RU2781003C1 - Screw separator - Google Patents
Screw separator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781003C1 RU2781003C1 RU2022112756A RU2022112756A RU2781003C1 RU 2781003 C1 RU2781003 C1 RU 2781003C1 RU 2022112756 A RU2022112756 A RU 2022112756A RU 2022112756 A RU2022112756 A RU 2022112756A RU 2781003 C1 RU2781003 C1 RU 2781003C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chute
- screw
- holes
- separator
- pitch
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности, к винтовым сепараторам, применяемым при обогащении тонкодисперсного минерального сырья в горнорудной промышленности, и может быть использовано как в горно-обогатительной, так и металлургической и других отраслях промышленности.The invention relates to the enrichment of minerals, in particular, to screw separators used in the enrichment of finely dispersed mineral raw materials in the mining industry, and can be used both in mining and processing, and in metallurgical and other industries.
Известны винтовые сепараторы, включающие вертикальную стойку круглого сечения, винтовой желоб, расположенный вокруг стойки, загрузочное устройство, расположенное в верхней части конструкции, устройство для разделения и вывода продуктов обогащения, расположенное в нижней части (см. Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения. М.: Недра, 1993. - С. 249-260).Screw separators are known, including a vertical round rack, a screw chute located around the rack, a loading device located in the upper part of the structure, a device for separating and discharging enrichment products located in the lower part (see Shokhin V.N., Lopatin A. G. Gravitational enrichment methods, Moscow: Nedra, 1993, pp. 249-260.
Недостатком этих сепараторов является низкая улавливающая эффективность по тонким классам (-0,1 мм) частиц ценного компонента, находящихся во взвешенном состоянии в гидровзвеси. Такие конструкции используются для обогащения песков с содержанием твердой фазы в пульпе с зернами крупностью -3+0,1 мм.The disadvantage of these separators is the low catching efficiency for fine classes (-0.1 mm) of particles of a valuable component, which are in suspension in the suspension. Such structures are used for enrichment of sands with a solids content in the pulp with grain size of -3 + 0.1 mm.
Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности является винтовой сепаратор для обогащения полезных ископаемых, включающий полую стойку круглого сечения с отверстиями, винтовой желоб, расположенный вокруг стойки, загрузочное устройство, расположенное в верхней части конструкции, устройство для разделения и вывода продуктов разделения, установленное в нижней части желоба (см. патент RU №2306181, C1, В03В 5/52 от 23.12.2005 г., опубл. 20.09.2007 г.).The closest to the proposed solution in terms of technical essence is a screw separator for mineral processing, including a hollow round rack with holes, a screw chute located around the rack, a loading device located in the upper part of the structure, a device for separating and outputting separation products installed in the lower part of the gutter (see patent RU No. 2306181, C1,
Недостатком такой конструкции является низкая пропускная способность по исходному питанию вследствие необходимости прохождения исходной пульпы по всем виткам желоба и значительные потери тяжелых тонкодисперсных минералов, например, золота класса крупности -0,1 мм, в концентрате на выходе вследствие возникающих слабых центробежных сил инерции при обогащении пульпы в виде гидровзвеси, в которой твердая фаза находится во взвешенном состоянии.The disadvantage of this design is the low throughput of the original feed due to the need to pass the original pulp through all the turns of the trough and significant losses of heavy fine minerals, for example, gold of size class -0.1 mm, in the concentrate at the outlet due to the weak centrifugal forces of inertia that occur during the enrichment of the pulp in the form of a suspension in which the solid phase is in suspension.
Техническим результатом изобретения является увеличение пропускной способности винтового сепаратора и повышение эффективности извлечения ценного компонента из гидровзвеси за счет увеличения центробежных сил инерции.The technical result of the invention is to increase the capacity of the screw separator and increase the efficiency of extracting a valuable component from the suspension by increasing the centrifugal forces of inertia.
