專利名稱:礦質(zhì)分離器的制作方法
本發(fā)明涉及一種礦質(zhì)分離器。
礦物一般是在搖臺(tái)上進(jìn)行分離的。將水中含細(xì)粉狀礦物質(zhì)的漿狀物以很薄的流體層注入于一個(gè)稍帶傾斜的格條式搖臺(tái)的上部邊緣的部分部位上，該搖臺(tái)是以平行于上部邊緣的方向搖動(dòng)(以非對(duì)稱加速度)。同時(shí)，將一薄層清洗水施加于上部邊緣的支座上。在漿狀物薄層中較重的顆粒比那些較輕的顆粒向下流動(dòng)的慢一些，由此可以分別地收集起來(lái)。
本發(fā)明的礦質(zhì)分離器包括一個(gè)本體，其內(nèi)表面是一個(gè)圓筒形(可以是圓錐形)裝置，當(dāng)繞圓筒的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，要具有一個(gè)沿其軸線方向的作用力，一個(gè)用于使本體繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置，該轉(zhuǎn)動(dòng)作用于圓筒表面上的離心力要超過(guò)重力加速度g，一種用于對(duì)本體或?qū)侩x心力保持在它上面的顆粒施加擾動(dòng)的裝置，一個(gè)注入漿狀物的裝置和一個(gè)向圓筒(如果是圓錐筒最好是在小端)內(nèi)部注入沖洗液的裝置，和用于收集由各個(gè)沿著圓筒的軸線方向不同部位上(諸如在其相對(duì)的兩端部)分離開(kāi)的各種組分的裝置。筒體可以是圓筒，或者是截頭錐形筒或是退拔圓筒。
本發(fā)明還提供一種分離礦質(zhì)的方法，包括將含有礦質(zhì)的漿狀物注入筒體(即包括圓筒，或截頭錐形筒或退撥圓筒)的內(nèi)表面，轉(zhuǎn)動(dòng)筒體使作用于其表面上的離心力超過(guò)重力加速度g，擾動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)表面，使該表面上具有一個(gè)沿其軸向作用的力，諸如通過(guò)一個(gè)流體壓力梯度，擺動(dòng)或制成退拔形來(lái)實(shí)現(xiàn)，向筒體表面施加沖洗液，施加的部位是使該作用力要將水輸送至越過(guò)漿狀物的注入點(diǎn)，以及將分離開(kāi)的漿狀物中各種組分按照其在筒體的軸向不同移動(dòng)部位上收集起來(lái)。
分離物的收集可以由筒體的軸向不同部位上向下收集，如從筒體的每一端，最好是連續(xù)地進(jìn)行。
擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)可以采用幾種方式中的一種或結(jié)合使用。例如筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的周期性變化，諸如在轉(zhuǎn)動(dòng)中疊加以短暫的停歇，或疊加以加速度和減速度，或沿一軸線(如其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線)施加以對(duì)稱的(如正弦的)或非對(duì)稱的前，后搖動(dòng)，最好是能促使粘附在表面上的顆粒能夠逆著上述軸向力的方向傳送，或者沿著一定的軌道運(yùn)動(dòng)(有可能是在垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面內(nèi))。其它擾動(dòng)的方式包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸的搖擺，通過(guò)這種運(yùn)動(dòng)使保持在筒體內(nèi)的顆粒產(chǎn)生一個(gè)每轉(zhuǎn)進(jìn)行周期性變化的軸向力，以及在筒體內(nèi)部設(shè)置有并相對(duì)于筒體進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的若干葉片，這種設(shè)置是為了推動(dòng)在朝著上部或小端走了一段路程的顆粒前進(jìn)。軸向搖動(dòng)，擺動(dòng)和使用葉片的結(jié)合是最好的。軸的擺動(dòng)角度最好是沿水平方向不大于45°，如1/4°至20°，最好是1/2°至6°。葉片應(yīng)與筒體兩端的收集相協(xié)調(diào)，并將其轉(zhuǎn)動(dòng)速度與筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的差值置于5%以內(nèi)(最好是1%以內(nèi));在這種裝置中的葉片可以采用與其作用相當(dāng)?shù)难b置替換，如用液體噴咀和擋板。
假如筒體是帶錐度的，則截頭錐體的半角最好是在45°以內(nèi)，如1/2°至10°，例如1/2°至2°。截頭錐體或其它筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度最好是能產(chǎn)生一個(gè)由5g至500g的離心力，而且這樣大的離心力的好處是，轉(zhuǎn)動(dòng)軸可以是立式的，水平的或呈任何角度的(在任何非垂直的角度上)具有一個(gè)由重力產(chǎn)生的周期性擾動(dòng)對(duì)在離心作用下的顆粒起有用的作用。
