RU2169047C2 - Spiral separator - Google Patents
Spiral separator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2169047C2 RU2169047C2 RU99107929/03A RU99107929A RU2169047C2 RU 2169047 C2 RU2169047 C2 RU 2169047C2 RU 99107929/03 A RU99107929/03 A RU 99107929/03A RU 99107929 A RU99107929 A RU 99107929A RU 2169047 C2 RU2169047 C2 RU 2169047C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gutter
- trough
- screw
- helical
- angle
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
- B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
- B03B5/62—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating by hydraulic classifiers, e.g. of launder, tank, spiral or helical chute concentrator type
- B03B5/626—Helical separators
Landscapes
- Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
- Centrifugal Separators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых разделением по плотности дисперсного горного сырья во взвесенесущем потоке малой глубины под действием гравитационной и центробежной сил и может быть использовано в горно-обогатительной промышленности для извлечения тяжелых ценных минералов и золота. The invention relates to mineral processing by density separation of dispersed mining raw materials in a suspension stream of shallow depth under the influence of gravitational and centrifugal forces and can be used in the mining and processing industry for the extraction of heavy valuable minerals and gold.
Известен винтовой сепаратор и его разновидность винтовой шлюз (см., например, Справочник по обогащению руд. Основные процессы. /Под ред. О.С. Богданова, М., Недра, 1983, с.120-127), представляющий собой неподвижный винтовой желоб с вертикальной осью, укомплектованные устройствами приема исходного питания, подачи смывной воды и отсекателями продуктов обогащения, принятый в качестве наиболее близкого аналога - прототипа. Known screw separator and its type of screw lock (see, for example, Handbook of ore dressing. The main processes. / Under the editorship of OS Bogdanov, M., Nedra, 1983, p.120-127), which is a fixed screw a chute with a vertical axis, equipped with devices for receiving the initial power, flushing water and cut-offs of enrichment products, adopted as the closest analogue - the prototype.
Винтовой сепаратор представляет собой особую разновидность аппаратов, работающих по принципу разделения дисперсного материала в безнапорном потоке малой глубины. У неподвижных винтовых сепараторов наклонный гладкий желоб (русло) выполнен в виде спирали с вертикальной осью. Пульпа загружается в верхнюю часть желоба и под действием силы тяжести стекает вниз в виде тонкого, разной глубины по сечению желоба, потока. При движении в потоке помимо обычных гравитационных и гидродинамических сил, действующих на зерна, развиваются центробежные силы. Зерна минералов с повышенной плотностью концентрируются у внутреннего борта желоба, а легкие - у внешнего. A screw separator is a special kind of apparatus working on the principle of separation of dispersed material in a pressureless stream of shallow depth. For stationary screw separators, the inclined smooth trough (channel) is made in the form of a spiral with a vertical axis. The pulp is loaded into the upper part of the gutter and, under the action of gravity, flows down in the form of a thin stream of different depth along the cross section of the gutter. When moving in a stream, in addition to the usual gravitational and hydrodynamic forces acting on the grains, centrifugal forces develop. Grains of minerals with increased density are concentrated on the inner side of the gutter, and light - on the outer.
Винтовые сепараторы применяются для обогащения мелкозернистых песков и измельченных руд, содержащих алмаз, магнетит, гематит, циркон, ильменит, рутил, касситерит, танталит, колумбит, вольфрамит, золото и платину. Screw separators are used to enrich fine-grained sands and ground ores containing diamond, magnetite, hematite, zircon, ilmenite, rutile, cassiterite, tantalite, columbite, tungsten, gold and platinum.
Водный поток, текущий по винтовому желобу, имеет следующие отличительные признаки:
- поток под влиянием центробежных сил принимает наклонное по отношению к горизонту положение с характерным серповидным профилем сечения - глубина потока в разных зонах поперечного сечения различна, малая глубина потока наблюдается в зонах у внутреннего борта желоба, а максимальная - в средней части, ближе к внешнему борту; с увеличением расхода воды толщина потока и его форма у внутреннего борта практически не изменяется; в средней части глубина потока при этом увеличивается; верхняя граница потока перемещается вдоль борта, увеличивая смоченный периметр желоба;
- скорость потока в различных зонах поперечного сечения также различна и различие в скоростях наблюдается не только по глубине потока, но и по радиусу; поверхностные слои имеют большую скорость, чем придонные, эти скорости увеличиваются и в направлении от внутреннего борта к внешнему; максимальная продольная скорость потока в сепараторах у внешнего борта достигает 2 м/с, а минимальная у внутреннего борта - 10-20 см/с;
- винтовой поток имеет различный характер движения - от ламинарного в тонких внутренних слоях до турбулентного в глубокой внешней части потока;
- на винтовом желобе из-за различия скоростей по глубине потока возникают циркуляционные течения, характерные для криволинейных потоков; верхние слои удаляются от оси вращения к внешнему борту желоба, а внутренние слои перемещаются в направлении наименьшего уклона винтовой поверхности, то есть к оси и внутреннему борту (поперечная циркуляция потока); при малых заполнениях желоба вращение потока наблюдается в одном направлении; при больших наполнениях поперечная циркуляция более сложная; в области внешнего борта образуется второй поток циркуляции, но обратного направления, и эта область неблагоприятна для процесса обогащения; скорость циркуляционного потока в 3-5 раз меньше продольной скорости потока. Длина пробега элементов поверхности потока от внешнего борта к внутреннему на винтовых сепараторах составляет 0,7-1,4 витка, на винтовых шлюзах - 1,5 витка. В винтовом потоке минеральные зерна имеют перемещение относительно друг друга не только вдоль желоба, но и в поперечном направлении. В итоге легкие зерна, имеющие большую скорость перемещения по потоку, не только обгоняют зерна придонного слоя потока, но и смещаются под влиянием центробежной силы в поперечной циркуляции к внешнему борту потока, образуя веер минералов на желобе. Частица, движущаяся по дну потока, имеет стремление попасть в приосевую зону потока, а взвешенная частица стремится передвинуться во внешнюю зону. Скачкообразное движение минеральных зерен создает пульсирующее движение от оси к внешнему борту и обратно. Центробежная сила, определяющая поперечное движение зерен, усиливает поперечные колебания потока при его движении вдоль винтового желоба. Мелкие зерна при малых скоростях движутся преимущественно скольжением по поверхности, крупные зерна - качением с подбрасыванием. При этом сила трения возникает при наличии контакта зерна с поверхностью желоба (или с минеральными зернами). Гидродинамическая сила, являясь функцией положения зерна по высоте потока и действуя совместно с вертикальными составляющими скорости от турбулентного характера течения потока, создает повышенную подъемную силу и способствует поддержанию зерен в полувзвешенном состоянии. Нормальная составляющая силы тяжести вместе с другими определяет величину силы трения, а тангенциальная вместе с другими - величину влекущей силы в направлении наибольшего уклона дна желоба.The water flow flowing through the spiral gutter has the following distinguishing features:
