Виброцентробежный чашевый аппарат периодического действия

(51) 03 5/32 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ упрощением конструкции и улучшением качества работы. Основным рабочим органом является чаша с вариатором. Вариатор состоит из вала рабочей чаши и подшипникового узла. Вариатор крепится к раме аппарата плитой с пружинными амортизаторами,соединенными с нижней плитой. Вращение рабочей чаши осуществляется с помощью электрического привода производящего в движение колесо,передающее движение валу вариатора через закрепленный в нижней части вала диск. Вибрации создаются за счет удара приводного колеса о радиально расположенные (6 штук) канавки на диске вариатора. Технические преимущества не требуется подача дополнительной чистой воды, малое потребление электроэнергии 0,50 кВт, незначительный вес прибора (10 кг), малогабаритный, простота в обслуживании при обработке малообъмных (1015 кг) проб на всех стадиях геологоразведочных работ. Аппарат может использоваться вместо концентрационных столов при доводке золотосодержащих гравиоконцентратов. Лоток сброса хвостов может работать как шлюз. Для этого достаточно на дно его постелить резиновый коврик с вафельным нарифлением.(72) Перегудов Валерий Васильевич Шаутенов Мэлс Рахимович Ожогин Геннадий Анатольевич Мотовилов Игорь Юрьевич(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) ВИБРОЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ЧАШЕВЫЙ АППАРАТ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ(57) Предлагаемое изобретение относится к центробежным аппаратам для мокрой обработки минерального технологических проб в геологоразведочной и горнодобывающих и перерабатывающих отраслях промышленности, а также для исследования руд на обогатимость. Малоразмерный виброцентробежный чашевый аппарата периодического действия предназначенного для мокрого обогащения материала минералого - технологических проб,содержащих компоненты различающиеся по удельному весу и обеспечивающую высокие показатели их извлечения в гравиоконцентрат с Предлагаемое изобретение относится к центробежным аппаратам для мокрой обработки минералого технологических проб в геологоразведочной и горнодобывающих и перерабатывающих отраслях промышленности, а также для исследования руд на обогатимость. Внедрение его в практику геолого - разведочных работ позволяет перейти к массовому минералого технологическому опробованию золотосодержащих и редкоземельных руд, производить на месте их залегания технологическую типизацию руд и их картирование и в дальнейшем переходить на селективную отработку. На поисково - оценочной стадии по полученным на данном аппарате продуктам обогащения (концентратам) проводить отбраковку и выделять золотосодержащие и редкоземельные рудные тела заданного качества. Назначение виброцентробежного чашевого аппарата - это разделение и концентрация компонентов перерабатываемого материала в потоке воды с помощью центробежных сил и виброколебаний рабочей чаши. Целесообразность проведения данной разработки обусловлена следующими причинами отечественная промышленность не выпускает аппараты такого типа, а зарубежные аналоги на порядок дороже простота в обслуживании и компактность, не требуется дополнительная смывная вода, а высокая эффективность в обогащении делает незаменимым его при доводке концентратов,обогащении малых технологических и геологических проб с целью получения гравитационных концентратов быстрая окупаемость аппаратов. Известен одностенный центробежный аппарат периодического действия,состоящий из полусферической концентрационной чаши,армированной съемной ребристой футеровкой и укрепленной на вертикальном валу редуктора Скульская В.В., Ружицкий В.О., Муравлв В.Г.,Захаренкова К.И. Ручной центробежный сепаратор(РЦС-1) для опробования россыпей с содержанием мелкого золота. Москва. ЭИ ВИЭМС. Лаб. и технол. исслед. и обогащ. минер, сырья., 1982, вып. 6. с 1-3. Вокруг чаши располагается кожух с круговым лотком для сбора хвостов. Концентрат накапливается в резиновой футеровке (вкладыше),которая после обработки проб снимается и выворачивается наизнанку в чашке с водой для его удаления из рифлей. Технологическая характеристика рассматриваемого сепаратора приведена в таблице 1. Таблица 1. Техническая характеристика сепаратора РСЦ-1 (1982) Показатели Диаметр концентрационной чаши, мм Максимальная крупность обрабатываемого материала, мм Расход воды, л/мин Частота вращения рукоятки редуктора, об/мин Производительность, кг/ч Габаритные размеры, мм Масса, кг Недостатком данной конструкции является запрессовка постели, быстрый выход из строя резиновой футеровки, при больших оборотах мягкие ребра которой прижимаются к сферической поверхности, и затрудняют разделение материала по плотности, что не позволяет улавливать золотины пылевидной (мельче 50 микрон) размерности. К недостаткам также относится ручной привод аппарата. В других прототипах ручной привод заменен на электрический, а вращение рабочей чаши осуществляется через клиноременную передачу(Кравцов Е.