центробежный ротационно-пульсационный дезинтегратор

Формула изобретения

Центробежный ротационно-пульсационный дезинтегратор, включающий корпус, крышку, подвод, рабочее колесо с лопастями, являющимися стенками смежных рабочих камер, отличающийся тем, что дезинтегратор выполнен двухступенчатым, снабжен дополнительным рабочим колесом второй ступени с лопастями, являющимися стенками смежных рабочих камер, и диффузорами, установленными в горизонтальной плоскости коаксиально рабочим колесам, причем диффузор каждой ступени разделен на несколько камер, входные окна камер диффузоров периодически перекрываются сплошной поверхностью рабочих колес, выходные каналы камер имеют резко расширенное сечение - диффузор и выходные каналы диффузора первой ступени обращены на рабочее колесо второй ступени.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и может использоваться для дезинтеграции рудного минерального сырья на микронные составляющие с одновременной очисткой поверхностей минералов от налетов, пленок, примазков и т. п.

Дезинтеграция рудного минерального сырья на микронные составляющие с одновременной очисткой поверхностей минералов позволяет эффективно использовать различные способы обогащения (гравитационные, магнитные, электрические, флотационные) и производить высококачественную товарную продукцию (тальковый, пирофиллитовый, хромитовый, медный, цинковый, золотосодержащий, кварцевый и др. концентраты).

Промышленность РФ машин для дезинтеграции рудного минерального сырья на микронные составляющие с одновременной очисткой поверхностей минералов не выпускает, в качестве прототипа принят центробежный ротарно-пульсационный дезинтегратор, включающий корпус, крышку, подвод, рабочее колесо с лопастями, являющимися стенками смежных рабочих камер (Патент RU 2087199, 6 В 03 В 5/00, 5/32).

Недостатком предложенного прототипа является ограниченный сектор применения, невозможность дезинтеграции рудного минерального сырья на микронные составляющие, поверхности минералов не очищаются от тонких пленок, налетов, примазков, поскольку в прототипе для дезинтеграции используется сила механического удара под действием центробежных сил и кавитационные явления в момент разрыва сплошности потока пульпы.

Цель предлагаемого изобретения - внедрение в производство конструкции центробежного ротационно-пульсационного дезинтегратора, который позволит значительно увеличить сектор применения путем возможности дезинтеграции рудного минерального сырья на микронные составляющие с одновременной очисткой поверхностей минералов от налетов, пленок, примазков, что в свою очередь позволяет эффективно применять различные способы обогащения минерального сырья: гравитационные, магнитные, электрические, флотационные и др.

Поставленная цель достигается тем, что центробежный ротационно-пульсационный дезинтегратор, включающий корпус, крышку, подвод, рабочее колесо с лопастями, являющимися стенками смежных рабочих камер, согласно изобретению выполнен двухступенчатым, снабжен дополнительным рабочим колесом второй ступени с лопастями, являющимися стенками смежных рабочих камер, и диффузорами, установленными в горизонтальной плоскости коаксиально рабочим колесам, причем диффузор каждой ступени разделен на несколько камер, входные окна камер диффузоров периодически перекрываются сплошной поверхностью рабочих колес, выходные каналы камер имеют резко расширенное сечение - диффузор и выходные каналы диффузора первой ступени обращены на рабочее колесо второй ступени.

Отличием от прототипа является то, что центробежный ротационно-пульсационный дезинтегратор имеет двухступенчатую конструкцию дополнительным рабочим колесом роторного типа и диффузорами. Рабочие колеса и диффузоры в корпусе дезинтегратора располагаются коаксиально относительно друг друга в горизонтальной плоскости.

Корпуса рабочих колес и диффузоров разделены на камеры, количество которых определяется конкретной конструкцией дезинтегратора. При вращении рабочего колеса выходные окна камер рабочего колеса и входные окна камер диффузора открываются и закрываются с определенной частотой.

Конструкция центробежного ротационно-пульсационного дезинтегратора позволяет для дезинтеграции рудного минерального сырья на микронные составляющие и очистки поверхностей минералов помимо центробежных сил и сил механического удара использовать высокое давление и силу трения между минеральными частицами, возникающие в камерах рабочего колеса и диффузора, а также явление кавитация и резонанс.

Себестоимость производства талькового, пирофиллитового, хромитового, медного, цинкового, золотосодержащего, кварцевого и др. концентратов с включением дезинтеграции минерального сырья на микронные составляющие во много раз ниже себестоимости продукции, производимой по существующим технологическим схемам, и качество товарной продукции значительно выше аналогов.

Возможность дезинтеграции минерального сырья на микронные составляющие позволяет производить высококачественную товарную продукцию - тальковый, пирофиллитовый концентраты - из такого минерального сырья, из которого по существующим технологическим схемам невозможно было производить качественную товарную продукцию по определению.