- the flow under the influence of centrifugal forces assumes an inclined position with respect to the horizon with a characteristic crescent-shaped profile of the cross section - the depth of the flow in different zones of the cross section is different, a small depth of flow is observed in the areas near the inner side of the gutter, and the maximum - in the middle part, closer to the outer side ; with increasing water flow, the thickness of the stream and its shape at the inner side practically does not change; in the middle part, the depth of the flow increases; the upper boundary of the flow moves along the side, increasing the wetted perimeter of the gutter;
- the flow rate in different zones of the cross section is also different and the difference in speeds is observed not only in the depth of the stream, but also in radius; surface layers have a greater speed than the bottom, these speeds increase in the direction from the inner side to the outer; the maximum longitudinal flow velocity in the separators at the outer side reaches 2 m / s, and the minimum at the inner side - 10-20 cm / s;
- the helical flow has a different nature of movement - from laminar in thin inner layers to turbulent in the deep outer part of the stream;
- on the helical trough, due to the difference in speeds along the depth of the flow, circulation flows occur, characteristic of curved flows; the upper layers are removed from the axis of rotation to the outer side of the gutter, and the inner layers move in the direction of the smallest slope of the helical surface, that is, to the axis and the inner side (transverse circulation of the flow); at small trough fillings, flow rotation is observed in one direction; with large fillings, the transverse circulation is more complicated; in the area of the outer side, a second circulation stream is formed, but in the opposite direction, and this area is unfavorable for the enrichment process; the circulation flow rate is 3-5 times less than the longitudinal flow rate. The path length of the elements of the flow surface from the outer side to the inner side on screw separators is 0.7-1.4 turns, on screw locks - 1.5 turns. In a helical flow, mineral grains are displaced relative to each other not only along the trough, but also in the transverse direction. As a result, light grains with a high flow rate not only overtake the bottom layer of the stream, but also shift under the influence of centrifugal force in the transverse circulation to the outer side of the stream, forming a fan of minerals on the gutter. A particle moving along the bottom of the stream tends to fall into the axial zone of the stream, and a suspended particle tends to move into the outer zone. The spasmodic movement of mineral grains creates a pulsating movement from the axis to the outer side and vice versa. The centrifugal force, which determines the transverse motion of the grains, enhances the transverse vibrations of the flow as it moves along the helical trough. Small grains at low speeds move mainly by sliding along the surface, large grains - by rolling with a tossing. In this case, the friction force occurs when there is contact of the grain with the surface of the trough (or with mineral grains). The hydrodynamic force, being a function of the grain position along the height of the flow and acting together with the vertical velocity components from the turbulent nature of the flow, creates an increased lifting force and helps to maintain the grain in a half-weighted state. The normal component of gravity together with others determines the magnitude of the friction force, and the tangential component together with others determines the magnitude of the attracting force in the direction of the largest slope of the bottom of the gutter.
Частицы тяжелых минералов плотностью более 4 г/см3 размером - 2 мм двигаются по направлению к оси сепаратора и могут создавать движущуюся зону концентратора. Частицы за пределами этой плотности отбрасываются к периферии и попадают в зону хвостов (отвального продукта).Particles of heavy minerals with a density of more than 4 g / cm 3 in size - 2 mm move towards the separator axis and can create a moving zone of the concentrator. Particles outside this density are discarded to the periphery and fall into the tailings zone (dump product).
Процесс разделения зернистого материала на винтовом желобе имеет две фазы (этапа): 1) расслоение материала по вертикали и переход тяжелых минералов в придонный слой; 2) смещение (перераспределение) зерен в радиальном направлении, образование минерального веера продуктов сепарации. Достигнув равновесного состояния (ориентировочно после двух-трех первых витков), зерна движутся по своим винтовым траекториям. В первой зоне (в первом этапе) важное значение имеют турбулетные пульсации потока и явления сегрегации при движении сплоченного придонного слоя. В придонные слои избирательно переходят крупные тяжелые зерна и менее избирательно - тяжелые мелкие зерна. Основными факторами разделения в первом этапе являются крупность и плотность зерен. Придонный слой обогащается тяжелой мелкой фракцией. Второй этап концентрации связан с явлением поперечной циркуляции потока, однако поперечное перемещение зерен вызывается также неодинаковой продольной скоростью легких зерен, занимающих верхние слои, и тяжелых зерен, движущихся в придонных слоях, что приводит к возникновению неодинаковых центробежных сил. Верхние зерна вынуждены под действием этих сил смещаться к внешнему борту, что усиливает параметры поперечных колебаний всего потока, так как тяжелые зерна верхних слоев в начальный период движутся к периферии, затем движутся обратно к оси винтового желоба. В результате поперечного перераспределения зерна формируют отдельные слои потока (концентрат, промпродукт, хвосты) и приобретают установившийся характер движения. The process of separating granular material on a helical trough has two phases (stages): 1) vertical separation of the material and the transition of heavy minerals into the bottom layer; 2) the displacement (redistribution) of grains in the radial direction, the formation of a mineral fan of separation products. Having reached an equilibrium state (approximately after the first two or three turns), the grains move along their helical trajectories. In the first zone (in the first stage), turbulent flow pulsations and segregation phenomena during the movement of a cohesive bottom layer are important. Large heavy grains selectively pass into the bottom layers and heavy small grains less selectively. The main separation factors in the first stage are grain size and density. The bottom layer is enriched with a heavy fine fraction. The second concentration stage is associated with the phenomenon of transverse circulation of the flow, however, the transverse movement of grains is also caused by the unequal longitudinal speed of light grains occupying the upper layers and heavy grains moving in the bottom layers, which leads to the appearance of unequal centrifugal forces. The upper grains are forced under the action of these forces to shift to the outer side, which strengthens the parameters of the transverse vibrations of the entire flow, since the heavy grains of the upper layers move to the periphery in the initial period, then move back to the axis of the helical groove. As a result of transverse redistribution of grain, separate layers of the flow are formed (concentrate, intermediate, tails) and acquire a steady-state character of movement.
