Osnovno načelo centrifugalnih koncentratorjev-z vodnim plaščem (Nelsonova centrifuga) je doseči učinkovito ločevanje finih mineralov z visoko-gostoto (kot je zlato) od jalovine z nizko-gostoto z uporabo povratne vode za oblikovanje dinamične fluidizirane plasti v močnem polju centrifugalne sile.
I. Osnovna struktura (ključne komponente)
Dvo{0}}plastni boben (jedro):
Notranja plast: stožec iz nerjavečega jekla z obročastimi distančniki, njegove stene so gosto perforirane, da tvorijo rezervoarje za obogatitev.
Zunanji sloj: tvori zaprt vodni plašč z notranjim slojem, ki se uporablja za distribucijo povratne vode.
Votla glavna gred: Voda pod pritiskom vstopi v vodni plašč skozi to gred in se nato izvrže iz majhnih lukenj v notranji plasti.
Pogonski sistem: motor poganja boben, da se vrti z visoko hitrostjo (150–500 vrt/min), pri čemer ustvarja centrifugalno silo 60–100 g.
II. Delovni proces (podrobna razlaga štirih korakov)
Hranjenje in centrifugalno usedanje
Gnojnica se dovaja na dno bobna iz sredine. Pod delovanjem močne centrifugalne sile se gošča teče navzgor vzdolž stene stožca. Delci z -visoko gostoto (kot je zlato) so izpostavljeni večji radialni sili, hitro vrženi proti notranji steni in odloženi v obročastem distančniku; jalovina z nizko-gostoto se premika navzgor z vodnim tokom.
Voda za povratno izpiranje in fluidizacija (kritična stopnja)
Voda pod tlakom (0,03–0,06 MPa) vstopi v vodni plašč skozi votlo gred in se izvrže navzgor iz notranjih por, pri čemer tvori povratni tok navzgor, ki je nasproten centrifugalni sili.
Voda za povratno izpiranje fluidizira mineralno plast znotraj distančnikov in tvori dinamično ločevalno plast.
High-density minerals: Centrifugal force >>upor pretoka vode → ostanejo stabilni na dnu korita.
Jalovina z nizko-gostoto: centrifugalna sila < upor vodnega toka → stalno izpihovanje navzgor.
Kontinuirana separacija in odvajanje jalovine
Lahki minerali se prelivajo z vrha bobna s tokom vode navzgor in vstopajo v korito za jalovino; težki minerali se nenehno kopičijo in izpodrivajo znotraj distančnikov ter tvorijo koncentratno plast.
Koncentrirano praznjenje (prekinjeno/samodejno)
Po določenem obdobju delovanja ustavite stroj ali spremenite smer pretoka vode, da s pomočjo vode pod visokim-tlakom splaknete koncentrirane težke minerale (koncentrat) v diafragmi.
III. Načelo in bistvo (povzeto v enem stavku)
Centrifugalna sila poveča razlike v gostoti, povratna voda pa dinamično preseje delce; težki minerali se »usedejo in kopičijo na dnu«, medtem ko lahki minerali »plavajo in se izpraznijo«, s čimer dosežemo učinkovito rekuperacijo drobnih delcev.
