СПОСОБ СОРТИРОВКИ МИНЕРАЛОВ ПО ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B03B1/02 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для сортировки минералов на полезный компонент, например алмазы и пустую породу, имеющие различную способность передавать тепло от одного тела к другому.

Известен способ разделения минералов по оптическим свойствам. По известному способу материал классифицируют по крупности, очищают его поверхность, облучают источником облучения и подают нагретый материал на парафиновую поверхность /см. а.с. N 597417, кл. B 03 B 3/06, 1976/.

Известен способ разделения минералов по оптическим свойствам, заключающийся в классификации материала по крупности, очистке его поверхности, подаче материала в зону облучения источником теплового изучения и последующей подаче на парафиновую поверхность, расплавляя которую в местах падения на нее, куски материала, имеющие достаточную температуру, закрепляются /см. а. с. N 152836, кл. B 03 B 13/00, 1961/.

Наиболее близкимипо технической сущности аналогами являются способ и устройство для разделения материалов по теплофизическим свойствам, содержащее барабанный грохот для выделения несепарируемого класса, встроенные в него лампы инфракрасного излучения мощностью 120 кВт, формирователь монослоя потока, ленточный конвейер, покрытый слоем смеси полимеров регенератора термопластика, и щетки съема концентрата.

В барабанном грохоте исходный материал облучается инфракрасным излучением. Куски породы с большим коэффициентом поглощения селективного нагревателя. Затем порода при помощи формирователя монослойного потока подается монослоем на ленточный конвейер, где селективно нагретые куски закрепляются при помощи полимеров и затем снимаются с ленты щеткой /Кравец Б.Н. Специальные и комбинированные методы обогащения. М. Недра, 1986, с. 100-101/.

Недостатком данных способа и устройства является то, что в грохоте куски материала находятся в динамике и могут перекрывать друг друга и излучаемый тепловой поток может не попадать на поверхность многих кусков, что значительно снижает селективность.

В случае, если поток тепловой энергии будет направлен на монослой, сформированный на конвейере, то часть излучения попадет на участки конвейера, не прикрытые породой, расплавит пластификатор и в расплаве могут закрепиться куски пустой породы, что также снижает селективность.

Целью изобретения являются повышение точности разделения минералов, повышение селективности и увеличение процента извлечения полезного компонента.

Цель достигается тем, что в способе сортировки минералов по теплофизическим свойствам подачу тепла от нагревателя через минералы к поверхности транспортерной ленты, поверхность которой пропитана легкоплавким веществом, осуществляют за счет передачи тепла контактным способом, при этом зерна минералов вдавливают в легкоплавкое вещество, а в качестве транспортерной ленты используют эластичную губчатую ленту, которая по окончании контактной передачи тепла восстанавливает деформируемые участки. Охлаждают легкоплавкое вещество для закрепления минералов на ленте, и разделяют пустую породу и полезный компонент.

Цель достигается тем, что в устройстве сортировки минералов по теплофизическим свойствам, содержащем вибрационный питатель, транспортерную ленту, излучатель, отсекатель полезного компонента, приемные бункеры пустой породы и полезного компонента, излучатель выполнен в виде контактного нагревателя, вращающегося навстречу потоку, а транспортерная лента выполнена губчатой и эластичной.

Использование контактного способа сортировки материалов, включающее внедрение полезного компонента в губчатую эластичную ленту, закрепление и разделение минералов и пустой породы, а в устройстве применение контактного нагревателя, вращающегося навстречу потоку, и транспортерной ленты, выполненной губчатой и эластичной, позволяют повысить точность разделения минералов и производительность разделения, обеспечить надежный тепловой контакт.

На фиг. 1 показано, как разделяется поток теплового излучения, падающий на минералы типа алмазов, кварца, хризолитов, цирконов и т.п. по коэффициентам отражения, поглощения, пропускания; на фиг. 2 кинематическая схема извлечения полезных минералов из потока исходного материала; на фиг. 3 - момент теплового контакта нагреватель -минерал эластичная губчатая транспортерная лента.

Устройство содержит два барабана 1, транспортерную ленту из губчатого эластичного материала, например поролона, губчатой резины, сверху пропитанную легкоплавким веществом, например парафином 2, контактный нагреватель 3, вибрационный питатель 4, отсекатель полезного компонента 5, приемную копилку извлекаемого минерала 6, приемник пустой породы 7.

Способ осуществляют следующим образом.

На транспортерную ленту 2, покрытую слоем легкоплавкого вещества, вибропитателем 4 монослоем подают исходный материал, контактным нагревателем 3 через минералы передают легкоплавкому слою на транспортерной ленте 2, при этом зерна вдавливают в губчатую ленту. По окончании контактной передачи тепла деформируемые участки на ленте под минералами за счет ее эластичности восстанавливаются, закрепляют полезный компонент на транспортерной ленте 2 остывшим легкоплавким веществом, разделяют полезный компонент и пустую породу, которая не прилипает к ленте и отрывается от нее в бункер пустой породы 7, а полезный компонент отсекателем 3 отделяют от ленты транспортера 2 в бункер 6.

