RU2133645C1

RU2133645C1 - Centrifugal-vibration concentrator

Info

Publication number: RU2133645C1
Application number: RU97120442A
Authority: RU
Inventors: В.М. Лепехин
Original assignee: Лепехин Владимир Михайлович
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 1999-07-27

Abstract

FIELD: concentration of mineral resources, applicable for separation of solid particles in density, for instance, for processing of gold-containing ores and fine-class sands. SUBSTANCE: the centrifugal-vibration concentrator has a bowl connected to the bottom of which with one end is a drive secured to a frame and communicating with the other end of the shaft, one end of the shaft is connected to the rotation drive through a cardan joint, the other end of the shaft is attached to the inner side of the bowl bottom, and on the outer side the bottom has a cylindrical lug of ferromagnetic material; located inside the lug is a pin attached to the frame, its termination is made in the form of a ring magnet. EFFECT: simplified design, enhanced reliability and expanded field of use. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для разделения твердых частиц по плотности, например, для переработки золотосодержащих руд и песков тонких классов. The invention relates to the field of mineral processing and can be used to separate solid particles by density, for example, for processing gold-bearing ores and sands of thin classes.

Известны центробежные аппараты, в которых на частицы материала действуют центробежные силы, во много раз превышающие силу собственного веса. Например, чашевые концентраторы (1). Такие концентраторы содержат вращающуюся чашу с нарифлением на внутренней поверхности в виде кольцевых канавок. На дно чаши подается питание, в процессе работы тяжелый концентрат собирается в кольцевых канавках, по мере его накопления чаша останавливается или снижает обороты, питание прекращается и концентрат смывается через отверстие на дне чаши. 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, bowl concentrators (1). Such hubs comprise a rotatable bowl with arrester on the inner surface in the form of annular grooves. Power is supplied to the bottom of the bowl, during operation, the heavy concentrate is collected in the annular grooves, as it accumulates, the bowl stops or slows down, the power stops and the concentrate is washed off through an opening at the bottom of the bowl.

Недостатком таких аппаратов является невысокое качество концентрата ввиду того, что в процессе работы пристенный слой материала под действием центробежных сил сильно уплотняется и разделение становится неэффективным. The disadvantage of such devices is the low quality of the concentrate due to the fact that during operation the wall layer of the material under the action of centrifugal forces is strongly compacted and separation becomes ineffective.

Известен также сепаратор Knelson компании Batman Enginering Incorporation (2). Сепаратор содержит вертикально установленный ротор, выполненный в форме усеченного конуса с двойными стенками. Питание 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 воды. Разгрузка концентрата осуществляется периодически по мере накопления его в рифлях. Knelson separator from Batman Enginering Incorporation (2) is also known. 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 higher than the force of their own weight and, on the other hand, by ascending flows of water. Concentrate is unloaded periodically as it accumulates in the flutes.

Недостатками такого устройства являются сложность конструкции, а также высокие требования к поддержанию режимов работы и чистоте разрыхляющей воды. The disadvantages of this device are the complexity of the design, as well as high requirements for maintaining operating modes and the purity of loosening water.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является центробежно-вибрационный концентратор Брагина (3). Концентратор включает раму, чашу, установленную на валу в эксцентрике, соединенным шкивом с приводом, при этом вал нижней частью соединен с приводом вторым шкивом и прикрепленной к шкиву торообразной эластичной оболочкой. Чаша выполнена с кольцевыми канавками на внутренней поверхности и с отверстием в днище. Привод, вращая вал через торообразную оболочку и вращая эксцентрик, сообщает чаше вращение и радиальные биения. В рабочем режиме исходное сырье подается во вращающуюся чашу, центробежные силы отбрасывают частицы сырья на стенку чаши, а радиальные силовые импульсы, действующие в плоскости, перпендикулярной оси вращения чаши, разрыхляют пристенный слой сырья, не давая ему уплотниться, и поддерживают процесс разделения. По мере накопления тяжелой фракции в кольцевых канавках подача питания в чашу прекращается, чаша останавливается и тяжелая фракция смывается через отверстие в днище в сборник. Closest to the proposed invention is a centrifugal-vibration concentrator Bragin (3). The hub includes a frame, a bowl mounted on a shaft in an eccentric connected by a pulley to the drive, the shaft being connected to the drive by a second pulley and a toroidal elastic shell attached to the pulley. The bowl is made with annular grooves on the inner surface and with a hole in the bottom. The drive, rotating the shaft through a toroidal shell and rotating the eccentric, tells the bowl rotation and radial runout. In the operating mode, the feedstock is fed into the rotating bowl, centrifugal forces drop the feed particles onto the bowl wall, and the radial force impulses acting in the plane perpendicular to the axis of rotation of the bowl loosen the wall layer of the feedstock, preventing it from compacting, and support the separation process. As the heavy fraction accumulates in the annular grooves, the power supply to the bowl stops, the bowl stops and the heavy fraction is washed off through the hole in the bottom of the collector.