К основным конструктивным параметрам, влияющим на работу винтовых сепараторов, относятся: диаметр винтового желоба, профиль его поперечного сечения, число витков, шаг винтового желоба, число отсекателей и место их установки. Диаметр винтового желоба определяет размер сепаратора. Выбор диаметру сепаратора зависит от заданной производительности по твердому, крупности и плотности разделяемого материала, применяемые на практике винтовые сепараторы имеют желоба диаметром 600-2000 мм. Считается (см., например, Шохин В. Н. Гравитационные методы обогащения. М.: Недра, 1993, с.249-270), что наиболее целесообразным профилем для обогащения материала мельче 2 мм является эллипс, у которого большая ось составляет 1/3 диаметра сепаратора и расположена горизонтально, а ее отношение к малой оси равно двум. Для материала мельче 0,2 мм рекомендуется более пологий профиль в виде кубической параболы. Для крупного материала (-12+2 мм) рекомендован выпуклый профиль в виде двух отрезков прямых: наклонного в горизонтальной плоскости под углом 17o в области выделения концентрата и горизонтального у внешнего борта сепаратора.The main design parameters that affect the operation of screw separators include: the diameter of the screw groove, the profile of its cross section, the number of turns, the pitch of the screw groove, the number of cutoffs and their installation location. The diameter of the screw chute determines the size of the separator. The choice of the diameter of the separator depends on the specified hardness, size and density of the material to be separated, screw separators used in practice have troughs with a diameter of 600-2000 mm. It is believed (see, for example, Shokhin V.N. Gravity methods of enrichment. M .: Nedra, 1993, p.249-270) that the most appropriate profile for enriching a material smaller than 2 mm is an ellipse with a major axis of 1 / 3 of the diameter of the separator and is located horizontally, and its relation to the minor axis is two. For material smaller than 0.2 mm, a flatter profile in the form of a cubic parabola is recommended. For large material (-12 + 2 mm), a convex profile in the form of two straight lines is recommended: inclined in the horizontal plane at an angle of 17 o in the area of concentrate separation and horizontal at the outer side of the separator.
Число витков желоба зависит от физических свойств разделяемого материала. Число витков желоба в промышленных сепараторах составляет 4-6. Основное перераспределение зерен заканчивается после прохождения двух-трех витков желоба, после чего зерна движутся на постоянных радиусах от вертикальной оси. Оптимальная длина желоба при извлечении минералов плотностью более 7 г/см3 равна трем виткам, плотностью 4-7 г/см3 - четырем виткам, плотностью 3,5-4 г/см3 - пяти-шести виткам. Шаг винтового желоба при постоянном диаметре определяет угол наклона желоба к его горизонтальной плоскости. С уменьшением относительно шага (отношение величины шага к диаметру аппарата) винтового желоба показатели обогащения для материала крупностью - 1+0,2 мм ухудшаются, а для материала крупностью мельче 0,2 мм - улучшаются. Относительный шаг для промышленных сепараторов принимается равным 0,4-0,6; а для винтовых шлюзов - 0,5-0,7. Бедные по содержанию тяжелой фракции зернистые материалы эффективнее обогащаются на сепараторах с шагом 0,5-0,7; богатые - с шагом 0,7-1,0.The number of turns of the gutter depends on the physical properties of the material being shared. The number of turns of the trough in industrial separators is 4-6. The main redistribution of grains ends after passing two or three turns of the trough, after which the grains move at constant radii from the vertical axis. The optimal length of the trough when extracting minerals with a density of more than 7 g / cm 3 is equal to three turns, a density of 4-7 g / cm 3 - four turns, a density of 3.5-4 g / cm 3 - five to six turns. The pitch of the helical groove with a constant diameter determines the angle of inclination of the groove to its horizontal plane. With a decrease with respect to the pitch (the ratio of the pitch to the diameter of the apparatus) of the helical trench, the enrichment indicators for a material with a particle size of 1 + 0.2 mm deteriorate, and for a material finer than 0.2 mm, they improve. The relative step for industrial separators is taken equal to 0.4-0.6; and for screw locks - 0.5-0.7. Granular materials poor in the content of the heavy fraction are more efficiently enriched in separators in increments of 0.5-0.7; rich - in increments of 0.7-1.0.
