KR890000145B1 - 원심분리기 및 그의 조작방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원심분리기 및 그의 조작방법

제1도는 우측 덮개판이 제거된 본 발명의 분리기의 주요 부재의 개략적 사시도.

제2도는 본 발명에 따라 구성된 장치에서 유동 편향면에 대한 바람직한 형상을 도식으로 나타낸 제1도 장치의 평면도.

제3도는 본 발명 분리기의 부분측면도.

제4도는 제3도의 4-4선에 따른 본 발명 분리기의 바람직한 실시예의 단면도.

제5도는 본 발명의 다른 실시예의 측면도.

제6도는 제5도의 장치의 실시예의 주위에서 본 중질부분을 제거하기 위한 다른 분할기의 측면도.

본 발명은 그다지 조밀하지 않은 물질로부터 중질광물(예컨대 금홍석, 석석, 철망간중석, 중석, 방연광, 은, 금, 및 백금족 금속)에 관한 것이다. 거꾸로 말하면, 본 발명은 경질 물질을 보다 조밀한 물질로부터 회수 또는 제거하는데 사용될 수 있었다. 그와같은 용도에는 회수하고자 하는 광물부분의 순도로 인하여 경제적으로 처리될 수 없다고 여겨지는 종래의 중력 분리공정 및 광상의 분리의 광더미로부터 유용한 광물을 회수하는 것을 포함한다.

일반적으로, 현재 행해지고 있는 것은 중력분리에 의하여 상이한 밀도의 광물을 분리하는 것이다. 중력분리 조작에 사용되는 대표적인 장치에는 지그, 요동테이블, 슬루우스(sluice), 스파이럴, 및 라이헤르트 코운이 포함된다. 그러나 중력분리는 현저한 단점을 갖고 있다. 분리하고자 하는 입자의 크기가 50미크론 이하일때, 중력분리 장치는 수집능률을 상실하거나 또는 매우 낮은 처리능력을 갖는다. 전자의 결과는 장치를 무용으로하며, 후자의 결과는 조작에 있어서 많은 비용이 들게한다.

라이헤르트 코운 선광기는 물질이 상이한 비중을 갖는 광물처리 대역에서의 이용이 발견된 박류선광의 다단계가 결합된 고용량 중력분리기이다. 이 선광기는 환상의 분산 패턴의 제1의 만곡원추면에 슬러리를 공급함으로써 작동된다. 분산된 슬러리는 원추면의 외측변부로 자연히 유동한 다음 방향을 전환하여 선광 원추면을 따라 내측으로 이동한다. 슬러리가 선광면의 중앙을 향하여 내려감에 따라, 층(bed)은 유용면적이 점진적으로 감소함으로 인하여 두꺼워진다. 보다 미세하고 보다 무거운 입자는 중력의 영향하에 격자간 누적 및 통상의 침강장치의 조합에 의하여 원추면으로 내려간다. 제어된 유동조건하에서, 중질 입자의 대부분은 슬러리의 이동층의 하층에서 원추면에 가까이 머무르는 경향이 있다. 그다음 혼층은 환상 슬로트에 의하여 분리된다. 회석수가 환상의 물홈통을 경유하여 공급된다.

라이헤르트 코운 선광기의 결점은 고선광 조립체를 위해 여러단계가 요구된다는 점이다. 또한 전형적인 코운 장치는 크기에 있어서 40-50미크론 이상의 입자의 효율적인 회수만을 가능하게 한다.

그와 같은 중력분리기의 결함으로 인하여, 원심분리기가 광석에 처리에 사용하기에 적합하였다. 중국(Chine)의 유난 티 광산회사(Yunnan Tin Mining Company)는 석석 입자의 분리를 위한 배치식 원심분리기의 개발을 발표하였다. 발표된 회수율은 플러스 10미크론 입자에 대하여 75-90%이고 마이너스 10미크론 입자에 대하여35-40%였다. 한 장치의 처리량은 1일 30-35미터톤이라고 발표되어 있다. 또한 이 원심분리기는 텅스턴 광물의 회수에 사용되었다. 장치가 결점(예컨대 물의 과잉소비 및 불연속 공급)을 갖고 있다고 보고되어 있기는 하나, 장치의 상세한 설명에 대하여는 본 출원인은 알지 못하고 있다.