Д. Новый тип центробежных концентраторов. ЗАО Новые технологии, 2003,с.1-5 Кравцов Е.Д. Центробежные концентраторы. ЗАО Новые технологии, Санкт-Петербург, 2005,39 с). Для борьбы с запрессовкой постели в рабочей чаше были созданы аппараты с принудительной вибрацией чаши концентратор фирмы Грант(г. Наро - Фоминск, Россия) - ЦВКП-3 ротационные концентраторы Брагина (Магадан) и Тульской 2 Величина 120 2 1-3 4-9 50-70 400400600 10 горной компании ОАО Тульским НИГП(ЦВКП-3) для обогащения геологических проб в полевых условиях. Золотодобыча, ИРГИРИДМЕТ, Иркутск, 2008,октябрь, с.15.) (Барченков В.В. Улавливание мелкого золота из флотоконцентрата центробежным концентратором ОРОКОН - МЗО. Колыма,Магадан,1993 г.). Создание вибраций осуществлялось за счет вращения улавливающего органа вокруг двух осей - улавливающего конуса и чуть смещенного по отношению к ней эксцентрика. Разделение происходит в результате планетарного высокочастотного движения чаши,создающего знакопеременные нагрузки на пульпу. Более легкие частицы уносятся водой в лоток, а более тяжелые частицы к межрифлевым канавкам. Откуда они после остановки концентратора смываются водой через отверстия в днище чаши в лоток. В некоторых моделях после остановки концентратора для съема концентрата чаша снимается с вала и промывается в отдельной емкости. Объем концентрата различный в разных аппаратах от 70-100 мл до 140-170 мл. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является центробежный гидроконцентратор Патент РК 25645.Ю опубликовано бюл. 4 от 16.04.2012, МПК В 03 В 5/32 состоящий из чаши, имеющей рабочую поверхность в виде усеченной конической поверхности с ориентированной вниз вершиной конуса, на внутренней стороне которой выполнены рифлевые стенки с равномерно расположенными по длине окружности каждой рифли отверстиями,рабочая поверхность чаши выполнена сборной и состоящей из последовательно чередующихся снизу вверх цилиндрической,конической и цилиндрической поверхностей. Недостатки всех перечисленных аппаратов следующие сильные вибрации всей установки,передающиеся на е фундамент, дисбаланс аппарата не избавлены от запрессовки концентрата ограниченная производительность ограниченная шкивами клиноременной передачи - частота вращения особенности клиноременной передачи ремни растягиваются на шкивах за счет чего происходит потеря скорости вращения, ведущая к неконтролируемому уменьшению показателей извлечения для эксплуатации аппаратов необходимо наличие сети 3-х фазного тока напряжением 380 В, частотой 50 Гц лица оперативного персонала должны иметь квалификационную группу не ниже(в установках напряжением до 1000 В) резиновая футеровка или вкладыш в рабочей чаше часто рвется износ подшипников и приводных ремней сложность в работе и ремонте аппарата. Технической задачей предлагаемого аппарата является создание конструкции малоразмерного виброцентробежного чашевого аппарата периодического действия предназначенного для мокрого обогащения материала минералого технологических проб, содержащих компоненты различающиеся по удельному весу и обеспечивающую высокие показатели их извлечения в гравиоконцентрат с упрощением конструкции и улучшением качества работы. Виброцентробежный чашевый аппарат периодического действия - это виброцентробежный чашевый сепаратор с плавно регулируемыми частотой вибрации и частотой вращения чаши сепаратор,предназначенный для массовой обработки минералого - технологических и геологических проб весом от 3-5 кг до 10-25 кг со строго фиксированным выходом концентрата от 10 до 100 г. Относится к классу одностенных центробежных аппаратов,не требующих дополнительной напорной, разрыхляющей постель воды. Разработка и внедрение аппарата позволила заполнить существующий пробел между геологическим и технологическим опробованием, в первом случае пробы отбираются для химико аналитических исследований после механического сокращения и исследуемая навеска составляет 10100 г, во - втором случае, технологические пробы весом от 100-300 кг до 2000-3000 кг характеризуют уже выделенные типы руд. Минералого технологические