Вывод продуктов обогащения осуществляется отсекателями разной конструкции, установленными на отечественных сепараторах в конце последнего витка, а на зарубежных - на каждом витке желоба. Подача смывной воды для промывки движущегося потока тяжелой фракции решается двояко. По первому варианту в непосредственной близости к внутреннему борту желоба выполняется винтовой канал подвода смывной воды, либо канал выполняется в виде перфорированной трубы, изогнутой по винтовой линии. По второму варианту винтовой канал формируется внутренним бортом, ленточно-винтовым водосливом с острой кромкой и наклонной винтовой поверхностью. Вывод продуктов обогащения осуществляется отсекателями разной конструкции. В зависимости от исполнения винтовые аппараты (сепараторы и шлюзы) могут состоять из 1-5 винтовых желобов, работающих параллельно. Верхний предел крупности частиц, обогащаемых на винтовом сепараторе, определяется соотношением сил, действующих на частицы в поперечном направлении, и зависит от плотности разделяемых материалов. Он достигает по кварцу 12 мм /3,4/, по частицам тяжелых минералов плотностью 4-7 г/см3, как правило, 2-3 мм. Считается, что обогащение на винтовых сепараторах обычным (эллиптическим) профилем поперечного сечения желоба крупных частиц тяжелых минералов не эффективно. Нижний предел крупности частиц, извлекаемых в концентрат, определяется условиями взвешивания и распределения их по толщине потока в желобе сепаратора и равен 0.070 мм по кварцу. Для частиц минералов большей плотности он соответственно ниже. Эффективность извлечения тонких частиц в концентрат может быть повышена за счет снижения скорости и толщины потока. Этим условиям соответствует конструкция винтового шлюза, на котором обогащаются частицы (по кварцу) крупностью -0,5+0,020 мм.The output of enrichment products is carried out by cutters of various designs installed on domestic separators at the end of the last turn, and on foreign separators on each turn of the trench. The supply of flushing water to flush the moving stream of the heavy fraction is solved in two ways. According to the first option, in the immediate vicinity of the inner side of the gutter, a screw channel for supplying flush water is made, or the channel is made in the form of a perforated pipe bent along a helical line. According to the second variant, the helical channel is formed by the inner side, a band-screw spillway with a sharp edge and an inclined helical surface. The output of enrichment products is carried out by cutters of various designs. Depending on the design, screw devices (separators and locks) can consist of 1-5 screw channels operating in parallel. The upper limit of particle size enriched in a screw separator is determined by the ratio of forces acting on the particles in the transverse direction and depends on the density of the materials to be separated. It reaches 12 mm / 3.4 / in quartz, and in particles of heavy minerals with a density of 4-7 g / cm 3 , as a rule, 2-3 mm. It is believed that enrichment on screw separators with a conventional (elliptical) cross-sectional profile of the trench of large particles of heavy minerals is not effective. The lower size limit of the particles extracted into the concentrate is determined by the conditions of weighing and distributing them over the thickness of the flow in the separator trough and is equal to 0.070 mm per quartz. For particles of minerals of higher density, it is correspondingly lower. The efficiency of extraction of fine particles into the concentrate can be improved by reducing the speed and thickness of the stream. These conditions correspond to the design of a screw lock, on which particles are enriched (in quartz) with a particle size of -0.5 + 0.020 mm.
В отечественной практике выпускаются сепараторы с нерегулируемым шагом витков, изготовленные из силумина или в армоцементном исполнении. In domestic practice, separators with an unregulated pitch of turns are manufactured, made of silumin or in an armored cement version.
Желобы сепараторов футеруются морозостойкой резиной. Каждый желоб имеет свой пульпоприемник, смывную воду подают по трубам через водораспределительные устройства, установленные в нескольких местах по высоте желоба. За рубежом применяются винтовые сепараторы фирм: "Гемфри" (США), "Треллеборг" (Швеция), "Рейхерт" (Австралия). Винтовые шлюзы применяют для обогащения шламов и тонкодисперсных материалов. Особенностью их конструкции является более плоская форма профиля поперечного сечения винтового желоба. The gutters of the separators are lined with frost-resistant rubber. Each gutter has its own slurry receiver, flushing water is supplied through pipes through water distribution devices installed in several places along the height of the gutter. Abroad, screw separators are used: "Humphrey" (USA), "Trelleborg" (Sweden), "Reichert" (Australia). Screw locks are used to enrich sludge and fine materials. A feature of their design is a flatter cross-sectional profile of the helical groove.
Но как показала практика работы, концентраты, снимаемые с первых двух витков сепараторов (например, СВМ-750 А, СВМ-1200), характеризуются относительно низким содержанием ценного компонента. Отсекаемые продукты обогащения (концентраты и промпродукты) при этом требуют весьма развитой схемы перечистки и доводки. А существующие профили винтовых желобов при изменении плотности пульпы, величины исходного питания и содержания ценных минералов в перерабатываемом материале при работе сепаратора требуют постоянной подрегулировки и изменения положения отсекателей ввиду изменения траекторий движения зерен тяжелой фракции. Иначе, при работе винтовых аппаратов с существующими профилями поперечного сечения наблюдаются колебательные пульсационные движения взвесенесущего потока по сечению винтового желоба, поперечное растягивание концентратного потока и повышение сноса зерен ценных минералов в отвальный продукт. Наблюдаются при этом повышенные потери мелких зерен ценных минералов, усложнение операций регулировки и настройки работы оборудования, а при необходимости увеличения извлечения ценного компонента требуется излишнее завышение выхода концентрата, что осложняет выполнение последующих доводочных операций. В последнее время кроме изготовления винтовых аппаратов из силумина и в армоцементном исполнении желоба винтовых аппаратов изготовляют составными из элементов либо получаемых методом литья, либо получаемыех методом штамповки. При сборке винтового желоба при этом нарушается точность геометрии винтового русла. Смывную воду подают трубами через водораспределительные устройства, установленные в нескольких местах по высоте желоба, что не только усложняет подвод технологической воды, но и не обеспечивает качественной промывки потока тяжелой концентратной фракции. But as practice has shown, concentrates removed from the first two turns of separators (for example, SVM-750 A, SVM-1200) are characterized by a relatively low content of a valuable component. Cut-off enrichment products (concentrates and industrial products) at the same time require a very developed scheme of refining and refinement. And the existing profiles of helical grooves when changing the density of the pulp, the value of the initial feed and the content of valuable minerals in the processed material during the operation of the separator require constant adjustment and changing the position of the cutters due to changes in the trajectories of the movement of grains of the heavy fraction. Otherwise, during the operation of screw apparatuses with existing cross-sectional profiles, oscillatory pulsating movements of the suspension flow along the cross-section of the helical groove, transverse stretching of the concentrate flow, and an increase in the drift of grains of valuable minerals into the dump product are observed. At the same time, there are increased losses of small grains of valuable minerals, more complicated operations of adjusting and adjusting the operation of the equipment, and, if necessary, an increase in the extraction of a valuable component, an excessive overestimation of the concentrate yield is required, which complicates the performance of subsequent finishing operations. Recently, in addition to the manufacture of screw apparatuses from silumin and in the cement-cement version, the troughs of screw apparatuses have been manufactured as components of elements either obtained by casting or obtained by stamping. When assembling a screw chute, the accuracy of the geometry of the screw channel is thereby violated. Flushing water is supplied by pipes through water distribution devices installed in several places along the height of the gutter, which not only complicates the supply of process water, but also does not provide high-quality washing of the flow of heavy concentrate fraction.