Устройство работает следующим образом.

Исходный материал, подвергающийся разделению, монослоем, формируемым вибропитателем 4, подается на транспортерную ленту, пропитанную легкоплавким веществом 2. Двигаясь с лентой, минералы проходят под контактным нагревателем 3, который, вращаясь навстречу потоку руды, вдавливает зерна в губчатую ленту (фиг. 3), обеспечивая надежный тепловой контакт. После контактного нагрева минералы с лентой 2 находятся на ней достаточное время, за которое легкоплавкое вещество остывает под полезным компонентом и закрепляет зерна на ленте.

При дальнейшем движении материала пустая порода, не прилипшая к ленте, отрывается от нее и поступает в приемный бункер 7. Закрепившиеся на ленте полезные минералы, двигаясь дальше, отсекаются отсекателем 5 и направляются в накопительную емкость 6.

Повышение селективности достигается тем, что применен способ передачи тепла непосредственным контактом от нагревателя через минерал к нанесенному на транспортерную ленту легкоплавкому веществу, например поролону.

В этом случае реализуется различие в способности минералов передавать тепловую энергию, т.е. используется признак различия теплопроводности минералов, находящихся в потоке руды.

Так, например, теплопроводность алмаза λ 500-12000 Вт/м•K, для сопутствующих материалов l -0,1-2,0 Вт/м•K, для металлов l 300-465 Вт/м•K.

Исходя из соотношения:
,
где Q передаваемое количество теплоты, Дж;
A поперечное сечение проводника, м^ч;
t продолжительность процесса, с;
ΔT разность температур на концах проводника, ^oC;
L длина проводника тепла, м;
λ коэффициент теплопроводности материала проводника, Вт/м•К.

При заданном времени процесса, например 0,1 с, при разности температур 20^oC у алмаза размеров 1 см³ теплопроводностью 500 Вт/м•K передается тепла:
,
У кварца:
,
Количество теплоты от горячей стенки к холодной у алмаза передается больше, чем у кварца в 250 раз. Следовательно, при таком большом различии в скорости передачи тепла можно с большей селективностью разделять минералы и металлы, например алмазы, золото, платину, серебро.

Таким образом, в предложенном способе, основанном на контактном нагреве, происходит разделение минералов на полезные компоненты с большой теплопроводностью, которые закрепляются на ленте с легкоплавким материалом и впоследствии автоматически сбрасываются в копилку и пустую породу, которая не закрепляется на ленте и легко отделяется от нее.

Использование способа и устройства для извлечения, например, алмазов из гравитационных концентратов позволит заменить сложные дорогостоящие доводочные рентгенолюминесцентные сепараторов, это устройство более простое, обладает большей производительностью.

По данному изобретению изготовлен макет, проведены экспериментальные испытания, сняты статические и динамические характеристики.

Экспериментальные данные показали, что при данном изобретении происходит извлечение алмазов из потока руды на 4% выше, чем у доводочных люминесцентных сепараторов. Устройство просто в изготовлении, эксплуатационные расходы в несколько раз ниже, чем у люминесцентных сепараторов, данное изобретение является экологически чистым.

Использование: в обогащении полезных ископаемых, для сортировки минералов на полезный компонент и пустую породу, имеющие различную способность передавать тепло от одного тела к другому. Сущность изобретения: способ включает подачу тепла от нагревателя контактным способом через минералы к покрытой легкоплавким веществом транспортерной ленте с расплавлением под минералом с высокой теплопроводностью легкоплавкого вещества. Зерна минералов вдавливают в легкоплавкое вещество. В качестве транспортерной ленты используют эластичную губчатую ленту, которая по окончании контактной передачи тепла восстанавливает деформируемые участки. Для закрепления минералов на ленте легкоплавкое вещество охлаждают. Устройство включает вибрационный питатель, транспортерную ленту, излучатель в виде контактного нагревателя, установленный с возможностью вращения навстречу потоку, отсекатель полезного компонента и приемные бункеры пустой породы и полезного компонента. Транспортерная лента выполнена губчатой и эластичной. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ сортировки минералов по теплофизическим свойствам, включающий передачу тепла от нагревателя через минералы к покрытой легкоплавким веществом транспортерной ленте с расплавлением под минералом с высокой теплопроводностью легкоплавкого вещества, охлаждение легкоплавкого вещества для закрепления минералов на ленте и разделение пустой породы и полезного компонента, отличающийся тем, что подачу тепла от нагревателя осуществляют контактным способом, при этом зерна минералов вдавливают в легкоплавкое вещество, а в качестве транспортерной ленты используют эластичную губчатую ленту, которая при окончании контактной передачи тепла восстанавливает деформируемые участки. 2. Устройство для сортировки минералов по теплофизическим свойствам, включающее вибрационный питатель, транспортерную ленту, излучатель, отсекатель полезного компонента, приемные бункеры пустой породы и полезного компонента, отличающееся тем, что излучатель выполнен в виде контактного нагревателя, установленного с возможностью вращения навстречу потоку, транспортерная лента выполнена губчатой и эластичной.