СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСЕЙ П.А.БРАГИНА Российский патент 1997 года по МПК B03B5/18 

Изобретение относится к способам обогащения полезных ископаемых, а именно к извлечению золота и платины из россыпных месторождений.

Известен способ отсадки, включающий загрузку материала на колеблющееся решето и разделение его по плотности во время действия восходящих и нисходящих потоков воды, разгрузку продуктов разделения, при этом решето совершает симметричные колебания по дуге окружности, равной радиусу коленчатого рычага [1]
Недостаток способа низкая эффективность разделения материала по плотности, т.к. время свободного падения при симметричном цикле невелико, материал не успевает разделиться из-за большой стесненности материала. Кроме того, амплитуды колебаний решета в месте загрузки и разгрузки материала равны по величине, что снижает извлечение и производительность, т.к. нельзя интенсифицировать процесс, например частотой колебаний или увеличить разрыхленность постели.

Известен способ отсадки с применением полигармонического асимметричного закона движения решета, что обеспечивает разгон решета по одному закону, а замедление по другому, т.е. привод в течение определенного промежутка времени сообщает решету постоянную скорость, благодаря чему отсадочная постель разрыхляется по всей толщине, после чего наступает интенсивное торможение. Это способствует интенсификации процесса [2]
Недостаток способа: не позволяет достичь высокой эффективности процесса разделения материалов по плотности из-за резкого торможения решета, и не обеспечивает повышенной производительности по той же причине, что и предыдущий аналог.

Известен способ разделения смесей, включающий загрузку материала на решето, совершающее дугообразное движение в жидкости, который реализуется в отсадочной машине с трехсекционным подвижным решетом и верхним приводом. Машина состоит из ванны с четырьмя камерами, подвижного короба с решетом, подвешенного на пружинных амортизаторах и приводного механизма.

Решето приводится в действие от кривошипно-шатунного механизма, сообщающего решету дугообразное движение с горизонтальным перемещением в сторону загрузки руды при ходе решета вниз и подачей его вперед при подъеме вверх. Вследствие этого достигается одновременно разрыхление постели и продвижение отсаживаемого материала вдоль решета. Движению материала в сторону разгрузки хвостов способствует также небольшой уклон (около 5^o) короба и ступенчатое расположение секций решета.

Регулирование хода решета производится перестановкой плит с кривошипами на приводных дисках.

Тяжелый продукт разгружается через щели в решете, регулируемые козырьками при помощи маховичков.

Выгрузка подрешетных продуктов и хвостов производится ковшовыми обезвоживающими элеваторами [3, прототип]
Недостаток способа реализуемого в прототипе, заключается в низкой эффективности разделения материалов по плотности и крупности из-за плоскопараллельного перемещения решета, т.к. время свободного падения частиц материала при симметричном цикле невелико, материал не успевает разделиться из-за большой стесненности его; амплитуды колебаний решета в месте загрузки и разгрузки материала равны по величине, что снижает не только эффективность разделения, но и производительность, т.к. нельзя интенсифицировать процесс или увеличить разрыхленность постели частотой колебаний.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса разделения минеральных смесей.

Цель достигается тем, что колебательное движение решета осуществляют таким образом, что каждая его точка совершает колебания с амплитудами, пропорционально увеличивающимися в вертикальной и уменьшающимися в горизонтальной плоскостях в зависимости от расстояния этой точки решета до неподвижной точки, вокруг которой совершают качательные движения решета.

Сущность способа разделения минеральных смесей заключается в том, что колебательное движение решета в водной среде с находящимся на нем материалом осуществляют с амплитудами, величины которых изменяются от места загрузки материала в сторону его движения при постоянных параметрах возбудителя колебаний (или с амплитудами, величины которых изменяются по длине рабочего органа).

Механизм разделения материала на решете, погруженном в водную среду, может быть представлен следующим образом.

При обогащении сыпучих материалов (минерального сырья) по предложенному способу в пульсирующей жидкой среде разделение материала на легкие и тяжелые фракции происходит главным образом за счет воздействия вертикальных и горизонтальных составляющих скорости потока, которые зависят от амплитуд колебания решета.