Недостатком такого аппарата является сложность конструкции и недостаточная ее надежность, особенно при высоких частотах вращения. The disadvantage of this apparatus is the design complexity and its insufficient reliability, especially at high speeds.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение ее надежности и расширение рабочих режимов работы. The objective of the invention is to simplify the design, increase its reliability and expand operating modes.

Сущность изобретения заключается в том, что в центробежно-вибрационном концентраторе, включающем чашу, к днищу которой одним концом подсоединен вал, привод, закрепленный на раме и сообщенный с другим концом вала, вал одним концом сообщен с приводом вращения карданным шарниром, другой конец вала крепится к внутренней стороне днища чаши, а на внешней стороне днище содержит цилиндрический выступ из ферромагнитного материала, внутри выступа размещен закрепленный на раме штырь, окончание которого выполнено в виде кольцевого магнита. The essence of the invention lies in the fact that in a centrifugal vibration concentrator, including a bowl, to the bottom of which a shaft is connected at one end, a drive mounted on the frame and connected to the other end of the shaft, the shaft is connected at one end to the rotation drive by a universal joint, the other end of the shaft is attached to the inside of the bottom of the bowl, and on the outside of the bottom there is a cylindrical protrusion of ferromagnetic material, a pin fixed to the frame is placed inside the protrusion, the end of which is made in the form of an annular magnet.

Благодаря тому, что вал чаши соединен с приводом вращения карданным шарниром, а чаша содержит цилиндрический выступ, внутри которого размещен укрепленный на раме штырь с магнитом, чаша, вращаясь на валу, притягивается своим выступом к штырю и обкатывает его, испытывая при вращении и радиальные биения. Due to the fact that the shaft of the bowl is connected to the rotation drive by a cardan joint, and the bowl contains a cylindrical protrusion, inside of which there is a pin mounted with a magnet mounted on the frame, the bowl, rotating on the shaft, is attracted by its protrusion to the pin and rolls it in, experiencing radial runout during rotation .

На чертеже представлен общий вид концентратора. Концентратор содержит раму 1, чашу 2, установленную на валу 3. Вал верхним концом соединен с приводом 4 карданным шарниром 5. На внешней стороне дна чаша содержит цилиндрический выступ 6, выполненный из ферромагнитного материала. Внутрь выступа входит штырь 7 с кольцевым постоянным магнитом 8. Концентратор содержит также приемник легкой фракции 9 и приемник тяжелой фракции 10. The drawing shows a General view of the hub. The hub contains a frame 1, a bowl 2 mounted on the shaft 3. The shaft with its upper end is connected to the drive 4 by a cardan joint 5. On the outside of the bottom of the bottom, the bowl contains a cylindrical protrusion 6 made of ferromagnetic material. Inside the protrusion includes a pin 7 with an annular permanent magnet 8. The hub also contains a light fraction receiver 9 and a heavy fraction receiver 10.

Сепаратор работает следующим образом. Привод 4 через карданный шарнир 5 вращает вал 3. Чаша 2 своим выступом 6 притягивается к штырю 7 с магнитом (стрелкой показано как замыкается магнитный поток) и упирается на него. При вращении вала за счет трения внутренней поверхности выступа по штырю происходит обкатка чаши по поверхности штыря. Таким образом, чаше 2 сообщается вращение и радиальные биения, определяемые радиальным зазором между внутренним диаметром выступа и диаметром штыря. Можно отметить, что каждая точка чаши в случае обкатки чаши без скольжения вычерчивает в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения, кривую линию, определяемую как трохоида (так же как и в прототипе). The separator works as follows. The drive 4 through the cardan joint 5 rotates the shaft 3. The bowl 2 with its protrusion 6 is attracted to the pin 7 with a magnet (the arrow shows how the magnetic flux closes) and rests on it. When the shaft rotates due to friction of the inner surface of the protrusion along the pin, the bowl is run-in on the surface of the pin. Thus, the bowl 2 is communicated with rotation and radial runout, determined by the radial clearance between the inner diameter of the protrusion and the diameter of the pin. It can be noted that each point of the bowl, in the case of running the bowl without sliding, draws in a projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation a curved line defined as a trochoid (as well as in the prototype).