중력분리에 의하여 선광을 증진시키는 몇몇 원심 지그장치가 개발되었다. 이들 원심지그는 비중차가 비교적 적은 물질의 분리를 가능하게 한다. 또한 작은 입자의 비중이 차이를 은폐하는 표면효과를 무료로 함으로서 원심지그는 비중선별이 작은 입자 크기에 적용되게 한다.

인데코 회사에 의하여 시판되고 있는 연속 유동 원심지그 또는 선광기는 회전식 원통형 지그베드 및 액체의 펄스 주입을 위한 장치 구성되어 있다. 이 장치는 미국특허 제4,279,741호에 기술되어 있다. 본질적으로 중력 분리장치의 두가지(침강력에 반대하는 액체의 맥동에 의하여 작동하는 상승류 분급기 및 비중이 상이한 입자를 분리하는 중질 매질 분리기)형태의 조합으로 이루어진 통상의 광물지그와 비교하여, 미국특허 제4,279,741호에 발표된 장치는 심지어 적층 지그베드의 회전에 의하여 입자를 원심력에 의해 침강시키므로써 광물지그의 작동을 증진시킨다. 원심력에 의한 강제 침강 및 액체의 정압맥동의 조합이 광맥을 중질 및 경질 부분으로 분리하기 위하여 지그베드대역에 이용된다. 이 선광기의 주결점은 조립하는데 시간이 소모되고 또 엄격한 제어공정을 필요로 하는 정교하고 복잡한 장치라는 점이다. 또한 공정의 특성으로 인하여, 공급재료는 선광기에 앞서 매우 주의깊게 분류되어야 한다. 따라서 선광기의 조작은 엄격한 요건에 특히 적합한 상호의존 분급기의 사용에 의하여 더욱 복잡해 진다.

또한 크넬슨에 의하여 제작된 정수압 분리기는 원심분리의 원리에 따라 작동하지만 지그는 아니다. 본질적으로 이 장치는 구동장치를 갖는 고속 리브편 회전식 원추형 보울로 구성된다. 공급재료는 스피닝 보울로 공급된다. 원심력이 영향하에서 선광물은 보울 주위의 링-분할 대역에 수집되는 반면에 경질 광미는 보올의 경사를 따라 상향으로 회전하여 림을 넘쳐 흐른다. 이 원심선광기의 독특한 특징은 물의 흐름이 보울벽의 눈금이 형성된 천공부를 통하여 주입된다는 점이다. 주입된 물은 갇힌 선광물을 유동화시켜 압밀을 방지하여 보울이 훨씬 빠른 속도로 회전되게 한다. 따라서 높은 원심력이 생성되어 금의 매우 미세한 입자까지도 분리되게 한다. 따라서 높은 원심력이 생성되어 금의 매우 미세한 입자까지도 분리되게 한다. 선광물을 보울에 수집하여 하루에 한번 옮긴다. 따라서 이 분리기는 금과같은 아주 무거운 입자를 회수하도록 고안되어 있어, 중질부분을 위한 제한된 저장용량 및 선광물의 배수의 정지를 때때로 수반하게 되는 과도한 지연으로 인하여 경질 및 중질부분의 연속식 분리기로서 거의 사용할 수 없다.

토비(Tobie)의 원심 선광기는 중력분리에 의하여 자갈로부터 금을 회수하기 위하여 트란스발에서 코앞스체 디깅스에 의하여 사용되고 있다. 공급수는 84rpm으로 회전하는 드럼에 공급된다. 회전드럼에서 부유 배출물은 경사드럼아래로 전진한 다음 내부 리프터에 의하여 배출된다. 조작의 원리는 금 입자가 원심력에 의하여 드럼의 벽에 유지되기에 충분히 조밀하며, 한편 물중의 보다 조밀하지 않는 물질은 장치를 통하여 지나간다는 것이다. 잡업일 마지막에 금을 드럼으로부터 제거한다. 크넬슨 정수압 분리기에서와 같이, 드럼의 제한 용량으로 인하여, 경질 및 중질부분의 연속 유동 분리는 선광되는 중질부분이 고도로 조밀하지 않고 고도로 유용하지 않는 경우 토비의 원심 선광기로 실시할 수 없게 된다.