Отрицательными сторонами существующих винтовых сепараторов являются также:
- недостаточно эффективная работа приемных устройств, особенно при больших и резких пульсациях воды в пульпе исходного питания, которые постоянно присутствуют при работе промывочно-обогатительных приборов и драг, что приводит к спонтанным колебаниям всего движущегося взвесенесущего потока по винтовому желобу; из-за недостаточного гашения скорости потока исходного питания наблюдаются нерегулируемые изменения качественных и количественных результатов обогащения;
- эллиптическая и параболическая формы профиля сечения желоба, до сих пор считающиеся классическими, не в состоянии стабилизировать ход процесса обогащения минерального сырья и ход процесса сегрегации зерен твердого по плотности, при работе характеризуются повышенной чувствительностью к любым нарушениям и изменениям параметров процесса, при этом любые изменения динамики потока вызывают резкие изменения кинематически и пространственного расположения потоков зерен разной плотности (веера минералов), что вызывает необходимость постоянного надзора за работой и частой регулировки положения элементов отсекателей продуктов обогащения или заведомого увеличения выхода концентрата до 15-20% от операции с целью обеспечения требуемой степени извлечения ценного;
- наблюдается излишнее усложнение подвода смывной воды, что затрудняет регулировку процесса промывки потока концентрата и отмывку от него механических увлеченных зерен пустой породы;
- сложность точного дозирования воды, излишнее разбавление, колебания содержания твердого в исходном питании от 10 до 45% и чувствительность к этому геометрии желоба усиливает поперечную циркуляцию жидкой фазы и пульсацию скорости этой циркуляции, что повышает занос пустой породы в концентратную зону и усиливает снос зерен ценных минералов (особенно мелких классов крупности) в отвальный (хвостовой) продукт.The negative sides of existing screw separators are also:
- insufficiently efficient operation of receiving devices, especially with large and sharp pulsations of water in the feed pulp, which are constantly present during the operation of washing and concentrating devices and dredges, which leads to spontaneous fluctuations of the entire moving weighted flow along the helical groove; due to insufficient quenching of the feed stream flow rate, unregulated changes in the qualitative and quantitative enrichment results are observed;
- the elliptical and parabolic forms of the cross-sectional profile of the trench, which are still considered classical, are not able to stabilize the process of mineral processing and the process of segregation of solid grains by density, are characterized by increased sensitivity to any disturbances and changes in process parameters, with any changes flow dynamics cause sharp changes in the kinematic and spatial arrangement of flows of grains of different densities (fans of minerals), which necessitates standing full supervision of the work and frequent adjustment of the position of the elements of the cutoffs of the enrichment products or a deliberate increase in the yield of concentrate up to 15-20% of the operation in order to ensure the required degree of valuable extraction;
- there is an unnecessary complication of the supply of flushing water, which makes it difficult to adjust the washing process of the concentrate stream and the washing of mechanical entrained empty rock grains from it;
- the difficulty of accurate dosing of water, excessive dilution, fluctuations in the solids content in the initial feed from 10 to 45% and sensitivity to this geometry of the trough enhances the transverse circulation of the liquid phase and the pulsation of the velocity of this circulation, which increases the drift of waste rock into the concentrate zone and enhances the drift of valuable grains minerals (especially small classes of fineness) in the dump (tail) product.
Винтовые сепараторы, как и их разновидность - винтовые шлюзы, являются устройствами первичного обогащения (концентрации) перерабатываемого дисперсного горного сырья. Отсюда - необходимость обеспечения стабильной работы винтового взвесенесущего потока. Screw separators, as well as their variety - screw locks, are devices for primary enrichment (concentration) of processed dispersed mining raw materials. Hence, the need to ensure stable operation of the helical suspension flow.
Задачей и целью изобретения является повышение качества, эффективности обогащения и степени извлечения ценных минералов всех классов крупности из дисперсных рудных материалов и металлоносных песков россыпей путем совершенствования конструкции, профиля сечения желоба винтового аппарата, а также повышения технологичности и снижения себестоимости изготовления этого оборудования. The objective and purpose of the invention is to improve the quality, concentration efficiency and the degree of extraction of valuable minerals of all size classes from dispersed ore materials and metal-bearing sand of placers by improving the design, the cross-sectional profile of the screw channel trough, as well as improving manufacturability and reducing the cost of manufacturing this equipment.
