RU179269U1

RU179269U1 - AIR SEPARATOR

Info

Publication number: RU179269U1
Application number: RU2017125560U
Authority: RU
Inventors: Валентин Яковлевич Потапов; Владимир Валентинович Потапов; Дмитрий Денисович Степаненков; Евгений Валентинович Шестаков; Владимир Николаевич Макаров; Николай Владимирович Макаров; Петр Андреевич Костюк; Анатолий Ильич Афанасьев; Дмитрий Сергеевич Стожков
Original assignee: Валентин Яковлевич Потапов
Priority date: 2017-07-17
Filing date: 2017-07-17
Publication date: 2018-05-07

Abstract

Изобретение относится к области воздушного обогащения полезных ископаемых и предназначено для сепарации мелкоразмерных сыпучих смесей в зависимости от плотности, формы и размера разделяемых частиц.В известном воздушном сепараторе для обогащения руд, включающем разделительную камеру, разгонную пластину, установленную с возможностью изменения угла наклона, шарнирно закрепленной трамплинной полкой, воздушную всасывающую камеру и ограничительную полку, с целью повышения качества продуктов разделения за счет более контрастного распределения разделяемых компонентов при сходе с разгонной пластины, нижний край наклонной плоскости и верхний край криволинейного трамплина разделены щелью для разгрузки фракций частиц с большим коэффициентом трения причем, размер Р упомянутой щели должен удовлетворять условию Р≥3d, где d- максимальная крупность частиц исходного материала.Кроме того что в зону разделения введен вихреисточник, включающий в себя конфузорный канал подачи воздуха, вихревую камеру, сопла, формирующие воздушный поток с устойчивыми вихрями.При испытании лабораторного образца сепаратора доказана его эффективность для разделения слюдосодержащих сланцев.The invention relates to the field of air concentration of minerals and is intended for the separation of small-sized loose mixtures depending on the density, shape and size of the particles to be separated. In the known air separator for ore processing, including a separation chamber, an accelerating plate mounted with the possibility of changing the angle of inclination, pivotally fixed springboard shelf, air intake chamber and restriction shelf, in order to improve the quality of separation products due to a more contrast distribution In order to separate the separated components when leaving the accelerating plate, the lower edge of the inclined plane and the upper edge of the curved springboard are separated by a gap for unloading particle fractions with a high coefficient of friction; moreover, the dimension P of the said gap must satisfy condition P≥3d, where d is the maximum particle size of the starting material. In addition, a vortex source is introduced into the separation zone, including a confuser air supply channel, a vortex chamber, nozzles forming an air flow with stable vortices. With a separate sample of the separator, its effectiveness for the separation of mica schists has been proved.

Description

Изобретение относится к области воздушного обогащения полезных ископаемых и предназначено для сепарации мелкоразмерных сыпучих смесей в зависимости от плотности, формы и размера разделяемых частиц.The invention relates to the field of air enrichment of minerals and is intended for the separation of small-sized bulk mixtures depending on the density, shape and size of the particles to be separated.

Известно устройство воздушный сепаратор для разделения сыпучих материалов, содержащий прямоугольную разделительную камеру, загрузочный бункер с роторным питателем, окна для забора воздуха, патрубок для подсоединения материала, фланцы в нижней части разделительной камеры для присоединения бункеров разделенных фракций. Недостатком известного устройства для его реализации является низкая производительность и эффективность разделения потока сепарируемого материала. [Авторское свидетельство СССР №716638, кл. В07В 4/08, 1980].A device is known for an air separator for separating bulk materials, comprising a rectangular separation chamber, a loading hopper with a rotary feeder, windows for air intake, a pipe for connecting material, flanges in the lower part of the separation chamber for connecting the hoppers of the separated fractions. A disadvantage of the known device for its implementation is the low productivity and efficiency of the separation of the flow of the separated material. [USSR author's certificate No. 716638, cl. B07B 4/08, 1980].

