RU2760664C1

RU2760664C1 - Precession centrifugal concentrator

Info

Publication number: RU2760664C1
Application number: RU2020141274A
Authority: RU
Inventors: Григорий Григорьевич Михайленко
Original assignee: Григорий Григорьевич Михайленко
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2021-11-29

Abstract

FIELD: mining industry.SUBSTANCE: invention relates to the mining industry, namely to the centrifugal separation of mixtures by density during the enrichment of ores and sands of deposits of gold, platinum and other heavy minerals. The centrifugal concentrator includes a frame, a rigidly interconnected two-section bowl, a feeding and unloading device and a hollow shaft, which is mounted on the frame pivotally at one end with the exception of the rotation of the bowl around its own axis, and the other end is connected through a bearing to the carrier, giving the bowl a precessional movement, a device for adjusting and setting the angle of inclination of the bowl axis to the axis of rotation of the drive shaft of the carrier. The second section of the bowl is made in the form of a set of fixed catching rings arranged to form grooves between them. Each groove is made in the form of a snail with a window for unloading heavy fraction, blocked by a valve with a device for opening it. Adjacent grooves and catching rings are made with equal dimensions or with successive changes in their sizes.EFFECT: increase in the efficiency of separation, as well as an increase in the degree of extraction of small-sized mineral particles.1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, а именно к обогащению полезных ископаемых, преимущественно руд и песков драгоценных и цветных металлов.The invention relates to the mining industry, namely to the beneficiation of minerals, mainly ores and sands of precious and non-ferrous metals.

Известен прецессионный центробежный концентратор для разделения зернистых материалов, включающий конусообразную чашу, смонтированную на наклонном валу с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, питающее и разгрузочное приспособления, стопор, не позволяющий конусообразной чаше совершать вращательное движение вокруг собственной оси, но не препятствующий движению вокруг вертикальной оси, наклонный вал в нижней части установлен шарнирно, а в верхней части наклонного вала установлен подшипник и входящий в него штифт, жестко связанный с приводным валом через закрепленное на нем соединительное устройство с пазом для регулирования угла наклона, причем стопор закреплен в нижней части наклонного вала, концентратор снабжен разгрузочным приспособлением для тяжелой фракции (Патент РФ №2136373, 27.05.1998, В03В 5/32 - аналог).Known precessional centrifugal concentrator for separating granular materials, including a cone-shaped bowl mounted on an inclined shaft with the ability to rotate around a vertical axis, feeding and unloading devices, a stopper that does not allow the cone-shaped bowl to rotate around its own axis, but does not impede movement around the vertical axis, the inclined shaft in the lower part is hinged, and in the upper part of the inclined shaft there is a bearing and a pin entering it, rigidly connected to the drive shaft through a connecting device fixed on it with a slot for adjusting the angle of inclination, and the stopper is fixed in the lower part of the inclined shaft, a concentrator equipped with an unloading device for the heavy fraction (RF Patent No. 2136373, 05/27/1998, В03В 5/32 - analogue).

Недостатками известного устройства являются:The disadvantages of the known device are:

низкая производительность концентратора;

low concentrator performance;

необходимость остановки аппарата для ручной разгрузки тяжелой фракции.

the need to stop the apparatus for manual unloading of the heavy fraction.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является центробежный концентратор, включающий раму, питающее и разгрузочные приспособления, двухсекционную чашу, жестко смонтированную на полом валу, который одним концом установлен на раме шарнирно с исключением вращения чаши вокруг собственной оси, а другим концом через подшипник соединен с водилом, придающим чаше прецессионное движение, устройство для регулирования угла наклона оси чаши к оси приводного вала водила, где первая секция чаши выполнена в виде усеченного конуса, а паз зоны концентрации второй секции чаши выполнен в виде цилиндра или слабоконического барабана с углом уклона образующей меньшим угла наклона оси чаши и снабжен для разгрузки тяжелой фракции кольцевой щелью и перекрывающим ее кольцевым порогом, который спицами закреплен с продольной подвижностью на полом валу (Патент РФ №2707111, 24.06.2019, В03В 5/32 - прототип).The closest to the invention in technical essence is a centrifugal concentrator, which includes a frame, feeding and unloading devices, a two-section bowl rigidly mounted on a hollow shaft, which is hinged at one end on the frame with the exception of bowl rotation around its own axis, and the other end through a bearing is connected to carrier, giving the bowl a precessional movement, a device for adjusting the angle of inclination of the bowl axis to the axis of the carrier drive shaft, where the first section of the bowl is made in the form of a truncated cone, and the groove of the concentration zone of the second section of the bowl is made in the form of a cylinder or a weakly conical drum with a slope angle of the generatrix smaller than the angle tilt of the bowl axis and is equipped for unloading the heavy fraction with an annular slot and an annular threshold overlapping it, which is fixed with spokes with longitudinal mobility on the hollow shaft (RF Patent No. 2707111, 06.24.2019, В03В 5/32 - prototype).

наличие одного паза зоны концентрации, что снижает область и эффективность его использования;

the presence of one groove in the concentration zone, which reduces the area and efficiency of its use;

постоянный контакт спиц подвижного кольцевого порога с абразивной средой потока пульпы, что вызывает их повышенный износ и снижает коэффициент использования концентратора из-за вынужденных простоев.

constant contact of the spokes of the movable annular threshold with the abrasive medium of the pulp flow, which causes their increased wear and reduces the utilization rate of the concentrator due to forced downtime.