在所有情況下，沖洗液最好是間歇式的注入，或者更理想的是連續(xù)地注入表面上，使該表面上所述軸向力促使沖洗液傳送至越過(guò)漿狀物的注入點(diǎn)。加沖洗液的目的是改善徑向外層較重的礦物質(zhì)的等級(jí)和純度的作用，或者用于借助流體的壓力或者當(dāng)離心力的作用減小時(shí)，以幫助材料的去除。
在收集分離過(guò)的材料時(shí)，可以利用沖洗液的幫助將還處于筒體的同一端頭的已分離的材料收集起來(lái)，有時(shí)可借助沖洗液的幫助利用刮板來(lái)完成，每個(gè)刮板是從筒體的一端軸向延伸至分別要求到達(dá)的部位上，刮板和漿狀物注入器的設(shè)置要使其轉(zhuǎn)動(dòng)速度與筒體轉(zhuǎn)動(dòng)速度之差值在5%以內(nèi)(最好是在1%以內(nèi));該裝置中的刮板可以用與其作用相當(dāng)?shù)钠渌b置代替，如采用液體的噴咀和擋板。
轉(zhuǎn)動(dòng)筒體的裝置可以采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，在該驅(qū)動(dòng)軸上可以安裝有許多個(gè)圓錐形筒，例如在該軸的同一點(diǎn)上向外套裝著，或者沿軸的軸向間隔開(kāi)，或者二者結(jié)合。附屬裝置(如漿狀物的注入裝置)可適當(dāng)?shù)碾p聯(lián)。待處理的材料通過(guò)許多個(gè)串聯(lián)的或并聯(lián)的或部分組合式聯(lián)結(jié)的筒體進(jìn)行輸送。
在另一個(gè)最佳實(shí)施方案中，本發(fā)明的礦質(zhì)分離器包括一個(gè)可繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的空心筒體，該筒體是立式的。筒體具有一個(gè)向著其下部邊緣呈曲線的或帶斜度的唇口。該礦質(zhì)分離器具有一個(gè)用于將待分離的礦質(zhì)漿狀物注入筒體內(nèi)部的裝置和用于將沖洗液施加于筒體內(nèi)的唇口和漿狀物注入點(diǎn)之間的裝置。該筒體具有用于使其擾動(dòng)(最好是沿圓周方面)足以使?jié){狀物保持懸浮狀態(tài)的裝置。
所以與本發(fā)明有關(guān)的方面是通過(guò)將礦質(zhì)漿狀物注入一個(gè)帶有向內(nèi)的唇口(向著筒體的下部邊緣呈曲線形或帶斜度的)的旋轉(zhuǎn)式立軸筒體進(jìn)行礦質(zhì)分離的。該筒體被擾動(dòng)(最好是圓周方向的)使其足以將漿狀物保持懸浮狀態(tài)，并將沖洗液施加于漿狀物注入點(diǎn)與下部邊緣之間。漿狀物中較重的組分被去除出去，即(ⅰ)連續(xù)地由下部邊緣，或是(ⅱ)通過(guò)去除較輕的組分并(a)在重力作用下，可選用沖洗液的幫助，或通過(guò)(b)機(jī)械的方法將較重的組分收集起來(lái)。
現(xiàn)在將通過(guò)舉例，并參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中圖1，2和3是本發(fā)明的三種不同的礦質(zhì)分離器的工作原理圖。
圖4是本發(fā)明的礦質(zhì)分離器局部的工作原理圖，使用了另一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，圖5表示本發(fā)明的另一個(gè)最佳實(shí)施方案的礦質(zhì)分離器。
圖1中，礦質(zhì)分離器具有一個(gè)空心筒體1，被畫(huà)成一個(gè)透明體，其內(nèi)表面是一個(gè)截頭錐體。筒體1在其大端為開(kāi)口的，并在其小端的端部以軸向安裝在軸2上。通過(guò)振動(dòng)器3和以電動(dòng)機(jī)4以400轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)，使軸2在其兩端的支承內(nèi)以7赫茲，和1.5厘米的擺幅進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。筒體1具有一個(gè)帶1°半角錐度的截頭錐體，其軸向長(zhǎng)度為30厘米，平均內(nèi)徑為30厘米。在較高的轉(zhuǎn)速下，較大的錐角效果較好。
通過(guò)大端開(kāi)口處伸向筒體1內(nèi)的是一個(gè)組件10它包括送入管和刮刷。整個(gè)組件10安裝在一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸11上并共同轉(zhuǎn)動(dòng)，其旋轉(zhuǎn)方向與軸2相同但其轉(zhuǎn)速為399.6轉(zhuǎn)/分。組件10借助靜止管12通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接器10a將漿狀物和沖洗液送入。在本例中的漿狀物包含有經(jīng)碾磨過(guò)的礦物質(zhì)，其中含有少量的有價(jià)值的(高比重)材料，其殘?jiān)?低比重材料)作為廢料，所有顆粒尺寸都在75微米以下，一半是在25微米以下，四分之一是在10微米以下，這種碾磨過(guò)的礦質(zhì)在每立升的水中的濃度為50至300克，例如150克進(jìn)行懸浮。