В рабочем режиме на дно чаши подается питание в виде пульпы. Под действием центробежных сил поток сырья прижимается к внутренней рифленой поверхности чаши. Образованный пристенный слой сырья под действием радиальных силовых импульсов разрыхляется. Частицы тяжелой фракции, содержащиеся в обогащаемом материале, проникают в поры разрыхленного слоя и под действием центробежных сил концентрируются на дне кольцевых канавок. Частицы легкой фракции вместе с потоком воды сливаются через верхний край чаши в приемник 9. По мере накопления частиц тяжелой фракции концентратор останавливается и тяжелая фракция смывается в приемник 10 через отверстия на дне чаши (не показано). In operating mode, pulp is supplied to the bottom of the bowl. Under the action of centrifugal forces, the flow of raw materials is pressed against the internal corrugated surface of the bowl. The formed near-wall layer of raw materials under the action of radial force impulses is loosened. Particles of the heavy fraction contained in the enriched material penetrate the pores of the loosened layer and, under the action of centrifugal forces, are concentrated at the bottom of the annular grooves. Particles of the light fraction together with the water flow merge through the upper edge of the bowl into the receiver 9. As the particles of the heavy fraction accumulate, the concentrator stops and the heavy fraction is washed off into the receiver 10 through openings on the bottom of the bowl (not shown).

В целях снижения возможного нагрева от вихревых токов, наводимых в цилиндрическом выступе и в штыре, они могут быть выполнены шихтованными из электротехнической стали. Кроме того, вместо постоянного магнита может быть установлен электромагнит включаемый при переходных режимах работы концентратора. Обкатываемые поверхности могут иметь износостойкие покрытия. In order to reduce the possible heating from eddy currents induced in a cylindrical protrusion and in a pin, they can be made of charge from electrical steel. In addition, instead of a permanent magnet, an electromagnet that can be switched on during transient operation of a hub can be installed. Rolled surfaces may have wear resistant coatings.

Соотношением диаметра штыря и внутреннего диаметра выступа определяется соотношение между частотой вращения чаши ω и частотой ее радиальных биений f. The ratio of the diameter of the pin and the inner diameter of the protrusion determines the ratio between the rotation frequency of the bowl ω and the frequency of its radial beats f.

где m - есть отношение диаметра штыря к внутреннему диаметру выступа.

where m is the ratio of the diameter of the pin to the inner diameter of the protrusion.

Примером конкретного выполнения может служить центробежно-вибрационный концентратор производительностью около 200 кг/ч для материала крупностью минус 0,1 мм, в котором диаметр штыря составляет 25 мм, а внутренний диаметр цилиндрического выступа - 30 мм. Наибольший внутренний диаметр чаши у ее верхнего края составляет 120 мм. Чаша содержит кольцевые канавки глубиной 12 мм. Скорость вращения вала привода 850 об/мин, частота радиальных биений чаши - 5100 в минуту. An example of a specific implementation is a centrifugal vibration concentrator with a capacity of about 200 kg / h for a material with a particle size of minus 0.1 mm, in which the diameter of the pin is 25 mm and the inner diameter of the cylindrical protrusion is 30 mm. The largest inner diameter of the bowl at its upper edge is 120 mm. The bowl contains annular grooves 12 mm deep. The rotation speed of the drive shaft is 850 rpm, the frequency of the radial runout of the bowl is 5100 per minute.

Ряд предварительных экспериментов по обогащению золотосодержащих песков вышеуказанной крупности показал извлечение золота более 90%, при коэффициенте сокращения 800 и более. A number of preliminary experiments on the enrichment of gold-containing sands of the above size showed gold recovery of more than 90%, with a reduction ratio of 800 or more.

Для специалистов в этой области техники очевидно, что в конструкцию выше описанного 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 in the design of the above described 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.

Источники информации
1. Патент Российской Федерации, 2065775, кл. B 03 B 5/32, опубл. 1996 г.Sources of information
1. Patent of the Russian Federation, 2065775, cl. B 03 B 5/32 publ. 1996 year

2. Итоги науки и техники. - М.: ВИНИТИ, 1987 г. Обогащение полезных ископаемых, т. 21, с. 44. 2. The results of science and technology. - M.: VINITI, 1987. Mineral processing, t. 21, p. 44.

3. Авторское свидетельство, 1651955, кл. B 03 B 5/32, опубл. 1991/о 3. Copyright certificate, 1651955, cl. B 03 B 5/32 publ. 1991 / o

Claims

A centrifugal vibration concentrator, including a bowl, to the bottom of which a shaft is connected at one end, a drive mounted on the frame and communicated with the other end of the shaft, characterized in that the shaft is connected at one end to the rotation drive by a cardan joint, the other end of the shaft is attached to the inside of the bottom bowl, and on the outside of the bottom contains a cylindrical protrusion of ferromagnetic material, inside the protrusion there is a pin mounted on the frame, the end of which is made in the form of an annular magnet.