Решаемая задача: повышение эффективности использования прецессионного концентратора.The problem being solved: increasing the efficiency of using the precession concentrator.

Поставленная задача достигается тем, что, в известном прецессионном центробежном концентраторе для обогащения полезных ископаемых, включающем раму, жестко соединенные между собой двухсекционную чашу, питающее и разгрузочное устройства и полый вал, который одним концом установлен на раме шарнирно с исключением вращения чаши вокруг собственной оси, а другим концом через подшипник соединен с водилом, придающим чаше прецессионное движение, устройство для регулирования и установления угла наклона оси чаши больше угла уклона образующей паза зоны концентрации второй секции чаши, паз зоны концентрации выполнен в виде улитки между неподвижными улавливающими кольцами, а улитка снабжена выпускным окном с клапаном, при этом образующая улитки выполнена в виде плоской или конической спирали с прямой или обратной конусностью, а вторая секция чаши выполнена в виде набора таких пазов, где смежные пазы выполнены с равными размерами или с последовательным изменением их размеров и каждый паз снабжен устройством для открытия клапана выпускного окна улитки.The task is achieved by the fact that, in a well-known precession centrifugal concentrator for mineral processing, which includes a frame, a two-section bowl rigidly connected to each other, a feeding and unloading device, and a hollow shaft, which is hinged at one end on the frame with the exception of bowl rotation around its own axis, and the other end through the bearing is connected to the carrier giving the bowl a precessional movement, a device for adjusting and setting the angle of inclination of the bowl axis is greater than the slope of the formation of the groove of the concentration zone of the second section of the bowl, the groove of the concentration zone is made in the form of a snail between the fixed catching rings, and the snail is equipped with an outlet a window with a valve, while the generatrix of the volute is made in the form of a flat or conical spiral with a straight or reverse taper, and the second section of the bowl is made in the form of a set of such slots, where adjacent slots are made with equal dimensions or with a sequential change in their dimensions and each slot is equipped with a device to open the valve of the outlet port of the volute.

Из источников, ставших общедоступными, не выявлены технические решения, где в известном прецессионном центробежном концентраторе для обогащения полезных ископаемых во второй секции чаши паз зоны концентрации выполнен в виде улитки между неподвижными улавливающими кольцами, а улитка снабжена выпускным окном с клапаном, при этом образующая улитки выполнена в виде плоской или конической спирали с прямой или обратной конусностью, а вторая секция чаши выполнена в виде набора таких пазов, где смежные пазы выполнены с равными размерами или с последовательным изменением их размеров и каждый паз снабжен устройством для открытия клапана выпускного окна улитки.From the sources that have become publicly available, no technical solutions have been identified, where in the known precession centrifugal concentrator for enrichment of minerals in the second section of the bowl, the groove of the concentration zone is made in the form of a snail between stationary catching rings, and the snail is equipped with an outlet window with a valve, while the snail generatrix is made in the form of a flat or conical spiral with a straight or reverse taper, and the second section of the bowl is made in the form of a set of such grooves, where adjacent grooves are made with equal dimensions or with a sequential change in their dimensions and each groove is equipped with a device for opening the valve of the snail outlet window.

Сопоставимый анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает наличие в нем существенных признаков, отличающих его от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».A comparable analysis of the proposed technical solution with the prototype shows the presence in it of essential features that distinguish it from the prototype, which allows us to conclude that the proposed technical solution meets the "novelty" criterion.

Совокупность его существенных признаков обеспечивает аппарату новое качество, выражающееся:The totality of its essential features provides the apparatus with a new quality, expressed in:

1). В повышении эффективности использования предлагаемого прецессионного концентратора при обогащении полезных ископаемых, которое достигается за счет установки во второй секции чаши набора пазов с улавливающими кольцами, каждый из которых имеет свой механизм для разгрузки концентрата.one). In increasing the efficiency of using the proposed precession concentrator in mineral processing, which is achieved by installing in the second section of the bowl a set of grooves with catching rings, each of which has its own mechanism for unloading the concentrate.

В прототипе паз зоны концентрации второй секции выполнен в виде цилиндра или слабоконического барабана, а улавливающее кольцо паза представлено подвижным кольцевым порогом, который перекрывает кольцевую щель для вывода концентрата из паза зоны концентрации. При этом кольцевой порог спицами закреплен на полом валу внутри чаши с возможностью его перемещения вдоль вала по оси чаши для открытия кольцевой щели при разгрузке концентрата из паза. Такое конструктивное исполнение механизма разгрузки концентрата в прототипе исключает возможность установки набора пазов во второй секции чаши.In the prototype, the groove of the concentration zone of the second section is made in the form of a cylinder or a slightly conical drum, and the catching ring of the groove is represented by a movable annular threshold that overlaps the annular slot for withdrawing the concentrate from the groove of the concentration zone. In this case, the annular threshold is fixed with needles on the hollow shaft inside the bowl with the ability to move it along the shaft along the bowl axis to open the annular slot when the concentrate is unloaded from the groove. This design of the concentrate unloading mechanism in the prototype excludes the possibility of installing a set of grooves in the second section of the bowl.

