RU2101090C1

RU2101090C1 - Centrifugal separator

Info

Publication number: RU2101090C1
Application number: RU96110110A
Authority: RU
Inventors: В.В. Ермаков; В.М. Лепехин; А.К. Лопатков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Грант"
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1998-01-10

Abstract

FIELD: mineral dressing. SUBSTANCE: method is designed to separate minerals with regard to density. Separator contains rotor in the form of truncated cone with perforated surface enclosed in vessel containing device providing supply and pulsation of water. Cone, in the plane of its large base, is provided with annular wall with cylindrical apron fastened on inner surface of annular wall and facing light-fraction receiver so forming drainage port. The vessel has flange, central passage of which is embraced by cone apron. Raw material is fed into rotor through hollow shaft and cone small base zone. In running conditions, heavy fraction particles settle down on conical surface and penetrate through perforations into the vessel and further into heavy fraction collector. Light fraction particles move over the surface of rotor bath and, through drainage port, escape into light fraction collector. EFFECT: improved design and efficiency of operation. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для переработки золотосодержащих руд и песков тонких классов. The invention relates to the field of mineral processing and can be used for processing gold-bearing ores and sands of thin classes.

Известен широкий спектр машин для разделения твердых частиц по плотности, в которых разделение происходит под действием пульсирующих потоков воды и собственного веса, называемых отсадочными машинами. A wide range of machines for separating solid particles by density is known, in which separation occurs under the influence of pulsating flows of water and its own weight, called jigging machines.

Однако при относительно высокой производительности эти устройства не способны эффективно перерабатывать материал крупностью менее 0,1 мм, так как силы гидродинамики, действующие на мелкие частицы, намного превосходят силу их веса (1). However, with relatively high productivity, these devices are not able to efficiently process material with a particle size of less than 0.1 mm, since the hydrodynamic forces acting on small particles far exceed the force of their weight (1).

Известны центробежные аппараты, в которых на частицы материала действуют центробежные силы, во много раз превышающие силу собственного веса. Например, сепаратор Knelson компании "Batman Enginering Incorporation" (2). Сепаратор содержит вертикально установленный ротор, выполненный в форме усеченного конуса с двойными стенками. Питания сепаратора осуществляется через центральную трубу, не доходящую до дна ротора. Внутренняя поверхность конуса содержит кольцевые канавки, на дне которых имеются перфорации для подачи воды из межстенного пространства конуса для разрыхления пристенного слоя. В таком сепараторе на частицы действуют, с одной стороны, центробежные силы, в десятки раз превосходящие силу собственного веса и, с другой стороны, восходящие потоки волны. Разгрузка концентрации осуществляется периодически по мере накопления его в рифлях. Centrifugal devices are known in which centrifugal forces many times greater than the force of their own weight act on particles of a material. For example, the Knelson separator of Batman Enginering Incorporation (2). The separator contains a vertically mounted rotor made in the form of a truncated cone with double walls. The separator is fed through a central pipe not reaching the bottom of the rotor. The inner surface of the cone contains annular grooves at the bottom of which there are perforations for supplying water from the inter-space of the cone to loosen the wall layer. In such a separator, particles are affected, on the one hand, by centrifugal forces, tens of times greater than the force of their own weight and, on the other hand, upward flows of the wave. The concentration is unloaded periodically as it accumulates in the riffles.

Недостатками такого устройства являются периодичность действия и невысокая эффективность обогащения без предварительной узкой классификации обогащаемого материала. Это обусловлено тем, что по существу данное устройство представляет собой классифицирующий аппарат, где разделение частиц осуществляется в основном по их гидравлической крупности в восходящем потоке воды. The disadvantages of this device are the frequency of action and low efficiency of enrichment without preliminary narrow classification of the enriched material. This is due to the fact that, in essence, this device is a classifier, where the separation of particles is carried out mainly by their hydraulic size in an upward flow of water.