Сущность изобретения состоит в том, что винтовой сепаратор, включающий полую стойку круглого сечения с отверстиями, винтовой желоб, расположенный вокруг стойки, загрузочное устройство, расположенное в верхней части конструкции, устройство для разделения и вывода продуктов разделения, установленного в нижней части желоба, отличается тем, что винтовой желоб в радиальном сечении выполнен с дном, прямолинейным в горизонтальном направлении, также винтовой желоб выполнен с переменными радиусом и шагом, уменьшающимися сверху вниз, при этом соотношение где t - винтовой шаг, R - радиус желоба, а стойка снабжена отсекающими карманами, расположенными у отверстий.The essence of the invention lies in the fact that a screw separator, including a hollow column of circular cross section with holes, a screw chute located around the column, a loading device located in the upper part of the structure, a device for separating and outputting separation products installed in the lower part of the chute, differs in that that the screw chute in the radial section is made with a bottom that is rectilinear in the horizontal direction, the screw chute is also made with variable radius and pitch, decreasing from top to bottom, while the ratio where t is the helical pitch, R is the radius of the gutter, and the post is provided with cut-off pockets located at the holes.
Использование формы желоба в радиальном сечении с прямолинейным дном в горизонтальном направлении позволяет беспрепятственное перемещение твердых частиц во взвешенном состоянии в направлении возникающих центробежных сил инерции к внешнему борту желоба, а совместное уменьшение радиуса и шага винтового желоба сверху вниз увеличивает возникающие центробежные силы инерции, что, в свою очередь, усиливает эффект перемещения тяжелых по плотности частиц от центра к внешнему борту желоба, повышая тем самым улавливающую способность конструкции по тонкодисперсным фракциям ценного компонента. Исполнение вертикальной полой стойки круглого сечения с отверстиями и снабжение отверстий карманами для отсечения части потока в желобе, прилегающего к его внутреннему борту у стойки с отверстиями, позволяет отсекать и отводить непродуктивную часть потока гидровзвеси, повышая тем самым пропускную способность сепаратора по исходному питанию.The use of the shape of the chute in a radial section with a straight bottom in the horizontal direction allows the unimpeded movement of solid particles in suspension in the direction of the emerging centrifugal forces of inertia to the outer side of the chute, and the joint decrease in the radius and pitch of the screw chute from top to bottom increases the emerging centrifugal forces of inertia, which, in in turn, enhances the effect of moving particles heavy in density from the center to the outer side of the chute, thereby increasing the trapping ability of the structure for fine fractions of the valuable component. The design of a vertical hollow rack of circular cross section with holes and the provision of holes with pockets for cutting off part of the flow in the chute adjacent to its inner side at the rack with holes allows cutting off and diverting the unproductive part of the hydraulic suspension flow, thereby increasing the capacity of the separator for the initial feed.
На фиг. 1 изображен общий вид сепаратора; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - эпюры изменяющихся параметров по высоте винтовой части сепаратора.In FIG. 1 shows a general view of the separator; in fig. 2 - section A-A in Fig. one; in fig. 3 - diagrams of changing parameters along the height of the helical part of the separator.
Винтовой сепаратор (фиг. 1; 2) состоит из вертикальной полой стойки круглого сечения 1, винтового желоба 2, расположенного вокруг стойки, загрузочного устройства 3, устройства для разделения и вывода продуктов обогащения 4, отсекающих карманов части потока, прилегающих к стойке, 5.The screw separator (Fig. 1; 2) consists of a vertical hollow post of
Тонкослойный сепаратор работает следующим образом (фиг. 1).Thin-layer separator works as follows (Fig. 1).
Исходное питание (гидровзвесь) через загрузочное устройство 3 подается в верхнюю часть винтового желоба 2. Поток, перемещаясь сверху вниз по винтовой поверхности, за счет образующихся центробежных сил инерции, переводит тяжелые твердые частицы гидровзвеси к внешнему борту желоба в радиальном направлении от центра, а возникающая непродуктивная часть потока, прилегающая к стойке, частично отводится через отсекающие карманы 5 в полую стойку 1 (фиг. 1; 2) и выводится наружу в хвосты. При этом карманы устанавливают на каждом витке, начиная со второго или третьего по высоте. В нижней части желоба поток разделяется на концентрат и хвосты и через устройство 4 выводится наружу.The initial power (hydraulic suspension) through the