В предлагаемом прецессионном концентраторе возможность установки набора пазов с улавливающими кольцами во второй секции достигается тем, что изменены форма паза для концентрации тяжелой фракции и механизм для разгрузки тяжелой фракции.In the proposed precession concentrator, the possibility of installing a set of grooves with catching rings in the second section is achieved by changing the shape of the groove for concentrating the heavy fraction and the mechanism for unloading the heavy fraction.

Паз зоны концентрации между улавливающими кольцами выполнен в виде улитки между неподвижными улавливающими кольцами, а улитка выполнена в виде плоской или конической спирали с прямой или обратной конусностью и углом уклона образующей спирали меньшим угла наклона оси чаши. На улитке, в месте ее наибольшего радиуса, выполнено выпускное окно для разгрузки концентрата, перекрытое клапаном с внешней боковой поверхности чаши, который соединен с устройством для открытия клапана.The groove of the concentration zone between the catching rings is made in the form of a snail between the stationary catching rings, and the snail is made in the form of a flat or conical spiral with a straight or reverse taper and the slope angle of the spiral generating line is less than the angle of inclination of the bowl axis. On the snail, in the place of its largest radius, there is an outlet window for unloading the concentrate, closed by a valve on the outer side surface of the bowl, which is connected to a device for opening the valve.

Исполнение паза в виде улитки между неподвижными улавливающими кольцами со своим механизмом для разгрузки концентрата позволяет реализовать возможность установки набора таких пазов во второй секции чаши.The design of the groove in the form of a snail between the stationary catching rings with its own mechanism for unloading the concentrate makes it possible to install a set of such grooves in the second section of the bowl.

Техническое решение по установке во второй секции чаши набора пазов, каждый из которых имеет свой механизм разгрузки тяжелой фракции, позволяет в предлагаемом прецессионном концентраторе переводить каждый паз отдельно из работы в режиме накопления тяжелой фракции в режим разгрузки тяжелой фракции, без остановки питания концентратора и без прекращения работы в режиме накопления других смежных пазов второй секции чаши.The technical solution for installing a set of grooves in the second section of the bowl, each of which has its own mechanism for unloading the heavy fraction, makes it possible in the proposed precession concentrator to transfer each groove separately from operation in the mode of accumulating the heavy fraction to the mode of unloading the heavy fraction, without stopping the feeding of the concentrator and without interrupting work in the mode of accumulation of other adjacent grooves of the second section of the bowl.

То есть, предлагаемое техническое решение позволяет прецессионному концентратору приобрести такое новое качество, как возможность производить периодическую или непрерывную регулируемую (варьируемую) разгрузку тяжелой фракции при непрерывной работе прецессионного концентратора в режиме накопления.That is, the proposed technical solution allows the precession concentrator to acquire such a new quality as the ability to perform periodic or continuous controlled (variable) unloading of the heavy fraction during continuous operation of the precession concentrator in the accumulation mode.

Таким качеством не обладают прототип и все известные безнапорные центробежные концентраторы сегрегационного типа, работающие в режиме накопления тяжелой фракции. Все известные центробежные концентраторы сегрегационного типа, работающие в режиме накопления тяжелой фракции, являются аппаратами периодического действия. Для разгрузки полученного концентрата в этих аппаратах прекращают подачу питания или прекращают подачу питания вместе с остановкой вращения чаши.This quality is not possessed by the prototype and all known gravity centrifugal concentrators of the segregation type, operating in the mode of accumulating the heavy fraction. All known centrifugal concentrators of the segregation type, operating in the mode of accumulating the heavy fraction, are batch-type apparatuses. To unload the obtained concentrate in these apparatuses, the power supply is stopped or the power supply is stopped together with the stopping of the bowl rotation.

В предлагаемом прецессионном концентраторе разгрузка тяжелой фракции из паза при открытии клапана происходит в течение короткого времени за счет воздействия на зерна тяжелой фракции центробежных сил инерции, возрастающих в соответствии с увеличением радиуса спирали в сторону выпускного окна улитки, что обеспечивает движение тяжелых зерен по дну паза к выпускному окну улитки. Быстрой разгрузке тяжелой фракции способствует также то, что основной объем тяжелой фракции, достигшей оптимальной степени сокращения, накапливается в сегменте паза, примыкающем к выпускному окну, а минеральная постель находится в разрыхленном состоянии и не спрессовывается у дна паза сколь угодно долго (в предлагаемом прецессионном концентраторе реализуется способ разделения минеральной смеси по патенту РФ №2676111, 25.12.17 г., В03В 5/32).In the proposed precession concentrator, the unloading of the heavy fraction from the groove when the valve is opened occurs within a short time due to the impact on the grains of the heavy fraction of centrifugal forces of inertia, increasing in accordance with the increase in the radius of the spiral towards the outlet window of the snail, which ensures the movement of heavy grains along the bottom of the groove to snail outlet window. Rapid unloading of the heavy fraction is also facilitated by the fact that the main volume of the heavy fraction, which has reached the optimal degree of reduction, accumulates in the segment of the groove adjacent to the outlet window, and the mineral bed is in a loosened state and is not compressed at the bottom of the groove for any length of time (in the proposed precession concentrator the method of separation of the mineral mixture is implemented according to the patent of the Russian Federation No. 2676111, 25.12.17, В03В 5/32).