연속 유동 무공 바스켓 원심분리기가 크기의 분류에 사용될 수 있다. 이러한 형태의 원심분리기에서, 나선 컨베이어는 원심 분리된 고형분을 스피닝 원추대의 작은 직경을 향하여 내측면을 따라 이동시킨다. 그러나 고형분을 통하여 이동하는 컨베이어는 이들 고형분을 혼합시켜 밀도에 따라 입자의 단층으로 분리되는 것을 방지한다. 이 결점을 인하여 그와같은 원심분리기는 경질 및 중질부분을 분리하는데 비능율적으로 된다. 마지막으로, 초원심분리기는 크기와 밀도가 다양한 클로이드와 중합체를 분리하는데 전형적으로 사용되는 실험실 기구이다. 이 장치는 높은 원심력, 낮은 고형분율, 및 본 발명의 원심분리기에 의하여 분리된 것보다 적은 입자크기 범위에서 작용한다. 초원심분리기의 처리량이 적기 때문에 광물의 경제적인 회수에 적당하지 않다.

본 발명은 원심력의 영향하에서 상이한 밀도의 입자를 분리하기 위한 연속 유동장치를 제공하여 준다. 통상 상업적 장치에서 분리하기 매우 곤란하거나 불가능한 상이한 밀도의 매우 소형의 입자를 본 발명에 의하여 분리할 수 있는데, 그 이유는 본 발명의 원심분리 장치에서는 침강력이 증가하고 또한 저밀도 입자에 대한 부력이 고밀도 입자의 농축슬러리층에 의하여 야기되기 때문이다.

상이한 크기와 밀도의 고체입자의 슬러리의 박막은 슬러리의 흐름이 사실상 층류를 이루도록 형성된 회전면에 대하여 이송된다, 회전면은 원심력이 고체입자를 회전면을 향하여 압착하도록 축에 대하여 회전되는 한편, 회전면의 형상은 회전면에 평행한 원심력의 성분이 슬러리를 장치의 배출단부를 향하여 밀도록 되어 있다.

가해진 원심력은 큰 밀도의 입자가 보다 적은 밀도의 입자의 속도보다 평균적으로 큰 속도로 액체를 통하여 방사상으로 운반되게 한다. 이러한 속도차이로 인하여 밀도가 큰 입자는 짧은 시간동안 밀도가 적은 입자보다 더 멀리 이동하게 된다. 조직은 높은 처리량에도 불구하고 긴 유동통로에 의하여 향상되며, 따라서 분리기를 통한 슬러리의 운반시간이 연장된다. 슬러리의 박막이 회전면을 따라 유동함에 따라, 밀도가 적은 입자는 회전축에 가장 가까운 박막의 부분에 유지되거나 또는 상기 박막 부분으로 이동한다. 따라서 입자는 그들의 밀도에 따라 엷은층으로 분리된다. 슬러리의 유동중에 상기 엷은층을 상호 분리함으로서, 입자의 경질 및 중질 부분은 분리될 수 있다.

본 발명에 따른 원심분리기는 상공한 공지기술의 견혀 갖고 있지 않다. 본 발명의 원심분리기는 설치하는데 시간을 소비함이 없이 또 엄격한 감시를 함이없이 작동될 수 있는 간단하고 신뢰성있는 장치이다. 본 발명의 원심분리기는 높은 처리량으로 경질 및 중질부분을 분리하므로 광물의 상업적 회수에 사용하기에 유리한 장치이다. 이는 소형이며 운반이 용이하다. 끝으로, 원심력에 귀인한 침강의 향상과 분리기를 통한 슬러리의 이동시간의 연장으로 인하여 종래의 분리방법에 의하여 분리될 수 없었던 미세 입자를 분리할 수 있다. 본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도의 본 발명의 분리기는 하나이상의 세장된 공급슬로트(9)를 포함하는 공급관(8)으로 구성되어 있다. 공급관(8)의 단부(10)는 장치의 분리부분(11)으로 연장하지만 기계적으로 그에 도립되어 있다.