Наиболее близким к изобретению является сепаратор для минералов (3), включающий внутренний вращающийся конус с перфорацией в виде узких щелей, на внутренней поверхности которого установлены ребра. Сепаратор содержит невращающийся внешний конус, питающий патрубок для подачи воды, причем внешний конус установлен с возможностью осевых колебаний. Closest to the invention is a separator for minerals (3), including an internal rotating cone with perforation in the form of narrow slots, on the inner surface of which ribs are installed. The separator contains a non-rotating external cone supplying a pipe for supplying water, and the external cone is mounted with the possibility of axial vibrations.

В таком сепараторе вода подается через водопитающий патрубок в межконусное пространство, исходное сырье в нижнюю часть внутреннего конуса. Под действием центробежных сил частицы сырья прижимаются к его поверхности и образуют пристенный слой, толщина которого определяется высотой ребер. При этом осевые колебания внешнего конуса создают пульсирующий поток сквозь щели конуса и пристенный слой сырья. В пристенном слое происходит расслаивание частиц сырья по плотности и тяжелая фракция проникает через щели внутреннего конуса в межконусное пространство, а легкая фракция разгружается через верхнюю часть конуса. In such a separator, water is supplied through a water supply pipe to the inter-cone space, the feedstock to the lower part of the inner cone. Under the action of centrifugal forces, the particles of raw materials are pressed to its surface and form a wall layer, the thickness of which is determined by the height of the ribs. In this case, the axial vibrations of the outer cone create a pulsating flow through the slots of the cone and the near-wall layer of raw materials. In the near-wall layer, separation of the particles of the raw material by density occurs and the heavy fraction penetrates through the cracks of the inner cone into the inter-cone space, and the light fraction is unloaded through the upper part of the cone.

Недостатками такого аппарата являются, во-первых, низкая надежность конструкции, а именно: уплотнения между вращающимся и неподвижным конусами в сопрягаемом месте в верхней части аппарата. Здесь возникает самое высокое давление воды от вращения внутреннего конуса и от осевых колебаний внешнего конуса, что при наличии самых малых зазоров приводит к возникновению значительных паразитных потоков суспензии, быстрому забиванию этих зазоров частицами сырья и выходу аппарата из строя. Во-вторых, такой аппарат не способен работать при высоких частицах вращения внутреннего конуса, т.к. с увеличением частоты вращения происходит интенсивное обезвоживание пристенного слоя материала по мере уменьшения диаметра оболочки конуса. Следовательно, эффективность работы сепаратора при переработке мелких классов сырья сразу снижается. Кроме того, в данном сепараторе разгрузка тяжелой фракции в межконусное пространство осуществляется только через перфорированную поверхность конуса, что может снизить либо качество концентрата, либо привести к потере крупных частиц ценного продукта в тяжелой фракции. The disadvantages of this apparatus are, firstly, the low reliability of the design, namely: the seal between the rotating and fixed cones in the mating place in the upper part of the apparatus. Here, the highest water pressure arises from the rotation of the inner cone and from the axial vibrations of the outer cone, which, in the presence of the smallest gaps, leads to the emergence of significant parasitic flows of the suspension, the rapid clogging of these gaps by the particles of raw materials and the failure of the apparatus. Secondly, such an apparatus is not able to work with high particles of rotation of the inner cone, because with an increase in the rotation frequency, intensive dehydration of the wall layer of the material occurs as the diameter of the cone shell decreases. Consequently, the efficiency of the separator in the processing of small classes of raw materials is immediately reduced. In addition, in this separator, the heavy fraction is unloaded into the inter-conical space only through the perforated cone surface, which can reduce either the quality of the concentrate or lead to the loss of large particles of a valuable product in the heavy fraction.

Задачей изобретения является повышение надежности конструкции и эффективности процесса обогащения. The objective of the invention is to increase the reliability of the design and the efficiency of the enrichment process.