Рассмотрим влияние изменяющихся величин радиуса (R) и шага (t) винтовой поверхности на возникающие центробежные силы инерции (F), действующие на частицу массой m. Переменный радиус витков (R), в совокупности с пропорционально меняющемся шагом (t), формируют постоянный угол наклона желоба (ϕ), так как что дает возможность сохранить окружную скорость потока (Vок), как и в винтовом сепараторе аналога, у которого R=const и t=const., при одинаковой высоте винтовой поверхности (h), фиг. 3. Применив теорему об изменении кинетической энергии, определим продольную скорость частицы в желобе. Если где Vп0 и Vп - начальная и конечная продольные скорости частицы, g - ускорение свободного падения, m - масса частицы, то при Vп0=0 получаем и тогда определяется окружная скорость как Vок=Vв⋅ctg(ϕ), а полный пройденный путь частицей составит Эти соотношения показывают, что радиус и шаг витков не оказывают влияние на кинематические параметры перемещающейся частицы, а уменьшающийся сверху вниз радиус увеличивает центробежную силу инерции, так как где аn - нормальное ускорение, что в свою очередь, создает дополнительное силовое воздействие на твердые частицы, повышая тем самым эффект по переводу тонкодисперсных частиц в зону формирования концентрата. Так, например, при уменьшении радиуса и шага в три раза, сила инерции увеличивается тоже в три раза с F1 до F2, (фиг. 3).Let us consider the effect of varying values of the radius (R) and pitch (t) of the helical surface on the emerging centrifugal inertia forces (F) acting on a particle of mass m. The variable radius of the turns (R), in combination with the proportionally changing pitch (t), form a constant chute angle (ϕ), since which makes it possible to maintain the circumferential flow velocity (V ok ), as in the analogue screw separator, in which R=const and t=const., with the same height of the helical surface (h), Fig. 3. Applying the theorem on the change in kinetic energy, we determine the longitudinal velocity of the particle in the chute. If a where V p0 and V p are the initial and final longitudinal velocities of the particle, g is the free fall acceleration, m is the mass of the particle, then with V p0 = 0 we obtain and then the peripheral speed is determined as V ok \u003d V in ⋅ctg (ϕ), and the total path traveled by the particle will be These relationships show that the radius and pitch of the turns do not affect the kinematic parameters of the moving particle, and the radius decreasing from top to bottom increases the centrifugal force of inertia, since where a n - normal acceleration, which in turn creates an additional force on the solid particles, thereby increasing the effect of the transfer of fine particles in the concentrate formation zone. So, for example, when the radius and step decrease three times, the inertia force also increases three times from F 1 to F 2 (Fig. 3).
Объемы отводимых потоков из желоба в полую стойку определяются конструктивно через размеры отсекающих карманов и отверстий в стойке с изменением от Qmax до Qmin, (фиг. 3). Если каждый карман отсекает до 10% объема проходящей гидровзвеси, то на выходе из желоба при 7 карманах останется 51% от исходного потока.The volumes of discharged flows from the chute to the hollow rack are determined constructively through the dimensions of the cut-off pockets and holes in the rack with a change from Q max to Q min (Fig. 3). If each pocket cuts off up to 10% of the volume of the passing hydraulic suspension, then at the outlet of the chute with 7 pockets, 51% of the original flow will remain.
Пример. Рассмотрим влияние переменного радиуса винтовой поверхности (R) и его шага (t) на возникающие центробежные силы инерции (F) твердых частиц гидровзвеси и их расположение в желобе сепаратора. За основу примем винтовой сепаратор с изменяющимися радиусами от Rmax=0,6 м до Rmin=0,2 м и шагом при от tmax=0,36 м до tmin=0,12 м, состоящего из 8 витков. При этом высота винтовой части (h) составит 1,92 м, угол наклона желоба по его среднему радиусу а его длина м. За твердую фазу гидровзвеси примем полиминеральную смесь, состоящую из пустой породы (кварц) класса крупности -0,1 мм и плотности ρк=2650 кг/м3, а за ценный компонент - тяжелую фракцию (золото) той же крупности с плотностью ρз=19000 кг/м3. Время перемещения частиц по средней винтовой линии составит 7=2,8 с.Example. Let us consider the influence of the variable radius of the helical surface (R) and its pitch (t) on the emerging centrifugal forces of inertia (F) of the solid particles of the hydraulic suspension and their location in the separator chute. As a basis, we take a screw separator with varying radii from R max =0.6 m to R min = 0.2 m and a step at from t max =0.36 m to t min =0.12 m, consisting of 8 turns. In this case, the height of the helical part (h) will be 1.92 m, the angle of inclination of the chute along its average radius and its length m. For the solid phase of the hydraulic suspension, we will take a polymineral mixture consisting of waste rock (quartz) with a size of -0.1 mm and a density of ρ to = 2650 kg / m 3 , and for a valuable component - a heavy fraction (gold) of the same size with a density ρ s \u003d 19000 kg / m 3 . The time of particle movement along the middle helix will be 7=2.8 s.