Известно, что объемная производительность центробежного концентратора определяется длиной окружности по среднему диаметру, толщиной продукционного слоя и величиной продольной составляющей линейной скорости. Эти параметры при разгрузке тяжелой фракции из каждого паза отдельно остаются неизменными, а значит и производительность концентратора не меняется.It is known that the volumetric productivity of a centrifugal concentrator is determined by the circumference of the average diameter, the thickness of the production layer and the value of the longitudinal component of the linear velocity. These parameters, when unloading the heavy fraction from each slot separately, remain unchanged, which means that the productivity of the concentrator does not change.

Придание предлагаемому прецессионному концентратору такого качества, как возможность производить разгрузку концентрата из каждого паза отдельно, в короткое время и в определенной последовательности, без остановки питания и без прекращения работы в режиме накопления других смежных пазов расширяет область его применения и повышает эффективность его использования как самостоятельного аппарата, так и в технологических схемах в комплексе с другими аппаратами.Giving the proposed precession concentrator such a quality as the ability to unload the concentrate from each slot separately, in a short time and in a certain sequence, without stopping the power supply and without interrupting the operation in the mode of accumulation of other adjacent slots, expands the scope of its application and increases the efficiency of its use as an independent apparatus , and in technological schemes in conjunction with other devices.

Становится возможным применять предлагаемый прецессионный концентратор сегрегационного типа как аппарат с непрерывным накоплением концентрата.It becomes possible to use the proposed segregation-type precession concentrator as an apparatus with continuous concentrate accumulation.

Эксплуатация аппарата может осуществляться в трех режимах.The device can be operated in three modes.

Первый режим: с циклом непрерывного накопления концентрата два часа и более при бедном минеральном сырье, с периодической разгрузкой концентрата из каждого паза отдельно, без отключения подачи питания и без прекращения работы в режиме накопления других смежных пазов.The first mode: with a cycle of continuous concentrate accumulation of two hours or more with poor mineral raw materials, with periodic unloading of concentrate from each slot separately, without turning off the power supply and without interrupting the operation in the mode of accumulating other adjacent slots.

Второй режим: с циклом непрерывного накопления концентрата до 3-10 минут при богатом минеральном сырье, с непрерывной регулируемой (варьируемой) разгрузкой концентрата из каждого паза отдельно, без отключения подачи питания и без прекращения работы в режиме накопления других смежных пазов.The second mode: with a cycle of continuous accumulation of concentrate up to 3-10 minutes with rich mineral raw materials, with continuous controlled (variable) unloading of concentrate from each slot separately, without disconnecting the power supply and without interrupting the operation in the mode of accumulating other adjacent slots.

Третий режим: предлагаемый прецессионный концентратор может работать в режиме с традиционной периодической разгрузкой концентрата из всех пазов одновременно с отключением подачи питания, но без изменения скорости прецессионного движения чаши концентратора. Этот режим может применяться при бедном минеральном сырье и цикле накопления концентрата значительно более двух часов.The third mode: the proposed precession concentrator can operate in the mode with the traditional periodic unloading of the concentrate from all slots simultaneously with switching off the power supply, but without changing the speed of the precessional movement of the concentrator bowl. This mode can be applied with poor mineral raw materials and concentrate accumulation cycle well over two hours.

2). В повышении коэффициента использования концентратора в связи с устранением вынужденных простоев, вызванных повышенным износом механизма разгрузки тяжелой фракции от постоянного контакта с абразивной средой потока пульпы.2). In increasing the utilization factor of the concentrator in connection with the elimination of forced downtime caused by increased wear of the heavy fraction unloading mechanism from constant contact with the abrasive medium of the pulp flow.

В прототипе механизм разгрузки концентрата включает кольцевой порог, подвижно закрепленный на полом валу с помощью спиц. Спицы примыкают к кольцевому порогу в зоне перемещения потока пульпы и находятся в постоянном контакте с абразивной средой потока пульпы при работе концентратора в режиме обогащения полезного ископаемого. Абразивное воздействие потока пульпы на спицы вызывает их повышенный износ и приводит к вынужденным простоям концентратора для проведения работ по их замене. Это приводит к снижению коэффициента использования концентратора.In the prototype, the concentrate unloading mechanism includes an annular threshold, movably fixed to the hollow shaft using spokes. The spokes adjoin the annular threshold in the zone of movement of the pulp flow and are in constant contact with the abrasive medium of the pulp flow when the concentrator is operating in the mode of mineral processing. The abrasive effect of the pulp flow on the spokes causes their increased wear and leads to the forced downtime of the concentrator to carry out work on their replacement. This leads to a decrease in the utilization rate of the concentrator.

В предлагаемом техническом решении механизм разгрузки концентрата исключает применение спиц для подвижного закрепления кольцевого порога на полом валу чаши концентратора, как в прототипе.In the proposed technical solution, the concentrate unloading mechanism excludes the use of spokes for movable fastening of the annular threshold on the hollow shaft of the concentrator bowl, as in the prototype.