В начале решета горизонтальная амплитуда имеет максимальное значение и уменьшается по мере продвижения материала, а вертикальная минимальное и возрастает в направлении движения материала. Материал, поступивший в первые ячейки трафарета, получает максимальные знакопеременные горизонтальные перемещения в пределах ячейки и незначительные в вертикальной плоскости, что способствует быстрому проникновению мелких и тяжелых фракций к плоскости решета. Мелкие легкие и тяжелые фракции выпадают в подрешетный продукт, а крупные тяжелые оседают в ячейках трафарета. Поскольку амплитуда колебания решета в вертикальной плоскости мала, то частицы большей плотности взвешиваются на меньшую высоту чем легкие, вытесняя их в верхние слои.

По мере продвижения материала толщина его слоя уменьшается за счет просеивания мелких легких и тяжелых фракций, что благоприятствует просеиванию мелких и оседанию тяжелых полезных компонентов.

На фиг. 1 показана схема устройства отсадочной машины, на которой может быть реализован способ, при этом она может быть модульной; на фиг.2 показана схема устройства отсадочной машины с одним решетом и показаны параметры для реализации способа.

Машина (фиг.1) включает раму 1, камеру 2 и 3, стойку 4, к которой на шарнире 5 закреплено коромысло 6, имеющее плечи 7 и 8 (плечо 8 и камера 3 съемные).

К коромыслам 7 и 8 прикреплены подвесками 9 коробы 10 и 11 в которых установлены решета 12 и 13 с порожками 14 и 15. Шарнир 16 с помощью рычага 17, шатуна 18 соединен с приводом 19. Правое съемное коромысло 8 снабжено разъемными фланцами 20 скрепленных болтами 21, при этом камера 3 также съемная и прикреплена к стойке 4 болтами 22.

По желанию эксплуатационников двухкамерная машина (фиг.1) может быть преобразована в однокамерную (фиг.2), где показано цифрой 20 обозначение контргрузов, т.е. балансиров.

Процесс отсадки осуществляется следующим образом (см.фиг.2).

Включается привод 19, от которого через шатун 18 приводится в движение коромысло 17. На решето 12 подается исходный материал. При движении коромысла решето поднимается и опускается. За счет пульсаций воды на решете происходит расслоение материала. Мелкие частицы проходят через решето, легкие крупные частицы за счет активного взвешивания и транспортирующей способности решета, уходят за пределы камеры. Крупные тяжелые частицы золота остаются на нижней части решета 12.

При наличии порожков 14 самородки золота не могут их преодолеть из-за того, что при колебаниях решета 12 в воде высота их (частичек) взвешивания меньше, чем пустых пород, а скорость и ускорения падения больше. Поэтому пустые породы за счет более активного взвешивания переходят через порожки 14 и, обезвоживаясь, транспортируются за пределы гидрокамеры 2, а золотины остаются в задней части решета 12.

При снятии порожков 14 машина работает как грохот, при этом осуществляет дезинтеграцию и классификацию материала с последующим обезвоживанием надрешетного материала.

Сущность способа заключается в следующем (см.фиг.2). Любая точка решета 12 движется по радиусу. На фиг.2 пунктиром показаны четыре такие точки, но чтобы не загрязнять чертеж не обозначены, и соответствующие этим точкам радиусы r₁, r₂,r₃ и r₄. Из рисунка видно, что координата любой точки определяется как sinα=a/r, cosα=b/r, tgα=a/b где а расстояние до точки решета по вертикали; b расстояние до точки решета по горизонтали.

Из фиг. 2 также видно, что каждая точка решета движется по окружности своего радиуса. Поскольку радиусы от начала решета до его конца увеличиваются, изменяется и угол α наклона радиусов, т.е. угол между радиусом и коромыслом, а угол g колебания коромысла величина постоянная, то с увеличением радиуса увеличивается длина дуги и, как следствие, увеличивается вертикальная и уменьшается горизонтальная амплитуда (составляющие амплитуды колебания) колебания решета хотя угол колебания коромысла не меняется.

