JPS63252559A - 遠心選別機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、異なる比重の粒子を選別するための選別機に
関し、特にスラリーから全鉱石のような鉱物を選別する
ための遠心選別機に関する。

従来の技術及びその問題点 選鉱くず、又は砂を大量に含んだスラリーのようなより
軽い原料から、金のような重い金属鉱石を分離するため
に遠心力を用いることは、通常行われている。これは、
一般には、金を含む粒子原料が入れられる回転ドラムを
使用して行われる。

他の粒子原料よりも大きい比重を有する金がスラリーの
外層へ移動し、多様な手段で取り除かれる。

例えば、１８９７年６月２９日に発行されたブツシュビ
イの米国特許第５８５５５２号明細書は、鉱石が回転ボ
ウル内に入れられる鉱石分離機”を開示している。遠心
力は、鉱石をボウルの側壁に上昇せしめる。ボウルの最
大直径部において、ボウルの表面に近いところに高い比
重の粒子原料の層が形成される。ブツシュビイは、原料
を絶えず分離し、蓄えた鉱石を別の位置に運ぶために、
回転軸線から異なる距離に配置され、スクレーパを随伴
する２つの近接配置された漏斗を採用し、第１の漏斗を
ボウルの壁に接近させて配置したものを開示している。

ブツシュビイの分離処理が連続的な性質であるため、こ
の分離機は、多くの用途において営利的に適したものと
しうる程十分には、蓄えられた原料内の金の高い選鉱度
を達成し得ない。また、スクレーパを使用すると詰まる
恐れがあり、該スクレーパが極端な摩滅を受ける。

他の装置において、環状のリブ又はバッフルが重い鉱石
粒子を集めるために回転ドラムの傾斜側壁に備えられ、
これにより十分な生産性を達成する。いくつかの例では
、回転ドラム内に集められた金をアマルガム化するため
に、フランジを介して水銀の供給路が該回転ドラムに設
けられているであろう。例えば、１９８１年９月１日に
発行されたベイレイの米国特許第４２８６７４８号明細
書に開示されている選鉱機においては、金は、ドラム側
壁上の環状バッフルにより形成され且つドラム壁上方へ
の重い粒子の移動を妨げる回転ドラム壁の溝内に集めら
れる。該手段は、蓄積された金を集めるために、時々停
止される。このような装置の問題点は、細かい粒子が、
前記溝のような障害物の範囲にすぐに詰まり、望まれる
鉱石の蓄積を妨げるということにある。ボウルに振動又
は衝撃を付与するというような、詰まりの問題に対する
種々の解決策が試みられたが、この詰まりの問題を回避
する実用的な遠心選別機はもたらされていない。

発明の概要 本発明は、回転ドラム内でスラリーの流れに対する障害
物を除去することにより詰まりを回避する遠心選別機を
提供する。貴重な鉱石を獲得するのに***部又は溝を使
用するのでな（、本発明は、遠心力により生ずる摩擦に
よってドラムのある領域に保持される重い粒子の層を形
成するために、スラリーの成層作用を利用する。

本発明は、低い比重の粒子原料を含んだ粒子原料から高
い比重の粒子原料を分離するため、開口端と内部表面と
を有する中空ドラム；該ドラムの中心軸線上で、該ドラ
ムを回転可能に支持する装置；前記中心軸線まわりに前
記ドラムを回転させるための駆動装置：及び前記開口端
から一定間隔を置いて前記ドラムの端部に前記粒子原料
を導入するための原料供給装置；を備える遠心選別機で
あって、前記ドラムの内部表面は、外方へ傾斜する移動
域と、該移動域上方にあり回転の前記中心軸線に実質的
に平行な保持域と、該保持域の上方にあり内方へ傾斜す
るリップ域とを備え、前記ドラムから前記軽い粒子原料
を排出し且つ前記、保持域に前記重い粒子原料を保持し
得るように、前記移動域、保持域及びリップ域のそれぞ
れの長さと、前記移動域及びリップ域の傾きの相対的割
合とが、前記粒子原料に作用する力の十分な分力を提供
するように選択されることを特徴とする遠心選別機を提
供する。前記ドラムの内部表面は、詰まりを回避するた
めにスラリーに対し、障害物を有していないのが望まし
い。

