СПОСОБ ПЕРЕЧИСТКИ ГРАВИТАЦИОННЫХ КОНЦЕНТРАТОВ Российский патент 1995 года по МПК B03B7/00 

Изобретение относится к гравитационному обогащению полезных ископаемых, преимущественно руд тяжелых минералов, разделение которых осуществляется в потоках малой толщины, например, на винтовых и конусных сепараторах, концентрационных столах, струйных концентраторах и др., и может быть использовано в черной и цветной металлургии, горно-химической, угольной и др. отраслях промышленности.

Известен способ перечистки черновых гравитационных концентратов, применяемый при обогащении большинства руд тяжелых металлов [1]. При осуществлении данного способа черновые концентраты основных стадий обогащения объединяются и направляются на гидравлическую классификацию, где материал разделяют на несколько фракций по плотности и крупности (обычно 4 или 6 фракций). Затем каждая фракция поступает на концентрацию на концентрационных столах, которая проводится не менее чем в две стадии.

Наличие гидравлической классификации благоприятно сказывается на работу концентрационных столов. Вместе с тем данная операция разрывает непосредственную связь между основными и перечистными стадиями обогащения. Отсутствие этой связи не позволяет согласовать выхода концентратов и приводит к тому, что выбор режимов обогащения на основных и перечистных стадиях осуществляется независимо. Неучет возможностей концентрационных столов на перечистных операциях обусловливает на практике стремление к повышению выходов концентратов на основных стадиях и, следовательно, к снижению их качества. По существу на основных стадиях гравитационные аппараты разделяют руду, а не минералы. Вследствие этого резко повышается нагрузка на концентрационные столы и получить готовый гравитационный концентрат в одну стадию перечистки становится невозможным.

Другим недостатком способа является то, что определение оптимальных выходов концентратов по стадиям осуществляют постадийно с учетом качества питания только своей стадии. В результате этого на предыдущей стадии значительное количество полезного компонента остается в зоне промпродукта и хвостов и не попадает в концентрат. Чтобы ограничить потери компонента, промпродукты возвращают в голову перечистки, что повышает циркулирующую и общую нагрузку на столы, а хвосты приходится подвергать контрольному обогащению перед их возвращением на доизмельчение.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что продукты гидравлической классификации перед концентрацией на столах подвергают раздельному обогащению на винтовых сепараторах с получением концентратов и хвостов. На винтовом сепараторе одновременно с разделением частиц по плотности происходит классификация по крупности. В результате этого материал в зоне концентрата становится практически однородным по крупности, что благоприятно влияет на последующую концентрацию на столах. При этом достигается возможность вывести из питания столов около 50% материала, представленного преимущественно сростками и крупными частицами пустой породы. В этом режиме в концентрат любого винтового сепаратора переходит 90-95% полезного компонента при повышении его качества не менее чем в два раза. Осуществление этих операций позволяет получить готовый гравитационный концентрат в одну стадию перечистки. Если же получаемый концентрат на 1 стадии по каким-либо причинам не удовлетворяет по качеству требованиям доводных операций, то вводят II стадию перечистки. При этом извлечение компонента в концентрат 1 перечистки так же, как и в концентрат винтовой сепарации, поддерживают в интервале 90-95% от питания. Аналогично поступают и при необходимости введения последующих стадий перечистки. Из этого следует, что при любом числе стадий перечистки исключается необходимость образования циркулирующих потоков, способствующих перегрузке гравитационного оборудования. Очевидно, что при одной стадии перечистки на концентрационных столах в качестве предыдущей стадии является винтовая сепарация.