Считаем, что твердые частицы находятся во взвешенном состоянии. Форму днища желоба в радиальном сечении принимаем в виде горизонтальной линии (фиг. 1). Продольная скорость частиц (Vn) вдоль центра желоба, исходя из теоремы об изменении кинетической энергии (при начальных условиях Vn0=0), составит на средних витках м/с, окружная скорость Vок=Vncosϕ=4,26 м/с, а на выходе из желоба - где g - ускорение свободного падения.We assume that solid particles are in suspension. The shape of the bottom of the gutter in the radial section is taken in the form of a horizontal line (Fig. 1). The longitudinal velocity of particles (V n ) along the center of the trough, based on the theorem on the change in kinetic energy (under initial conditions V n0 =0), will be on average turns m / s, peripheral speed V ok \u003d V n cosϕ \u003d 4.26 m / s, and at the outlet of the gutter - where g is the free fall acceleration.
Проведем сравнение по изменению положения частиц под действием центробежных сил инерции в радиальном направлении от центра желоба для двух частиц (из золота и кварца), с одинаковым эквивалентным диаметром (dэ), приняв dэ=0,05 мм и считая, что они находятся в потоке во взвешенном состоянии. Масса частицы из золота составит кг, а для кварца - mк=1,7-10-10 кг. Центробежные силы инерции на средних витках для золота - Fз=5,7-10-8 Η, для кварца - Fк=0,8-10-8 Н. Сила сопротивления вязкой среды Pc=3πμVRdэ, где μ - динамический коэффициент вязкости воды μ=10-3 Па⋅с, VR - скорость частиц в радиальном направлении. С учетом принятых значений, получаем Рс=4,7⋅10-7⋅VR Η. Дифференциальное уравнение движения частиц в радиальном направлении принимает вид или где b – для частиц из золота и кварца, для принятых величин b=45, а k=0,4·103 - для золота, k=2,9⋅103 - для кварца. Интегрируя это уравнение, получаем Тогда, с учетом числовых значений, скорость частиц в средних витках достигает значений VRз=0,11 м/с - для золота и VRк=0,015 м/с - для кварца, при этом радиальное смещение (S) частиц от центра желоба составит соответственно Sз=0,34 м и Sк=0.04 м. Это означает, что тяжелые частицы (из золота при dэ<0,l мм) достигают внешнего борта желоба, в отличие от частиц пустой породы (из кварца), у которых радиальное смещение в 8,5 раз ниже. В сравнении с аналогами, у которых концентрат формируется у внутреннего борта желоба, в предлагаемой конструкции для обогащения полиминеральной гидровзвеси, этот процесс протекает у внешнего борта.Let's compare the change in the position of particles under the action of centrifugal forces of inertia in the radial direction from the center of the trough for two particles (made of gold and quartz), with the same equivalent diameter (d e ), assuming d e = 0.05 mm and assuming that they are in the flow in suspension. The mass of a gold particle will be kg, and for quartz - m k \u003d 1.7-10 -10 kg. Centrifugal forces of inertia on medium turns for gold - F c \u003d 5.7-10 -8 Η, for quartz - F c \u003d 0.8-10 -8 N. The resistance force of a viscous medium P c \u003d 3πμV R d e , where μ is the dynamic coefficient of water viscosity μ =10 -3 Pa⋅s, V R - speed of particles in the radial direction. Taking into account the accepted values, we obtain P c =4.7⋅10 -7 ⋅V R Η. The differential equation for the motion of particles in the radial direction takes the form or where b - for particles of gold and quartz, for the accepted values b=45, and k=0.4·10 3 - for gold, k=2.9⋅10 3 - for quartz. Integrating this equation, we get Then, taking into account the numerical values, the particle velocity in the middle turns reaches the values V Rz = 0.11 m/s - for gold and V Rk = 0.015 m/s - for quartz, while the radial displacement (S) of particles from the center of the trough will be respectively S z = 0.34 m and S k = 0.04 m. This means that heavy particles (from gold with d e <0.l mm) reach the outer side of the chute, in contrast to the particles of waste rock (from quartz), y which the radial displacement is 8.5 times lower. In comparison with analogues, in which the concentrate is formed at the inner side of the trough, in the proposed design for the enrichment of polymineral hydraulic suspension, this process takes place at the outer side.