пробы являются связующим звеном между геологическим и технологическим опробованием. Весь объм пробы без предварительного сокращения обрабатывается и проходит мокрое грохочение, дезинтеграцию,мокрое гравитационное обогащение на центробежных чашевых аппаратах. В концентрат извлекаются тяжелые минералы (золото, платина,касситерит,вольфрамит,шеелит,колумбит,монацит, а также алмазы, гранат, торит, черчит и другие),которые затем подвергаются минералогическому анализу. Продукты обогащения и грохочения (2 мм, концентрат и хвосты) опробуются и отправляются на химический анализ. После обработки всех полученных данных составляется характеристика минерального типа и его технологические свойства. Благодаря тому, что использован в качестве приводного механизма - вариатор, с помощью которого не только изменяется частота вращения рабочей чаши, но и передаются на чашу разнонаправленные вибрации. Сущность изобретения поясняется чертежами фиг.1-5 . Общий вид аппарата (сборочный чертеж) показан на фиг.1, а его привод на фиг.3. Весь аппарат представляющий собой железный короб 750290410 мм с выступающим бункером для подачи питания, совмещенным с крышкой рабочей чаши представлен на фиг.2. На лицевой торцовой части установлен переключатель и таймер, а в боковой рычаг - механизма плавного запуска аппарата, позволяющего уменьшить нагрузку на электродвигатель и вариатор, что увеличивает срок службы. Основным рабочим органом является чаша (1) с вариатором (3). Вариатор состоит из вала рабочей чаши и подшипникового узла. Вариатор крепится к раме аппарата плитой (5) с пружинными амортизаторами,соединенными с нижней плитой (фиг.1). Вращение рабочей чаши осуществляется с помощью электрического привода фиг.3 производящего в движение колесо (8), передающее движение валу вариатора через закрепленный в нижней части вала диск (7). Вибрации создаются за счет удара приводного колеса о радиально расположенные(6 штук) канавки на диске вариатора. Изменение скорости вращения чаши достигается перемещением по радиусу колеса привода (фиг.2). В результате достигается плавное изменение частоты вращения (от 550 до 1050 об/мин - в центральной,нижней части чащи) и частоты вибраций (от 3000 до 6000 колебаний/минуту) рабочей чаши. Диск вариатора выполнен из полиуретана(текстолита, эбонита и т.д.), в нижней части которого прорезаны радиальные неглубокие канавки. Вибрация создается при попадании 3 приводного колеса на поверхности диска в углубления - канавки (фиг.4, 5). Возникает эффект стиральной доски,создаются вибрации, носящие резкоинерциальнный малоамплитудный характер, передающейся рабочей чаши. В условиях интенсивной вибрации чашки при попадании приводного колеса на канавку происходит резкий удар, способствующий быстрой сегрегации расслаивающихся частиц по плотности и размеру. В качестве компенсатора вибраций на плите вариатора установлены пружины, которые создают противоположно направленные колебания. Разнонаправленность и разноамплитудность колебаний улучшают сегрегацию минералов по плотностным свойствам в каждой рифле. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Включается привод приводящий в движение колесо (8), передающего движение рабочей чаше (1) закрепленной на валу вариатора(3) через диск (7) в нижней части аппарата одновременно чаше передается вибрация за счет удара приводного колеса о радиально расположенные канавки на диске (7) вариатора. Подлежащей обработке суспензия руды через бункер (26) подачи питания, совмещенный с крышкой рабочей чаши поступает во внутреннюю полость вращающейся чаши. На рифленой внутренней поверхности рабочей чаши устройства вследствие увеличения центробежной силы и создания высокочастотной разнонаправленной вибрации происходит концентрирования и сегрегация разделяемых минералов по плотностным свойствам в каждой рифле. Отведение отработанного материала(хвостов обогащения) происходит через сливной желоб. По окончании процесса обработки пробы руды производится остановка аппарата и съем концентрата из рифлей чаши. Таким образом, был создан высокочастотный разнонаправленный вибрационный центробежный сепаратор (частота колебаний 3600 мин-1) с малой амплитудой вибраций. Резкоинерционная вибрация на основе механического привода повышает производительность концентрирования (10 кг за 10 минут неклассифицированного материала). Конструкция аппарата оказалась удачной за счет(не требуется подача дополнительной чистой воды,малое потребление электроэнергии 0,50 кВт,незначительный вес прибора(10 кг),малогабаритный) простоты в обслуживании при обработке малообъмных (10-15 кг) проб на всех стадиях геологоразведочных работ при поисках и оценке, а также для выявления богатых рудных тел в пределах площади месторождений золота,вольфрама, олова, платины, алмазов и других полезных ископаемых. Аппарат может использоваться вместо концентрационных столов при доводке золотосодержащих гравиоконцентратов. Лоток сброса хвостов может работать как шлюз. Для этого достаточно на дно его постелить резиновый коврик с вафельным нарифлением. 