Другой особенностью предлагаемого способа перечистки является то, что максимум эффективности обогащения от питания последней стадии и питания предыдущей совпадают тогда, как в концентрат предыдущей стадии переходит 90-95% ценного компонента. Это позволяет однозначно определить оптимальный выход концентрата последней стадии перечистки, что невозможно выполнить при известных способах перечисток. Таким образом, выходы концентратов всех стадий перечисток оказываются согласованными между собой и оптимальными по отношению к исходному питанию перечистки и питанию каждой стадии. Чтобы исключить необходимость организации контрольного обогащения хвостов последней стадии перечистки, здесь выделяют промпродукт и направляют его на контрольное обогащение, где получаемый промпродукт присоединяют к своему питанию, а концентрат объединяют с концентратом основных стадий перечисток. Хвосты же контрольного обогащения вместе хвостами винтовой сепарации и концентрационных столов всех стадий перечисток направляют на доизмельчение в последнюю основную стадию обогащения. Следовательно, в предлагаемом способе перечистки черновых концентратов исключается не только образование больших циркулирующих потоков, но и отсутствует необходимость контрольного обогащения хвостов концентрационных столов. Если учесть, что с помощью винтовой сепарации из питания 1 стадии перечистки выводится около 50% материала, то предлагаемый способ позволяет высвободить значительное количество гравитационного оборудования и его использования для повышения производительности фабрики на существующих площадях.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема перечистки чернового гравитационного концентрата по предлагаемому способу; на фиг. 2 - результаты обогащения продукта одного из спиготов (первого) гидравлического классификатора на винтовом сепараторе; на фиг. 3 - зависимости извлечения, содержания и эффективности от выхода концентрата сепаратора; на фиг. 4 - зависимости извлечения, содержания компонента, эффективности обогащения от питания стола и питания винтового сепаратора от выхода концентрата стола; на фиг. 5 - зависимости извлечения, содержания и эффективности от выхода концентрата стола при обогащении спигота N 1 на столе; на фиг. 6 - схема и показатели перечистки чернового лопаритового концентрата при существующем и предлагаемом способах перечистки на Умбозерской обогатительной фабрике Ловозерского ГОКа.

Способ осуществляется следующим образом.

Опыты проводят на пробах продуктов гидравлической классификации чернового концентрата на Умбозерской обогатительной фабрике Ловозерского ГОКа. Испытания проводят на винтовом сепараторе диаметром 500 мм и концентрационных столах СКО-0,5. Производительность сепаратора в опытах составляет около 410 кг/ч при содержании твердого в питании 23-26%, что близко к оптимальным входным параметрам данного аппарата. Выходной поток сепаратора рассекается на 8-9-ть узких фракций (отсекателей) с помощью струйного делителя. Из этих отсекателей формируется питание концентрационного стола, на выходе которого получают пять продуктов.

Разделение выходных потоков винтового сепаратора и концентрационного стола на узкие фракции позволяет достаточно точно определить эффективность обогащения, которую оценивают по известной формуле Ханкока:
E = = , (1) где ε_к - извлечение минерала в концентрат;
γ _к - выход концентрата;
α- содержание минерала в питании;
Формулу (1) удобно представить в виде
E =E_i;; E_i = , (2) где E_i - частная эффективность;
γ_к′ - выход узкой фракции концентрата;
β_к′ - содержание минерала в узкой фракции концентрата.

Оптимальный выход концентрата определяется по максимуму общей эффективности. Эффективность обогащения от питания концентрационного стола определяют по формуле
E_пит = = (3) где γ_скⁱ - выход узкой фракции концентрата стола от его питания;
β_скⁱ - содержание минерала в узкой фракции стола;
β_пит - содержание минерала в питании стола.

Эффективность обогащения от питания винтового сепаратора определяется по формуле
E_o = = (4) где γ_ск^io - выход узкой фракции стола от питания сепаратора;
β_ск^io - содержание минерала в узкой фракции стола;
α- содержание минерала в питании сепаратора (исходном питании).

Принципиальная схема осуществления способа приведена на фиг. 1. Продукты гидравлической классификации поступают раздельно на винтовую сепарацию, концентрат которой последовательно перечищают на концентрационных столах (на фиг. 1 изображена схема перечистки одного из спиготов гидравлической классификации, для остальных спиготов применяется та же схема). Промпродукт последней стадии подвергается контрольному обогащению. Хвосты винтовой сепарации и столов объединяются и направляются на доизмельчение. На каждой стадии, кроме последней, извлечение минерала в концентрат поддерживают в интервале 90-95% от своего питания.

На фиг. 2 приведены результаты обогащения продукта 1 спигота на винтовом сепараторе с полным анализом продуктов каждого отсекателя (по остальным трем спиготам получены аналогичные результаты).

