路となる穴２５を備えて
いる。羽根車は、ロツド１９からいずれか一方の
ナツト２３を取り外して取り除くことができる。

第２図及び第４図に示されるように、ドラム壁
の下部は上方へ向かつて徐々に拡開しており、図
では移動域Ａとして表わされている。ドラムの上
方壁の第２の環状部は実質上垂直側壁を有する保
持域Ｂとして表わされ、該ドラム壁の上方環状領
域は上方へ向けて徐々に窄まるリツプ域Ｃとして
表わされている。該ドラムの上周縁部は、吐出チ
ヤンバ４１の内壁４４より径方向に突き出る拡開
リツプ１４を有してもよい。該吐出チヤンバ４１
はまた、吐出口４９を備えている。中空軸４はま
た、ドラムから選鉱物を排出させるのに役立ち、
選鉱物容器４８は、選鉱物を保持するために備え
られている。

作動時には、ドラム２が方向Ｒに所定速度で回
転され、好ましい濃度の含金スラリーが、供給管
１１を経てドラムの下部に連続的に導入される。
前記スラリーは、ドラム壁に押しやられ、ドラム
により回転される。以下に、更に詳述するドラム
側壁の形状に基づく効果によつて、スラリーに作
用する回転力は、該スラリーをドラムの頂部へ移
動させ、やがて該ドラムの頂部から吐出チヤンバ
内へ放出して吐出口に排出する。移動域Ａ、保持
域Ｂ及びリツプ域Ｃの各境界面は、上記スラリー
の流動を円滑にするために滑らかにされている。
例えば金のような最も比重の高い材料は、保持域
Ｂに保持される。ひとたび、十分な金（小さなド
ラムである場合、約0.373Kg（１ポンド）の金）
が保持域に蓄積されると、ドラムの回転は停止さ
れ、該ドラムは水で洗浄されて、選鉱物は中空軸
を通過し選鉱物容器内に洗い流される。

第４図に、含金スラリーの流れが、供給管１１
から渦を巻きながらドラム２の壁に向かつて吐出
されている状態を示す。スラリーが回転するた
め、粒子の質量、ドラムの回転スピード及びドラ
ム軸線から粒子までの半径距離により決まる遠心
力が作用し、該遠心力は、それぞれの粒子に働
き、スラリーの最も高い比重を有する粒子の層を
外側層に形成するようにしてスラリーを層状にす
る。ドラム壁の内面２２上に、金のような最も高
い比重の物質の層を有する領域２３が位置する。
スラリーの内側面２４を図に示す。通常、スラリ
ーはまた、固体層と、水の低い比重による水内側
層とに分離される。これら２つの層の境界２５を
図に示す。

操作の最初の数秒において、遠心力及びドラム
２の形状により、粒子層が領域２７に集められ
る。この層が形成された後、ある一定の大きい比
重を有する粒子だけが領域表面２９に残される。
結局、金のような最も比重の大きい粒子だけが保
持域Ｂに保持され、比重の小さい粒子がスラリー
状態で外部へ運ばれる。

第５図に示すように、遠心力Ｒは、ドラム半径
方向において粒子Ｐに作用する。表面２２に沿つ
て作用する遠心力の分力Ｓは、水平線に対し移動
表面２２が形成する角度の余弦を遠心力Ｒに乗ず
ることにより得られる値の大きさに等しい。遠心
力の移動表面２２に垂直な法線分力は、立体移動
表面２２の反力Ｎに一致する。下方へ向かう力は
重力Ｇであり、該重力Ｇは移動域表面に沿う分力
を有する。また、粒子の移動方向に対し反対方向
に向かう粒子への力は、反力Ｎと粒子及び表面間
の摩擦係数とにより決まる摩擦力Ｆである。粒子
に作用する様々な力の組合せからなる合力が移動
域表面上において上方へ向かうように、該移動域
表面に沿つて上方へ向かう遠心力の分力を十分に
大きくするため、ドラムの回転速度は、十分に高
くされる。

重い金粒子が適切な時期にスラリーの外側層に
到達して保持域に保持され得るように、該粒子
は、移動域において十分な時間をかけて移動しな
ければならない。理想的には、移動時間は、スラ
リーの内側面２４で移動域上方へ移動を開始した
金粒子が、保持域に到達するまでにドラム２の壁
に最も接近した層２３へ移動するような十分な長
さである。従つてこの時間は、スラリーの量及び
粘度により変化する。粒子の移動速度はまた、ス
ラリー内の選鉱されるべき鉱物粒子と他の粒子と
の比重、大きさ及び形状に依存し、更にドラムの
直径及び傾斜による。導入された粒子が移動域に
ある時間は、また、該移動域の長さによつて異な
る。このように、ドラムの容積及び傾斜は、処理
すべきスラリーのタイプと、処理速度とに応じて
決められる。或いは、スラリーの粘度及び供給量
が、ある特質を有するドラムに対応するように調
節されてもよい。