無(wú)論漿狀物中固體的濃度是多少固體的注入率要保持在50至500克/分。漿狀物通過(guò)一個(gè)漿狀物送入管16送入空心筒體1的小端其送入率為1立升/分，而沖洗水通過(guò)管子15稍后一些送入，也就是以便使沉積在筒體內(nèi)的漿狀物顆粒在很短時(shí)間之后就接受到?jīng)_洗水。漿狀物可以通過(guò)一個(gè)繞過(guò)筒體180°以內(nèi)的圓弧形管口送入以代替單調(diào)的送入管16。沖洗水也可以同樣地通過(guò)一個(gè)圓弧形管口送入。在管子16的離開(kāi)管子15的對(duì)面端上設(shè)有一個(gè)較長(zhǎng)的軸向刮刷20，該刮刷可以把整個(gè)筒體1的內(nèi)表面上的分離物去除掉并收集到圖中所示的收集器21中。在刮刷20與管子15之間(管子16的對(duì)面)設(shè)有一個(gè)相似的刷子24但它向著空心筒體1的小端方向稍短一點(diǎn)。管子15和16以及刷子20和24都是組件10的組成部分。較短的刷子24可以將分離物由它掃過(guò)的面積上去除掉進(jìn)入收集器25。刷子20和24適于相隔90°(為便于說(shuō)明，圖示的靠得很近)。實(shí)際上，收集器21和25不能用重力進(jìn)料杯式，但為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，圖中畫(huà)成重力進(jìn)料杯式，因?yàn)檎麄€(gè)組件10是在轉(zhuǎn)動(dòng)。但收集器21和25可以通過(guò)在空心筒體1的大端開(kāi)口處的圓周部分設(shè)置若干個(gè)環(huán)形溜槽來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者采用將收集起來(lái)的(分別由刷子20和24)的材料通過(guò)離心作用由筒體1中摔出來(lái)。
在使用中，漿狀物通過(guò)管子16送入到軸向搖動(dòng)，快速轉(zhuǎn)動(dòng)的筒體1的小端。因?yàn)橥搀w以400轉(zhuǎn)/分反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，而組件10則以399.6轉(zhuǎn)/分以同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，其最終效果是相當(dāng)于組件10在筒體1內(nèi)沿著順時(shí)針?lè)较蛞?.4轉(zhuǎn)/分的速率轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，漿狀物被搖動(dòng)(通過(guò)搖擺器3)，而其施加的離心力為幾個(gè)g(以代替僅僅用重力加速度)而且將分離出的各種組分，其中最輕的以最快的速度朝著筒體1的大端運(yùn)動(dòng)。增加搖擺速度會(huì)產(chǎn)生甚至使較重的顆粒增加流動(dòng)性的效果。
二分鐘以后，一個(gè)給定的漿狀物中的元素由管子16送入后，將被帶搖動(dòng)的增強(qiáng)重力的作用下被分離在筒體內(nèi)向下形成不同密度的區(qū)段，而且刷子24將接觸到漿狀物的元素中幾乎所有最重的組分。刷子24(借助由管子15和其它圖中未顯示的靠近每個(gè)刷子的管子送入的沖洗水的幫助)將它能接觸到的分離物去除出來(lái)并收集在收集器25中。大約半分鐘以后，最重的組分(即密度最高的區(qū)段，在所有標(biāo)準(zhǔn)情況下，為含有有價(jià)值的金屬)是通過(guò)較長(zhǎng)的刷子20接觸到并沖洗到收集器21中，以便進(jìn)一步處理?，F(xiàn)在筒體1已刷乾凈，然后由管子16接受更多的漿狀物而且按描述的方法繼續(xù)進(jìn)行。一個(gè)連續(xù)的操作過(guò)程的舉例如下面的表中所示。
軸2和11可以由同一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)(以代替上述分離式電動(dòng)機(jī))，不帶搖擺運(yùn)動(dòng)的軸11通過(guò)一個(gè)齒輪箱傳遞動(dòng)力以便在筒體1和組件10之間產(chǎn)生一個(gè)小的(即0.1%)差動(dòng)轉(zhuǎn)速。無(wú)論筒體或者組件哪一個(gè)的轉(zhuǎn)速快一點(diǎn)都是可以任意選擇的，只要該組件的設(shè)置能夠起到傳送漿狀物并分別地，按漿狀物區(qū)分開(kāi)的區(qū)段收集起來(lái)。
這些分別地收集起來(lái)的漿狀物的各區(qū)段可以按照相似的或相同的分離器進(jìn)行進(jìn)一步的分離。為此目的，或者為了分離漿狀物的平行的流動(dòng)區(qū)，或?yàn)榱诉@兩個(gè)目的，可把相似的或相同的分離器安裝在同一根軸上，在軸向具有一定間隔，或者在徑向向外套裝著，或者交錯(cuò)排列(套裝并在軸向略有偏置)，或者用這些安排中的任何組合。