Как видно из фиг. 2, при обогащении спигота N 1 на винтовом сепараторе основная масса лопарита в общем и свободном виде концентрируется в первых 3-4-х отсекателях. В то же время чистая эффективность обогащения становится отрицательной уже на отсекателе N 3, т. е. содержание компонента в этой узкой фракции β_кⁱ меньше, чем в исходном питании (5.07, 10.05). Следовательно, при существующем способе обогащения в концентрат винтового сепаратора следует направить только первые два отсекателя. Действительно, из фиг. 3 видно, что максимум эффективности обогащения на винтовом сепараторе достигается при выходе концентрата 31.06%. При этом содержание лопарита в концентрате составляет 27,92%, а извлечение - 86,2%, в том числе свободного - 80,33% . Последующее обогащение этого концентрата на столе приводит к тому, что выход концентрата стола однозначно определить не представляется возможным. Это видно из данных таблицы. При перечистке на столе двух отсекателей винтового сепаратора частные эффективности обогащения на столе от его питания и питания винтового сепаратора имеют положительные значения при выводе в концентрат стола первых двух продуктов. Но максимальные значения они имеют разные: E_пит=78,68% и E_o=77,9%. Этим значениям эффективностей соответствуют выхода концентрата стола 38 и 43% (фиг. 4). Какое значение выхода концентрата стола выбрать за оптимальное? Ответа на этот вопрос существующие способы перечистки и в целом теория и практика обогащения не дают. Неопределенность в определении выхода концентрата еще более наглядно видна при направлении на стол только 1-го отсекателя сепаратора: по максимуму эффективности обогащения от питания стола он должен быть равен 58%, а по максимуму обогащения от питания сепаратора - 75% (фиг. 4).

Только переходя на присоединение к концентрату винтового сепаратора продуктов с отрицательной частной эффективностью обогащения мы получаем возможность для однозначного определения оптимального выхода концентрата стола при его работе с винтовым сепаратором. Это подтверждается данными таблицы и фиг. 4. Действительно, присоединяя к концентрату сепаратора отсекатель N 3, мы получаем, что максимумы эффективностей обогащения от питания стола E_пит и питания сепаратора E_o с точностью до 1% совпадают при выходе концентрата стола 23-24%. В рассматриваемом режиме работы системы винтовой сепаратор - стол извлечения минерала в концентрат винтового сепаратора достигает 95,3%. При этом важно, что в концентрат сепаратора переходит практически весь минерал в свободном виде (фиг. 2). Поскольку стол работает лучше винтового сепаратора, то не представляет собой проблемы этот свободный минерал перевести в концентрат стола. Об этом свидетельствуют данные табл. и фиг. 4: при перечистке отсекателей 1-3 содержание минерала в концентрате стола достигает 77,5%, что значительно выше требуемого качества для доводочных операций (55-60%). Пpи этом извлечение минерала в концентрат стола достигает 92,4% от операции. Добавляя к концентрату сепаратора отсекатель 4, в котором извлечение свободного минерала составляет всего 0,46%, а общего - 2,80% (фиг. 2), мы видим (табл., фиг. 4), что это повышает E_пит и E_о менее чем на 1%, но зато снижает содержание лопарита в концентрате стола до 68%. Поэтому режим, при котором в концентрат предыдущей стадии (в данном случае винтовой сепарации) переходит более 95% минерала, следует считать нецелесообразным. Это подтверждается и фиг. 5, где приведены результаты обогащения на столе всего исходного питания: эффективность обогащения достигает 84%, тогда как при обогащении концентрата винтового сепаратора с выходом около 50% эффективность обогащения составляет почти 86%. Причем получаемый при данном режиме винтового сепаратора концентрат стола с содержанием в нем минерала 77,5% исключает необходимость введения II стадии перечистки, а достаточно высокое извлечение (92,4%) свидетельствует о низком содержании минерала в хвостах стола (1,13%), что обуславливает отказ от их контрольного обогащения.