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, включающее разделительную, всасывающую воздушные камеры, наклонную пластину, шиберы-отсекатели и приемники продуктов. [Авторское свидетельство СССР №1169758, кл. В07В 7/00, 1985].The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a device comprising a separation, suction air chambers, an inclined plate, slide gate and product receivers. [USSR author's certificate No. 1169758, cl. B07B 7/00, 1985].

Недостатком устройства является то, что оно не позволяет добиться максимально возможного различия в траекториях движения частиц компонентов при сходе с полочного устройства, так как частицы, расположенные в нижнем слое перемещающегося по разгонной пластине потока материала, не успевают погасить скорость при сходе с трамплинной полки, что приводит к взаимному засорению разделяемых компонентов. [Авторское свидетельство СССР №1169758, кл. В07В 7/00, 1985].The disadvantage of this device is that it does not allow to achieve the maximum possible difference in the trajectories of the particles of the components when leaving the shelving device, since the particles located in the lower layer of the material flow moving along the accelerating plate do not have time to quench the speed when leaving the springboard, which leads to mutual clogging of shared components. [USSR author's certificate No. 1169758, cl. B07B 7/00, 1985].

Целью изобретения является повышение эффективности воздушной сепарации за счет усиления контрастности в траекториях движения обособленных потоков частиц, падающих в разделительной камере, при сходе с полочного устройства.The aim of the invention is to increase the efficiency of air separation by increasing the contrast in the trajectories of the separate flows of particles falling in the separation chamber, when leaving the shelf device.

Технический результат - повышения эффективности разделения продуктов с различной скоростью витания и коэффициентом трения.The technical result is to increase the efficiency of separation of products with different speed of soaring and coefficient of friction.

Поставленная цель достигается тем, что в известном воздушном сепараторе для обогащения руд, включающем разделительную камеру, разгонную пластину, установленную с возможностью изменения угла наклона, шарнирно закрепленной трамплинной полкой, воздушную всасывающую камеру и ограничительную полку, нижний край наклонной плоскости и верхний край криволинейного трамплина разделены щелью для разгрузки фракций частиц с большим коэффициентом трения причем, размер Р упомянутой щели должен удовлетворять условию P≥3d_max, где d_max - максимальная крупность частиц исходного материала.This goal is achieved by the fact that in the known air separator for ore dressing, including a separation chamber, an accelerating plate mounted with the possibility of changing the angle of inclination, articulated by the springboard shelf, the air intake chamber and the restriction shelf, the lower edge of the inclined plane and the upper edge of the curved springboard are separated slit for discharging fractions of particles with a large friction coefficient and the size of said gap P must satisfy P≥3d _max, where d _max - maximum cr pnost particulate starting material.

Кроме того, в зону разделения введен вихреисточник, включающий в себя конфузорный канал подачи воздуха, вихревую камеру, сопла, формирующие воздушный поток с устойчивыми вихрями.In addition, a vortex source is introduced into the separation zone, including a confuser air supply channel, a vortex chamber, nozzles forming an air flow with stable vortices.

Использование щели между нижним краем наклонной плоскости и верхним краем криволинейного трамплина и воздушного потока за счет применения вытяжной вентиляции позволяет отвести значительную часть частиц с большими значениями коэффициентов трения и с большей «парусностью» из основного потока материала, транспортируемого в последующую стадию сепарации. Это улучшает условия для последующего разделения частиц, различающихся коэффициентами восстановления (упругости).Using the gap between the lower edge of the inclined plane and the upper edge of the curved springboard and the air flow through the use of exhaust ventilation allows you to remove a significant part of the particles with large values of the friction coefficients and with a greater “windage” from the main stream of material transported to the subsequent separation stage. This improves the conditions for the subsequent separation of particles with different recovery (elasticity) coefficients.

