ШЛЮЗ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ РОССЫПЕЙ Российский патент 1998 года по МПК B03B5/70 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к устройствам для обогащения песков россыпных месторождений, и может быть использовано как при разведочном опробовании малообъемных геологических проб, так и в горнодобывающей промышленности в качестве подшлюзков к промывочным устройствам при обогащении "хвостов", содержащих мелкие и тонкие фракции тяжелых минералов, или в качестве самостоятельного промывочного устройства при обогащении россыпей с преобладанием мелкого и тонкого металла.

Широко известны шлюзы для гравитационного обогащения зернистых материалов, выполненные в виде наклонных неподвижных желобов различного профиля, снабженных дражными ковриками крупного и мелкого наполнения и трафаретами с порогами для крепления ковриков к днищу желоба [1]. Такие шлюзы получили широкое применение из-за простоты конструкции и обслуживания как на золотоизвлекательных драгах, так и в качестве самостоятельных промывочных устройств (приборов). Однако эти шлюзы имеют два существенных недостатка. Первый - периодичность работы, обусловленная циклом питания (обогащения) и циклом очистки. Цикл питания заключается в поддержании "бежания" пульпы через шлюз до тех пор, пока рифли ковриков не наполнятся концентратом. Продолжительность этого цикла зависит от содержания тяжелых минералов в россыпи и от длины шлюза. Чем больше в россыпи тяжелых минералов, тем чаще наполняются коврики и возникает необходимость в остановке питания и очистки ковриков. Цикл очистки заключается в последовательном удалении концентрата по всей длине шлюза. При этом снимаются трафареты, небольшой подачей воды осуществляется сполоск легкой фракции, и вручную концентрат выбирается из рифлей в специальные емкости. Продолжительность очистного цикла зависит от навыка рабочих и, как правило, колеблется в пределах от 1 до 2 ч. Вторым недостатком известных шлюзов периодического действия является низкая их эффективность при обогащении россыпей с преобладанием мелкого и тонкого металла, например золота крупностью менее 0,2 мм, особенно в виде пластинок или чешуек. Как показывает длительный опыт эксплуатации подобных шлюзов, потери в "хвосты" такого металла составляют от 50 до 80%.

Одним из известных решений, направленных на устранение указанного недостатка, является установка в донной части желоба подвижных панелей, приводимых в действие от индивидуальных приводов, на которые уложены дражные коврики и трафареты [2]. Движения в вертикальной плоскости панелей создают колебания в нижней части потока пульпы, поддерживая заполняющий трафареты материал в псевдоожиженном состоянии. При этом резко снижается возможность сноса тонкого золота, уменьшается заиливание трафаретов и повышается общее извлечение ценных компонентов (ЦК). Поскольку указанный шлюз с виброподвижными панелями работает в периодическом режиме, производительность его резко снижается из-за частых остановок для съема концентрата.

Известны также технические решения, направленные на повышение производительности шлюза за счет непрерывной разгрузки концентрата в процессе обогащения. Так, выполнение шлюза с желобом, имеющим гладкое днище с установленными на последнем под острым углом к борту шлюза порогами и разгрузочные окна, хотя и создает условия для непрерывного вывода концентрата, но из-за слабой гравитации частиц обогащаемого материала (1 g) имеет низкое извлечение, особенно мелких и тонких классов [3].

Несколько лучшие показатели по извлечению ЦК при непрерывной разгрузке концентрата получены на шлюзе, являющимся наиболее близким к предлагаемому техническому решению [4].

Известный шлюз для обогащения россыпей включает наклонное днище, выполненное из двух размещенных под углом другу к другу боковин с рифлями, установленными под углом к оси шлюза, и желоба, расположенного между боковинами, загрузочное приспособление и отсекатель концентрата.

Недостатком известного шлюза является невысокая степень извлечения ЦК из-за того, что его конструкция не обеспечивает достаточного гидродинамического воздействия на пульпу, обуславливающего интенсивную дезинтеграцию песков и максимальное осаждение тяжелых минералов с одновременным выносом частиц пустой породы.

Следствие этого - унос мелкой фракции ЦК и низкое качество получаемого концентрата.