Исходное минеральное сырье с технологической водой через всасывающий патрубок и подвод дезинтегратора подают на рабочее колесо первой ступени. Лопасти рабочего колеса одновременно являются стенками смежных рабочих камер, пульпа при вращении рабочего колеса движется в полости камер, в момент перекрытия выходного окна камеры сплошной поверхностью диффузора передний фронт пульпы на мгновение останавливается, но основная масса пульпы продолжает движение, поскольку жидкости практически несжимаемы, в рабочей камере на мгновение резко поднимается давление и возникает сильное трение между минеральными частицами. Сила давления, при которой происходит трение между минеральными частицами, определяется по формуле Н.Е. Жуковского

P=vc, (1)

где - плотность пульпы;

v - скорость движения потока;

c - скорость распространения звука в среде.

Максимального значения давление достигает в момент открытия выходных окон камер рабочего колеса, пульпа под давлением вбрасывается в камеры диффузора, поток пульпы ударяет в поперечную стенку камеры диффузора. В момент удара от первичного источника возмущения, т.е. поперечной стенки камеры диффузора, распространяются прямые волны, от сплошной поверхности рабочего колеса прямые волны отражаются и движутся в направлении, обратном движению прямых волн, достигая через некоторое время того места, где возникли прямые волны, т.е. поперечной стенки камеры диффузора.

Согласно теории, разработанной Н.Е. Жуковским, изменения напора Н связывается с изменением скорости движения воды в напорном трубопроводе на величину v формулой

H = -av/g, (2)

где g - ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/с²;

а - скорость распространения по трубопроводу волн изменения давления, м/с.

В камерах диффузоров согласно формуле (2) резко возрастает давление, под действием которого осуществляется дезинтеграция минерального сырья на микронные составляющие с одновременной очисткой поверхностей минералов от налетов, пленок, примазков.

Выходной канал рабочих камер имеет резко расширенное сечение-диффузор. Пульпа под высоким давлением из рабочей камеры проходит через резко расширенное сечение-диффузор и в застойных областях движения потока возникает вихреобразование или кавитация.

Во второй ступени дезинтегратора процесс повторяется, но поток пульпы имеет значительно более высокую начальную скорость движения и величины возникающих давлений имеют более высокие значения.

Определенное число рабочих камер рабочего колеса и диффузора при вращении с определенной частотой создают пульсирующий поток, частота пульсаций складывается в дополнительное давление в конусном днище дезинтегратора.

Суммарное воздействие сил, при которых происходит трение между минеральными частицами, а также явление кавитации и резонанс, также дополнительно воздействующее на минеральные частицы, позволяют эффективно дезинтегрировать, разделить исходное рудное минеральное сырье на микронные составляющие и одновременно очистить поверхности минералов от налетов, пленок, примазков.

На фиг.. 1 показан разрез центробежного ротационно-пульсационного дезинтегратора, который состоит из цилиндрического корпуса 1, крышки 2, подвода 3, конусного днища 4, рабочих колес (роторов) 5, 6, диффузоров 7, 8, защитной футеровки 9, опорного кольца 10, стакана для подшипников 11, опоры стакана 12, шкива 13 и электродвигателя 14.

На фиг. 2 приведена схема движения пульпы при различном положении окон камер рабочего колеса (ротора) и диффузора, где 15 - момент внезапного торможения движущегося потока переднего фронта пульпы; 16 - выброс пульпы из рабочего колеса 5 в камеру диффузора 7; 17 - возникновение прямых и отраженных волн в момент удара о поперечную стенку диффузора при изменении скорости движения пульпы на v; 18 - возникновение кавитационных явлений у выходного канала камер диффузора.

Исходное сырье в виде пульпы через подвод 3 поступает на рабочее колесо 5, проходит камеры рабочего колеса, где поднимается давление под действием внезапного торможения переднего фронта пульпы 15, и под давлением поступает в камеры диффузора 8, где давление под действием ударной волны 17 поднимается еще, и затем пульпа через выходные каналы камер, которые имеют резко расширенное сечение-диффузор поступает на рабочее колесо 11 ступени.

Во второй ступени схема пути, по которому проходит пульпа, аналогичная, но начальная скорость движения потока значительно выше. В ранее приводимой формуле (1) сила давления при внезапном торможении зависит от первоначальной скорости движения пульпы, а во второй формуле (2) изменение напора Н зависит от изменения скорости движения v.

Одновременное воздействие на минеральную частицу механического удара о детали, трения между минеральными частицами под высоким давлением, воздействия явлений кавитации позволяют достигнуть поставленную цель, дезинтегрировать рудное минеральное сырье на микронные составляющие и одновременно очистить поверхности минералов от налетов, пленок, примазков и тем самым эффективно использовать различные способы обогащения - гравитационные, магнитные, электрические, флотационные и другие.