Размер щели между наклонной плоскостью и криволинейным трамплином выбирают, исходя из требований к гарантированному прохождению максимальных по размеру частиц сквозь щель, он должен быть, как это принято в практике обогащения полезных ископаемых, не менее трех максимальных размеров максимальных кусков.The size of the gap between the inclined plane and the curvilinear springboard is chosen based on the requirements for guaranteed passage of the maximum size particles through the gap, it should be, as is customary in the practice of mineral processing, at least three maximum sizes of maximum pieces.

Воздушный поток через конфузорный канал подачи воздуха поступает в вихревую камеру, в которой закручивается в зависимости от положения вихреисточника по направлению либо против направления по отношению к потоку разделяемого материала, закрученный в вихревой камере воздушный поток через сопла направляется в виде устойчивой системы присоединенных вихрей в зону разделения частиц материала. Под действием устойчивых присоединенных вихрей в зоне разделения происходит закручивание частицы твердого материала в соответствии их парусности. В зависимости от направления вращения частиц твердого материала по направлению или против направления, определяемого положением вихреисточника на них действует аэродинамическая сила Магнуса F_M направленная вниз или вверх соответственно, определяемая по формуле:The air flow through the confuser air supply channel enters the vortex chamber, in which it is twisted depending on the position of the vortex source in the direction or opposite to the direction relative to the flow of the material to be separated, the air flow twisted in the vortex chamber through the nozzles is directed as a stable system of attached vortices into the separation zone particles of material. Under the action of stable attached vortices in the separation zone, the particles of solid material twist in accordance with their windage. Depending on the direction of rotation of the particles of solid material in the direction or against the direction determined by the position of the vortex source, they are affected by the aerodynamic force of Magnus F _M directed down or up, respectively, determined by the formula:

F_M=mω(U+V).F _M = mω (U + V).

Таким образом, масса частицы твердого материала m, определяемая крупностью (размером) и плотностью частиц, то есть их парусностью, скорость воздушного потока U в зоне разделения, угловая скорость вращения частиц со, задаваемая вихреисточником, определяет величину аэродинамической силы Магнуса F_M. Указанное позволяет эффективно управлять скоростью витания частиц твердого материала, способствуя выведения в зоне разделения частиц с большей скоростью витания, тем самым повышая качество разделения материала. На фиг. 2 представлена схема действия аэродинамической силы Магнуса на частицу твердого материала, вращающуюся под действием предварительно закрученного, направленного на нее воздушного потока. Позиция А соответствует вращению частицы против направления вращения барабана. Позиция Б соответствует вращению частицы по направлению движения барабана.Thus, the particle mass of a solid material m, determined by the particle size (size) and density, that is, their windage, the air flow velocity U in the separation zone, the angular velocity of rotation of the particles ω specified by the vortex source, determines the magnitude of the Magnus aerodynamic force F _M. This allows you to effectively control the rate of rotation of the particles of solid material, contributing to the removal in the separation zone of particles with a higher speed of movement, thereby improving the quality of separation of the material. In FIG. 2 shows a diagram of the action of the aerodynamic force of Magnus on a particle of solid material rotating under the action of a pre-swirled air flow directed at it. Position A corresponds to the rotation of the particle against the direction of rotation of the drum. Position B corresponds to the rotation of the particle in the direction of movement of the drum.

В известных технических решениях не обнаружено признаков, сходных с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, на основании чего можно сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию «существенные отличия».In the known technical solutions, no signs are found that are similar to those that distinguish the claimed solution from the prototype, on the basis of which we can conclude that the proposed solution meets the criterion of "significant differences".