Хотя существуют решения, направленные на повышение эффективности работы шлюзов, определяемой извлечением ЦК и производительностью, эта задача продолжает оставаться актуальной. Именно задача по повышению извлечения мелких и тонких классов ЦК из песков россыпей при высокой производительности процесса обогащения является основной для изобретения.

Решается эта задача в предлагаемом изобретении за счет достижения технического результата, который заключается в усилении гравитации в текущем слое пульпы, полном выводе мелких классов из общего потока в зоны последовательного обогащения, формирования концентрата и его непрерывном удалении.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известны шлюз для обогащения россыпей, содержащий наклонное днище, выполненное из двух размещенных под углом друг к другу боковин с рифлями, установленными под углом к продольным сторонам боковин, и желоба, расположенного между боковинами, загрузочное приспособление и отсекатель концентрата, снабжен по крайней мере двумя продольными перегородками для формирования зон последовательного обогащения в поперечном направлении от периферии боковин к желобу. Указанные перегородки установлены своими нижними кромками на рифли для образования зон грохочения. Шлюз также снабжен приспособлением для разрыхления и подачи концентрата к отсекателю. Днище шлюза установлено с возможностью орбитального движения, а приспособление для загрузки выполнено в виде бункера-распределителя для формирования потоков пульпы и направления этих потоков на участки боковин, наиболее удаленные от желоба.

Указанный технический результат достигается также тем, что приспособление для разрыхления и подачи концентрата выполнено в виде установленной над желобом системы брызгал, выходные отверстия которых направлены под углом к оси шлюза в сторону отсекателя.

По результатам проведенного анализа уровня техники не выявлен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Наличие в заявленном объекте продольных перегородок, установленных на участке от загрузочного устройства до отсекателя концентрата своими нижними кромками непосредственно на рифли, позволяет разделить рабочее пространство над днищем на зоны последовательного обогащения и грохочения материала. Чередование этих зон в технологической последовательности начинается от участков боковин, наиболее удаленных от желоба (зоны первичного обогащения), и продолжается в направлении к желобу, то есть в поперечном направлении шлюза. Такая конструктивная особенность заявленного объекта организует дифференцированный процесс обогащения и обеспечивает постепенное и более полное разделение материала по крупности и удельному весу, создает благоприятные условия для продвижения мелких классов по каналам рифлей к оси шлюза, повышая показатель извлечения ЦК.

Наличие приспособления для разрыхления и подачи концентрата к отсекателю обеспечивает возможность придания тяжелой фракции, находящейся в рифлях центральной части днища и в желобе, свойства "текучести" и непрерывное продвижение концентрата к разгрузочной щели отсекателя при минимальном количестве воды.

Установка днища шлюза с возможностью орбитального движения обеспечивает усиление гравитации в текущем слое пульпы за счет орбитальных сдвигов, генерируемых на рифленой поверхности боковин контролируемым вращением внешних сбалансированных масс в плоскости днища, что позволяет интенсифицировать процесс дезинтеграции песков, осаждения мелких классов тяжелой фракции с одновременным выносом глинистых включений и частиц пустой породы, предотвращая "цементацию" рифлей и препятствуя забиванию крупными частицами отверстий, образованных каналами рифлей в зонах грохочения, что, в свою очередь, повышает производительность обогащения и степень извлечения ЦК, особенно мелких классов.

Выполнение загрузочного приспособления в виде бункера-распределителя позволяет наиболее эффективно обработать поступающую на шлюз пульпу за счет оперативного формирования из общей массы пульпы по крайней мере двух потоков пульпы и направления их непосредственно в зоны первичного обогащения, то есть позволяет подвергнуть весь материал последовательному обогащению и грохочению.

Выполнение приспособления для разрыхления и подачи концентрата в виде установленной над желобом системы брызгал, выходные отверстия которых направлены под углом к оси шлюза и в сторону отсекателя, является лишь одним из возможных простых и надежных вариантов его исполнения, позволяющим повысить эффективность обогащения за счет усиления гидродинамики процесса в центральной части днища и в желобе и улучшения в результате этого качества концентрата.

Таким образом, все перечисленные признаки способствуют значительной активизации процесса обогащения не только в продольном, но и прежде всего в поперечном направлении к оси шлюза, что обеспечивает решение поставленной задачи - увеличение степени извлечения за счет улавливания мелких классов ценных компонентов при высокой производительности процесса промывки песков россыпей.