実施例 以下に、本発明を選鉱機として用いた例につき、添付図
面を参照しつつ説明する。

第１図及び第２図は、本発明の１実施例に係る遠心選鉱
機（１）を示す。垂直に中心軸線を有する円筒状ドラム
（２）は、開口頂部（３）を有し、下方に設置されたベ
アリング（５）に対し回転する中空軸（４）に取り付け
られて回転するようになっている。ボウル（ｂｏｗ　１
　）の頂部に取り付けられているベアリング（６）は、
供給管（１１）の回りに回転するドラムを固定する。第
２図に示す駆動装置（７）は、ドラムを回転せしめるた
めにシーブ（８）、（９）及びベルト（１０）で形成さ
れたプーリ及びベルト装置を駆動せしめる。シーブ（９
）は、中空軸（４）に固定されている。

ドラム（２）は、外壁（４２）と内壁（４４）とを有す
る円筒状吐出チャンバ（４１）により囲まれている。ド
ラム（２）はまた、該ドラムに固定される頂部（４３）
を有しており、該頂部（４３）は、ナツト及びボルト等
により固定部（４６）で取り付けられる。頂部（４３）
は、ボウルの頂部（４３）として多数の通路（４５）を
有している。該頂部（４３）はまた、補強Ｗ（４７）を
有している。該装置に形成されているチャンバ（４１）
は、吐出口（４９）を備えている。

含金物質のスラリー原料及び水は、供給管（１１）によ
りドラムの底に導かれる。角運動がスラリーに加えられ
、且つドラムの回転に要する動力量が減少するように、
供給管の出口終端は、導入されるスラリーをドラムの回
転方向に実質上接線方向に注ぐための渦流発生用ノズル
としてもよい。

供給管は、また、スラリー供給ライン（１２）と水供給
ライン（１３）との２つの分離された供給ラインから送
り込まれ、これによりドラム内に入り込む水とスラリー
との相対的割合が調節されるようになっていてもよい。

第３図により詳細に示される羽根車（１７）は、スラリ
ーを回転させる羽根車として作動するために、上部に翼
を備えている。該羽根車は、ナツト（２３）を使用して
リテーナ（２１）に該羽根車（１７）を着脱可能に連結
するねじ付ロッド（１９）及び支持脚（１８）により中
空軸（４）の上方開口（こ固定されている。

支持脚（１８）の間にある通路は、ドラムの回転停止時
において、選鉱された最終産出部を該ドラムから定期的
に洗い出すことを可能にする。ドラム回転時に、その遠
心力は、上記通路を通って原料がドラムから排出される
のを妨げる。リテーナ（２１）は、選鉱物容器への原料
の通路となる穴（２５）を備えている。羽根根本は、ロ
ッド（１９）からいずれか一方のナツト（２３）を取り
外して取り除くことができる。

第２図及び第４図に示されるように、ドラム壁の下部は
上方へ向かって徐々に開いており、図では移動域（Ａ）
として表わされている。ドラムの上方壁の第２の環状部
は実質上垂直側壁を有する保持域（Ｂ）として表わされ
、該ドラム壁の上方環状領域は上方へ向けて徐々に収束
するリップ域（ｌｉｐｚｏｎｅ）　　（Ｃ）として表わ
されている。該ドラムの上周縁部は、吐出チャンバ（４
１）の内壁（４４）より径方向に突き出る拡開リップ（
ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ　ｌｉｐ　）　　（１４）を有して
もよい。該吐出チャンバ（４１）はまた、吐出口（４９
）を備えている。中空軸（４）はまた、ドラムから選鉱
物を排出させるのに役立ち、選鉱物容器（４８）は、選
鉱物を保持するために備えられている。