Сущность изобретения заключается в том, что в сепараторе, содержащем ротор в виде усеченного конуса с перфорированной поверхностью и питающим патрубком в зоне меньшего основания конуса, помещенный в емкость с устройством подачи воды и пульсации последней, а также с установленным на ней приемником легкой фракции со стороны большого основания конуса и приемником тяжелой фракции со стороны меньшего основания, согласно изобретению, конус в плоскости большего основания снабжен кольцевой стенкой с цилиндрическим козырьком, укрепленным на меньшем диаметре кольцевой стенки и обращенным в сторону приемника легкой фракции, образуя сливное отверстие, а емкость содержит фланец, центральное отверстие которого охватывает козырек конуса, причем в зазоре между фланцем емкости и кольцевой стенкой конуса размещено уплотнение, например лабиринтное. The essence of the invention lies in the fact that in a separator containing a rotor in the form of a truncated cone with a perforated surface and a supply pipe in the area of the smaller base of the cone, placed in a container with a device for supplying water and pulsation of the latter, as well as with a light fraction receiver mounted on it from the side a large base of the cone and the receiver of the heavy fraction from the side of the smaller base, according to the invention, the cone in the plane of the larger base is equipped with an annular wall with a cylindrical visor mounted on m nshem diameter of the annular wall and facing towards the receiver the light fraction forming the drain hole and the container comprises a flange, which covers the central hole of the cone visor, wherein the gap between the flange and the annular wall of the container taken conical seal, for example labyrinth.

Кроме того, в том же сепараторе в зоне большого основания конуса, на его боковой поверхности выполнена щель для выхода тяжелой фракции. In addition, in the same separator in the area of the large base of the cone, a slit for the exit of the heavy fraction is made on its lateral surface.

Благодаря тому что конус в плоскости большого основания снабжен кольцевой стенкой с цилиндрическим козырьком, укрепленным на меньшем диаметре кольцевой стенки и обращенным в сторону приемника легкой фракции, образуя сливное отверстие, а емкость содержит фланец, центральное отверстие которого охватывает козырек конуса, нежелательный выход воды из внешней емкости сепаратора возможен лишь через край внутреннего диаметра фланца, который максимально приближен к внутреннему диаметру кольцевой стенки конуса, т.е. к поверхности сырья, находящегося во вращающемся конусе. Таким образом, минимизирован перепад давления воды, определяющий паразитные утечки из внешней емкости. Установка уплотнения между фланцем емкости и кольцевой стенкой конуса способна свести эти утечки к нулю. Due to the fact that the cone in the plane of the large base is equipped with an annular wall with a cylindrical visor mounted on a smaller diameter of the annular wall and facing the receiver of the light fraction, forming a drain hole, and the container contains a flange, the central opening of which covers the visor of the cone, an undesirable exit of water from the outside separator capacitance is possible only through the edge of the inner diameter of the flange, which is as close as possible to the inner diameter of the annular wall of the cone, i.e. to the surface of raw materials in a rotating cone. Thus, the differential pressure of water, which determines parasitic leaks from an external tank, is minimized. The installation of a seal between the tank flange and the annular wall of the cone can reduce these leaks to zero.

Кроме того, кольцевая стенка ротора способна обеспечить создание водонасыщенного слоя сырья в пристенном слое без установки дополнительных ребер, как в установке-прототипе. А отсутствие таких ребер позволяет продвигаться частицам тяжелой фракции, если они крупнее перфораций на поверхности конуса, по внутренней его поверхности в сторону наибольшего диаметра, где выполнение разгрузочной щели делает возможным проникновение этих частиц во внешнюю емкость, что повышает эффективность работы сепаратора и расширяет его технологические возможности. In addition, the annular wall of the rotor is able to provide a water-saturated layer of raw materials in the wall layer without installing additional ribs, as in the installation of the prototype. And the absence of such ribs allows particles of a heavy fraction to move if they are larger than perforations on the surface of the cone along its inner surface towards the largest diameter, where the discharge gap makes it possible for these particles to penetrate into an external container, which increases the efficiency of the separator and expands its technological capabilities .

По существу предлагаемое устройство является центробежной отсадочной машиной, способной перерабатывать тонкие классы сырья. Essentially, the proposed device is a centrifugal jigging machine capable of processing thin classes of raw materials.

