專利名稱：重力精選機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用液體分離一些固體料的方法，特別是用水進行分離的方法，更具體地說，涉及重力精選機。
本發(fā)明可用以在需分選顆粒的采礦業(yè)、化學工業(yè)和石油工業(yè)中分離不同密度或粒度的顆粒。
由于礦床和礦沙枯竭的問題，故要求對越來越量大的礦物進行處理以滿足人類對金屬的日常要求，特別是滿足對金、鉑、鎢、鉛等需求量日益增長的重金屬的日常需求。
由于對生態(tài)方面日益增長的要求和電能的持續(xù)漲價，對礦物原料進行初步富集的方法顯然就具有特別重要的意義，在這方面，重力富集法是無與倫比的。
在已知的重力富集裝置中，廣為應用的有跳汰機、精選臺和螺旋溜槽。所有這些裝置的生產(chǎn)率都很低，而前兩種裝置還需耗用很多的水和電能。
因此，目前的問題是創(chuàng)制原則上是新型的重力精選機以便在高效分離礦物顆粒的條件下耗用盡可能少的水和電能。
大多數(shù)工業(yè)性裝置的原理是基于不同質(zhì)量的粒狀加工材料在水一類液體中具有不同的運動速度。與此同時，還應使加工材料受到各種不同的擾動，如在不同平面內(nèi)的振動，波動等。
這種局部地在較短區(qū)段內(nèi)加在不斷流動的加工材料上的擾動可有效地分離出較大的顆粒(大金粒、鉑粒、鉍礦粒、鎢礦粒)，而成為重成分。但在5～1000μm范圍內(nèi)的小顆粒，其中特別是細的(5～40μm)顆粒，不能精選進入重成分內(nèi)，因而變成了輕成分。正是這些微細顆粒的精選問題在現(xiàn)有結(jié)構的精選機中一般都還未能解決。
美國A，4157951號專利所公開的重力精選機具有中空的殼體，殼體垂直設置，裝有位于殼體下端的分離介質(zhì)輸入管、位于殼體上端的分離介質(zhì)和輕成分的輸出管以及位于殼體下端的重成分輸出管。
加工材料是與分離介質(zhì)一起加入重力精選機的。在殼體內(nèi)，借助于輸入的分離介質(zhì)，使加工材料從分離介質(zhì)輸入管向上流到輕成分的輸出管。輕成分由流動的加工材料向上運送而通過輕成分輸出管輸出。比重較高的重成分則集中到殼體的下部而通過重成分輸出管輸出。
這種已知的重力精選機適用于經(jīng)分級的需富集材料的分離。在重力精選機的殼體內(nèi)僅形成加工材料的上升層流，這不能使重成分轉(zhuǎn)入懸浮狀態(tài)。因此，很難成為高質(zhì)量的精選機，由于在已知的精選機中未能利用加工材料的顆粒對殼體內(nèi)表面的摩擦效應，向上流動的加工材料將重成分中的細顆粒也從重力精選機中排了出去，這就降低了需富集材料的分離效果。
英圖A，2003756號專利所公開的另一種重力精選機具有斜置的中空筒形殼體，在殼體內(nèi)裝有分離隔板，使殼體分成兩個通過管子連通的空間，管子裝在隔板中，相對于殼體縱軸線軸向布置。在殼體上端裝有加工材料輸入管，在殼體下端裝有重成分輸出管。此外，在殼體上另外裝有切向設置的分離介質(zhì)的輸入管和輕成分的輸出管。
在這種已知的重力精選機中，所有的加工材料在紊流中呈懸浮狀態(tài)，這不能保證重成分和輕成分顆粒高質(zhì)量的分離。
距本申請為期最近的英國A，2164589號專利所公開的另一種重力精選機，具有用以處理加工材料的斜置長形中空殼體，殼體具有加工材料輸入管、分離介質(zhì)輸入管和加工材料中輕成分和重成分各自的輸出管。
這種已知的重力精選機具有若干連續(xù)的紊流區(qū)，用以分離重成分和輕成分。重成分中的細顆粒由于高度的紊流作用來不及移向重力精選機的底部，因而與輕成分一起被排走。這就不能取得分離待富集的材料輕重成分所需的最佳流體動力狀態(tài)，也就不能使加工材料的流動由局部紊流逐漸轉(zhuǎn)入層流而帶有近壁效應。
本發(fā)明的任務在于創(chuàng)造一種重力精選機，可取得分離待富集的材料輕重成分所需的最佳流體動力狀態(tài)，也就是使加工材料的流動從局部的紊流逐漸轉(zhuǎn)入層流而帶有近壁效應，從而提高分離粒度分布很寬的礦物中重顆粒和輕顆粒的效果。