保持域Ｂは、３つの補助域B′，B″及びＢか
ら構成されている。補助域B″は、実質的に、ド
ラム壁の垂直環状部分である。初めに小さい比重
の粒子が堆積される故に、この領域における表面
摩擦は、操作の初めの少しの時間、増加される。
保持域は、また、外方に傾斜した移動域の可変補
助域B′と、内方に傾斜したリツプ域の補助域Ｂ
とを含む。表面が垂直であるため、補助域
B″に粒子が達したときに、遠心力の上方への分
力が消滅し、やがて粒子が補助域Ｂに移行する
と、下方の分力に変化する。増加された表面摩擦
は、また、遠心力の大きさに従つて、移動を妨げ
る傾向がある。上方へ移行する粒子との摩擦によ
つて、スラリーの外側層に上方へ向かう分力が生
じるが、該分力は、理想的には該領域における表
面摩擦に釣り合う。従つて、重い鉱物粒子は、ス
ラリー流の摩擦力が、保持域における摩擦力と、
リツプ域における粒子の内側方向への移動の際に
生じる遠心力の下向き分力との合力より大きくな
るまで、保持域に滞留して増加していく。保持域
から貴重な鉱物粒子が離れる傾向があると、すぐ
にドラムは停止され、選鉱物は選鉱物容器内へ洗
い出される。

本システムにおけるいくつかの変数は、他の変
数の少くとも１つに適当な変化が付与されて変更
されてもよいことは明白である。本選鉱機の実験
用モデルにおいて、ドラムは、以下に述べる寸法
特性を有していた。

１ 移動域の長さ 30.48cm（12インチ） ２ 移動域の傾斜度 10：１（垂直方向：水平方向） ３ 保持域の長さ 15.24cm（６インチ） ４ リツプ域の長さ 5.08cm（２インチ） ５ リツプ域の傾斜度 10：１（垂直方向：水平方向） ６ 移動域中央部の直径 22.352cm（8.8インチ） ７ 保持域の直径 25.4cm（10インチ） ８ リツプ域の上端縁部の直径 23.876cm（9.4インチ） 処理されたスラリーは、70重量％の水、28重量
％の砂及び２重量％の磁鉄鉱からなり、１時間あ
たり５トン及び13トンの割合で供給された。本装
置の効率を試験するために少量の金がスラリーに
加えられた。１mm未満の大きさの金粒子である場
合に、１時間あたり５トンのスラリー供給量で金
の90％が取り戻され、１時間あたり13トンのスラ
リー供給量で50％〜70％の金が取り戻されること
がわかつた。また、１mmから２mmの間の直径を有
する金粒子である場合、１時間あたり５トンのス
ラリー供給量で95％、１時間あたり13トンのスラ
リー供給量で85％〜95％の金が取り戻される。同
様の試験がまた、より粗い金粒子を用い、かつ１
時間あたり11トンから13トンのスラリー供給量に
変更されて行われ、添加した金の全てが取り戻さ
れることが判明した。

多くの変数が、ドラムの最適形状を決定するた
めに関与するが、望ましい金保持力を得るため
に、種々の理論近似値が移動域の傾斜度の最も適
切な範囲を決めうる。

最適移動特性を得るには、回転軸線に垂直をな
す平面と移動域表面との間の角度ａの正接が、
Ａ／ｆ（Ａ−Ｂ）よりも大きいか又は等しく、
Ａ／Nf（Ａ−Ｂ）よりも小さいか又は等しくなら
ねばならない。上記式に於て、Ａは固体の比重、
Ｂは水の比重、Ｎは固体であるスラリーのフラク
シヨン（fraction）、及びｆは通常適用される速
度における壁面の動摩擦係数を示す。この式は、
固体粒子が液中に含有されているものにのみ適用
される。