Данное устройство поясняется чертежами. На фигуре 1 изображен воздушный сепаратор, состоящий из разделительной камеры 1, аспирационная система 2, к нижней стенке которой при помощи шарнира 3 прикреплена ограничительная полка 4, состоящая из двух плит, жестко соединенных съемным креплением 5, разгонной пластины 6, установленной при помощи шарнирного крепления 7, трамплинной полки 8, закрепленной шарниром 9 к корпусу сепаратора, вихреисточника 10,включающего конфузорный канал подачи воздуха 11, вихревую камеру 12, сопла 13, формирующие воздушный поток с устойчивыми вихрями, 14 шибер переключения потока воздуха в вихреисточнике.This device is illustrated by drawings. The figure 1 shows an air separator, consisting of a separation chamber 1, an aspiration system 2, to the lower wall of which, by means of a hinge 3, a restrictive shelf 4 is attached, consisting of two plates rigidly connected by a removable fastener 5, an acceleration plate 6, mounted using a hinge 7, a diving board 8, fixed by a hinge 9 to the separator body, a vortex source 10, including a confuser air supply channel 11, a vortex chamber 12, nozzles 13 forming an air flow with stable vortices, 14 gate switch Air flow in the vortex source.

Процесс предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.The process of the proposed device is as follows.

Сепарирующий материал питателем или непосредственно с сита грохота подается на поверхность разгонной пластины 6. Причем разгрузка должна осуществляться равномерным слоем по всей ширине разгонной пластины. Углы наклона пластины 6 и трамплинной полки 8 зависят от гранулометрического состава и крупности сепарируемого материала и устанавливаются таким образом, чтобы не происходило зависание материала на поверхности трамплинной полки.The separating material is fed by a feeder or directly from the screen to the surface of the booster plate 6. Moreover, unloading should be carried out in a uniform layer over the entire width of the booster plate. The angles of inclination of the plate 6 and the springboard 8 depend on the particle size distribution and size of the separated material and are set so that the material does not hang on the surface of the springboard.

Под действием продольной составляющей силы тяжести материал скользит по наклонной плоскости, образуемой наклонной разгонной пластиной 6 и трамплинной полкой 8 шарнирно прикрепленной к кромке пластины со стороны схода материала. Разгонная пластина 6 служит для обеспечения ввода материала в разделительную камеру 1 сепаратора в виде упорядоченного слоя. Частицы, обладающие большей упругостью и меньшим коэффициентом трения, перескакивают на трамплин 8, приобретая большую горизонтальную составляющую скорости, летят в горизонтальном направлении на большее расстояние. В зоне разрыва плоскостей, образующих щель, размером P≥3d_max обеспечивающей прохождение частиц крупностью менее 3 диаметров, между поверхностью разделительной полки и трамплина 8 установлена аспирационная система 2, позволяющая отклонять частицы, обладающие «эффектом парусности» с высоким коэффициентом трения, по отношению к другим разделяемым компонентам. При такой загрузке, поток руды, при сходе с трамплинной полки 8, образует в разделительной камере 1 веерообразный поток, во внутренней части которого концентрируются преимущественно более легкие частицы, во внешней - более тяжелые частицы, обладающие более высокой массой. При работе сепаратора необходимо стремиться к тому, чтобы в разделительной камере 1 сепаратора достигалась максимальная контрастность распределения компонентов в потоке сепарируемой руды, так как чем выше контрастность распределения компонентов руды в «веере», тем меньше вероятность взаимного засорения выделяемых компонентов, а значит, тем выше показатели обогащения руды.Under the action of the longitudinal component of gravity, the material slides along an inclined plane formed by an inclined accelerating plate 6 and a diving board 8 pivotally attached to the edge of the plate from the vanishing side of the material. The accelerating plate 6 serves to ensure the input of material into the separation chamber 1 of the separator in the form of an ordered layer. Particles with greater elasticity and a lower coefficient of friction jump onto the springboard 8, acquiring a large horizontal velocity component, fly in the horizontal direction to a greater distance. In the area of rupture of the planes forming a gap with a size of P≥3d _max ensuring the passage of particles with a particle size of less than 3 diameters, an aspiration system 2 is installed between the surface of the dividing shelf and the springboard 8, which allows deflecting particles with a “sail effect” with a high coefficient of friction with respect to other shared components. With this loading, the ore flow, when leaving the springboard shelf 8, forms a fan-shaped stream in the separation chamber 1, mainly lighter particles are concentrated in the inner part, heavier particles with a higher mass are concentrated in the outer part. When the separator is operating, it is necessary to ensure that in the separation chamber 1 of the separator the maximum contrast of the distribution of components in the stream of separated ore is achieved, since the higher the contrast of the distribution of ore components in the “fan”, the less the probability of mutual clogging of the separated components, and therefore, the higher ore concentration indicators.