Задача и цель достигаются тем, что в винтовом сепараторе, включающем устройство приема исходного питания, винтовой желоб, устройство подачи смывной воды, остекатель продуктов обогащения и опорные стойки, согласно изобретению устройство приема исходного питания выполнено коробчатого типа, согласующимся с наружным и внутренним бортами верхней части винтового желоба, винтовой желоб имеет профиль сечения, включающий образующую прямую внутреннего борта, опускающуюся под углом 30o к горизонту до пересечения с прямой, образующей дно желоба, на расстоянии 0,2 от диаметра желоба при отсчете от вертикальной оси устройства, прямая, образующая дно желоба, расположена под углом 5-10o к горизонту и согласуется с образующей внешнего борта, выполненной по окружности радиусом 0,1- 0,2 от диаметра желоба, при этом максимальный габарит профиля по вертикали выполнен 0,25-0,3 от диаметра желоба, винтовой желоб в центре содержит центральную трубу с отверстиями, выполненными по винтовой линии согласно винтовой линии верхнего среза внутреннего борта, для подачи смывной воды, при этом отверстия выполнены под углом 45-60o к вертикальной оси устройства, а центральная труба жестко закреплена с внутренним бортом желоба для обеспечения его жесткости и прочности, отсекатель концентрата выполнен в виде короткого прямого желоба, на выходном срезе последнего витка желоба, опорные стойки крепятся непосредственно к наружном борту желоба.The objective and the objective are achieved in that in a screw separator including an initial power supply receiving device, a helical trough, flushing water supply device, enrichment products glazing and support legs, according to the invention, the initial power receiving device is box-type, consistent with the outer and inner sides of the upper part a helical groove, a helical groove has a cross-sectional profile, including forming a straight line of the inner side, descending at an angle of 30 o to the horizon until it intersects with a straight line forming the bottom of the groove, n and a distance of 0.2 from the diameter of the gutter when counting from the vertical axis of the device, the straight line forming the bottom of the gutter is located at an angle of 5-10 o to the horizontal and is consistent with the generatrix of the outer side, made around a circle with a radius of 0.1-0.2 from the diameter the groove, the maximum vertical profile dimension being 0.25-0.3 of the diameter of the groove, the helical groove in the center contains a central pipe with holes made along the helical line according to the helical line of the upper cut of the inner side, for supplying flush water, while make holes s 45-60 o angle to the vertical axis of the device, and the central tube is fixedly secured to the inner edge of the trough to provide rigidity and strength concentrate cutter is formed as a short straight chute at the outlet of the last cut of the coil troughs, the support legs are attached directly to the outer board the gutter.
Винтовой желоб сепаратора может быть выполнен как единое целое из стеклопластика, резины или пластмассы (на матрице, форме, оснастке). The spiral chute of the separator can be made as a unit of fiberglass, rubber or plastic (on the matrix, mold, tooling).
Винтовой желоб сепаратора может быть выполнен как единое целое нанесением на матрицу слоя будущей рабочей поверхности из смеси связующего износостойкого дисперсного наполнителя, последующей укладкой армирующих слоев и последующим формированием опорного тела винтового желоба из смеси связующего и дисперсного наполнителя разной крупности. The spiral groove of the separator can be made as a whole by applying a layer of a future working surface from a mixture of a binder of wear-resistant dispersed filler onto the matrix, then laying reinforcing layers and then forming the supporting body of the spiral groove from a mixture of binder and dispersed filler of different sizes.
Совокупность отличительных признаков изобретения обеспечивает при подаче исходного питания гашение скорости потока и хорошее распределение его на входе в винтовой желоб: усовершенствованный профиль поперечного сечения винтового желоба не допускает возникновения поперечных пульсационных колебаний, предельно способствует развитию веера минералов, иначе, расслоению дисперсной твердой фазы потока по плотности, предельно возможной концентрации тяжелых ценных минералов, предотвращает растягивание в поперечном направлении (по радиусу) потока тяжелой фракции, занос зерен пустой породы и снос зерен ценных минералов в отвальный продукт, увеличивает глубину обогащения. Все вышеуказанное способствует повышению производительности оборудования. The set of distinctive features of the invention provides for quenching the flow rate and providing good distribution at the inlet to the helical channel when supplying the initial power: an improved cross-sectional profile of the helical channel does not allow the occurrence of transverse pulsation oscillations, it contributes to the development of a fan of minerals, otherwise, stratification of the dispersed solid phase of the stream by density , the maximum possible concentration of heavy valuable minerals, prevents stretching in the transverse direction (along the radius) heavy fraction flow, introduction of waste rock grains and the removal of valuable mineral grains into the dump product, increases the concentration depth. All of the above contributes to increased productivity of the equipment.
На фиг. 1 изображен винтовой сепаратор; на фиг. 2 и 3 изображены профили винтовых желобов соответственно винтового сепаратора и винтового шлюза; на фиг. 4 изображен каркас оснастки, а на фиг. 5 изображена оснастка, с помощью которой может изготавливаться винтовой желоб. In FIG. 1 shows a screw separator; in FIG. 2 and 3 show the profiles of the screw grooves of the screw separator and the screw lock, respectively; in FIG. 4 shows a snap frame, and FIG. 5 depicts a tool with which a helical groove can be manufactured.
Винтовой сепаратор состоит из устройства приема исходного питания (загрузочного устройства) 1, винтового желоба 2, центральной трубы, обеспечивающей жесткость и прочность конструкции и выполняющей функцию устройства подачи смывной воды 3, отсекателя концентрата 4, опорных стоек 5 и хвостового желоба 6. При этом профиль поперечного сечения винтового желоба включает элементы: образующая винтовой поверхности внутреннего борта 7, образующая дна винтового желоба 8, образующая наружного борта 9, наружный винтовой борт 10, к которому непосредственно крепятся опорные стойки 5 (фиг. 2 и 3). The screw separator consists of a source power supply device (boot device) 1, a screw chute 2, a central pipe that provides rigidity and structural strength and functions as a flushing water supply device 3, a concentrate cutter 4, support racks 5 and a tail chute 6. The profile the cross section of the helical groove includes the elements: forming the helical surface of the
Винтовой каркас для оснастки по изготовлению винтовых желобов может включать центральную опорную ось - трубу 11, направляющую для движения шаблона 12, лучи арматуры 13, винтовые крепления лучей 14, борт оснастки 15, опору каркаса 16, поворотное устройство 17 (фиг.4). The screw frame for equipment for manufacturing screw gutters may include a central supporting axis - a
Матрица (форма, оснастка) для изготовления винтовых желобов включает кроме элементов каркаса сетку 18, бетонное тело матрицы 19, винтовые толкатели 20, устройства крепления эластичного борта оснастки для формирования винтового желоба 21 (фиг.5). The matrix (form, equipment) for the manufacture of helical gutters includes, in addition to frame elements, a
Винтовой сепаратор при подаче на него исходного питания и смывной воды работает следующим образом. The screw separator when applying to it the source of power and flushing water works as follows.