4 Достоинством разработанного аппарата следует считать фиксированную производительность и выход концентрата за счет заполнения тяжелыми минералами заданного объма межрифлевого пространства. Разработано два типа чаши, с выходом концентрата 45-60 г (глубокое(А),прямоугольное нарифление) и 9-10 г (мелкое нарифление типа елочки(Б. Внешний и внутренний диаметр чаши составляют 190-200 мм и 60-95 мм, форма рифлей, улавливающих тяжелые минералы, приводится на фиг. 3, количество рифлей от 5 до 7 штук. Таким образом, аппарат работает до полного заполнения рифлей, после чего он разгружается,т.е. конструктивно заданная периодичность. Технические данные виброцентробежного чашевого аппарата. Техническая производительность при обработке предварительно подготовленных(продезинтегрированных) проб (обрабатываемого материала), кг/ч 40-100 Масса пробы по материалу за цикл, кг,не более 25 Крупность питания, мм, не более 2 Выход концентрата, г 9-60 Извлечение золота по классам крупности, , не менее размером более 0,1 мм 95 размером 0,05-0,1 мм 80 размером 0,01-0,05 мм 50 Степень концентрации 100-200 Привод исполнительного органа электрический Род тока переменный однофазный Частота, Гц 500,2 Напряжение, В 220 Общая установленная мощность электродвигателя, кВт 0,25-0,5 Частота вращения чаши, об/мин 550-1050 Частота колебаний чаши, мин-1 3000-6000 Расход воды, л/мин 2 Габаритные размеры, мм, не более длина 750 ширина 290 высота 410 Масса, кг, не более 45 Технический результат обработки проб на примере золотосодержащих руд. Схема обогащения минералого технологических и геологических проб с использованием аппарата приводится на фиг.6. В качестве дезинтегрирующего устройства для глинистых руд используется гидроциклонная установка, работающая в замкнутом на себя режиме. Некоторые примеры обработки геологических и минералого технологических проб на виброцентробежном чашевом аппарате по приведенным схемам показаны на фиг.7, 8, 9, 10. Фиг.7 - Месторождение Теллур (Северный Казахстан). Выделена на поисковой стадия золото кварцевая минерализация в корах выветривания по количеству зерен свободного самородного золота в гравиоконцентрате. Над промышленным оруденением количество золотин увеличивается до 132 зерен при фоновых 5-10 зерен. Фиг.8 - Месторождение Узбой (Северный Казахстан). Совмещение ореола свободного самородного золота в коре выветривания золото кварцсульфидного оруденения (красный, желтый) с промышленным оруденением (черное) по данным эксплуатационной разведки. Позволяет по ореолу свободного самородного золота выделять промышленное оруденение пригодное для отработки методом кучного выщелачивания. Фиг.9. Выделение перспективных рудных узлов по комплексу минералов (золото, турмалин,малахит, азурит) в гравиоконцентратах коры выветривания. Фиг.10. Выделение промышленных золотых струй россыпного золота по тонкому пылевидному золоту. Таким образом, приведенные примеры наглядно демонстрируют практическую ценность использования разработанного аппарата на разных стадиях геолого - разведочных работ. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Виброцентробежный чашевый аппарат периодического действия представляющий собой рабочую поверхность в виде усеченной конической поверхности с ориентированной вниз вершинной конуса, на внутренней стороне которой выполнены рифленые стенки и вращающийся с помощью электропривода,отличающейся тем,что дополнительно электропривод оснащен вариатором,который позволяет плавно изменять частоту вращения рабочей чаши за счет перемещения на валу приводного ролика к ведущему диску. 2. Виброцентробежный чашевый аппарат периодического действия по п.1 отличающийся тем, что при передаче движения от ролика к диску создаются вибрации за счет удара приводного ролика в радиально расположенные канавки на диске. 3. Виброцентробежный чашевый аппарат периодического действия по п.1 отличающийся тем, что снабжен механизмом плавного запуска, который вводит в зацепление диск с рабочей чашей с приводным роликом,обеспечивая надежное сцепление в момент пуска и толчках нагрузки.