Для проверки соответствия изобретения критерию "изобретательский уровень" проводилось сравнение с другими техническими решениями, известными как из специальной технической литературы, каталогов и научных публикаций, так и из источников, включенных в "уровень техники".

Шлюз для обогащения россыпей соответствует требованию изобретательского уровня, так как совокупность его существенных признаков обеспечивает шлюзу новое качество, выражающееся в повышении эффективности процесса обогащения (увеличении извлечения и производительности), что не следует явным образом из уровня техники.

На фиг. 1 показан шлюз, общий вид; на фиг. 2 - то же, в плане; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 1.

Шлюз состоит из остова 1, на котором с помощью гибких элементов 2 установлен с возможностью орбитальных колебаний в горизонтальной плоскости от привода 3 каркас 4 с закрепленными на нем под наклоном приемного бункера распределителя 5 и примыкающего к последнему днища 6. Бункер-распределитель 5 в нижней части имеет клинообразный выступ 7, образующий два кармана 8 с окнами 9 для выхода пульпы. Днище 6 выполнено из двух боковин 10, размещенных под углом друг к другу и футерованных рифлями 11, например, из резины, с каналами 12, образующими с продольными сторонами боковин острый угол альфа, обращенный в сторону наклона днища. Вдоль всей длины днище 6 снабжено продольным углублением 13 в виде желоба, расположенного в основании днища между его боковинами 10. Над днищем 6 по всей его длине закреплены продольные перегородки 14 и 15, установленные своими нижними кромками 16 на рифли 11, делящими пространство над днищем на зоны последовательного обогащения 17 и 18 и грохочения 19 и 20 материала в направлении от периферии боковин к желобу. По центру у торца желоба 13 хвостовой части днища 6 расположен отсекатель 21 концентрата, включающий верхнюю отсекающую часть 22 и трубу 23. Над зонами обогащения 18, а также над желобом 13 по центру вдоль всей длины днища установлено приспособление 24 для разрыхления и подачи концентрата к отсекателю 21, выполненное в виде системы брызгал 25, выходные отверстия 26 которых направлены под углом к оси шлюза в сторону отсекателя 21.

Работа шлюза осуществляется следующим образом.

Исходная пульпа, содержащая пески с ценными тяжелыми минералами, например мелкие зерна самородного золота, поступает из пульпопровода в приемный бункер-распределитель 5, формирующий при помощи клинообразного выступа 7 и карманов 8 два потока, которые через окна 9 направляются на периферийные зоны 17 днища 6. В результате работы привода 3 за счет контролируемого вращения внешних сбалансированных масс и подвески на гибких элементах 2 днище 6 совершает орбитальные движения, обеспечивая тем самым через борта боковин 10 и продольные перегородки 14 достаточные гидродинамические воздействия на бегущую под уклон пульпу. Это позволяет интенсифицировать процесс дезинтеграции песков, осаждения тяжелой фракции и выноса глинистых включений и частиц пустой породы в "хвосты". Благодаря уклону боковин 10 в направлении к центральной оси шлюза песковая часть пульпы по каналам 12 рифлей 11 сползает к перегородкам 14 к зонам грохочения 19, где с помощью отверстий, образованных формой каналов и нижними кромками 16 перегородок происходит разделение зерен песков по крупности. В случае забивания отверстий зернами более крупных размеров энергичными орбитальными колебаниями обеспечивается очистка отверстий для прохода мелких зерен. Мелкая тяжелая фракция по каналам 12 поступает из зоны 17 первичного обогащения в зону 18 вторичного обогащения. Процесс обогащения в зоне 18 происходит аналогично описанному выше, но уже в другом классе крупности, с той лишь разницей, что в зоне 18 соотношение твердого к жидкому выше, чем в зоне 17. Для поддержания "бежания" пульпы в зоне 18 через систему брызгал 25 приспособления 24 подается дополнительная вода, количество которой регулируется при помощи вентилей. После перечистки в зоне грохочения 20 перегородок 15 полученный концентрат потоком воды по каналам 12 подается в желоб 13, где он интенсивными направленными в сторону отсекателя 21 струями воды разрыхляется и продвигается к разгрузочной щели отсекающей части 22. Вывод концентрата из шлюза производится, таким образом, непрерывно по трубе 23, обеспечивая высокую производительность процесса промывки.