Пульпа питания поступает в пульпоприемник 1. При этом гасится скорость исходного взвесенесущего потока и дается последнему направленное движение в винтовой желоб 2. В это время в отверстия центральной трубы 3 подается в требуемом количестве одна из расчета постепенного усиления промывки потока тяжелой фракции, что регулируется высотой столба воды в центральной трубе 3. Пульпа исходного питания (взвесенесущий поток), двигаясь под действием силы тяжести по винтовому желобу 2, при наличии V-образного дна желоба 2 обеспечивает высаживание и концентрацию в первую очередь зерен тяжелых ценных минералов, которые сосредотачиваются (концентрируются) в области углового V-образного дна (поз. 7 и 8) винтового желоба 2. Подъем профиля дна желоба 2 под углом 5-10o препятствует в определенной степени возврату тяжелых минеральных зерен. Вода же и зерна пустой породы сбрасываются в хвостовой желоб 6. Поток тяжелой фракции (концентрат) отсекается отсекателем 4 и направляется на последующие операции перечистки и доводки. Ширина отсекателя 4 определяет величину выхода концентрата. Указанное предельно упрощает вопросы регулировки вывода концентрата при наглядном, визуальном наблюдении за ходом процесса обогащения.The feed pulp enters the slurry receiver 1. At the same time, the speed of the initial suspension flow is extinguished and the latter is given directional movement into the screw groove 2. At this time, one of the calculation of the gradual increase in washing of the heavy fraction flow is fed into the holes of the central pipe 3, which is regulated by the column height water in the central tube 3. The feed pulp (suspended flow), moving under the influence of gravity along the spiral groove 2, in the presence of a V-shaped bottom of the groove 2 provides planting and centration primarily grains of heavy minerals that focus (focus) in the field of angular V-shaped bottom (pos. 7 and 8) of the screw trough 2. The rise profile of the bottom trough 2 at an angle o 5-10 prevents to some extent returned heavy mineral grains. Water and grains of waste rock are discharged into the tail chute 6. The flow of the heavy fraction (concentrate) is cut off by the cutter 4 and is sent to subsequent cleaning and refinement operations. The width of the cutter 4 determines the yield of the concentrate. This extremely simplifies the issues of adjusting the output of the concentrate with visual, visual observation of the course of the enrichment process.
Дробить отсекаемую часть на концентрат и промпродукт чаще не имеет смысла, хотя "это и возможно, так как обогащение дисперсного горного сырья на винтовых аппаратах представляет собой операцию первичного обогащения с последующей перечисткой концентрата. В этом случае обеспечивается предельно высокое извлечение ценных минералов при возможно минимальном выходе концентрата (5-8%), а следовательно, высокая степень обогащения и концентрации ценного. It is more often not worth splitting the cut-off part into concentrate and industrial product, although “this is possible, since enrichment of dispersed mining raw materials on screw devices is an initial enrichment operation followed by purification of the concentrate. In this case, extremely high recovery of valuable minerals is ensured with the lowest possible yield concentrate (5-8%), and therefore, a high degree of enrichment and concentration of valuable.
При наличии матрицы (формы, оснастки) винтовой желоб может изготавливаться как единое целое из стеклопластика, пластмассы, резины или на основе иного связующего. Перед изготовлением поверхность бетонной матрицы смазывается антиадгезионным составом, например нагретым солидолом, и на матрицу наносят густую смесь эпоксидной смолы с износостойким наполнителем, например кварцевым песком крупностью мельче 0,5 мм, обеспечивая толщину рабочего слоя 5-10 мм. На этот слой наносится три стеклоткани с промазкой эпоксидной смолой, после чего формируется опорное тело винтового желоба из смеси эпоксидной смолы, кварцевого песка и любого тонкодисперсного наполнителя, например цемента. Каждый слой наносится на матрицу (форму, оснастку) после окончательного затвердевания предыдущего слоя. Винтовой желоб с помощью винтовых толкателей 20 приподнимается над поверхностью матрицы и далее как гайка с болта свинчивается с оснастки. Винтовой желоб зачищается, в него закрепляется центральная труба с отверстиями 3 и устанавливается на стойки 5. Винтовой сепаратор комплектуется устройством приема исходного питания и отсекателем 4. In the presence of a matrix (mold, tooling), the helical chute can be made as a whole from fiberglass, plastic, rubber or based on another binder. Before manufacturing, the surface of the concrete matrix is lubricated with a release agent, for example, heated solid oil, and a thick mixture of epoxy resin with a wear-resistant filler, for example quartz sand, finer than 0.5 mm in size is applied to the matrix, providing a working layer thickness of 5-10 mm. Three fiberglass fabrics coated with an epoxy resin are applied to this layer, after which the supporting body of the helical trough is formed from a mixture of epoxy resin, silica sand and any finely divided filler, such as cement. Each layer is applied to the matrix (mold, snap) after the final hardening of the previous layer. The screw chute with the help of
Целесообразно винтовые сепараторы и винтовые шлюзы изготовлять согласно следующему ряду типоразмеров 250 (300), 500, 800 и 1000 мм. It is advisable to manufacture screw separators and screw locks according to the following series of sizes 250 (300), 500, 800 and 1000 mm.
Винтовые сепараторы предложенной конструкции способны перерабатывать материал крупнее 0,5 мм, а винтовые шлюзы - материал мельче 0,5 мм. Винтовые аппараты малого типоразмера 250(300) и 500 мм применимы для переработки и обогащения проб песков в полевых условиях при геологоразведочных работах, при поиске месторождений, содержащих благородные, редкие, черные, цветные металлы и алмазы, а также в условиях научно-исследовательских лабораторий для выполнения опытов на обогатимость измельченных руд и песков, на шлихо-обогатительных фабриках и установках (ШОФ и ШОУ). Винтовые аппараты диаметром 800 и 1000 мм предназначены для использования на обогатительных фабриках, промывочно-обогатительных приборах, обогатительных установках и драгах. Screw separators of the proposed design are able to process material larger than 0.5 mm, and screw locks - material smaller than 0.5 mm. Small screw units of 250 (300) and 500 mm sizes are applicable for processing and enriching sand samples in the field during geological exploration, when searching for deposits containing precious, rare, ferrous, non-ferrous metals and diamonds, as well as in research laboratories for carrying out experiments on the enrichment of crushed ores and sands, at the concentrate processing plants and plants (SHOF and SHOW). Screw devices with a diameter of 800 and 1000 mm are intended for use in processing plants, washing and processing equipment, processing plants and dredges.