분리부분(11)의 주요부품은 회전식 지지테이블(12)로 구성되며, 이 회전식 지지테이블(12)은 가상선(14)으로 표시한 회전축 둘레로 화살표(13)방향으로 회전하도록 설치되어 있다. 편향면(16)으로 구성되는 분할링 조립체(15)가 회전식 지지테이블(12)에 고착되어 있다. 편향면(16)은 세장된 노즐(17)을 형성한다. 각 분리기 날개(18)에 대하여 하나의 편향면(16)과 하나의 노즐(17)이 있다. 분리기 날개(18)는 각 시임(19)를 따라 편향면(16)의 각각의 일측단부에 고착되어서 장치를 통과한 물질을 수용 및 안내하기 위한 안내면(20)을 형성한다. 단 하나의 분리기 날개(18)가 도시되어 있지만, 다른 분리기 날개의 위치가 가상선으로 나타나 있다. 실시예의 여섯개의 분리기 날개(18)의 각각이 회전식 지지테이블(12)에 고착되어 있다. 이외에, 회전식 지지테이블(12)과 각 날개(18)사이의 조인트는 완전하고 연속적이기 때문에 어떠한 물질도 이 조인트 사이로 새어나갈 수 없다. 이와 마찬가지로 편향면(16)과 각 날개(18)사이의 시임(19)은 또한 완전하고 연속적이기 때문에 어떠한 물질도 이 시임을 통하여 이동할 수 없게 된다.

각 분리기 날개(18)의 외주단부는 중질 부분 제거기구(21)를 포함하고 있다. 제1도에 도시한 실시예에 따르면, 이 중질부분 제거기구는 날개(18)의 중간부분(23)과 외주부분(24)사이에 형성된 슬로트(22)에 위치된다. 슬로트(22)는 컨베이어 하우징(26)내에 내포된 테이퍼 나선 컨베이어(25)와 관련하여 작용한다.

조작중, 분리되는 슬러리는 화살표(27)방향으로 공급관(8)을 통하여 유동하여 가압하에 그를 통하여 공급된다. 중질 및 경질 부분을 함유하는 슬러리가 공급 슬로트(9)를 통하여, 그리고 제한 범위내에서 공급관(8)의 단부(28)와 회전식 지지테이블(12)의 표면(29)사이의 작은 갭을 통하여 방출됨에 따라, 슬러리는 표면(29), 우측덮개판(도시하지 않았음), 편향면(16)의 내측면 및 공급관(8)의 외측면(31)사이에 형성된 체임버에 축적되게 된다.

분리되는 슬러리가 체임버에 축점됨에 따라, 측부표면(29), 내측면(30), 및 상측덮개판에 지지된다. 슬러리가 표면에 지지됨에 따라, 테이블(12)은 회전되게 되므로 슬러리는 체임버로부터 세장된 노즐(17)을 통하여 슬러리를 추진하는 원심력을 받으며, 테이블(12)의 회전에 의하여 야기되는 원심력의 영향하에 슬러리는 노즐(17)로부터 날개(18)의 안내면(20)의 내측으로 이동되게 된다.

상술한 바와같이, 테이블(12)의 회전에 의하여 전달되는 원심력의 영향하에, 슬러리는 장치의 외주를 향하여 전진되어 안내면(20)에 지지되게 된다. 안내면(20)은 화살표(13)방향의 회전이 슬러리를 안내면(20)에 대하여 추진하도록 형성되어 있다.

슬러리가 화살표(32)방향으로 안내면(20)을 따라 전진됨에 따라, 원심력을 받아 슬러리의 중질성분이 안내면(20)을 향하여 이동되게 하고, 또 중질 부분으로 층을 이루는 층류에서 선광되게 하여 안내면(20)가까이의 엷은층을 선광한다. 슬러리의이동이 세장된 노즐(17)에 인접한 지점으로부터 슬로트(22)에 가까운 지점까지 전진함에 따라, 진행기간중 G힘은 날개(18)의 형상으로 인하여 증가된다. 안내면(20)에 가까운 중질물질의 성층과 선광의 증가는 이 진행기간의 증가의 결과로서 일어나게 된다. 슬러리가 슬로트(22)상으로 지나가면, 슬러리의 가장 무거운 부분은 슬로트(22)를 통과하는 경향이 있으며 나선 컨베이어(25)에 의하여 제거된다. 그 다음 슬러리의 나머지 경질부분은 날개(18)의 외주부분(24)까지 지나가 그로부터 장치를 떠난다.

상술한 장치의 이점의 평가는, 비교목적으로, 덜 조밀한 매질내에 현탁된 입자가 중력의 영향하에서 하향 방향으로 이동하게 되는 중력형 장치의 조작을 고찰함으로서 달성될 것이다. 입자의 침강은 현탁 매질의 밀도와 점성은 물론 입자의 크기, 질량, 형상 및 밀도에 의존하게 된다. 상업적으로 가치있는 여러가능한 상황에서, 침강은 중력의 영향하에서 전혀 관찰되지 않거나, 또는 침강속도가 공업적인 목적으로는 지나치게 느릴 수 있다. 본 발명에 의하면, 그와같은 슬러리에서 입자의 침강속도는 슬러리를 중력보다 강한 원심력장을 받게 함으로서 촉진된다.