Увеличивая вертикальные и уменьшая горизонтальные амплитуды в направлении движения материала, мы обеспечиваем:
лучшую разрыхляемость слоя материала и, как следствие, разделение по плотности и крупности;
уменьшение толщины слоя по мере продвижения материала к месту разгрузки, что позволяет уменьшить габариты машин, снизить металлоемкость и энергоемкость;
лучшее проникновение мелких и тяжелых частиц к поверхности решета, за счет увеличения разрыхляемости постели по мере продвижения материала вперед, что повышает эффективность грохочения и извлечение надрешетного золота, т.к. отсеявшийся материал не служит помехой в разделении, а способствует увеличению разрыхляемости постели материала на решете, что также способствует извлечению полезного компонента.

В целом предложенный способ позволяет, при правильно выбранном технологическом режиме обогащения, извлекать золото из надрешетного продукта в полном объеме, т.е. 100%
Поясним вышесказанное на конкретном примере.

Проанализируем движение решета согласно фиг.2 первичных материалов заявки. Произведем замеры рисунка с помощью линейки и транспортира, предполагая что масштаб равен 1:1, получим: α₁=72^°; α₂=47^°; α₃=35^°; α₄=16,5^°;; r₁ 45; r₂ 56; r₃ 71 и r₄ 98 мм.

Подставляя эти данные (принимаем γ=4^°) в формуле (10 и 11) для вертикального и горизонтального размаха колебаний решета, получим:
размах по вертикали
H₂ 2,66 мм; H₃ 4,06 мм; H₄ 6,56 мм,
размах по горизонтали
H₂ 2,85 мм; H₃ 2,5 мм; H₄ 1,94 мм.

Амплитуды равны соответствующим полуразмахам, т.е.

Из приведенного примера видно, что вертикальные амплитуды возрастают, а горизонтальные убывают.

Следовательно, то же самое произойдет со скоростями, ускорениями и вибрационными силами. Поэтому термин неоднородные вибрационные силовые поля, т. е. вибрационные поля, или неоднородные вибрационные силовые поля не изменяет сущности изобретения, наоборот подтверждает сущность изобретения, а именно:
по вертикали:
амплитуда А_у1 H_у1:2, мм
скорость v_y1=ωA_y1, м/c
ускорение ω_y1=ω²/A_y1, м/c²
вибрационная сила mω²A_y1
Отсюда заключаем, что в формулу изобретения практически на равных могут быть включены любой кинематический параметр: амплитуда, скорость, ускорение или динамический вибрационная сила.

Проведенные нами испытания промышленного образца (в настоящее время внедрен в промышленность, работает с 1992 г.) в производственных условиях по извлечению самородного золота, подтвердили эффективность предложенного способа, извлечение золота крупностью + 4 мм составило 100%
Предложенный способ является новым, так как не известен из уровня техники; имеет изобретательский уровень, так как он явным образом не следует из уровня техники; является промышленно применимым, так как уже использовался и используется в промышленности.

Использование: обогащение полезных ископаемых, а именно извлечение золота и платины из россыпных месторождений. Сущность изобретения. Способ включает загрузку материала на решето, совершающее дугообразное движение в жидкости, разделение его и разгрузку продуктов разделения. Движение решета осуществляют таким образом, что каждая его точка совершает колебания с амплитудами, пропорционально увеличивающимися в вертикальной и уменьшающимися в горизонтальной плоскостях в зависимости от расстояния этой точки решета до неподвижной точки, вокруг которой совершают качательные движения решета. 2 ил.

Способ разделения смесей, включающий загрузку материала на решето, совершающее дугообразное движение в жидкости, разделение его и разгрузку продуктов разделения, отличающийся тем, что движение решета осуществляют так, что каждая его точка совершает колебания с амплитудами, пропорционально увеличивающимися в вертикальной и уменьшающимися в горизонтальной плоскостях в зависимости от расстояния этой точки решета до неподвижной точки, вокруг которой совершают качательные движения решета.