在圖2中，顯示一個(gè)礦質(zhì)分離器的透視圖，它具有一個(gè)空心筒體201，被畫(huà)成一個(gè)透明體，其內(nèi)表面是一個(gè)截頭錐體。筒體201用于液體從其兩端排出，并在其大端以軸向安裝(為簡(jiǎn)化起見(jiàn)該裝置省略)在以202表示的軸上。軸202是在其兩端的支承處以7赫茲的頻率和1.5厘米的振幅進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)是通過(guò)一個(gè)搖擺器施加線性運(yùn)動(dòng)203并通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分的電動(dòng)機(jī)在204所指的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)通過(guò)一個(gè)滑動(dòng)軸承與軸202相連結(jié)。搖擺運(yùn)動(dòng)是在每個(gè)方向上均勻地(正弦的)施加，但可以由搖擺器的一個(gè)方向上施加一個(gè)較強(qiáng)的脈動(dòng)。軸202是水平的。筒體201具有圓錐半角為1°的截頭錐體，其軸向長(zhǎng)度為60厘米，而其平均內(nèi)徑為50厘米。較大的圓錐角在較高的轉(zhuǎn)速下的效果較好。
通過(guò)其小端開(kāi)口處伸向筒體201內(nèi)部的是一個(gè)組件210，該組件包括加速器環(huán)211和212以及刮板葉片213。整個(gè)組件210安裝在軸202a上，該軸由軸202通過(guò)一個(gè)齒輪箱驅(qū)動(dòng)并一起轉(zhuǎn)動(dòng)，與軸202同樣的搖擺;同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)但其轉(zhuǎn)速為192轉(zhuǎn)/分。加速器環(huán)211和212分別通過(guò)靜止管子送入漿狀物A和沖洗水B。加速器環(huán)211和212對(duì)漿狀物和水施加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，漿狀物和水流通過(guò)加速器環(huán)內(nèi)的小孔進(jìn)入筒體內(nèi)大致以筒體的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，并在圓周上均勻地分布著。在本例中的漿狀物含有經(jīng)分選器分選后碾磨過(guò)的礦質(zhì)，其中含有少量的有價(jià)值的(高比重)(通常是小顆粒的)材料，其殘?jiān)?低比重材料)(通常是大顆粒的)是廢料，其中所有顆粒都在75微米以內(nèi)，一半是在25微米以內(nèi)，四分之一是在10微米以內(nèi)，這種碾磨過(guò)的礦質(zhì)是在每立升水中以50至500克例如300克的濃度下懸浮狀態(tài)的。固體的送入率保持在300克/分鐘，不管漿狀物中固體的濃度是多少。漿狀物以1升/分鐘的送入率進(jìn)入加速器環(huán)211中，該環(huán)位于空心筒體201的中點(diǎn)附近，而沖洗水以1/2升/分的送入率進(jìn)入位于筒體201的小端處的加速器環(huán)212內(nèi)。
葉片213安裝在四個(gè)等間隔的軸向臂上(圖中示出兩個(gè))每個(gè)臂攜帶有十個(gè)帶彈性的軟塑料葉片其長(zhǎng)度為4.5厘米，輕輕地與筒體201相接觸，并在圓周方向與筒體成30°的角度(重申筒體201比攜帶臂和葉片的組件210的轉(zhuǎn)速要高8轉(zhuǎn)/分)以便將筒體內(nèi)的材料推向小端。在每個(gè)臂上的葉片都是與另一個(gè)臂上的葉片交錯(cuò)排列的，其搭接量約為1/2厘米，以便增大這種效應(yīng)。
在使用中，漿狀物A是通過(guò)加速器環(huán)211送入軸向搖擺，快速轉(zhuǎn)動(dòng)的筒體201的中點(diǎn)部位。因?yàn)橥搀w以反時(shí)針?lè)较颍?00轉(zhuǎn)/分鐘的速度轉(zhuǎn)動(dòng)而組件210以同一方向在192轉(zhuǎn)/分速度下轉(zhuǎn)動(dòng)，其最終效果相當(dāng)于組件以8轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速在筒體201內(nèi)順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。這樣則漿狀物被剪切(通過(guò)線性運(yùn)動(dòng)203)而施加的離心力為幾個(gè)g(以代替重力加速度僅僅1g)而且把漿狀物中的組分分離開(kāi)，其中最輕的則以最快的速度移向筒體201的大端。增加搖動(dòng)速度具有能夠使較重的顆粒增加流動(dòng)性的效果，而在一般情況下這些重顆粒在離心力作用下被貼在筒體201上。
