СЕПАРАТОР ДЛЯ МИНЕРАЛОВ Российский патент 1994 года по МПК B03B5/32 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к обогатительному оборудованию, и может быть использовано для обогащения руд и песков, содержащих золото.

Известно устройство для разделения твердых частиц, состоящее из вертикального резервуара, снабженного в верхнем конце впуском для подачи питания и выпуском для легких частиц, в нижнем конце - выпуском для тяжелых частиц, а в промежуточной зоне - впуском для промывочной воды. Кроме того, резервуар снабжен приспособлением для регулировки потока водной промывочной среды, поступающей через промежуточный впуск, желобом или несколькими желобами, расположенными один над другим и по периметру резервуара и имеющими перфорированную, вниз наклонную поверхность, что способствует прохождению вверх потока водной промывочной среды от нижней стороны желоба к верхней его стороне, и одним или несколькими вниз обращенными трубками, по которым стекают твердые частицы, проходящие по наклонной поверхности от верхней стороны желоба к нижней его стороне. Водная промывочная жидкость может быть пульсирующей [1]. Недостатками данного устройства являются низкая производительность и невысокая эффективность обогащения. Это обусловлено тем, что по существу данное устройство представляет собой не обогатительный, а классифицирующий аппарат, где разделение частиц осуществляется в основном по их гидравлической крупности в восходящем потоке воды с последующим грохочением на перфорированных желобах. При этом легкая фракция восходящим потоком жидкости выносится в верхнюю часть аппарата, тяжелая фракция разгружается через его нижнюю часть.

В связи с этим работа аппарата при больших производительностях практически невозможна, так как это будет требовать большого расхода промывочной жидкости для выноса легкой фракции (хвостов) в верхнюю часть аппарата, приводящая к значительным потерям зерен ценных тяжелых минералов с ней. Уменьшение расхода промывочной жидкости при больших производительностях будет приводить к накоплению легкой фракции на перфорированных желобах и в конечном итоге к прекращению процесса разделения.

Известен сепаратор минералов, включающий корпус в форме цилиндра либо усеченного конуса, с углом образующей до 1^о, закрепленного на центральном валу, совершающем асимметричные возвратно-поступательные движения: резкие в сторону широкого основания, плавные в сторону малого основания, а также совершающий вращательное движение вокруг оси. На середине внутренней поверхности корпуса имеются приспособления для подачи суспензии обогащаемого материала и смывной воды. Приспособление для разгрузки тяжелой фракции расположено в нижней, а легкой фракции - в верхней части корпуса. Корпус с внутренней стороны снабжен выступами, изгибами или скосами к нижнему концу [2] . Недостатком данного сепаратора является низкая производительность аппарата и резкое снижение качества концентрата с повышением производительности, необходимость предварительной тонкой классификации обогащаемого материала по классу 0,075 мм. Применение центробежных сил в сочетании с асиметричными колебаниями повышает эффективность улавливания ценных тяжелых минералов, но при небольших производительностях и на тонком материале, не содержащем частицы крупнее 0,075 мм, когда материал располагается по внутренней поверхности вращающегося конуса тонким слоем толщиной в 1,5-2,0 диаметра наиболее крупного зерна обогащаемого материала.

При этом использование асиметричных колебаний способствует частичному разрыхлению пристенного слоя материала и перемещению продуктов обогащения в соответствующих направлениях. При большой производительности увеличивается толщина пристенного слоя материала, прижимаемого центробежной силой к внутренней поверхности вращающегося конуса, при этом ухудшается возможность его разделения на тяжелую (концентрат) и легкую (хвосты) фракции и их перемещение в соответствующих направлениях, происходит перемешивание зерен тяжелых ценных минералов (концентрата) и зерен легкой фракции (хвостов), в результате чего качество получаемого концентрата резко снижается. Этот процесс усугубляется при обогащении неклассифицированного материала, когда размер зерен пустой породы в несколько раз превышает размер зерен ценных минералов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является центробежный сепаратор, включающий вращающуюся коническую чашу, состоящую из внешнего и внутреннего конусов, кольцевые нарифления на внутреннем конусе, питающий патрубок и патрубок для подачи воды; сепаратор снабжен механизмом для перемещения внутреннего конуса в аксиальном направлении, внутренний конус имеет перфорацию в виде узких кольцевых щелей и жестко соединен с питающим патрубком, а патрубок для подачи воды соединен с межконусным пространством и жестко установлен внутри питающего патрубка [3]. Недостатком данного аппарата является низкая производительность, а также ограничение по крупности обогащаемого материала.

Процесс разделения зерен на легкие и тяжелые частицы происходит в пристенном слое материала, прижимаемом центробежной силой к внутренней поверхности вращающегося перфорированного конуса. Подача воды в межконусное пространство частично разрыхляет пристенный слой материала, тем самым способствует проникновению тяжелых зерен к внутренней поверхности конуса и вытеснению оттуда легких частиц. Но для повышения производительности и крупности обогащаемого материала необходимо увеличить скорость вращения внутреннего конуса, в результате толщина пристенного слоя увеличивается, он уплотняется и поступающая в межконусное пространство вода не может его разрыхлить, так как сила давления воды в межконусном пространстве не соответствует величине центробежной силы.

В связи с этим пористость слоя резко уменьшается и процесс разделения практически прекращается. Это приводит к тому, что тяжелые ценные частицы не могут проникнуть к внутренней поверхности вращающегося конуса и разгрузиться через щели в межконусное пространство и далее в сборник для концентрата и вместе с частицами легкой фракции уходят в хвосты.

Задачей изобретения является повышение производительности и эффективности обогащения.