В предлагаемом техническом решении паз зоны концентрации между улавливающими кольцами выполнен в виде улитки, что позволяет каждый паз обеспечить выпускным окном для разгрузки концентрата с перекрывающим его клапаном, установленным с внешней поверхности чаши. Такое исполнение исключает постоянный контакт механизма разгрузки концентрата с абразивной средой всего объема пульпы при работе предлагаемого концентратора в режиме обогащения полезного ископаемого. Контакт выпускного окна и клапана с абразивной средой осуществляется не со всем объемом потока пульпы исходного материала, а только с небольшим объемом концентрата при непродолжительной работе предлагаемого прецессионного концентратора в режиме разгрузки концентрата.In the proposed technical solution, the groove of the concentration zone between the catching rings is made in the form of a snail, which allows each groove to be provided with an outlet for unloading the concentrate with a shut-off valve installed on the outer surface of the bowl. This design excludes the constant contact of the concentrate unloading mechanism with the abrasive medium of the entire slurry volume during the operation of the proposed concentrator in the mode of mineral processing. The contact of the outlet port and the valve with the abrasive medium is not carried out with the entire volume of the feed slurry flow, but only with a small volume of the concentrate during the short operation of the proposed precession concentrator in the concentrate unloading mode.

Исключение постоянного контакта механизма разгрузки концентрата с абразивной средой всего объема пульпы в предлагаемом прецессионном концентраторе устраняет вынужденные простои, связанные с повышенным износом механизма разгрузки тяжелой фракции, и повышает коэффициент использования концентратора.The exclusion of constant contact of the concentrate unloading mechanism with the abrasive medium of the entire pulp volume in the proposed precession concentrator eliminates forced downtime associated with increased wear of the heavy fraction unloading mechanism and increases the concentrator utilization factor.

Таким образом, совокупность существенных признаков заявляемого прецессионного центробежного концентратора для обогащения полезных ископаемых обеспечивает ему вышеперечисленные новые качества, что не следует явным образом из известного уровня техники и позволяет признать заявляемое решение соответствующим критерию «изобретательский уровень».Thus, the combination of essential features of the claimed precessional centrifugal concentrator for mineral processing provides it with the above new qualities, which does not explicitly follow from the prior art and allows the claimed solution to be recognized as corresponding to the "inventive step" criterion.

Заявляемое изобретение соответствует критерию «промышленная применимость», так как оно может быть использовано в горной промышленности при обогащении полезных ископаемых в схемах промывочных приборов и драг на промывке золотосодержащих песков, на шлихообогатительных фабриках при обработке золотосодержащих концентратов, а также на золотоизвлекательных фабриках, на фабриках по обогащению руд цветных металлов и полиметаллических руд.The claimed invention meets the criterion of "industrial applicability", since it can be used in the mining industry for the enrichment of minerals in the circuits of washing devices and dredges for washing gold-containing sands, at dressing factories when processing gold-containing concentrates, as well as at gold recovery factories, at factories for beneficiation of non-ferrous metal ores and polymetallic ores.

На фиг. 1 изображен прецессионный центробежный концентратор, где смежные пазы с улавливающими кольцами в наборе выполнены с последовательным изменением их размеров, вид сбоку, на фиг. 2 то же - вид сверху, на фиг. 3 - вид паза зоны концентрации в виде улитки, на фиг. 4 - корпус концентратора, где смежные пазы с улавливающими кольцами в наборе выполнены с равными размерами.FIG. 1 shows a precessional centrifugal concentrator, where adjacent grooves with catching rings in the set are made with a sequential change in their dimensions, side view, in Fig. 2 the same - top view, in Fig. 3 is a view of the groove of the concentration zone in the form of a snail; FIG. 4 - the housing of the concentrator, where adjacent grooves with catching rings in the set are made with equal dimensions.

Прецессионный центробежный концентратор (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4) состоит из рамы 1, водила 2, приводного вала 3 водила с двигателем 4, шарнира Гука 5, загрузочной воронки 6, двухсекционной чаши 7, улитки 8 для вывода хвостов обогащения.The precessional centrifugal concentrator (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4) consists of a frame 1, carrier 2, drive shaft 3, carrier with engine 4, Hooke's hinge 5, feed hopper 6, two-section bowl 7, snail 8 for the withdrawal of tailings.

Загрузочная воронка 6, двухсекционная чаша 7, улитка 8 для вывода хвостов обогащения жестко соединены между собой и представляют единый корпус 9 концентратора, жестко закрепленный на валу 10, который выполнен полым для возможности подачи технологической воды.The hopper 6, the two-section bowl 7, the scroll 8 for the outlet of the enrichment tailings are rigidly connected to each other and represent a single concentrator housing 9, rigidly fixed to the shaft 10, which is hollow to allow the supply of process water.

Полый вал 10 концентратора по оси О-О₂ со стороны загрузочной воронки жестко соединен с горизонтальным валом 11 шарнира Гука.The hollow shaft 10 of the concentrator along the axis O-O ₂ from the side of the hopper is rigidly connected to the horizontal shaft 11 of Hooke's hinge.

С двух сторон горизонтального вала 11 шарнира Гука по оси О₄-О₅ выполнены цапфы 12 с подшипниками 13. С цапфами шарнирно соединен вертикальный вал 14 шарнира Гука. Вертикальный вал укреплен в подшипниках 15 на раме 1. Такая конструкция шарнирного крепления корпуса концентратора к раме (по принципу шарнира Гука) допускает колебательные движения корпуса с незначительной амплитудой относительно горизонтальной О₄-О₅ и вертикальной О-О₃ осей шарнира Гука, однако полностью исключает возможность вращения корпуса 9 и, соответственно, чаши 7 вокруг своей продольной оси О-О₂.On both sides of the horizontal shaft 11 of Hooke's hinge along the axis O ₄ -O _{5, there} are trunnions 12 with bearings 13. The vertical shaft 14 of Hooke's hinge is pivotally connected to the trunnions. The vertical shaft is fixed in bearings 15 on the frame 1. Such a design of the hinge fastening of the concentrator housing to the frame (according to the Hooke's hinge principle) allows oscillatory movements of the housing with insignificant amplitude relative to the horizontal О ₄ -О ₅ and vertical О-О ₃ axes of the Hooke hinge, but completely excludes the possibility of rotation of the body 9 and, accordingly, the bowl 7 around its longitudinal axis O-O ₂ .