葉片213擾動(dòng)較重的顆粒并推動(dòng)它們朝著筒體201的小端移動(dòng)幾個(gè)厘米。流體與較輕的顆粒通過(guò)搖動(dòng)和剪切作用使其懸浮起來(lái)，具有更大的能動(dòng)性，可以連續(xù)地流動(dòng)，經(jīng)過(guò)前進(jìn)的葉片在沖洗水B的流動(dòng)幫助下朝著大端移動(dòng)。一旦一個(gè)給定的葉片向后退縮，則較重的顆粒就要貼在那里不動(dòng)，而水和較輕的顆粒則繼續(xù)朝著筒體201的大端運(yùn)動(dòng)?？偠灾^重的顆?？梢钥醋?，在許多短的區(qū)段中，逆著軸向力的作用方向，朝著筒體201的小端穩(wěn)定地掃去，而水和較輕的顆粒可以看作在通過(guò)筒體的錐度所產(chǎn)生的軸向力的作用下，不管葉片的存在朝著筒體的大端移動(dòng)。就這樣分別地把礦質(zhì)分成有價(jià)值的高密度材料C收集在小端而低密度的廢物D收集在大端。在有的情況下，當(dāng)?shù)兔芏炔牧鲜怯袃r(jià)值的、或許甚至比高密度材料更有價(jià)值，但其分離過(guò)程仍然完全是同樣的方法。
軸202和組件210可以分別由分離式電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)(代替上述用同一個(gè)電動(dòng)機(jī))。盡管筒體201或組件210轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢是可以任選的，但只要葉片213成一定的角度直接貼近筒體，一般是朝著筒體201的小端方向安裝。
漿狀物中各種組分經(jīng)分別收集起來(lái)，可以進(jìn)一步采用相似的或相同的分離器再進(jìn)行分離。為此目的，或者為了對(duì)平行的漿狀物流的分離，或者為了上述兩個(gè)目的，將相似的或相同的分離器安裝在同一根軸上，在軸向具有一定間隔，或在經(jīng)向向外疊加起來(lái)，或交錯(cuò)排列(疊加和在軸向略有偏置)或者這些安裝方式的任何組合。
在圖3中，一個(gè)礦質(zhì)分離器具有一個(gè)空心筒體301，被畫(huà)成一個(gè)透明體，其內(nèi)表面是一個(gè)截頭錐體。筒體301的兩端都是開(kāi)口的用于將流體排出，并在其小端以抽向安裝在軸302上，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)圖中未表示。與水平方向的傾斜度為2°至6°(如2°)(在圖中被大大地夸張了)。截頭錐體的大端面朝上，甚至其最低的旋轉(zhuǎn)母線也從小端向大端向上傾斜1°，這種傾斜度就會(huì)抵消由于錐度產(chǎn)生的軸向力。截頭錐體的半角為1°。
一個(gè)非對(duì)稱作用的軸向搖擺器303，通過(guò)軸302搖動(dòng)截頭錐體，該搖動(dòng)是在向上時(shí)較猛而向下時(shí)則較緩和。這樣則在截頭錐體的表面上的一個(gè)顆粒由于其慣性作用當(dāng)處于向上較猛的沖程時(shí)，該顆粒趨于始終保留在空間，但當(dāng)緩和的向下沖程時(shí)，該顆粒則趨于靠摩擦阻力保持不動(dòng)，就這樣顆粒對(duì)截頭錐體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。繼續(xù)以這種形式進(jìn)行非對(duì)稱地?fù)u動(dòng)，則使一個(gè)顆粒不斷地朝著截頭錐體的小端運(yùn)動(dòng)。
截頭錐體繞其軸線沿著304所指的方向旋轉(zhuǎn)。
漿狀物A連續(xù)地施加于靠近截頭錐體的中點(diǎn)附近而沖洗水B連續(xù)地施加于軸向相近部位而在圓周方向離開(kāi)的部位上。漿狀物形成一個(gè)薄層靠離心力保持貼在截頭錐體上，但軸向搖動(dòng)足以保持各種組分中的某些部分處于懸浮狀態(tài)。那部分組分不受搖動(dòng)的影響就不會(huì)懸浮。但較重的組分不處于懸浮狀態(tài)并靠離心力貼在截頭錐體上，在上述非對(duì)稱搖動(dòng)的作用下，促使它們溢流在小端形成一個(gè)重密度組分的流道C。
與此同時(shí)，對(duì)于帶錐度的截頭錐體的轉(zhuǎn)動(dòng)中，將一個(gè)軸向力施加于懸浮的漿狀物的薄層，朝著大端的方向。水和較輕的顆粒經(jīng)受這種力比施加的摩擦/搖動(dòng)作用的力更大一些，所以促使形成低密度流道D朝著大端方向流動(dòng)，這種流道(在一般礦質(zhì)處理中)作為廢物。
圖4表示一個(gè)用于礦質(zhì)分離器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，提供另一個(gè)相當(dāng)于圖1所示的軸2以及其它圖中所示軸的搖擺作用;一個(gè)不同的擾動(dòng)施加于筒體1，但在分離過(guò)程中的其它方面與圖1中所描述的有關(guān)部分是相同的。在圖4中，筒體1安裝在一個(gè)自動(dòng)或差動(dòng)裝置21上的一個(gè)半軸20上。另一個(gè)半軸22由電動(dòng)機(jī)4驅(qū)動(dòng)，該電動(dòng)機(jī)裝有一個(gè)輔助飛輪。推進(jìn)軸23是一根可擺動(dòng)的軸。這種擺動(dòng)可以使轉(zhuǎn)動(dòng)的軸疊加上加速度和減速度，這種擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)半軸22和差動(dòng)裝置21的反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)的，換言之，筒體1可以認(rèn)為是在一個(gè)平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動(dòng)基礎(chǔ)上疊加一個(gè)圓周方向的擺動(dòng)。