為解決這一任務，重力精選機應具有用以處理加工材料的斜置長形中空殼體、加工材料輸入管、分離介質(zhì)輸入管和加工材料中輕成分和重成分各自的輸出管，按本發(fā)明，重力精選機還應具有總接料室、重成分分離和卸料室和輕成分卸料室，在總接料室上接有加工材料輸入管，重成分分離和卸料室與總接料室連接，在重成分分離和卸料室上接有彼此分開設置的分離介質(zhì)輸入管和重成分輸出管，在輕成分卸料室上接有輕成分輸出管，同時，殼體由幾個組件構成，各組件的下端與重成分分離和卸料室連接，其上端與輕成分卸料室連接，此外，在各組件的下端內(nèi)部裝有供料管的上部，從而在組件的內(nèi)表面和供料管的外表面之間形成一間隙，所有供料管的下部裝在重成分分離和卸料室內(nèi)，其下端則與總接料室連接。
各供料管最好呈中空圓筒形。
各供料管最好與各自的組件同軸線設置。
各供料管也可與各自的組件偏心設置。
各供料管裝在各自組件內(nèi)的部分的長度與此組件長度的比值最好在0.01至0.2的范圍內(nèi)。
總接料室的高度與其橫截面周長的比值最好至0.1至1的范圍內(nèi)。
重成分分離和卸料室的高度與其橫截面周長的比值最好在0.1至1的范圍內(nèi)。
輕成分卸料室的高度與其橫截面周長的比值最好在0.1至1的范圍內(nèi)。
分離介質(zhì)輸入管最好與重成分輸出管彼此相隔最大距離設置。
采用本重力精選機可創(chuàng)制出緊湊的組合式裝置，用以連續(xù)地富集粒度分布很寬由5至1000μm的礦物顆粒，且加工材料的密度可以在2至60很寬的范圍內(nèi)變動。在一臺重力精選機內(nèi)顆粒的精選度可達60。此重力精選機在工作時不會污染環(huán)境。此重力精選機耗用最少量的水，并可重復利用此水。此重力精選機不耗用電能或僅耗用最少量的電能。在重力精選機殼體內(nèi)供送加工材料所需壓力在1×104至3×104Pa的范圍內(nèi)。
現(xiàn)通過具體的實施例及附圖對本發(fā)明進一步說明如下

圖1為本發(fā)明重力精選機的縱剖面圖。
圖2為圖1中Ⅱ-Ⅱ剖面圖。
圖3為圖1中Ⅲ-Ⅲ剖面圖。
圖4為圖1中Ⅳ-Ⅳ剖面圖。
圖5為圖1中Ⅴ-Ⅴ剖面圖。
重力精選機具有斜置的長形中空殼體1(圖1)，殼體由幾個組件2構成，內(nèi)裝需精選的材料。
組件的數(shù)量取決于加工材料的數(shù)量、性質(zhì)(懸浮體的密度，顆粒的質(zhì)量，顆粒的粒度)、和其流動的速度。
在各組件2的下部裝有供料管3。所有的供料管3與裝有加工材料輸入管5的總接料室4連接。接料室4與重成分的分離和卸料室6連接，所有的供料管3的下部裝在室6內(nèi)。在室6上裝有分離介質(zhì)輸入管7和加工材料重成分輸出管8，并使兩管彼此相隔最大的距離。
所有組件2的上端與裝有加工材料輕成分輸出管10的輕成分卸料室9連接。在組件2的內(nèi)表面和供料管3的外表面之間形成間隙11。加工材料12沿箭頭α的方向進入室4，再通過供料管3分配到組件2內(nèi)。水一類分離介質(zhì)沿箭頭L的方向通過管7進入室6，并在此分成幾股水流。大部分水流進入組件2而與加工材料12混合。小部分水流成為重成分13的傳送介質(zhì)，重成分通過用水對加工材料的沖洗，匯集到室6，并沿箭頭β的方向通過管8卸出。
從管3進入組件2的加工材料12與水流混合，并在間隙11和在加工材料和水流沿組件2從下向上流動的整個過程中分層而得出重成分13和輕成分14。
各組件2呈圓筒形。在本實施例中采用4個組件2(圖2)。
各供料管3呈中空圓筒形，并與相應組件2同軸線設置(圖3)。
圖4所示為圖1中Ⅳ-Ⅳ剖面。
圖5所示為圖1中Ⅴ-Ⅴ剖面。