На другом конце полого вала 10 по оси О-О₂, в торце улитки 8 для вывода хвостов обогащения, на корпусе концентратора жестко закреплена обойма 16 с подшипником 17. В подшипник плотно входит штифт 18, который имеет возможность перемещаться вдоль водила 2 в пазу 19 водила для регулирования угла наклона β продольной оси О-О₂ чаши концентратора к оси вращения O-O₁ приводного вала 3 водила 2. После установки оптимального угла наклона β штифт прочно закрепляется в пазу водила. Паз 19 водила выполнен в виде дуги относительно точки О с одинаковым до нее расстоянием от всех точек дуги. Точка О является точкой пересечения всех осей: O-O₁ и О-О₂, вертикальной О-О₃ и горизонтальной О₄-О₅ осей шарнира Гука.At the other end of the hollow shaft 10 along the О-О ₂ axis, at the end of the scroll 8 for the output of the enrichment tailings, a cage 16 with a bearing 17 is rigidly fixed to the concentrator housing. The pin 18 fits tightly into the bearing, which has the ability to move along the carrier 2 in the groove 19 carrier for adjusting the angle of inclination β of the longitudinal axis O-O ₂ of the concentrator bowl to the axis of rotation OO _{1 of the} drive shaft 3 of the carrier 2. After setting the optimum angle of inclination β, the pin is firmly fixed in the groove of the carrier. The groove 19 of the carrier is made in the form of an arc relative to point O with the same distance to it from all points of the arc. Point O is the point of intersection of all axes: OO ₁ and O-O ₂ , vertical O-O ₃ and horizontal O ₄ -O ₅ axes of Hooke's hinge.

Водило 2 своей ступицей насажено на приводной вал 3 водила. Приводной вал 3 водила закреплен на шарикоподшипниковой опоре 20, установленной на раме 1. Вращение приводному валу водила передается через клиноременную передачу от двигателя 4, установленного на раме 1.The carrier 2 with its hub is mounted on the carrier drive shaft 3. The carrier drive shaft 3 is fixed on a ball bearing support 20 mounted on the frame 1. The rotation of the carrier drive shaft is transmitted through a V-belt transmission from the engine 4 mounted on the frame 1.

Корпус 9 концентратора посредством вала 10, к которому жестко соединена обойма 16 с подшипником 17 и плотно входящим в подшипник штифтом 18, шарнирно соединен с водилом 2 и получает от него прецессионное движение по круговому конусу с вершиной в точке О. При этом ось О-О₂ будет являться образующей кругового конуса, а ось O-O₁ - осью кругового конуса.The housing 9 of the concentrator by means of the shaft 10, to which the cage 16 is rigidly connected with the bearing 17 and the pin 18 tightly fitting into the bearing, is pivotally connected to the carrier 2 and receives from it a precessional motion along a circular cone with apex at point O. In this case, the O-O axis ₂ will be the generatrix of the circular cone, and the axis OO ₁ will be the axis of the circular cone.

Первая секция чаши 7, выполненная в виде усеченного конуса 21 с углом конусности γ, своим большим основанием ступенчато примыкает ко второй секции.The first section of the bowl 7, made in the form of a truncated cone 21 with a taper angle γ, with its large base adjoins the second section in steps.

Вторая секция чаши представлена набором пазов 22 между неподвижными улавливающими кольцами 23. Пазы зоны концентрации выполнены в виде улиток (фиг. 3). Образующая каждой улитки выполнена в виде плоской или конической спирали с прямой или обратной конусностью. При конической спирали угол уклона ее образующей имеет значения меньше, чем угол β наклона оси О-О₂ вала чаши 7 к оси O-O₁ приводного вала 3 водила независимо от прямой или обратной конусности спирали.The second section of the bowl is represented by a set of grooves 22 between the stationary catching rings 23. The grooves of the concentration zone are made in the form of snails (Fig. 3). The generatrix of each snail is made in the form of a flat or conical spiral with a straight or reverse taper. With a conical spiral, the angle of inclination of its generatrix is less than the angle β of inclination of the axis O-O ₂ of the bowl shaft 7 to the axis OO _{1 of the} drive shaft 3 of the carrier, regardless of the direct or reverse taper of the spiral.

Каждый паз 22 зоны концентрации в виде улитки снабжен окном 24 для разгрузки тяжелой фракции и, перекрывающим его, клапаном 25 с пружиной 26. Клапан 25 посредством, например, тросика 27 соединен с предназначенным для него устройством 28 для открытия клапана (например, электромагнитом). Устройства 28 для открытия клапанов закреплены с внешней стороны на корпусе концентратора и их количество равно количеству пазов.Each groove 22 of the concentration zone in the form of a volute is equipped with a window 24 for unloading a heavy fraction and, overlapping it, a valve 25 with a spring 26. The valve 25 is connected, for example, by a cable 27, to a device 28 for opening the valve (for example, an electromagnet). Devices 28 for opening the valves are attached to the outside on the housing of the concentrator and their number is equal to the number of slots.