在圖5中，一個(gè)空心立軸圓筒31的設(shè)置可繞其軸線旋轉(zhuǎn)。其內(nèi)徑為0.3至3.0米，而其轉(zhuǎn)動(dòng)速度一般為50至100轉(zhuǎn)/分，以大致10g級(jí)的離心力徑向向外作用于內(nèi)表面上。這樣小就使重力加速度g產(chǎn)生的影響很顯著。圓筒31也施加以5至10赫茲的圓周方向的振動(dòng)。在其下邊緣，圓筒31形成一個(gè)向內(nèi)的曲線形唇口32，沿徑向伸出1至10毫米。唇口可以更換成與筒壁成90°或其它情況的陡直的法蘭。代替采用一個(gè)精制的唇口，可以將下部邊緣做成對(duì)上部邊緣徑向向內(nèi)伸出1至10毫米，圓筒的內(nèi)壁可以是直的(即帶斜度的)，曲線形的(如拋物線形)或前二者各具有一部分，例如可采用聚合樹(shù)脂以離心澆鑄法制成。
一個(gè)送入管33供給每立升水中含有固體100克的懸浮狀態(tài)的漿狀物注入圓筒31的軸向中點(diǎn)附近。固體的顆粒大小分布與前面所述相同。
一個(gè)送入管34供給沖洗水至圓筒的內(nèi)壁，注入于送入管33和唇口32之間的軸向中點(diǎn)附近。
如圖5所示，但在徑向被顯著地夸張了，漿狀物薄層受離心力的作用保持在圓筒31的內(nèi)表面上并通過(guò)振動(dòng)保持懸浮狀態(tài)。漿狀物中較重的(即高比重的)顆粒趨于優(yōu)先地徑向向外移動(dòng)(在離心力下)并在其邊界層(在重力加速度作用下)向下移動(dòng)。例如通過(guò)圖4所示的裝置所產(chǎn)生的圓周方向的振動(dòng)具有一個(gè)剪切作用，促使低比重的顆粒徑向向內(nèi)升起。在徑向內(nèi)表面上，唇口32促使產(chǎn)生一個(gè)向上作用的流體壓力梯度，這樣則趨于攜帶這些低比重顆粒(廢料)形成液體流動(dòng)的主流。唇口33捕捉住較重的顆粒使它們?cè)谄湎蛳碌男羞M(jìn)中進(jìn)入?yún)^(qū)段35，這樣不但促進(jìn)上述壓力梯度增加而且只有當(dāng)某些再循環(huán)和重新分類(在振動(dòng)作用幫助下)之后，才導(dǎo)致較高比重的顆粒溢流通過(guò)唇口32。由管子34送入沖洗水的作用是將偶而進(jìn)入較高比重顆粒中的廢物排出去。
有價(jià)值的較高比重的顆粒暫時(shí)地堆積在區(qū)段35內(nèi)連續(xù)地向下溢流并被收集起來(lái)。沖洗水和較低比重的廢物顆粒向上溢流越過(guò)圓筒31的頂部邊緣并被拋棄掉。
權(quán)利要求
1.一種礦質(zhì)分離器包括一個(gè)筒體其內(nèi)表面的形狀要使筒體繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能沿其軸向有一個(gè)作用力，一個(gè)用于使筒體繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置，以便產(chǎn)生一個(gè)超過(guò)g的離心力作用于筒體表面，一個(gè)用于對(duì)筒體或?qū)侩x心力貼合在筒體上的顆粒施加擾動(dòng)的裝置，一個(gè)將待分離的礦質(zhì)漿狀物注入的裝置，和一個(gè)向筒體內(nèi)部注入沖洗液的任選裝置，和一個(gè)用于沿著筒體的軸向不同間隔位置上將分離過(guò)的各種組分收集起來(lái)的裝置。
2.如權(quán)利要求
1所述的礦質(zhì)分離器，其中筒體是正圓筒形，或截頭錐體，或其它的退拔形圓筒。
3.如權(quán)利要求
2所述的礦質(zhì)分離器，其中筒體是截頭錐體，其半角最大為45°。
4.如權(quán)利要求
3所述的礦質(zhì)分離器，其中截頭錐體的半角為1/2°至10°。
5.如權(quán)利要求
4所述的礦質(zhì)分離器，其中截頭錐體的半角為1/2°至2°。
6.如上述權(quán)利要求
任何一項(xiàng)要求的礦質(zhì)分離器，其中施加擾動(dòng)的裝置是在筒體轉(zhuǎn)動(dòng)速度的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)周期性的振動(dòng)。
7.如權(quán)利要求
1至5的任何一項(xiàng)要求的礦質(zhì)分離器，它進(jìn)一步包括一個(gè)搖擺器用于沿著筒體的軸線方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)以便施加擾動(dòng)。
8.如權(quán)利要求
7所述的礦質(zhì)分離器，其中搖擺器產(chǎn)生非對(duì)稱性運(yùn)動(dòng)，以便使接觸在筒體上的顆粒，趨于逆著上述軸向力傳送。
9.如上述權(quán)利要求
的任何一項(xiàng)要求的礦質(zhì)分離器，其中轉(zhuǎn)動(dòng)軸線為水平的。
10.如權(quán)利要求