Использование предлагаемого технического решения позволяет увеличить производительность сепаратора, например, при обогащении золотосодержащей гидровзвеси от промывки металлоносных песков на россыпных месторождениях, а также повысить улавливающую способность устройства по тонким классам ценного компонента.The use of the proposed technical solution makes it possible to increase the productivity of the separator, for example, when enriching gold-bearing slurry from the washing of metal-bearing sands in alluvial deposits, as well as to increase the trapping capacity of the device for fine classes of a valuable component.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2781003C1 true RU2781003C1 (en) | 2022-10-04 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US840354A (en) * | 1905-11-10 | 1907-01-01 | Matthew Robert Lyle | Ore-separator. |
SU1549593A1 (en) * | 1987-08-31 | 1990-03-15 | Центральное конструкторское бюро "Океангеотехника" Южного производственного объединения по морским геологоразведочным работам "Южморгеология" | Spiral separator/concentrator |
US5535892A (en) * | 1994-05-03 | 1996-07-16 | Krebs Engineers | Two stage compound spiral separator and method |
RU63254U1 (en) * | 2007-01-29 | 2007-05-27 | Бабин Владимир Александрович | SCREW SEPARATOR |
RU2372993C2 (en) * | 2007-02-27 | 2009-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Аурум" (ООО "Аурум") | Spiral separator (versions) |
RU2718841C2 (en) * | 2018-09-14 | 2020-04-14 | Общество с ограниченной ответственностью Производственная Компания "Спирит" | Screw separator |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US840354A (en) * | 1905-11-10 | 1907-01-01 | Matthew Robert Lyle | Ore-separator. |
SU1549593A1 (en) * | 1987-08-31 | 1990-03-15 | Центральное конструкторское бюро "Океангеотехника" Южного производственного объединения по морским геологоразведочным работам "Южморгеология" | Spiral separator/concentrator |
US5535892A (en) * | 1994-05-03 | 1996-07-16 | Krebs Engineers | Two stage compound spiral separator and method |
RU63254U1 (en) * | 2007-01-29 | 2007-05-27 | Бабин Владимир Александрович | SCREW SEPARATOR |
RU2372993C2 (en) * | 2007-02-27 | 2009-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Аурум" (ООО "Аурум") | Spiral separator (versions) |
RU2718841C2 (en) * | 2018-09-14 | 2020-04-14 | Общество с ограниченной ответственностью Производственная Компания "Спирит" | Screw separator |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АНИКИН М.Ф. и др. "Винтовые сепараторы для обогащения руд", Москва, Недра, 1970, с.61-94. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Das et al. | Advanced gravity concentration of fine particles: A review | |
Jameson et al. | Flotation of coarse coal particles in a fluidized bed: The effect of clusters | |
US3891546A (en) | Helical chute concentrator and method of concentrating | |
Hacifazlioglu | Application of the modified water-only cyclone for cleaning fine coals in a Turkish washery, and comparison of its performance results with those of spiral and flotation | |
Greenwood et al. | The potential for dry processing using a Knelson Concentrator | |
RU2781003C1 (en) | Screw separator | |
EP0316201B1 (en) | Method and apparatus for separating and recovering particulate material | |
US3379308A (en) | Heavy medium cyclone separator | |
Sobhy | Recent trends in mineral processing based on density and particle size–a review | |
Nayak et al. | Separation behaviour of iron ore fines in Kelsey Centrifugal Jig | |
US2929501A (en) | Cyclone separator | |
CN103817075A (en) | Novel hydraulic classification two-section arc screen | |
US20070284291A1 (en) | Method for hydraulically separating carbon and classifying coal combustion ash | |
Galvin et al. | Cleaning of coarse and small coal | |
Balasubramanian | Gravity separation in ore dressing | |
WO2007131453A1 (en) | Ore-separating method, ore-dressing method adopting the method, ore-separating equipment and size classification apparatus | |
Bornman | Recent advances in gravity concentration of mineral sands | |
RU2780443C1 (en) | Method for enriching heavy fine fraction of hydraulic suspension | |
Buonvino | A study of the Falcon concentrator | |
Kirnarsky et al. | Spiral separation: The state-of-the-art in coal slimes preparation | |
Cicek et al. | Applicability of multi-gravity separation to Kop chromite concentration plant | |
Xiao | Testing a new gold centrifugal concentrator | |
RU35247U1 (en) | Spiral classifier | |
RU96791U1 (en) | THREE COMPONENT HYDROCYCLONE | |
US2312563A (en) | Hydraulic classifier |