原始的供料(加工材料12)通過管5進入總接料室4，此室用以使加工材料12均勻化和向各供料管3平均分配。在供料管3內(nèi)形成定向流動的加工材料12。在加工材料12從供料管3排出并進入成組斜置的平行組件2時形成加工材料12的局部紊流，此紊流為來自重成分分離和卸料室6的分離介質(zhì)流所激化。隨著加工材料12沿成組斜置的平行組件2的移動，局部紊流過渡到層流。就在此成組組件內(nèi)使加工材料12中的顆粒再次分離而進入近壁層內(nèi)，在此近壁層內(nèi)，重成分13中的礦物顆粒在重力和摩擦力的作用下進入局部紊流區(qū)，再進入重成分的分離和卸料室6。當加工材料12的顆粒在供料管3的外表面和斜置平行組件2內(nèi)表面之間通過時，在封閉的紊流的作用下，使加工材料中重成分13的顆粒預先分離出來而進入室6。顆粒所以能進入室6是由于分離介質(zhì)在從過組斜置的平行組件2進入重成分分離和卸料室6時截面面積急劇增大，從而使分離介質(zhì)的流動速度急劇下降所致。通過管7將分離介質(zhì)送進重成分分離和卸料室6，可促使在斜置成組組件2內(nèi)形成上升流動，從而加強了加工材料的局部紊流。此分離介質(zhì)通過管8流動時又形成傳送介質(zhì)，促使重成分13中的礦物從重成分分離和卸料室6卸出。加工材料的輕成分沿斜置的成組平行組件2移動，匯集到室9，此室進一步促使加工材料在斜置的成組組件2內(nèi)流速的均衡，并使輕成分14由重力精選機卸出。
因此，所推薦的重力精選機可使加工材料從局部紊流逐漸過渡到層流而帶有近壁效應，從而形成使需富集材料成分分離的較理想的流體動力狀態(tài)。這為有效地將粒度分布很廣的礦物分離成重顆粒和輕顆粒創(chuàng)造了條件。
供料管3伸入相應組件2的長度與組件2的長度之比值在0.01至0.2的范圍內(nèi)。
如果此比值小于0.01，由于在近壁層內(nèi)對重成分13的摩擦作用為時過短，會使所得重成分13不夠純。此外，在供料管3的外表面和組件2的內(nèi)表面之間流動的分離介質(zhì)，在此比值小于0.01時，會呈現(xiàn)紊流，致使重成分13會急劇攪混而流回組件2內(nèi)。如果此比值大于0.2，會形成穩(wěn)定的分離介質(zhì)流而帶有過渡性質(zhì)，因而不能保證重成分13質(zhì)量和數(shù)量上的變動。供料管3伸入組件2的長度與該組件2長度的最佳比值在0.01至0.2的范圍內(nèi)。在此范圍內(nèi)可取得紊流和層流之間的最佳比值，從而在最大程度上分離出重成分13并使其進入組件2的近壁層內(nèi)。
總接料室4的高度與其橫截面周長的最佳比值在0.1至1的范圍內(nèi)。在此比值下，由于在總接料室4內(nèi)形成均勻的湍動渦流，可取得加工材料在各供料管3和組件2之間的等量分布。如果此比值小于0.1，會使湍動渦流在室4體積內(nèi)分布不均衡，致使加工材料在各供料管3和組件2之間的分布不均衡。
如果此比值大于1，不能提高加工材料分布的均衡性，因此是不合理的。
重成分分離和卸料室6的高度與其橫截面周長的最佳比值在0.1至1的范圍內(nèi)。在此比值下，可取得分離介質(zhì)在各組件2之間的均衡分布，并可保證從組件2中輸出重成分13。如果此比值小于0.1，會使分離介質(zhì)在各組件2之間的分布不均衡。
如果此比值大于1，不能使分離介質(zhì)在各組件2之間均衡分布，因此是不合理的。
輕成分卸料室9的高度與其橫截面周長的最佳比值在0.1至1的范圍內(nèi)。在此比值下在各相鄰組件中的加工材料內(nèi)可取得均衡的壓力。因此可直接在各組件2內(nèi)取得加工材料流速的均衡性，從而可最有利地使重成分13脫離加工材料而進入各組件2的近壁層，使輕成分14通過輕成分卸料室9卸出。如果此比值小于0.1，會使加工材料在各組件2之間的流速分布不均。使此比值大于1不能進一步提高各組件2之間流速的均衡性，因此是不合理的。
使分離介質(zhì)輸入管7和重成分輸出管8彼此之間相隔最大的距離，有助于分離介質(zhì)在各組件2之間的均衡分布，以及運送流體的均衡分布，以便從各組件2以及從重成分分離和卸料室6卸出重成分13。