На чертеже представлен общий вид сепаратора. The drawing shows a General view of the separator.

Сепаратор содержит ротор в виде усеченного конуса 1 с полым валом 2, емкость 3 с патрубком 4 для подачи воды, с устройством 5 для генерации пульсаций воды и приспособлением 6 для разгрузки тяжелой фракции. Ротор включает кольцевую стенку 7 с цилиндрическим козырьком 8, образующим сливное отверстие ротора. Емкость 3 содержит фланец 9, центральное отверстие которого охватывает козырек конуса. В зазоре между фланцем и кольцевой стенкой установлено уплотнение 10, например лабиринтное. Подвижное дно 11 емкости крепится через эластичный элемент 12 к корпусу емкости и при совершении осевых возвратно-поступательных движений генерирует пульсации воды. Ротор 1 приводится во вращение приводом через шкив 13. На емкость 3 укреплено приспособление 14 для разгрузки легкой фракции. Конус может быть выполнен с разгрузочной кольцевой щелью 15. The separator contains a rotor in the form of a truncated cone 1 with a hollow shaft 2, a container 3 with a pipe 4 for supplying water, with a device 5 for generating water pulsations and a device 6 for unloading the heavy fraction. The rotor includes an annular wall 7 with a cylindrical visor 8 forming a drain hole of the rotor. The tank 3 contains a flange 9, the Central opening of which covers the visor of the cone. In the gap between the flange and the annular wall, a seal 10 is installed, for example a labyrinth. The movable bottom 11 of the tank is attached through an elastic element 12 to the body of the tank and generates ripples of water when performing axial reciprocating movements. The rotor 1 is driven into rotation by a drive through a pulley 13. A device 14 is mounted on the container 3 for unloading a light fraction. The cone can be made with a discharge ring slot 15.

Сепаратор работает следующим образом. The separator works as follows.

Ротор 1 через шкив 13 приводится во вращение. Емкость 3 наполняется водой через патрубок 4. Вода под действием колебательных движений дна 10 начинает пульсировать. Исходный материал по полому валу 2, на выходном конце которого находится питающий патрубок, поступает в нижнюю часть ротора 1 и под действием центробежных сил прижимается к перфорированной поверхности, образуя в конусе цилиндрическую ванну с материалом, внутренний диаметр поверхности которой определяется внутренним диаметром кольцевой стенки 8. Образованный на перфорированной поверхности конуса пристенный слой сырья под действием пульсирующей воды разрыхляется. Частицы тяжелой фракции, содержащиеся в обогащаемом материале, приникают в поры разрыхленного слоя и под действием центробежных сил перемещаются к поверхности конуса. Здесь частицы тяжелой фракции проникают сквозь перфорацию конуса во внешнюю емкость и разгружаются через приспособление 6. Если в конструкции предусмотрена разгрузочная щель 15, а частицы тяжелой фракции крупнее перфораций на поверхности конуса, то в процессе работы сепаратора эти тяжелые частицы, осевшие на поверхности конуса, под действием вращения и пульсаций потока воды перемещаются к разгрузочной щели 15, проникают в емкость 3 и разгружаются через приспособление 6. Частицы легкой фракции, вытесненные из пристенной зоны тяжелой фракцией и пульсациями воды, концентрируются ближе к поверхности слоя и под действием центробежных сил перемещаются к сливному отверстию, образованному цилиндрическим козырьком 8, и разгружаются в приемник легкой фракции 14. The rotor 1 through the pulley 13 is driven into rotation. The tank 3 is filled with water through the pipe 4. Water under the action of oscillatory movements of the bottom 10 begins to pulsate. The source material along the hollow shaft 2, at the output end of which there is a supply pipe, enters the lower part of the rotor 1 and is pressed against the perforated surface by the action of centrifugal forces, forming a cylindrical bath with material in the cone, the inner diameter of the surface of which is determined by the inner diameter of the annular wall 8. The wall layer of raw material formed on the perforated surface of the cone is loosened under the action of pulsating water. Particles of the heavy fraction contained in the enriched material penetrate into the pores of the loosened layer and under the action of centrifugal forces move to the surface of the cone. Here, the particles of the heavy fraction penetrate through the perforation of the cone into the external container and are discharged through the device 6. If a discharge gap 15 is provided in the design, and the particles of the heavy fraction are larger than the perforations on the surface of the cone, then during the operation of the separator these heavy particles settled on the surface of the cone, under the action of rotation and pulsation of the water flow moves to the discharge gap 15, penetrates into the container 3 and unloads through the device 6. Particles of the light fraction displaced from the wall zone of the heavy fraction water pulsations, they are concentrated closer to the surface of the layer and under the action of centrifugal forces move to the drain hole formed by the cylindrical visor 8 and are unloaded into the light fraction receiver 14.