Смежные пазы 22 зоны концентрации с улавливающими кольцами в наборе могут быть выполнены, в зависимости от условий применения, с равными размерами или с последовательным изменением их размеров. На фиг. 1 и фиг. 2 смежные пазы с улавливающими кольцами в наборе изображены с последовательным изменением их размеров. На фиг. 4 смежные пазы с улавливающими кольцами в наборе изображены с одинаковыми размерами.The adjacent grooves 22 of the concentration zone with catching rings in the set can be made, depending on the conditions of use, with equal dimensions or with a sequential change in their dimensions. FIG. 1 and FIG. 2 adjacent grooves with catch rings in the set are shown with successive resizing. FIG. The 4 adjacent grooves with catch rings in the set are shown with the same dimensions.

Полый вал 10 разделен на секции 29, число которых равно количеству пазов 22. Длина каждой секции полого вала равна длине паза. Каждая секция 29 полого вала находится напротив соответствующего паза и имеет по всей длине и по всей ее поверхности отверстия 30. Каждая секция полого вала герметично отделены одна от другой и снабжается технологической водой от предназначенного для нее водовода, размещенного внутри полой трубы вала (на фигурах не указаны). Водоводы соединены со шлангами 31, находящимися со стороны крепления полого вала 10 к горизонтальному валу 11 шарнира Гука.The hollow shaft 10 is divided into sections 29, the number of which is equal to the number of grooves 22. The length of each section of the hollow shaft is equal to the length of the groove. Each section 29 of the hollow shaft is opposite the corresponding groove and has holes 30 along its entire length and along its entire surface. Each section of the hollow shaft is hermetically separated from one another and is supplied with process water from a water conduit intended for it, located inside the hollow shaft tube (in the figures, not indicated). The water conduits are connected to hoses 31 located on the side of the hollow shaft 10 attachment to the horizontal shaft 11 of the Hooke's hinge.

Для работы прецессионного концентратора приводной вал 3 через водило 2 и штифт 18 передает прецессионное движение полому валу 10 и, жестко закрепленным на нем и между собой, двухсекционной чаше 7, загрузочной воронке 6 и улитке 8 для вывода хвостов обогащения.For the operation of the precession concentrator, the drive shaft 3 through the carrier 2 and the pin 18 transmits the precessional movement to the hollow shaft 10 and, rigidly fixed to it and to each other, the two-section bowl 7, the feed hopper 6 and the scroll 8 for removing the tailings of the enrichment.

При работе прецессионного концентратора в режиме обогащения клапаны 25 плотно прижаты к окнам 24 пазов 22 с помощью пружин 26. Исходная минеральная смесь в виде пульпы поступает через загрузочную воронку 6 в первую секцию чаши 7 прецессионного концентратора. В первой секции чаши пульпа равномерно растекается по поверхности конуса и за счет продольной составляющей центробежной силы приобретает необходимую транспортную скорость. В пазах второй секции чаши происходит разделение исходной минеральной смеси по плотности (способ разделения минеральной смеси по патенту РФ №2676111, 25.12.17 г., В03В 5/32). Полезное ископаемое, являясь тяжелой фракцией, накапливается в пазах второй секции чаши между неподвижными улавливающими кольцами в виде минеральной постели, а легкая фракция исходного материала (хвосты обогащения) в виде пульпы переливается через неподвижные улавливающие кольца в улитку 8 для вывода хвостов обогащения, где выводится через окно 32 улитки 8 в приемный лоток для вывода хвостов обогащения. (Приемный лоток на фигурах не указан).When the precession concentrator is operating in the enrichment mode, the valves 25 are tightly pressed against the windows 24 of the slots 22 by means of springs 26. The initial mineral mixture in the form of a slurry enters through the feed funnel 6 into the first section of the bowl 7 of the precession concentrator. In the first section of the bowl, the pulp spreads evenly over the surface of the cone and, due to the longitudinal component of the centrifugal force, acquires the required transport speed. In the grooves of the second section of the bowl, the initial mineral mixture is separated by density (the method of separating the mineral mixture according to RF patent No. 2676111, 12/25/17, В03В 5/32). The mineral, being a heavy fraction, accumulates in the grooves of the second section of the bowl between the stationary catching rings in the form of a mineral bed, and the light fraction of the starting material (tailings) in the form of pulp is poured through the fixed catching rings into the snail 8 to remove the tailings, where it is discharged through window 32 of the scroll 8 into the receiving chute for the output of the tailings of the enrichment. (The output tray is not shown in the figures.)

При достижении оптимальной степени сокращения тяжелой фракции в пазах второй секции чаши работу концентратора переводят в режим разгрузки тяжелой фракции.When the optimum degree of reduction of the heavy fraction in the grooves of the second section of the bowl is reached, the concentrator is switched to the mode of unloading the heavy fraction.

Предлагаемое техническое решение позволяет применять два варианта работы концентратора в режиме разгрузки тяжелой фракции.The proposed technical solution allows the use of two variants of the concentrator operation in the mode of unloading the heavy fraction.