분리속도의 증가이외에, 분리의 정도는 또한 본 발명에 따라 구성된 원심장치에서 증가된다. 특히 비교적 미세한 고체는 중력현상에 의하여 유체로부터 분리될 수 없다. 분리하는 힘이 증강되면, 혼합현상을 원심분리 장치의 힘과 비교하여 무시할 수 있게된다. 따라서 보다 능률적이고 신속한 분리가 촉진된다.

본 발명은 원심력장에서 상이한 밀도의 입자를 분리하는 연속 유동장치를 제공함으로서 원심력의 분리효과를 유리하게 이용한다. 이외에, 또한 원심 분리법을 이용함으로서 방사상 외측 엷은층에 선택적으로 농축되는 슬러리층이 생성되는데, 이 슬러리 층은 중질입자를 포함한다. 이는 침강 방향에 반대하는 밀도가 적은 입자에 증강된 부력을 가하므로서 성층의 정도를 증가시키는 부가적인 바람직한 효과를 갖는다.

제1도에 도시한 것과 같은 안내면(201)에 대한 바람직한 기하학적 윤곽은 제2도에 도식으로 표시되어 있다. 만곡면의 윤곽은 전 유동통로를 걸쳐 속도를 일정하게 하고 또 안내면(20)상의 막에서 유동하는 슬러리가 층류방식으로 유동하도록 설계되어 있다. 제2도와 관련하여 이러한 고도로 바람직한 특징은 다음 식에 따라 안내면(20)을 형성함으로서 달성될 수 있다.

θ=ctnα₀-[(R²-sin²α₀)1/2/(sinα₀)]-π/2+α₀+cos^-1[(sinα₀)/R]

상기 식에서 θ는 안내면(20)상의 한지점까지의 선과 회전축으로부터 슬로트(22)의 위치에 해당하는 한지점(33)까지의 선 사이의 각도이며, 여기에서 슬러리 부분이 분할된다. R는 회전축으로 부터 안내면(20)상의 각 지점까지의 선의 길이이고, α₀는 슬러리 분할 지점(33)에서 반지름R₀의 원(34)에 대한 접선과 상기 슬러리 분할지점에서 안내면(20)에 대한 접선 사이의 각도이다. 또한 R₁=R₀sinα₀로 나타낼 수 있다. 이 식에서 R₁은 회전축으로부터 편향면(16)까지의 선의 길이이고, R₀는 회전축으로부터 슬러리 분할 지점(33)까지의 길이이다. 기하학적 원리를 근거로 하여 Rsinα=R₀sinα₀로 나타낼 수 있다. 이 식에서 α는 반경R의 원에 대한 접선과 회전축(14)으로부터 상기 안내면 상의 한 지점에서 안내면(20)에 대한 접선 사이의 각도이다. 상기 식에서, 모든 각도는 라디안으로 나타내고, 유동편향면(20)에 대한 반지름R은 반지름R₀의 분수로서 나타낸다.

본 발명의 장치가 제3도 및 제4도에 더욱 완전히 도시되어 있다. 주요 작동부재는 제1도에 도시한 실시예와 사실상 동일한 방식으로 작동하며, 설명을 간편하게 하기 위하여, 제1도의 설명과 관련하여 사용된 것과 동일한 번호를 사용하였다. 특히 제3도 및 제4도에 따라 구성된 본 발명의 장치는 다수의 분리기 날개(18)에 연결되는 분할 링 조립체(15)에 공급하는 공급관(8)으로 구성되어 있다. 분리기 날개의 각각에 연결되어 있는 것은 날개의 외측부분에서 위치되는 중질부분 제거기구(21)이다.

제3도 및 제4도에 도시한 바와같이, 본 발명의 분리기는 수직방향으로 배향되어 있다. 제4도에 가장 명확하게 도시한 바와같이, 분리기 날개(18)의 안내면(20)으로부터 제거된다. 이들 나선 컨베이어(25)는 제4도에 가장 명확하게 도시한 바와같이 다수의 수압모우터(36)에 의하여 구동된다. 이들 모우터(36)는 회전식 설치용 지지체(38)내에 내포되는 수압튜우브(37)를 통하여 공급되는 수압유체에 의하여 구동되며, 상기 지지체는 축(44)를 회전시키기 위한 지지체이며, 그에 테이블(12)로 구성되는 조립체, 분할 날개(18), 및 장치의 연합부분이 회전할 수 있도록 설치되어 있다.