Поверхность конуса 1 может быть выполнена из сетки с проходным отверстием заданной величины, исходя из крупности перерабатываемого материала. The surface of the cone 1 can be made of mesh with a through hole of a given size, based on the size of the processed material.

Устройство для создания пульсаций воды может быть выполнено таким же, как и в типовых отсадочных машинах: мембранным, воздушно-пульсационным и т. д. A device for creating water pulsations can be performed in the same way as in standard jigging machines: membrane, air-pulsation, etc.

Примером конкретного выполнения может служить центробежный сепаратор производительностью 1 т/ч для материала крупностью минус 0,1 мм, который содержит перфорированный ротор в виде усеченного конуса с углом конусности 8^o. Внутренний диаметр кольцевой стенки ротора 150 мм, внешний 200 мм. Частота вращения ротора 600 об/мин, частота колебаний воды 700 об/мин при амплитуде около 2 мм в слое материала на конической поверхности ротора. Радиальный зазор между цилиндрическим козырьком и отверстием фланца емкости составляет 1 мм. Между фланцем и кольцевой стенкой ротора установлено лабиринтное уплотнение с тремя кольцевыми выступами.An example of a specific implementation can serve as a centrifugal separator with a capacity of 1 t / h for material with a particle size of minus 0.1 mm, which contains a perforated rotor in the form of a truncated cone with a taper angle of 8 ^o . The inner diameter of the annular wall of the rotor is 150 mm, the outer 200 mm. The rotor speed is 600 rpm, the water frequency is 700 rpm with an amplitude of about 2 mm in a layer of material on the conical surface of the rotor. The radial clearance between the cylindrical visor and the opening of the container flange is 1 mm. Between the flange and the annular wall of the rotor, a labyrinth seal with three annular protrusions is installed.

Ряд предварительных экспериментов по обогащению золотосодержащих песков вышеуказанной крупности показал извлечение золота более 80% что на 15-20% выше показателей лучших аналогов. A number of preliminary experiments on the enrichment of gold-containing sands of the above size showed gold extraction of more than 80%, which is 15-20% higher than the performance of the best analogues.

Для специалистов в этой области техники очевидно, что в конструкцию устройства могут быть внесены изменения и дополнения, не выходящие за рамки сути изобретения, объем которых определен в формуле изобретения. For specialists in this field of technology it is obvious that the design of the device can be made changes and additions that do not go beyond the scope of the invention, the scope of which is defined in the claims.

Claims

1. A centrifugal separator containing a rotor in the form of a truncated cone with a perforated surface and a supply pipe in the area of the smaller base of the cone, placed in a container with a water supply and pulsation device for the latter, as well as a light fraction receiver mounted on the side of the larger base of the cone and a receiver heavy fraction from the side of the smaller base, characterized in that the cone in the plane of the larger base is provided with an annular wall with a cylindrical visor mounted on a smaller diameter of the annular wall and aschennym towards the receiver the light fraction forming the drain hole and the container comprises a flange, which covers the central hole of the cone visor, wherein the gap between the flange and the annular wall of the container taken conical seal, for example labyrinth.

2. The separator according to claim 1, characterized in that in the area of the larger base of the cone, an annular gap is made on its lateral surface to exit the heavy fraction.