集められた選鉱物の放出を容易にするため、水
スプレー放出装置が本選鉱機に備えられるのが有
利である。スプレーノズルの出口がドラムの保持
域に向けられるように、該スプレーノズルの列
が、ドラムの中で供給管１１の周囲位置に固定さ
れて取り付けられることができる。供給管から接
線方向にドラムの保持域へ向かうスプレー出口を
備え、供給管周囲に均等に一定間隔を保たされた
垂直フアンの形態のスプレー分布を有する４つの
スプレーノズルであることが、有効的なスプレー
配置であることが判明した。スプレーノズルは、
バルブにより制御された水源に連結されている。
選鉱物の十分な量が保持域に集められたときに、
供給管を通過する供給は停止されて、遠心分離機
への電力は切られ、該遠心分離機はある一定の時
間慣性による回転を許容され、スプレーノズルへ
の水源は開かれて、前記選鉱物が選鉱物容器４８
内に洗い落とされる。そののち、遠心分離機への
電力が再び入れられ、供給管を介しての供給が再
開される。通常、電力が切られた後、スプレー出
口に対しバルブを開くまでに、約30秒間は、ドラ
ムの慣性による回転が許容される。

発明の効果 以上から明らかなように、本発明遠心選別機に
おいては、上方へ向け徐々に拡開する移動域と、
該移動域の直上において前記中心軸線に対し実質
的に平行に延びる保持域と、該保持域の直上に設
けられて上方へ向け徐々に窄まるリツプ域とを円
筒状ドラムの内部表面に設け、遠心力の作用に基
づく粒子原料の流動が円滑に行われ得るように、
移動域、保持域及びリツプ域を滑らかに形成し、
上記円筒状ドラムの内部表面の、該内部表面に沿
う粒子原料の流動を妨げる障害物を除去したの
で、上記粒子原料の流動を円滑にすることができ
るという効果を得ることができる。また、本発明
の選鉱機は、上記したようにドラム内壁に障害物
が存しないので、該障害物による粒子原料の詰ま
りを回避することができる。更にまた、本発明遠
心選別機によれば、高い比重の粒子が、遠心力の
作用に基づき、移動域において粒子原料の外側層
に到達して保持域に保持され且つ低い比重の粒子
がリツプ域を経て円筒状ドラムの上端開口から排
出されるべく、十分な分力が粒子原料に作用する
ように、移動域、保持域及びリツプ域を上述のよ
うに旨く組合わせ、しかもこれら移動域、保持域
及びリツプ域の各々の長さと、移動域及びリツプ
域の傾きとが選択されているので、粒子原料中に
含まれる高い比重の粒子が微量であつても、該高
い比重の粒子を保持域に保持させて、低い比重の
粒子だけを円筒状ドラムから排出することがで
き、これにより微量の高い比重の粒子を粒子原料
から効率良く分離することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係る遠心選鉱機を
一部断面で概略的に示す斜視図、第２図はその概
略的縦断正面図、第３図はそのドラムの下部を示
す一部切欠き縦断正面図、第４図は内部にスラリ
ーが入れられたドラムの回転状態における片側側
面を示す説明図、第５図は前記ドラム内部表面の
移動域において粒子に作用する分力を示す説明図
である。 １…遠心選鉱機、２…円筒状ドラム、３…上端
開口、４…中空軸、７…駆動装置、１１…供給
管、２２…移動表面、Ａ…移動域、Ｂ…保持域、
Ｃ…リツプ域、Ｐ…粒子、Ｒ…遠心力。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低い比重の粒子を含んだ粒子原料から、微量
   の高い比重の粒子を分離するため、 ａ） 垂直な中心軸線を有し上端に開口を有する
   円筒状中空ドラム； ｂ） 前記円筒状ドラムを前記中心軸線回りに回
   転可能に支持する支持装置； ｃ） 前記円筒状ドラムを前記中心軸線回りに回
   転させるための駆動装置；及び ｄ） 前記上端開口から一定間隔を置いて前記円
   筒状ドラムの下部まで延び前記粒子原料を該円
   筒状ドラム内に導入する原料供給装置； を備える遠心選別機であつて、 前記円筒状ドラムの内部表面は、その下端部か
   ら上方へ向け徐々に拡開する移動域と、該移動域
   の直上において前記中心軸線に対し実質的に平行
   に延びる保持域と、該保持域の直上に設けられて
   上方へ向け徐々に窄まるリツプ域とを備え、前記
   円筒状ドラムの回転により発生する遠心力に基づ
   き生ずる前記内部表面に沿う前記粒子原料の流動
   が円滑に行われ得るように、前記移動域、保持域
   及びリツプ域が滑らかに形成されており、また前
   記遠心力の作用に基づき、前記高い比重の粒子が
   前記移動域から前記保持域への移動の間に前記粒
   子原料の外側層に到達して該保持域に保持され且
   つ前記低い比重の粒子が前記リツプ域を経て前記
   円筒状ドラムの上端開口から排出されるべく、十
   分な分力が前記粒子原料に作用するように、前記
   移動域、保持域及びリツプ域の各々の長さと、前
   記移動域及びリツプ域の傾きとが選択されている
   ことを特徴とする遠心選別機。