제거기구(21)의 출력(39)은 장치내에 형성된 체임버(40)와 연통되어 있고, 체임버(40)는 경질부분 출구(41)와 연통되어 있다.

이와 유사한 방식으로, 제거기구(21)에 의하여 제거되지 않는 경질부분은 환상 체임버(42)와 연통되어 있고, 체임버(42)는 경질부분 출구(43)와 연통되어 있다.

제1도와 관련하여 상술한 바와같이, 슬러리는 공급관(8)으로 들어가 분할 링 조립체(15)의 슬로트(1)를 통하여 안내면(20)으로 지나가며, 재료를 체임버(40)로 공급하는 중질부분 제거기구(21)에 의하여 제거된 중질 부분을 갖고 있다. 경질부분은 안내면(20)을 따라 계속 지나가 그로부터 체임버(42)로 배출된다.

재료가 수집되어 체임버(40)의 저부로 낙하함에 따라 재료는 중력 또는 흡입에 의하여 중질부분 출구 튜우브(41)를 통하여 제거된다. 이와 마찬가지로, 경질부분은 체임버(42)의 저부에 수집되어 출구(43)를 통하여 제거된다.

실제 조작조건하에서, 40-75%의 고체입자를 함유하는 진한 슬러리는 각 표면에 대하여 1미터당 2-10톤/시간 범위의 속도로 장치에 공급된다. 따라서 0.6미터의 폭의 여섯개의 유동편향면을 갖는 로우터에 있어서는, 처리량이 1일 170-900톤이 될 것이다. 전형적으로, 그와같은 장치는 직경1-2미터 범위의 로우터 크기를 갖는다.

제5도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것이다. 이 장치는 제1도-제4도의 장치와 사실상 유사한 방식으로 작동된다. 명확히 하기 위하여, 제5도의 실시예의 대응하는 부재는 제1-4도의 실시예에 대응하는 부재보다 높은 100단위로 부호를 표시하였다.

일반적으로, 이 장치는 분할 링 조립체(115)에 공급하는 공급관(108)으로 구성되어 있다. 분할 링은 다수의 세장된 노즐(117)을 형성하고, 이들 노즐은 표면(120및145)사이에 형성되는 슬로트의 크기는 표면(120)을 따라 운반되는 슬러리의 막이 매우 얇기 때문에 중요하지 않다.

제1-4도에 도시한 실시예와 대조하여, 제5도에 도시한 장치는 슬러리의 중질부분이 원심분리중 표면(120)을 향하여 추진되므로 상기 중질 부분을 제거하기 위한 상이한 기구를 포함하고 있다.

상술한 바와같이, 표면(120)에 의하여 형성된 유동통로의 단부에 도달하는 슬러리의 막은 작은 밀도의 입자를 포함하는 부분으로부터 큰 밀도의 입자를 포함하는 막의 부분을 분리하기 위하여 처리되어야 한다. 특히 표면(120)을 가로지르는 슬러리의 막은 매우 중요하다. 중질부분 제거기구는 슬러리의 층류를 방해하지 않도록 하여야 한다. 만약 슬러리가 층류 방식 보다도 난류방식으로 유동하는 경우, 발생되는 소용돌이는 상이한 밀도의 입자를 분리하기 보다도 혼합하는 경향이 있는 유동편 향면(120)에 수직을 이루는 성분을 갖게 될 것이다. 이와 마찬가지로, 슬러리의 중질부분을 제거하기 위한 기구는 슬러리가 유동편향면(120)을 따라 이동중에 유체에 남도록 하는 것이 중요하다. 만약 고체 입자가 슬러리로부터 분리되어 유동편향면에 대하여 고체상을 형성하는 경우, 경질 및 중질 부분의 분리과정은 중지될 것이다.