Приведенные результаты полностью подтверждаются при обогащении остальных трех спиготов, что явилось основанием для разработки новой схемы перечистки на Умбозерской обогатительной фабрике (фиг. 6). Сравнение с существующей схемой показывает, что введение винтовой сепарации продуктов гидравлической классификации позволяет сразу же вывести из питания концентрационных столов 53,5% хвостов, что при достигнутой производительности на фабрике сокращает фронт перечистки почти вдвое. Повышение за счет винтовой сепарации черновых концентратов содержания минерала в питании 1 перечистки более чем в два раза и выбор показателей обогащения по предлагаемому способу обеспечивает получение концентратов с содержанием минерала более 77%. Это исключает необходимость введения II стадии перечистки, как это принято при обогащении лопаритовых и других редкометалльных руд. Освобождающееся при этом оборудование целесообразно частично использовать для контрольного обогащения промпродуктов 1 перечистки, что обуславливает отказ от перевода их в рецикл. Поскольку хвосты I стадии перечистки становятся бедными, где лопарит практически весь представлен в виде сростков, они сразу же вместе с хвостами винтовых сепараторов выводятся и направляются на доизмельчение во II стадии перечистки, как это принято при обогащении лопаритовых и других редкометалльных руд. Освобождающееся при этом оборудование целесообразно частично использовать для контрольного обогащения промпродуктов 1 перечистки, что обусловливает отказ от перевода их в рецикл. Поскольку хвосты I стадии перечистки становятся бедными, где лопарит практически весь представлен в виде сростков, они сразу же вместе с хвостами винтовых сепараторов выводятся и направляются на доизмельчение во II стадию основного обогащения.

Помимо значительного упрощения технологии перечистки чернового концентрата основных стадий обогащения, предлагаемый способ обогащения обеспечивает повышение извлечения минерала в готовый гравитационный концентрат по сравнению с существующим более чем на 10% при сохранении достигнутого качества. Кроме того, содержание минерала в хвостах перечистки снижается с 1,57 до 0,89%.

Если принять, что при возврате хвостов перечистки на II стадию измельчения из них минерал будет извлечен с такими же показателями, как у концентратов (такой прием используется в практике обогащения), то реальный прирост извлечения лопарита в кондиционный концентрат составит 3,1%.

Использование: в области обогащения полезных ископаемых, преимущественно руд тяжелых минералов. Сущность: черновой концентрат основных стадий обогащения после гидравлической классификации подвергают раздельному обогащению на винтовых сепараторах с получением концентрата и хвостов. Концентраты подвергают дальнейшему многостадиальному обогащению на концентрационных столах. Выход концентрата последней стадии поддерживают на уровне, определяемом из условия совпадения максимумов эффективности обогащения от питания этой стадии и питания предыдущей. Выход концентрата винтовой сепарации и концентратов многостадиального разделения, кроме последней стадии, устанавливают из условия обеспечения извлечения ценного компонента в интервале 90-95% от своего питания. Полученные концентраты объединяют в готовый гравитационный концентрат. Промпродукт последней стадии подвергают контрольному обогащению, концентрат которого присоединяют к готовому гравитационному концентрату, промпродукт контрольного обогащения объединяют с питанием этой сепарации. Хвосты разделения на винтовых сепараторах и концентрационных столах направляются на доизмельчение в последнюю основную стадию обогащения. 6 ил. 1 табл.

СПОСОБ ПЕРЕЧИСТКИ ГРАВИТАЦИОННЫХ КОНЦЕНТРАТОВ, включающий объединение черновых концентратов основных стадий обогащения, гидравлическую классификацию, гравитационное обогащение продуктов гидравлической классификации с получением готового гравитационного концентрата, отличающийся тем, что продукты гидравлической классификации подвергают раздельному обогащению на винтовых сепараторах с получением концентрата и хвостов, гравитационное обогащение концентратов винтовых сепараторов осуществляют на концентрационных столах многостадиально с получением концентратов, объединяемых в готовый гравитационный концентрат, выход концентрата последней стадии поддерживают на уровне, определяемом из условия совпадения максимумов эффективности обогащения от питания этой стадии и питания предыдущей, причем выход концентрата винтовой сепарации и концентратов последующих стадий, кроме последней, устанавливают из условия обеспечения извлечения компонента в пределах 90 - 95% от своего питания, промпродуктов и хвостов, при этом промпродукт последней стадии перечистки подвергают контрольному обогащению, концентрат которого присоединяют к готовому гравитационному концентрату, промпродукт контрольного обогащения объединяют с питанием этой сепарации, а хвосты разделения на винтовых сепараторах и концентрационных столах направляют на доизмельчение в последнюю основную стадию обогащения.