По приведенному выше описанию был создан экспериментальный образец шлюза для технологических испытаний объемных проб россыпей, содержащих мелкие и тонкие фракции благородных металлов. Шлюз имел следующие технические характеристики.

Площадь рабочей (покрытой рифлями) поверхности днища, м - 0,18
Амплитуда орбитальных колебаний, мм - До 6
Число колебаний днища в минуту - От 200 до 350
Габаритные размеры, мм - 850 х 600 х 1200
Установленная мощность, кВт - 0,26
Масса, кг - 88
Отработке подвергались золотосодержащие пески крупностью минус 5 мм, содержащие более 0,5% тяжелых минералов (магнетит, ильменит, циркон, а также мелкое и тонкое окатанное на 25-75% самородное золото). Материал подавался в виде пульпы с соотношением т:ж от 1:8 до 1:15 с производительностью от 200 до 300 л/ч. Извлечение золота в концентрат составило от 64 до 82% в зависимости от производительности питания и степени разжижения пульпы, что существенно выше показателей при обогащении подобного материала на известных промывочных гидроэлеваторных приборах типа ПГШ (не более 25%).

Шлюзы различных типоразмеров, изготовленные по предлагаемому техническому решению могут найти широкое применение:
- в лабораторной практике геологоразведочных работ при минералого-технологических исследованиях минерального сырья, содержащего тяжелые минералы и благородные металлы;
- при отработке технологий извлечения благородных металлов из россыпей и измельченных руд, а также из нетрадиционного сырья (отходов металлургического производства предприятий, перерабатывающих концентраты благородных металлов);
- при первичном обогащении песков россыпей благородных металлов в качестве подшлюзков к известным промприборам типа ПГШ;
- при попутном извлечении золота из продуктов песчано-гравийных ГОКов.

Для специалистов в данной области техники очевидно, что в конструкцию вышеописанного устройства могут быть внесены изменения и дополнения, не выходящие за рамки сути изобретения, объем которого определен в формуле изобретения.

Использование: обогащение полезных ископаемых, в частности, устройства для обогащения песков рассыпных месторождений, и может быть использовано как при разведочном опробовании, так и в горнодобывающей промышленности. Сущность изобретения: шлюз для обогащения россыпей имеет наклонное днище, выполненное из двух размещенных под углом друг к другу боковин с рифлями, загрузочное приспособление и отсекатель концентрата. Рифли установлены под углом к продольным сторонам боковин. Между боковинами размещен желоб для сбора концентрата. Для формирования зон последовательного обогащения в поперечном направлении от периферии боковин и желобу над днищем установлены продольные перегородки. Нижние кромки перегородок соприкасаются с рифлями, что создает зоны грохочения. Шлюз также снабжен приспособлением для разрыхления и подачи концентрата и имеет такие особенности, как орбитальное движение днища и конструктивное решение загрузочного устройства в виде бункера-распределителя для формирования потоков пульпы и направления этих потоков на участки боковин, наиболее удаленные от желоба. Предлагается вариант выполнения приспособления для разрыхления и подачи концентрата в виде установленной над желобом системы брызгал, выходные отверстия которых направлены под углом к оси шлюза и в сторону отсекателя. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Шлюз для обогащения россыпей, включающий наклонное днище, выполненное из двух размещенных под углом друг к другу боковин с рифлями, установленными под углом к продольным сторонам боковин, и желоба, расположенного между боковинами, загрузочное приспособление и отсекатель концентрата, отличающийся тем, что шлюз снабжен по крайней мере двумя продольными перегородками для формирования зон последовательного обогащения в поперечном направлении от периферии боковин к желобу, установленными своими нижними кромками на рифли для образования зон грохочения, и приспособлением для разрыхления и подачи концентрата к отсекателю, днище установлено с возможностью орбитального движения, а приспособление для загрузки выполнено в виде бункера-распределителя для формирования потоков пульпы и направления этих потоков на участки боковин, наиболее удаленные от желоба. 2. Шлюз по п.1, отличающийся тем, что приспособление для разрыхления и подачи концентрата выполнено в виде установленой над желобом системы брызгал, выходные отверстия которых направлены под углом к оси шлюза и в сторону отсекателя.