1至8的任何一項(xiàng)要求的礦質(zhì)分離器，其中轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與水平線的傾斜度最大為45°。
11.如權(quán)利要求
10所述的礦質(zhì)分離器，當(dāng)其直接或間接地依賴于權(quán)利要求
3，4或5時(shí)，其中截頭錐體的旋轉(zhuǎn)母線是以與水平線呈1/4°至20°的傾斜度由小端向大端延伸。
12.如權(quán)利要求
11所述的礦質(zhì)分離器，其中所述傾斜度為1/2°至6°。
13.如上述權(quán)利要求
的任何一項(xiàng)要求的礦質(zhì)分離器，進(jìn)一步包括一個(gè)組件用于在筒體內(nèi)部進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，其相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度要比筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度小得多，該組件與筒體都經(jīng)受同樣的擾動(dòng)。
14.如權(quán)利要求
13所述的礦質(zhì)分離器，其中至少將用于注入漿狀物和沖洗液的裝置的某些部分安裝在該組件上。
15.如權(quán)利要求
13或14所述的礦質(zhì)分離器，其中的組件包括若干個(gè)刮刷裝置，每個(gè)刮刷由筒體的一端軸向延伸到各自所要求的部位上，用于收集分離過(guò)的位于筒體內(nèi)沿軸向不同間隔部位上的各種組分。
16.如權(quán)利要求
13或14所述的礦質(zhì)分離器，其中該組件包括一個(gè)葉片裝置用于對(duì)靠離心力保持在筒體上的分離物逆著上述軸向力的方向，在軸向進(jìn)行引導(dǎo)，該葉片裝置是多節(jié)的，而每一節(jié)葉片相對(duì)于筒體的軸向長(zhǎng)度要短得多。
17.如權(quán)利要求
所述16的礦質(zhì)分離器，其中向前推動(dòng)的方向是朝著筒體的上部或小端。
18.如上述權(quán)利要求
的任何一項(xiàng)要求的礦質(zhì)分離器，其中所述沿著筒體的軸向所述不同間隔的部位都是它們相對(duì)的兩端。
19.如上述權(quán)利要求
的任何一項(xiàng)要求的礦質(zhì)分離器，其中用于轉(zhuǎn)動(dòng)筒體的裝置是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)軸，在該軸上安裝有許多個(gè)錐形筒體。
20.如權(quán)利要求
1所述的礦質(zhì)分離器，具有以下(a)至(d)的所有特征(a)該礦質(zhì)分離器包括一個(gè)空心筒體，該筒體繞其垂直的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，(b)該筒體具有一個(gè)向內(nèi)的唇口，它對(duì)筒體的下部邊緣呈曲線形或錐形，(c)該礦質(zhì)分離器具有一種用于將待分離礦質(zhì)的漿狀物注入筒體內(nèi)部的裝置和用于將沖洗液注入筒體內(nèi)的唇口與漿狀物注入點(diǎn)之間的裝置，(d)該筒體具有一種裝置用于產(chǎn)生擾動(dòng)足以使?jié){狀物保持懸浮狀態(tài)。
21.如權(quán)利要求
20所述的礦質(zhì)分離器，其中擾動(dòng)裝置(d)作用于圓周方向。
22.一種礦質(zhì)分離的方法，包括將含有礦質(zhì)的漿狀物注入于筒體的內(nèi)表面上，轉(zhuǎn)動(dòng)筒體使在其表面上產(chǎn)生的離心力超過(guò)1g，擾動(dòng)該轉(zhuǎn)動(dòng)表面或靠離心力保持在該表面上的顆粒，沿著筒體表面的軸向施加一個(gè)或更多的作用力，并把按照沿筒體軸向不同的運(yùn)動(dòng)部位上的由漿狀物中分離出來(lái)的各種組分收集起來(lái)。
23.如權(quán)利要求
22所述的方法，其中沿筒體軸向旋加的作用力是流體動(dòng)力壓力梯度的。
24.如權(quán)利要求
22所述的方法，其中沿筒體軸向施加的作用力是通過(guò)筒體的錐度產(chǎn)生的。
25.如權(quán)利要求
22，23或24所述的方法，其中筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度大小要使其作用于筒體表面上的離心力達(dá)到5g至500g。
26.如權(quán)利要求
22至25所述的任何一項(xiàng)要求的方法，其中沖洗液是以間歇式或連續(xù)式地注入筒體的某一定的部位上，以便使上述作用力趨于傳送沖洗液越過(guò)漿狀物的注入點(diǎn)。
27.如權(quán)利要求
22至26所述的任何一項(xiàng)要求的方法，其中轉(zhuǎn)動(dòng)條件要使?jié){狀物中的各種組分處于以下的關(guān)系即將較重的組分在離心力作用下保持在筒體上相對(duì)靜止不動(dòng)，而將較輕的組分在軸向與前者脫離開(kāi)，以便由分別的部位上將它們收集起來(lái)。
28.如權(quán)利要求