상기 요건은 제6도에 도시한 중질 부분 제거기구(122)에 의하여 달성된다. 제거기구(122)는 슬러리의 중질 및 경질 부분이 배출되는 체임버를 형성하는 하우징(126)을 포함한다. 특히 분할기 판(200)은 경질 부분 배출 체임버(202)로 부터 중질부분 배출 체임버(201)를 분리한다. 판(200)은 분리후 경질 및 중질부분이 혼합되는 것을 방지한다. 하우징(126)은 표면(120및145)의 단부에 의하여 형성된 개구상에 고정되고, 판(200)은 하우징(126)에 고정된다. 판(200)에 설치되는 분할 날개(203)에 의하여 분할이 행하여진다. 하우징(126)은 한쌍의 스크루우(204)에 의하여 장치에 고정된 것이 바람직하고, 분할날개(203)는 스크루우(205)에 의하여 판(200)에 고정되는 것이 바람직하다. 스크루우(204및205)의 사용은 하우징 및 분할 날개 조립체의 제거를 용이하게 하므로 분할 날개를 빈번히 교체하거나 연마하므로서 장치가 최상의 성능을 발휘하게 한다. 이외에, 그러한 장치는 분할 날개(203)와 표면(120)사이의 갭(206)의 조정을 가능하게 한다. 기타 분리 수단은 가변 폭의 캡을 포함하게 된다.

제5도 및 제6도에 도시한 장치의 조작중, 슬러리는 공급관(108)으로 들어가 분할 링 조립체(115)에 의하여 분할되어 그곳으로부터 표면(120및145)사이로 공급된다. 슬러리가 충류에 의하여 중질부분 제거기구(122)가까이로 공급되면, 표면(12)가까이에 위치한 슬러리(208)의 중질 부분(207)은 날개(203)의 끝과 표면(120) 사이의 갭을 통과하여 중질부분 배출 체임버(201)로 들어간다. 그다음 슬러리(208)의 나머지 부분은 날개의 상부를 통해 체임버(202)로 통과한다.

상술한 바와같이, 제2도에 도시한 유동편향면(20)의 형상은 사실상 층류방식으로 유동하는 슬러리가 유동통로 전체에 걸쳐 유지되도록 형상되어 있다. 따라서 막의 두께와 평균 유동속도는 사실상 일정하게 된다. 안내면(20)의 형상은 분할하기 전에 막을 두께게 하기 위하여 변형(편평하게) 시킬 수 있으며, 또는 고체의 축적을 방지하기 위하여 급경사지게 제작할 수 있다. 따라서 장치는 중력보다 원심력에 의하여 작동되는 핀치 슬루우스로서 작용하게 된다.

또한 선광물(큰 밀도의 입자)과 중간(중간밀도의 입자)부분을 분리하기 위하여 유동통로를 따라 하나 이상의 분리를 행할 수 있다. 전형적인 조작동안, 안내면(20)의 배출단부에서 원심력은, 각 속도에 따라, 중력에 의하여 가해지는 힘의 50-200배의 범위에 있게 된다. 원심력은 미세입자를 분리하기에 필요한 만큼 더욱 증가될 수 있으나, 이는 장치에 대한 마멸을 증가시키는 원인이 될 수도 있다.

본 발명의 실시예를 제1도-제5도와 관련하여 기술하였으나, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않는 한 여러가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (10)

1. 중질부분과 경질부분을 갖는 물질로부터 중질부분을 분리하는 장치에 있어서, 지지수단, 회전축에 대하여 상기 지지수단을 회전가능하게 지지하기 위한 회전수단, 상기 지지수단에 회전운동을 부여하기 위한 구동수단, 물질을 장치에 도입하는 공급수단, 상기 회전축에 비교적 가까운 위치로부터 상기 회전축으로부터 방사상으로 점진적으로 보다 많이 떨어진 위치까지 연장되며 또 상기 물질을 수용하고 상기 물질에 회전운동을 부여하고 상기 물질이 원심력을 받게 형성 및 위치되어 있는 원심분리면 수단, 및 상기 중질부분을 제거하도록 상기 원심분리면에 대하여 방사상으로 가장 외측 지점에 가까이 위치된 분리기 수단으로 구성되며, 또한 상기 원심분리면에 수단은 상기 원심력의 일부분만이 상기 물질을 상기 지지수단의 회전축으로부터 점진적으로 보다 많이 변위된 방사위치까지 전진되게 하거나, 또는 상기물질이 상기 회전축으로부터 비교적 많이 떨어진 상기 원심분리면 상의 지점을 향하여 전진함에 따라 상기 물질이 층을 이루도록 형성되어 있음을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 원심분리면은 반경과 상기 물질의 속도벡터의 접선 성분 사이에 예각을 이루는 방향으로 방사상 외방으로 연장됨을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 원심분리면 수단은 이것이 상기 회전축으로부터 방사상으로 보다 많이 변위된 위치를 향하여 연장됨에 따라 점진적으로 적어지는 폭을 갖는 상기 지지수단으로부터 연장됨을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 층을 이루게 하는 원심력은 상기 물질을 상기 원심분리면 수단에 대해 배치되는 막 형태로 형성하고, 상기 막은 박막으로 분할되며, 상기 원심분리면 수단은 상이한 속도를 상기 원심분리면 수단의 방향으로 상이한 박막에 부여할 수 있도록 위치되고 또 치수를 갖임을 특징으로 하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 원심분리면 수단은 대체로 다음 식으로 정의됨을 특징으로 하는 장치.