Винтовые аппараты новой модификации характеризуются повышенной производительностью, степенью извлечения и концентрации ценных компонентов из дисперсного горного сырья. The screw devices of the new modification are characterized by increased productivity, the degree of extraction and concentration of valuable components from dispersed rock raw materials.
Применение винтовых аппаратов нового поколения позволяет увеличить добычу золота и иных тяжелых ценных минералов из дисперсного горного сырья. The use of new-generation screw devices allows increasing the extraction of gold and other heavy valuable minerals from dispersed mining raw materials.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99107929/03A RU2169047C2 (en) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | Spiral separator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99107929/03A RU2169047C2 (en) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | Spiral separator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99107929A RU99107929A (en) | 2001-01-27 |
| RU2169047C2 true RU2169047C2 (en) | 2001-06-20 |
Family
ID=20218663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99107929/03A RU2169047C2 (en) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | Spiral separator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2169047C2 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102695562A (en) * | 2009-11-04 | 2012-09-26 | Cpg矿业资源技术控股有限公司 | Modular spiral separator elements |
| RU2507006C2 (en) * | 2008-08-01 | 2014-02-20 | СиПиДжи РЕСОРСИЗ-МИНЕРАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ ПТИ ЛТД | Adjustable involute concentrator and method of its actuation |
| CN109225601A (en) * | 2018-09-20 | 2019-01-18 | 四川天泽兴环境科技有限公司 | A kind of spiral chute ore-dressing plant and beneficiation method |
| WO2020143285A1 (en) * | 2019-01-10 | 2020-07-16 | 李春鸥 | Spiral chute for mineral processing |
| AU2020204417B1 (en) * | 2020-04-28 | 2021-10-28 | Zhang, Shujun MR | Improved apparatus and method for separating particles from a particulate suspension |
| CN114260094A (en) * | 2021-12-06 | 2022-04-01 | 攀枝花钢城集团瑞矿工业有限公司 | Fine-grained flotation tailings sorting method based on spiral gravity separation technology |
| RU2773688C1 (en) * | 2019-01-10 | 2022-06-07 | Чуньоу ЛИ | Spiral groove for processing minerals |
-
1999
- 1999-04-14 RU RU99107929/03A patent/RU2169047C2/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Справочник по обогащению руд. Основные процессы/ Под ред. О.С.БОГДАНОВА. - М.: Недра, 1983, с.120-127. * |
| ШОХИН В.Н. и др. Гравитационные методы обогащения. - М.: Недра, 1993, с.249-270. АНИКИН М.Ф. и др. Винтовые сепараторы для обогащения руд. - М.: Недра, 1970, с.61-94. * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2507006C2 (en) * | 2008-08-01 | 2014-02-20 | СиПиДжи РЕСОРСИЗ-МИНЕРАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ ПТИ ЛТД | Adjustable involute concentrator and method of its actuation |
| CN102695562A (en) * | 2009-11-04 | 2012-09-26 | Cpg矿业资源技术控股有限公司 | Modular spiral separator elements |
| CN109225601A (en) * | 2018-09-20 | 2019-01-18 | 四川天泽兴环境科技有限公司 | A kind of spiral chute ore-dressing plant and beneficiation method |
| WO2020143285A1 (en) * | 2019-01-10 | 2020-07-16 | 李春鸥 | Spiral chute for mineral processing |
| RU2773688C1 (en) * | 2019-01-10 | 2022-06-07 | Чуньоу ЛИ | Spiral groove for processing minerals |
| US11458482B2 (en) | 2019-01-10 | 2022-10-04 | Chunou LI | Spiral chute for mineral processing |
| AU2020204417B1 (en) * | 2020-04-28 | 2021-10-28 | Zhang, Shujun MR | Improved apparatus and method for separating particles from a particulate suspension |
| US11541332B2 (en) | 2020-04-28 | 2023-01-03 | Shujun Zhang | Apparatus for separating particles from a particulate suspension |
| CN114260094A (en) * | 2021-12-06 | 2022-04-01 | 攀枝花钢城集团瑞矿工业有限公司 | Fine-grained flotation tailings sorting method based on spiral gravity separation technology |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4824431A (en) | Centrifugal concentrator | |
| RU2711695C1 (en) | Magnetic microfluidic concentrator | |
| CN105080701B (en) | One kind interference selected difficulty of bed roughing Slime dense medium cyclone selects separation of coarse slime method | |
| US3891546A (en) | Helical chute concentrator and method of concentrating | |
| Sivamohan et al. | Principles of spiral concentration | |
| CN106925436B (en) | Tapered centrifugal ore dressing equipment | |
| CN104923381A (en) | Complex force field spiral chute for ore dressing | |
| RU2169047C2 (en) | Spiral separator | |
| CA1200789A (en) | Spiral separators of variable bearing portion angles | |
| CN103817075B (en) | Novel hydraulic classification two-section arc screen | |
| CN202037061U (en) | Centrifugal table type gravity concentrator for fine granules | |
| US2929501A (en) | Cyclone separator | |
| CN1038596A (en) | Ore separators | |
| US2753998A (en) | Method and apparatus for heavy-media separation | |
| McLeavy et al. | Knelson continuous variable discharge concentrator: analysis of operating variables | |
| US3374885A (en) | Method and apparatus for beneficiating minerals | |
| Deveau | Improving fine particle gravity recovery through equipment behavior modification | |
| Gill et al. | Gravity concentration | |
| JP7193068B2 (en) | Wet separation method and wet separation apparatus | |
| RU2284224C1 (en) | Pneumatic floater | |
| RU2495722C2 (en) | Method of sludge tank coal slimes concentration and concentration table to this end | |
| Imhof et al. | Development of pneumatic flotation incorporating centrifugal separation | |
| US2696298A (en) | Hydraulic classification of minerals | |
| Buonvino | A study of the Falcon concentrator | |
| RU2026112C1 (en) | Hydraulic classifying column |