Сущность изобретения заключается в том, что в сепараторе для минералов, включающем внутренний вращающийся конус с перфорацией в виде узких кольцевых щелей, внешний конус, питающий патрубок и патрубок для подачи воды, согласно изобретению, внешний конус установлен с возможностью осевых возвратно-поступательных движений, а внутренний конус снабжен решеткой, установленной по его внутренней поверхности. Внешний конус закреплен основанием через эластичную диафрагму. Кольцевые щели в поперечном сечении выполнены трапецеидальными, причем меньшим отверстием щели направлены во внутрь вращающегося конуса.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает наличие в нем существенных признаков, отличающих его от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

Благодаря тому, что в предлагаемой конструкции внешний конус установлен с возможностью осевых возвратно-поступательных движений, а внутренний конус снабжен решеткой, установленной по его внутренней поверхности, обеспечивается с увеличением центробежной силы (скорости вращения внутреннего конуса) увеличение толщины пристенного слоя материала и его разрыхленности, что способствует как повышению производительности устройства, так и повышению верхнего предела крупности обогащаемого материала. Кроме того, эффективность обогащения повышается за счет качества концентрата, так как с увеличением толщины и разрыхленности пристенного слоя материала уменьшается проникновение минеральных зерен пустой породы (легких частиц) в межконусный зазор. Выполнение кольцевых щелей в поперечном сечении трапецеидальными, причем с направлением щелей меньшим отверстием во внутрь вращающегося конуса, снижает запрессование щелей трудными зернами обогащаемого материала.

На чертеже представлен сепаратор, вертикальный разрез.

Сепаратор включает внешний конус 1, внутренний конус 2 с перфорацией в виде узких кольцевых щелей 3, решетку 4, установленную на внутренней поверхности внутреннего конуса, патрубок для питания 5, расположенный по оси устройства, патрубок 6 для подачи воды в межконусное пространство 7, приспособления для разгрузки тяжелой фракции 8, легкой фракции 9, расположенные соответственно в нижней и верхней части устройства. Внешний конус 1 крепится основанием через эластичную диафрагму 10 и совершает возвратно-поступательные движения с помощью привода 11. Внутренний конус 2 приводится во вращательное движение приводом 12.

Сепаратор работает следующим образом. Приводом 11 благодаря креплению через эластичную диафрагму 10 внешний конус 1 приводится в возвратно-поступательное движение, а с помощью привода 12 внутренний конус 2 приводится во вращательное движение. По патрубку 6 в межконусное пространство 7 подается вода, которая за счет возвратно-поступательного движения внешнего конуса 1 начинает пульсировать. Исходный материал по патрубку 5 поступает в нижнюю часть внутреннего конуса 2, под действием центробежной силы прижимается к нему, перемещается к его верхней части и образует пристенный слой материала на решетке 4, при этом решетка способствует увеличению толщины пристенного слоя материала и его разрыхлению. Образованный на решетке 4 пристенный слой материала под действием пульсирующей воды разрыхляется. Тяжелые минералы (тяжелая фракция), содержащиеся в обогащаемом материале, проникают в поры разрыхленного слоя, под действием центробежной силы перемещаются к внутренней поверхности внутреннего конуса 2, проникают через кольцевые щели 3 в межконусное пространство 7 и разгружаются через приспособление 8. Легкая фракция, вытесненная из пристенной зоны тяжелой фракцией и вертикальными пульсациями воды, концентрируется над пристенным слоем и под действием центробежной силы перемещается в верхнюю часть внутреннего конуса 2 и разгружается через приспособление 9.

В зависимости от производительности аппарата, крупности обогащаемого материала, требуемого выхода концентрата и его качества толщина слоя и степень его разрыхленности устанавливается экспериментально и регулируется скоростью вращения внутреннего конуса 2, возвратно-поступательным движением (амплитудой колебания) внешнего конуса 1, расходом воды, а также толщиной решетки.

Таким образом, осуществление устройства иллюстрирует промышленную применимость для обогащения руд и песков, содержащих свободное золото, и может быть использовано, например, на предприятиях Якутзолото, Уралзолото, Забайкалзолото.

Использование: в обогащении полезных ископаемых для переработки золотосодержащих руд и песков. Сущность: устройство включает внешний конус (К) 1, внутренний К 2 с перфорацией в виде узких кольцевых щелей 3. На внутренней поверхности К 2 расположена решетка (Р) 4. По оси устройства расположен патрубок (П) 5 для подачи питания. Патрубок 6 для подачи воды в межконусное пространство соединен с К 1. Внешний К 1 закреплен основанием через эластичную диафрагму 10. Он совершает возвратно-поступательные движения от привода 11. Внутренний К 2 приводится во вращение от привода 12. Разделяемый материал центробежной силой прижимается к внутренней поверхности К 2. Подача воды разрыхляет материал. Тяжелые частицы материала проникают через щели 3 и разгружают через приспособление 8 для разгрузки тяжелой фракции. Легкие частицы вытесняются наверх и разгружаются в приспособление 9 для разгрузки легкой фракции. Колебание наружного К 1 позволяет повысить производительность, не уменьшая разрыхленность разделяемого материала. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. СЕПАРАТОР ДЛЯ МИНЕРАЛОВ, включающий внутренний вращающийся конус с перфорацией в виде узких кольцевых щелей, внешний конус, питающий патрубок для подачи воды, отличающийся тем, что внешний конус установлен с возможностью осевых возвратно-поступательных движений, а внутренний конус снабжен решеткой, установленной по его внутренней поверхности. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что внешний конус закреплен основанием через эластичную диафрагму. 3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что кольцевые щели в поперечном сечении выполнены трапецеидальными, причем меньшим отверстием щели направлены во внутрь вращающегося конуса.