Воздушный поток через конфузорный канал 11 подачи воздуха поступает в вихревую камеру 12, в которой закручивается в зависимости от положения вихреисточника 10 по направлению либо против направления, по отношению к потоку разделяемого материала, закрученный в вихревой камере 12 воздушный поток через сопла 13 направляется в виде устойчивой системы присоединенных вихрей в зону разделения частиц материала. Под действием устойчивых присоединенных вихрей в зоне разделения происходит закручивание частицы твердого материала в соответствии их парусности. В зависимости от направления вращения частиц твердого материала по направлению или против направления, определяемого положением вихреисточника на них действует аэродинамическая сила Магнуса F_M направленная вниз или вверх соответственно, определяемая - по формуле:The air flow through the confuser channel 11 of the air supply enters the vortex chamber 12, in which it is twisted depending on the position of the vortex source 10 in the direction or opposite to the direction relative to the flow of the material to be separated, the air flow twisted in the vortex chamber 12 through the nozzle 13 is guided in the form of a stable systems of attached vortices in the zone of separation of material particles. Under the action of stable attached vortices in the separation zone, the particles of solid material twist in accordance with their windage. Depending on the direction of rotation of the particles of solid material in the direction or against the direction determined by the position of the vortex source, they are affected by the aerodynamic force of Magnus F _M directed down or up, respectively, determined by the formula:

F_M=mω(U+V).F _M = mω (U + V).

Таким образом, масса частицы твердого материала m, определяемая крупностью (размером) и плотностью частиц, то есть их парусностью, скорость воздушного потока U в зоне разделения, угловая скорость вращения частиц ω, задаваемая вихреисточником, определяет величину аэродинамической силы Магнуса F_M. Указанное позволяет эффективно управлять скоростью витания частиц твердого материала, способствуя выведения в зоне разделения частиц с большей скоростью витания, тем самым повышая качество разделения материала. При испытании лабораторного образца сепаратора на слюдосодержащих сланцах, дробленных до класса -1,5+0,7 мм, извлечение слюды из исходного сырья составило 88%, что на 16% выше, чем у прототипа.Thus, the particle mass of a solid material m, determined by the particle size (size) and density, that is, their windage, the air flow velocity U in the separation zone, the angular velocity of particle rotation ω specified by the vortex source, determines the magnitude of the Magnus aerodynamic force F _M. This allows you to effectively control the rate of rotation of the particles of solid material, contributing to the removal in the separation zone of particles with a higher speed of movement, thereby improving the quality of separation of the material. When testing a laboratory sample of the separator on mica schists, crushed to a grade of -1.5 + 0.7 mm, the extraction of mica from the feedstock was 88%, which is 16% higher than that of the prototype.

Claims

1. An air separator for separating ores, including a separation chamber, an accelerating plate mounted with the possibility of changing the angle of inclination, pivotally mounted by a springboard shelf, an air suction chamber and a restriction shelf, characterized in that in order to improve the quality of separation products due to a more contrast distribution of shared components when leaving the accelerating plate, the lower edge of the inclined plane and the upper edge of the curved springboard are separated by a gap for unloading particle fractions with a large by the coefficient of friction, moreover, the dimension P of the aforementioned gap must satisfy the condition:

P≥3d _max ,

where d _max - the maximum particle size of the source material.

2. The separator according to claim 1, characterized in that a vortex source is introduced into the separation zone, including a confuser air supply channel, a vortex chamber, nozzles forming an air flow with stable vortices.