   θ=ctnα₀-[(R²-sin²α₀)1/2/(sinα₀)]-π/2+α₀+cos^-1[(sinα₀)/R]

   상기 식에서 θ는 회전축으로부터 상기 원심분리면 수단 상의 주어진 지점까지의 선과 상기 회전축으로부터 상기 분리기 수단의 위치에 인접한 제2의 지점까지의 선 사이의 각도이고, R는 상기 회전축으로부터 상기 원심분리면 수단상의 상기 주어진 지점까지의 상기 선의 길이이며, α₀는 반경R₀의 원에 대한 접선과 상기 제2의 지점에서 상기 원심분리면 수단에 대한 접선 사이의 거리이고, 여기에서 R₀는 상기 회전축과 상기 제2의 지점 사이의 거리이며, 상기 반경 R₀의 원은 회전축에 대하여 집중된다.
6. 제1항에 있어서, 상기 원심분리면 수단은 한쌍의 대면하는 지지체 표면 사이에서 이와함께 밀봉계합 관계로 고정되는 한쌍의 날개로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 원심분리면은 상기 회전축으로부터 방사상으로 점진적으로 많이 떨어진 위치를 향하여 상기 원심분리면 수단을 따라 물질의 사실상의 층류를 일으킬 수 있는 형상과 치수를 갖임을 특징으로 하는 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 원심분리면은 상기 지지수단과 대면하는 지지수단 사이에서 이들 수단과 밀봉계합관계로 배치된 부재에 의하여 형성됨을 특징으로 하는 장치.
9. 중질 및 경질로 슬러리 부분을 상호 분리하는 원심분리기에 있어서, 회전축에 대하여 회전가능한 하우징, 상기 회전축을 따라 위치된 고정 슬러리 흡입수단, 상기 하우징에 견고하게 고정되며 이와 동심을 이루며 또 상기 회전축과 동일한 방향으로 연장되는 최소한 두개의 슬로트를 갖는 슬러리 분배 링, 상기 하우징내에서 상기 회전축과 평행하게 놓여 상기 하우징내에 다수의 체임버를 형성할 수 있게 형성 및 위치되고 또 치수를 갖는 다수의 분리면, 상기 하우징을 회전시키는 수단, 상기 슬러리를 중질 및 경질부분으로 분할하기 위하여 상기 분리지점에 위치되는 분리수단, 상기 중질부분을 수용 및 배출하기 위한 제1부분 배출수단, 상기 경질 부분을 수용 및 배출하기 위한 제2부분 배출수단, 상기 중질부분을 수집하기 위한 고정 제1부분 수집 체임버, 및 상기 경질부분을 수집하기 위한 고정 제2부분 수집 체임버로 구성되며, 또한 상기 다수의 분리면은 상기 하우징에 견고히 고정되고 각 분리면은 상기 슬로트의 인접한 하나로부터 시작하여 분리지점까지 지나가는 슬러리 유동통로를 형성하며, 상기 각 분리면은 상기 분리면에 평행한 방향으로 상기 분리면에서 상기 슬러리에 가해진 원심력의 성분이 슬러리의 막의 유동을 사실상 층류 방식으로 유지시킬 수 있도록 형성됨을 특징으로 하는 원심분리기.
10. 제9항에 있어서, 상기 슬러리는 입자의 박막을 갖는 막을 형성하고, 박막의 입자의 평균 밀도는 박막이 분리면으로부터 떨어져 분리면에 수직인 방향으로 변위됨에 따라 점진적으로 작으며, 상기 분리수단은 밀도가 큰 입자를 함유하는 제1박막을 보다 밀도가 적은 입자를 함유하는 나머지 박막으로부터 분리하여 각각상기 제1부분과 제2부분을 형성함을 특징으로 하는 원심분리기.

Images