Первый вариант: разгрузка тяжелой фракции производится из каждого паза отдельно, в определенной последовательности, без остановки питания и без остановки работы в режиме накопления других смежных пазов. Как отмечалось выше, это достигается благодаря наличию нескольких пазов, каждый из которых имеет свой механизм разгрузки тяжелой фракции.The first option: the unloading of the heavy fraction is carried out from each slot separately, in a certain sequence, without stopping the power supply and without stopping the operation in the mode of accumulating other adjacent slots. As noted above, this is achieved due to the presence of several slots, each of which has its own mechanism for unloading the heavy fraction.

При первом варианте разгрузки тяжелой фракции питание не отключают и, не прекращая прецессионного движения чаши концентратора и не снижая частоты вращения приводного вала 3 водила, посредством устройства 28 для открытия клапана (например, электромагнита) открывают окно 24 одного из пазов для разгрузки концентрата. После разгрузки тяжелой фракции из одного паза окно этого паза закрывают посредством пружины 26 (что сразу переводит этот паз в работу режима накопления) и приступают к разгрузке тяжелой фракции со следующего паза и так далее. После завершения разгрузки тяжелой фракции все пазы работают в режиме накопления.In the first variant of unloading the heavy fraction, the power is not turned off and, without stopping the precessional movement of the concentrator bowl and without reducing the speed of rotation of the drive shaft 3 of the carrier, a window 24 of one of the slots for unloading the concentrate is opened by means of a device 28 for opening a valve (for example, an electromagnet). After unloading the heavy fraction from one groove, the window of this groove is closed by means of the spring 26 (which immediately switches this groove to the accumulation mode) and the heavy fraction is unloaded from the next groove, and so on. After the unloading of the heavy fraction is complete, all grooves operate in the accumulation mode.

Второй вариант: разгрузка тяжелой фракции производится из всех пазов одновременно.The second option: the unloading of the heavy fraction is carried out from all the slots at the same time.

При втором варианте питание отключают. Не прекращая прецессионного движения чаши концентратора и не снижая частоты вращения приводного вала 3 водила, одновременно посредством всех устройств 28 для открытия клапанов открывают все окна 24 пазов 22 и через шланги 31 подают технологическую воду во все секции 29 в полом валу 10. После разгрузки тяжелой фракции из всех пазов окна пазов посредством пружин 26 закрывают, отключают подачу технологической воды в полый вал и включают питание концентратора исходным материалом, то есть переходят на работу в режиме накопления.In the second option, the power is turned off. Without stopping the precessional movement of the concentrator bowl and without reducing the speed of rotation of the drive shaft 3 of the carrier, all the windows 24 of the slots 22 are opened simultaneously by means of all devices 28 to open the valves and through the hoses 31 process water is supplied to all sections 29 in the hollow shaft 10. After unloading the heavy fraction from all the slots, the slots windows are closed by means of springs 26, the process water supply to the hollow shaft is turned off and the concentrator is powered by the raw material, that is, they are switched to operation in the accumulation mode.

Прецессионное движение чаши 7 и исполнение паза 22 зоны концентрации в виде улитки обеспечивает разгрузку тяжелой фракции кучно в узком секторе, всегда в одну, наперед заданную, сторону в приемный лоток.The precessional movement of the bowl 7 and the execution of the groove 22 of the concentration zone in the form of a snail ensures the unloading of the heavy fraction in a heap in a narrow sector, always in one, predetermined, side into the receiving chute.

Предлагаемое изобретение позволяет:The proposed invention allows:

создавать конструктивно простые прецессионные центробежные концентраторы сегрегационного типа, эффективные и надежные в промышленной эксплуатации при высоких показателях единичной производительности, коэффициента использования и степени извлечения частиц полезного ископаемого малого размера;

to create structurally simple precessional centrifugal concentrators of segregation type, efficient and reliable in industrial operation with high unit productivity, utilization rate and recovery of small-sized mineral particles;

создавать прецессионные центробежные концентраторы сегрегационного типа с широкими функциональными возможностями и областью применения, которые могут эксплуатироваться в режимах: с непрерывным накоплением концентрата и периодической разгрузкой концентрата из каждого паза отдельно; с непрерывным накоплением концентрата и непрерывной регулируемой (варьируемой) разгрузкой концентрата из каждого паза отдельно; с периодической разгрузкой концентрата из всех пазов одновременно.

to create precessional centrifugal concentrators of segregation type with wide functionality and scope, which can be operated in the following modes: with continuous accumulation of concentrate and periodic unloading of concentrate from each slot separately; with continuous accumulation of concentrate and continuous controlled (variable) discharge of concentrate from each slot separately; with periodic unloading of concentrate from all slots at the same time.

Claims

A centrifugal concentrator, including a frame, a two-section bowl rigidly connected to each other, a feeding and unloading device and a hollow shaft, which is hinged at one end on the frame with the exception of bowl rotation around its own axis, and the other end through a bearing is connected to a carrier that gives the bowl a precessional movement, a device for adjusting and setting the angle of inclination of the bowl axis to the axis of rotation of the carrier drive shaft, characterized in that the second section of the bowl is made in the form of a set of stationary catching rings located with the formation of grooves between them, while each groove is made in the form of a snail with a window for unloading heavy fraction, closed by a valve with a device for opening it, and the adjacent grooves and catching rings are made with equal dimensions or with a sequential change in their dimensions.