作動時には、ドラム（２）が方向（Ｒ）に所定速度で回
転され、好ましい濃度の含金スラリーが、供給管（１１
）を経てドラムの下部に連続的に導入される。箭記スラ
リーは、ドラム壁に押しやられ、ドラムにより回転され
る。以下に、更に詳述するドラム側壁の形状に基づ（効
果によって、スラリーに作用する回転力は、該スラリー
をドラムの頂部へ移動せしめ、やがて該ドラムの頂部か
ら吐出チャンバ内へ放出して吐出口に排出する。例えば
金のような最も比重の高い材料は、保持域（Ｂ）に保持
される。ひとたび、十分な金（小さなドラムである場合
、約０．３７３ｋｇ（１ポンド）の金）が保持域に蓄積
されると、ド２ラムの回転は停止され、該ドラムは水で
すすがれて、選鉱物は中空軸を通過して選鉱物容器内に
洗い流される。

第４図に、含金スラリーの流れが、供給管（１１）から
渦を巻きながらドラム（２）の壁に向かって吐出されて
いる状態を示す。スラリーが回転するため、粒子の質量
、ドラムの回転スピード及びドラム軸線から粒子までの
半径距離により決まる遠心力が作用し、該遠心力は、そ
れぞれの粒子に働き、スラリーの最も高い比重を有する
粒子の層を外側層に形成するようにしてスラリーを層状
にする。ドラム壁の内面（２２）上に、金のような最も
高い比重の物質の層を有する領域（２３）が位置する。

スラリーの内側面（２４）を図に示す。通常、スラリー
はまた、固体層と、水の低い比重による水内側層とに分
離される。これら２つの層の境界（２５）を図に示す。

操作の最初の数秒において、遠心力及びドラム（２）の
形状により、粒子層が領域（２７）に集められる。この
層が形成された後、ある一定の大きい比重を有する粒子
だけが領域表面（２９）に残される。結局、金のような
最も比重の大きい粒子だけが保持域（Ｂ）に保持され、
比重の小さい粒子がスラリー状態で外部へ運ばれる。

第５図に示すように、遠心力（Ｒ）は、ドラム半径方向
において粒子（Ｐ）に作用する。表面（２２）に沿って
作用する遠心力の分力（Ｓ）は、水平線に対し移動表面
（２２）が形成する角度の余弦を遠心力（Ｒ）に乗する
ことにより得られる値の大きさに等しい。遠心力の移動
表面（２２）に垂直な法線分力は、立体移動表面（２２
）の反力（Ｎ）に一致する。下方へ向かう力は重力（Ｇ
）であり、該重力（Ｇ）は移動域表面に沿う分力を有す
る。また、粒子の移動方向に対し反対方向に向かう粒子
への力は、反力（Ｎ）と粒子及び表面間の摩擦係数とに
より決まる摩擦力（Ｆ）である。

粒子に作用する様々な力の組合せからなる合力が移動域
表面上において上方へ向かうように、該移動域表面に沿
って上方へ向かう遠心力の分力を十分に大きくするため
、ドラムの回転速度は、十分に高くされる。

重い金粒子が適切な時期にスラリーの外側層に到達して
保持域に保持されうるように、該粒子は、移動域におい
て十分な時間をかけて移動しなければならない。理想的
には、移動時間は、スラリーの内側面（２４）で移動域
上方へ移動を開始した金粒子が、保持域に到達するまで
にドラム（２）の壁に最も接近した層（２３）へ移動す
るような十分な長さである。従ってこの時間は、スラリ
ーの量及び粘度により変化する。粒子の移動速度はまた
、スラリー内の選鉱されるべき鉱物粒子と他の粒子との
比重、大きさ及び形状に依存し、更にボウルの直径及び
傾斜による。導入された粒子が移動域にある時間は、ま
た、該移動域の長さによって異なる。このように、ボウ
ルの容積及び傾斜は、処理すべきスラリーのタイプと、
処理速度とに応じて決められる。或いは、スラリーの粘
度及び供給量が、ある特質を有するドラムに対応するよ
うに調節されてもよい。

保持域（Ｂ）は、３つの補助域（Ｂ’　）。

（Ｂ′）及び（Ｂ　”’　）から構成されている。補助
域（Ｂ′）は、実質的に、ドラム壁の垂直環状部分であ
る。小さい比重の粒子が堆積される故に、この領域にお
ける表面摩擦は、操作の初めの少しの時間、増加される
。保持域は、また、外方に傾斜した移動域の可変補助域
（Ｂ′）と、内方に傾斜したリップ域の補助域（Ｂ　”
”）とを含む。表面が垂直であるため、補助域（Ｂ′）
に粒子が達したときに、遠心力の上方への分力が消滅し
、やがて粒子が補助域（Ｂ　””）に移行すると、下方
の分力に変化する。増加された表面摩擦は、また、遠心
力の大きさに従って、移動を妨げる傾向がある。

上方へ移行する粒子との摩擦によって、スラリーの外側
層に上方へ向かう分力が生じるが、該分力は、理想的に
は該領域における表面摩擦に釣り合う。従って、重い鉱
物粒子は、スラリー流の摩擦力が、保持域における摩擦
力と、リップ域における粒子の内側方向への移動の際に
生じる遠心力の下向き分力との合力よ′り大きくなるま
で、保持域に滞留して増加していく。保持域から貴重な
鉱物粒子が離れる傾向があると、すぐにドラムは停止さ
れ、選鉱物は選鉱物容器内へ洗い出される。

本システムにおけるいくつかの変数は、他の変数の少く
とも１つに適当な変化が付与されて変更されてもよいこ
とは明白である。本装置の実験用モデルにおいて、ドラ
ムは、以下に述べるおおよその寸法特性を有していた。

１　移動域の長さ　３０．４８ｃ■（１２インチ）２　
移動域の傾斜度 １０：１（垂直方向：水平方向） ３　保持域の長さ　１５．２４ｃｍ（６インチ）４　リ
ップ域の長さ　５．０８ｃｍ（２インチ）５　リップ域
の傾斜度 １０：１（垂直方向：水平方向） ６　移動域中央部の直径 ２２．３５２ｃ＋ａ（８，８インチ） ７　保持域の直径 ２５．４ｃｏ＋（１０インチ） ８　リップ域の上端縁部の直径 ２３．８７６ｃｍ（９，４インチ） 処理されたスラリーは、７０重量％の水、２８重量％の
砂及び２重量％の磁鉄鉱からなり、１時間あたり５トン
及び１３トンの割合で供給された。

本装置の効率を試験するために少量の金がスラリーに加
えられた。１ＩＩ１１未満の大きさの金粒子である場合
に、１時間あたり５トンのスラリー供給量で金の９０％
が取り戻され、１時間あたり１３トンのスラリー供給量
で５０％乃至７０％の金が取り戻されることがわかった
。また％１１１１から２■の間の直径を有する金粒子で
ある場合、１時間あたり５トンのスラリー供給量で９５
％、１時間あたり１３トンのスラリー供給量で８５％か
ら９５％の金が取り戻される。同様の試験がまた、より
粗い金粒子を用い、かつ１時間あたり１１トンから１３
トンのスラリー供給量に変更されて行われ、添加した金
の全てが取り戻されることが判明した。。

多くの変数が、ドラムの最適形状を決定するために関与
するが、望ましい全保持力を得るために、種々の理論近
似値が移動域の傾斜度の最も適切な範囲を決めうる。

最適移動特性を得るには、回転軸線に垂直をなす平面と
移動域表面との間の角度（ａ）の正接が、Ａ／ｆ　（Ａ
−Ｂ）よりも大きいか又は等しく、Ａ／Ｎｆ　（Ａ−Ｂ
）よりも小さいか又は等しくならねばならない。上記式
に於て、Ａは固体の比重、Ｂは水の比重、Ｎは固体であ
るスラリーのフラクション（ｆｒａｃｔｌｏｎ）　ｓ及
びｆは通常適用される速度における壁面の動摩擦係数を
示す。この式は、固体粒子が液中に含有されているもの
にのみ適用される。

集められた選鉱物の放出を容易にするため、水スプレー
放出手段が該装置に備えられるのが有利である。スプレ
ーノズルの出口がボウルの保持域に向けられるように、
該スプレーノズルの列が、ボウルの中で供給管（１１）
の周囲位置に固定されて取り付１すられることができる
。供給管から接線方向にボウルの保持域へ向かうスプレ
ー出口を備え、供給管周囲に均等に一定間隔を保たされ
た垂直ファン（ｖｅｒｔｉｃａｌ　ｆａｎ）の形態のス
プレー分布を有する４つのスプレーノズルであることが
、有効的なスプレー配置であることが判明した。スプレ
ーノズルは、バルブにより制御された水源に連結されて
いる。選鉱物の十分な量が保持域に集められたときに、
供給管を通過する供給は停止されて、遠心分離機への電
力は切られ、該遠心分離機はある一定の時間慣性による
回転を許容され、スプレーノズルへの水源は開かれて、
前記選鉱物が選鉱物容器（４８）内に洗い落とされる。

そののち、遠心分離機への電力が再び入れられ、供給管
を介しての供給が再開される。通常、電力が切られた後
、スプレー出口に対しバルブを開くまでに、約３０秒間
は、ボウルの慣性による回転が許容される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係る遠心選鉱機を一部断面
で概略的に示す斜視図、第２図はその概略的縦断正面図
、第３図はそのドラムの下部を示す一部切欠き縦断正面
図、第４図は内部にスラリーが入れられたドラムの回転
状態における片側側面を示す説明図、第５図は前記ドラ
ム内部表面の移動域において粒子に作用する分力を示す
説明図である。 （１）・・・遠心選鉱機 （２）・・・円筒状ドラム （３）・・・開口頂部 （４）・・・中空軸 （７）・・・駆動装置 （１１）・・・供給管 （２２）・・・移動表面 （Ａ）・・・移動域 （Ｂ）・・・保持域 （Ｃ）・・・リップ域 （Ｐ）・・・粒子 （Ｒ）・・・遠心力 （以　上） 図面の浄書（内容に変更なし） 第２図 第５図 手続補正書 昭和６３年３月１０日 特許庁長官　　小　川　邦　夫　殿　　　　　　　　・
−４′ミ１　事件の表示 昭和６３年特許願第５６６４号 事件との関係　特許出願人 スティーヴン　ニー、マクアリスター ４代理人 自　　　発 願書に最初に添付した図面の浄書（内容に変更なし）別
紙添付の通り

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）低い比重の粒子原料を含んだ粒子原料から高い比
   重の粒子原料を分離するため、 ａ）開口端と内部表面とを有する中空ドラム；ｂ）該ド
   ラムの中心軸線上で、該ドラムを回転可能に支持する装
   置； ｃ）前記中心軸線まわりに前記ドラムを回転させるため
   の駆動装置；及び ｄ）前記開口端から一定間隔を置いて前記ドラムの端部
   に前記粒子原料を導入するための原料供給装置； を備える遠心選別機であって、 前記ドラムの内部表面は、外方へ傾斜する移動域と、該
   移動域上方にあり回転の前記中心軸線に実質的に平行な
   保持域と、該保持域の上方にあり内方へ傾斜するリップ
   域とを備え、前記ドラムから前記軽い粒子原料を排出し
   且つ前記保持域に前記重い粒子原料を保持し得るように
   、前記移動域、保持域及びリップ域のそれぞれの長さと
   、前記移動域及びリップ域の傾きの相対的割合とが、前
   記粒子原料に作用する力の十分な分力を提供するように
   選択されることを特徴とする遠心選別機。
2. （２）前記ドラムの内部表面が、前記粒子原料の流れに
   対する障害物を有していない請求項１記載の遠心選別機
   。
3. （３）回転の前記中心軸線が、垂直である請求項１記載
   の遠心選別機。
4. （４）前記移動域の傾斜度が、おおよそ１０：１である
   請求項３記載の遠心選別機。
5. （５）前記リップ域の傾斜度が、おおよそ１０：１であ
   る請求項４記載の遠心選別機。
6. （６）前記移動域、保持域及びリップ域のそれぞれの長
   さ割合が、おおよそ６：３：１である請求項５記載の遠
   心選別機。