如果在管7和管8之間不保持最大的距離，會在室6內(nèi)使分離介質(zhì)在流速上占優(yōu)勢，并使重成分13從各組件2進入精選機重成分分離和卸料室6時分布不均衡。
因此，本發(fā)明可創(chuàng)制出緊湊的組合裝置，用以連續(xù)地富集粒度分布很寬的礦物顆粒。采用這種精選機可保持潔凈的生態(tài)環(huán)境。這種重力精選機耗用的水量和電能最小。
權利要求
1.一種重力精選機，具有內(nèi)裝加工材料的斜置長形中空殼體(1)、加工材料輸入管(5)、分離介質(zhì)輸入管(7)、加工材料輕成分輸出管(10)和重成分輸出管(8)，其特征是此機具有總接料室(4)、重成分分離和卸料室(6)、輕成分卸料室(9)和供料管(3)，在所述的總接料室(4)上接有所述的加工材料輸入管(5)，所述的總接料室(4)與所述的重成分分離和卸料室(6)連接，而在此室(6)上還接有彼此相隔一定距離的所述的分離介質(zhì)輸入管(7)和重成分輸出管(8)，在所述的輕成分卸料室(9)上接有所述的輕成分輸出管(10)，此外，所述的殼體(1)由幾個組件(2)構成，組件(2)的下端與重成分分離和卸料室(6)連接，其上端與輕成分卸料室(9)連接，另外，所述的供料管(3)的上部裝有各組件(2)的下端內(nèi)部，從而在組件(2)的內(nèi)表面和供料管(3)的外表面之間形成間隙(11)，而所述的所有供料管(3)的下部裝在重成分分離和卸料室(6)內(nèi)，其端部則與總接料室(4)連接。
2.權利要求1所述重力精選機，其特征是所述的各組件(2)呈圓筒形。
3.權利要求1或2所述重力精選機，其特征是所述的各供料管(3)呈中空圓筒形。
4.權利要求1或2所述重力精選機，其特征是所述的各供料管(3)與所述的各自的組件(2)同軸線設置。
5.權利要求3所述重力精選機，其特征是所述的各供料管(3)與所述的各自的組件(2)同軸線設置。
6.權利要求1或2所述重力精選機，其特征是所述的各供料管(3)與所述的各自的組件(2)偏心設置。
7.權利要求3所述重力精選機，其特征是所述的各供料管(3)與所述的各自的組件(2)偏心設置。
8.權利要求1所述重力精選機，其特征是所述的供料管(3)裝在所述的各自的組件(2)內(nèi)的部分的長度與此組件(2)長度的比值在0.01至0.2的范圍內(nèi)。
9.權利要求1所述重力精選機，其特征是所述的總接料室(4)的高度與其橫截面周長的比值在0.1至1的范圍內(nèi)。
10.權利要求1所述重力精選機，其特征是所述的重成分分離和卸料室(6)的高度與其橫截面周長的比值在0.1至1的范圍內(nèi)。
11.權利要求1所述重力精選機，其特征是所述的輕成分卸料室(9)的高度與其橫截面周長的比值在0.1至1的范圍內(nèi)。
12.權利要求1所述重力精選機，其特征是所述的分離介質(zhì)輸入管(7)和所述的重成分輸出管(8)彼此相隔最大距離設置。
全文摘要
一種重力精選機，具有斜置的殼體(1)，殼體由幾個組件(2)構成，組件(2)與輕成分輸出室(9)和用以輸入分離介質(zhì)和輸出重成分(13)的重成分分離和卸料室(6)連接，此室(6)與用以輸入加工材料的總接料室(5)連接。在各組件(2)內(nèi)裝入供料管(3)的上部，從而在供料管(3)的外表面和組件(2)的內(nèi)表面之間形成間隙(11)。所有供料管(3)的下部裝在重成分分離和卸料室(6)內(nèi)，并與總接料室(4)連接，本發(fā)明能提高分離效果。
文檔編號B03B5/02GK1050148SQ89107108
公開日1991年3月27日 申請日期1989年9月15日 優(yōu)先權日1989年9月15日
發(fā)明者樂諸迪米拉·色格夫娜·鮑勞托維, 阿萊仙德·依萬諾夫契·亞庫尼恩, 米克海樂·諸爾夫契·萊仙, 尼考賴·依萬諾夫契·他斯凱, 安托里·依萬諾夫契·阿爾克里奧夫, 娜爾伯·拿姆巴依夫, 庫恩迪克·薩娜庫勞夫契·薩拿庫勞夫, 鮑爾斯·沃樂弗夫契·彼革特 申請人:卡斯米赫諾夫·全蘇有色金屬礦選礦科研規(guī)劃院