Het kernprincipe van een centrifugaalconcentrator met water-mantel (Nelson-centrifuge) is het bereiken van een efficiënte scheiding van fijne mineralen met hoge-dichtheid (zoals goud) uit ganggesteenten met lage-dichtheid door terugspoelwater te gebruiken om een dynamisch wervelbed te vormen in een sterk centrifugaal krachtveld.
I. Kernstructuur (belangrijkste componenten)
Dubbel-laags drum (kern):
Binnenlaag: Een roestvrijstalen kegel met ringvormige afstandhouders, waarvan de wanden dicht geperforeerd zijn om verrijkingstanks te vormen.
Buitenlaag: Vormt met de binnenlaag een gesloten watermantel, gebruikt voor het distribueren van terugspoelwater.
Holle hoofdschacht: Water onder druk komt via deze schacht de watermantel binnen en wordt vervolgens uit de kleine gaatjes in de binnenlaag uitgestoten.
Aandrijfsysteem: Een motor drijft de trommel aan om met hoge snelheid (150–500 tpm) te roteren, waardoor een middelpuntvliedende kracht van 60–100 g ontstaat.
II. Werkproces (gedetailleerde uitleg van vier stappen)
Voeding en centrifugale bezinking
De mest wordt vanuit het midden in de bodem van de trommel gevoerd. Onder invloed van een sterke middelpuntvliedende kracht stroomt de slurry langs de kegelwand naar boven. Deeltjes met een hoge{2}}dichtheid (zoals goud) worden onderworpen aan een grotere radiale kracht, worden snel naar de binnenwand geworpen en afgezet in de ringvormige afstandhouder; ganggesteente met lage-dichtheid beweegt omhoog met de waterstroom.
Terugspoelwater en fluïdisatie (kritieke fase)
Water onder druk (0,03–0,06 MPa) komt de watermantel binnen via de holle schacht en wordt vanuit de binnenste poriën naar boven uitgeworpen, waardoor een opwaartse terugspoelstroom wordt gevormd die tegengesteld is aan de middelpuntvliedende kracht.
Het terugspoelwater fluïdiseert de minerale laag binnen de afstandhouders en vormt zo een dynamisch scheidingsbed.
High-density minerals: Centrifugal force >>weerstand tegen waterstroming → stabiel op de bodem van de bak blijven.
Ganggesteente met lage-dichtheid: middelpuntvliedende kracht < weerstand tegen waterstroming → continu naar boven gespoeld.
Continue scheiding en afvoer van residuen
Lichte mineralen stromen vanaf de bovenkant van de trommel over met de opwaartse waterstroom en komen in de bak met residuen terecht; zware mineralen hopen zich voortdurend op en verplaatsen zich binnen de afstandhouders, waardoor een concentraatlaag ontstaat.
Concentraatafvoer (intermitterend/automatisch)
Stop de machine na een bepaalde periode van gebruik of verander de richting van de waterstroom om de geconcentreerde zware mineralen (concentraat) uit het membraan weg te spoelen met water onder hoge-druk.
III. Principe en essentie (samengevat in één zin)
De centrifugaalkracht vergroot de dichtheidsverschillen, en terugspoelwater filtert de deeltjes dynamisch; zware mineralen "bezinken en hopen zich op de bodem op", terwijl lichte mineralen "drijven en worden afgevoerd", waardoor een efficiënte terugwinning van fijne deeltjes wordt bereikt.