22至27所述的任何一項(xiàng)要求的方法，其中分離過(guò)的材料的收集是連續(xù)地而且對(duì)分離過(guò)的各種材料分別進(jìn)行收集，可以任選借助沖洗液，借助刮板或與其相當(dāng)?shù)难b置，每個(gè)刮板由筒體的大端軸向延伸至各自需要的部位上，刮板和漿狀物注入器的安置使其與相對(duì)于筒體處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，其轉(zhuǎn)速與筒體不同，但差值要在5%以內(nèi)。
29.如權(quán)利要求
22所述的方法，它具有以下(1)至(3)方面的特征(1)礦質(zhì)的分離是通過(guò)將含有這些礦質(zhì)的漿狀物注入于一個(gè)繞其垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)的空心筒體內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，該筒體帶有向內(nèi)的唇口，該唇口向著其下部邊緣呈曲線形或錐形，(2)該筒體帶擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，其大小要足以使?jié){狀物保持懸浮狀態(tài)，并將沖洗液注入于漿狀物注入點(diǎn)與下部邊緣之間，(3)漿狀物中的較重的組分的去除是由(ⅰ)由下部邊緣連續(xù)地去除，或者(ⅱ)通過(guò)去除較輕的組分并(a)在重力加速度作用下，任選借助沖洗液或(b)用機(jī)械的方法，將較重的組分收集起來(lái)。
30.如權(quán)利要求
29所述的方法，其中擾動(dòng)(2)是圓周方向的。
31.如權(quán)利要求
27所述的方法，其中葉片裝置在筒體中以比筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度低得多的相對(duì)速度轉(zhuǎn)動(dòng)，以多節(jié)葉片，(而每節(jié)葉片在筒體軸向的長(zhǎng)度比筒體要短得多)引導(dǎo)著其分離物朝著與較輕的組分在上述軸向力作用下促使前進(jìn)的相反方向前進(jìn)。
32.如權(quán)利要求
22至28或31所述任何一項(xiàng)要求的方法，其中的擾動(dòng)是通過(guò)對(duì)筒體沿著其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的方向前、后搖擺實(shí)現(xiàn)的。
33.如權(quán)利要求
32所述的方法，其中搖擺動(dòng)作是非對(duì)稱性的，以便使接觸到筒體的顆粒趨于逆著上述軸向力的方向傳送。
34.如權(quán)利要求
22至30所述的任何一項(xiàng)要求的方法，其中分離的收集器有兩個(gè)，各自是由筒體的每一端開(kāi)始。
35.如權(quán)利要求
22至34所述的任何一項(xiàng)要求的方法，其中筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線是水平的。
36.如權(quán)利要求
22至34所述的任何一項(xiàng)要求的方法，其中筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與水平線的最大傾斜度為45°。
37.如權(quán)利要求
36所述的方法，當(dāng)筒體是一個(gè)截頭錐體時(shí)，其中截頭錐體的最下部的轉(zhuǎn)動(dòng)母線是與水平線的傾斜度為1/4°至20°的由小端向大端延伸的。
38.如權(quán)利要求
37所述的方法，其中所述傾斜度為1/2°至6°。
39.如權(quán)利要求
1所述的礦質(zhì)分離器，基本上與參考附圖1至3其中任何一個(gè)和前面所描述的那種裝置。
40.如權(quán)利要求
22所述的礦質(zhì)分離的方法，基本上如前面參考附圖進(jìn)行描述的方法。
41.按照權(quán)利要求
1至21或39所述的任何一項(xiàng)要求的分離器或者按照權(quán)利要求
22至38或40所述的任何一項(xiàng)方法所分離出來(lái)的礦質(zhì)。
專利摘要
將待分離的礦質(zhì)制備成漿狀物A注入一個(gè)空心錐形筒體301中，該筒體繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)以產(chǎn)生10g的離心力。該筒體還施加以5至10赫茲的軸向振動(dòng)。筒體以半角為1度角度向外張開(kāi)，且其軸線在向外張開(kāi)的方向上向上傾斜2度。一薄層漿狀物在離心力作用下保持在筒體內(nèi)表面上并在振動(dòng)作用下保持懸浮狀態(tài)。較高比重的顆粒連續(xù)向下溢流在C處收集起來(lái)，較低比重的顆粒在沖洗水B的輔助下向上溢流越過(guò)筒體上部D處排出去。
文檔編號(hào)B03B5/28GK87103807SQ87103807
公開(kāi)日1987年12月2日 申請(qǐng)日期1987年5月22日
發(fā)明者理查德·亨利·莫茲利 申請(qǐng)人:國(guó)家研究發(fā)展公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan