ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОНЦЕНТРАТОР ЛЕЙТЕСА А.Б. Российский патент 1998 года по МПК B03B5/32 

Изобретение относится к обогащению минерального сырья по плотности, концентраторам и может быть использовано в горнодобывающей промышленности для извлечения из исходного сырья и продуктов его переработки тяжелых самородных металлов, преимущественно золота и платиноидов.

Центробежные концентраторы все шире применяются за рубежом и в России для извлечения золота из песков россыпных месторождений. Первые центробежные концентраторы были весьма просты по конструкции [1]. Их главным рабочим узлом является ротор, выполненный в виде чаши, имеющей форму полусферы или усеченного конуса, закрепленной на вертикальном валу. Чаша или ее футеровка снабжена кольцевыми желобками. Внутрь чаши заведена неподвижная труба, предназначенная для подачи питания. Ротор приводится во вращение от электродвигателя через клиноременную передачу.

Принцип действия концентратора состоит в следующем. Внутрь вращающейся чаши ротора по неподвижной трубе подается, например, золотосодержащая зернистая масса с водой (пульпа), которая под действием центробежных сил движется к широкому краю чаши. При этом наиболее тяжелые частицы, в том числе золото, оседают и накапливаются в желобках чаши, а легкие зерна уходят через ее край в хвосты. Ротор концентратора периодически останавливается, и осевшая в желобках тяжелая фракция (концентрат) выгружается. В случае несвоевременной разгрузки концентрата он запрессовывает желобки, и золото уходит с хвостами в отвал. Чем больше центробежный фактор (отношение центробежного ускорения к ускорению силы тяжести), тем скорее заполняются желобки и, следовательно, чаше необходимо производить разгрузку концентрата. Такие концентраторы работают, как правило, с центробежным фактором не более 12g и разгружаются через каждые 20 мин. Низкий центробежный фактор, обеспечивающий эффективное извлечение золота только крупнее 0,25 мм и необходимость частых остановок ограничивают промышленное использование описанных концентраторов. Аналогом изобретения может служить современный центробежный концентратор Б.Кнельсона (КК), находящий широкое применение за рубежом [2]. КК включает ротор, устройство для периодической разгрузки концентрата и привод. Ротор состоит из стакана, в котором с зазором жестко закреплен полиуритановый усеченный конус, имеющий дно и снабженный внутри кольцевыми желобками со множеством мелких отверстий. Устройство для разгрузки концентрата выполнено в виде клапана, смонтированного на дне полиуританового конуса. Стакан ротора сидит на пустотелом валу, связанном с водопроводом и получающем вращение от электродвигателя через клиноременную передачу.

При работе КК пульпа поступает внутрь вращающегося полиуританового конуса, а через полый вал в зазоре между стаканом и конусом подается чистая "ожидающая" вода, проникающая через отверстия в желобки и разрыхляющая концентрат. Это позволяет увеличить центробежный фактор до 30g и, следовательно, уменьшить нижний предел крупности извлекаемого золота. Одновременно возрастает время непрерывной работы до 2-8 ч без заметного падения уровня извлечения. Во время остановки ротора концентрат омывается водой и через клапан выводится из машины. По желанию заказчика концентратор комплектуется системой автоматического управления разгрузкой концентрата.

Недостатки КК:
- необходимость остановки схемы питания на период разгрузки концентрата;
- большой удельный расход воды (более 4 м³/т);
- необходимость использования чистой воды для разрыхления концентрата (взвешенные в воде частицы оседают в зазоре между конусом и стаканом, а крупные зерна запрессовывают отверстия желобков);
- при центробежном факторе более 30g резко возрастает расход "ожидающей воды", а при паспортном факторе теряется тонкое и чешуйчатое золото.

В связи с указанными недостатками и высокой ценой в России концентраторы Кнельсона практически не применяются.

Наиболее близким аналогом к предлагаемом устройству является концентратор в виде центрифуги со шнековой нагрузкой твердого материала [3]. Центрифуга содержит ротор в виде концентрично установленных и повернутых вершинами в одну сторону внутреннего сплошного усеченного конуса со шнеком на наружной поверхности и внешнего перфорированного усеченного конуса, сидящих на концентричных валах редуктора, обеспечивающего возможность их вращения с собственными угловыми скоростями. Оба конуса открыты с широких концов, а их малые основания закрыты днищами, посредством которых конуса крепятся к соответствующим валам редуктора. Причем днище центрального конуса имеет окна, прикрытые камерой. Окна соединяют камеру с пространством между концами.

К недостаткам прототипа можно отнести невозможность извлечения тяжелых минералов из руд и россыпей, в том числе тонкой фракции, например, золота.

Задачей изобретения является повышение извлечения тяжелых минералов, преимущественно благородных металлов, из руд и россыпей, в том числе повышение извлечения тонкой фракции тяжелых минералов.

Указанный технический результат достигается тем, что в центробежном концентраторе, содержащем ротор в виде концентрично установленных внутреннего усеченного конуса со шнеком на наружной поверхности и внешнего усеченного конуса, сидящих на валах редуктора, обеспечивающего возможность их вращения с собственными скоростями, внешний конус со стороны меньшего основания имеет сквозные отверстия, а со стороны большего снабжен кольцевым порогом, причем между последним и торцом внутреннего конуса имеется кольцевая щель, в которой располагаются рыхлители в виде пальцев, закрепленных на торце внутреннего конуса.

Кроме того, кольцевой порог выполнен в виде усеченного конуса, меньшее основание которого равно или меньше большего основания, внутреннего конуса.

На чертеже приведен пример конкретного исполнения предложенного концентратора.

Концентратор состоит из ротора 1, встроенного редуктора 2, ограждения 3, рамы 4 и электродвигателя 5. Ротор 1 выполнен в виде концентрично смонтированных внутреннего 6 и внешнего 7 усеченных конусов, сидящих соответственно на внутреннем 8 и внешнем (пустотелом) 9 валах редуктора 2. Внешний конус 7 со стороны большего основания снабжен кольцевым порогом 10, а со стороны меньшего по периметру - сквозными отверстиями 11. Устройство для непрерывной разгрузки концентрата представляет собой шнек 12, жестко закрепленный на наружной поверхности внутреннего конуса 6. Между порогом 10 и торцом внутреннего конуса 6 имеется щель 13. Кроме того, на торце конуса 6 жестко закреплены рыхлители 14, выполненные в виде пальцев круглого сечения. Ограждение 3 изготовлено заодно с приемниками хвостов 15 и концентрата 16, а на его крышке 17 закреплена неподвижная труба 18.

Редуктор 2 обеспечивает возможность вращения конусов 6 и 7 с собственными угловыми скоростями.

При работе концентратора внутрь конуса 6 по неподвижной трубе 1 подается пульпа, которая под действием центробежных сил движется в направлении порога 10. При этом тяжелые минералы и благородные металлы оседают на внутреннюю поверхность конуса 6, сползают к щели 13, захватываются шнеком 12 и через отверстия 11 конуса 8 выбрасываются в приемник концентрата 16. Легкие минералы с водой, а также некоторая часть тяжелых, имеющих плотность существенно ниже плотности благородных металлов, уходят через порог в приемник хвостов 15 и далее в отвал. Пальцы 14, движущиеся совместно с конусом 6 относительно конуса 7, разрыхляют материал, находящийся в щели 13, облегчая работу шнека 12 и предотвращая вынос благородных металлов за порог 10, выполненный в виде усеченного конуса, меньшее основание которого равно или меньше большего основания конуса 6.

В АООТ "Русский Клондайк" под руководством автора разработана, изготовлена и в настоящее время испытывается действующая модель центробежного концентратора Лейтеса А. Б. с диаметром внутреннего конуса 8 (200 мм) - ЦКЛ 8, выполненная согласно примеру конкретного исполнения. Испытания проводятся на песчанно-гравийной смеси Вяземского ГОКа, где в зумпфах песковых насосов при эксплуатации накапливается обогащенный материал с содержанием золота до 5 г/т преимущественно крупностью менее 0,5 мм.

Извлечение золота из пробы крупностью -3 мм при производительности 1,5-2,0 т/ч, удельном расходе воды 2,5 м³/т и центробежном факторе 50g составляет 95-98% при выходе концентрата 0,5%.

Все известные технические решения по технической сущности и достигаемому результату далеки от предложенного, что подтверждает его новизну, а результаты испытания действующей модели показывают возможность его промышленной реализации. Полезность изобретения также не вызывает сомнения, так как существующее в России и странах СНГ оборудование не обеспечивает извлечение из россыпей золота крупностью менее 100 мкм. Золото крупностью 500-200 мкм извлекается на 60-70%, а мельче 200 мкм на 35-40%.

Источники информации
1. Шохин В.Н., Гравитационные методы обогащения. - М.: Недра, 1990, с. 285-295.

2. US 4846781 А, кл. В 04 В 11/00, 11.07.89.

3. Соколов В.И. Современные промышленные центрифуги. - М.,1961, с.8-9, 291-318, фиг. 145, 157.

Центробежный концентратор предназначен для обогащения минерального сырья по плотности, например, в горнодобывающей промышленности для извлечения тяжелых самородных металлов, преимущественно золота и платиноидов. Центробежный концентратор содержит ротор в виде концентрично установленных внутреннего усеченного конуса со шнеком на наружной поверхности и внешнего усеченного конуса, сидящих на валах редуктора, обеспечивающего возможность их вращения с собственными скоростями. Внешний конус со стороны меньшего основания имеет сквозные отверстия, а со стороны большего снабжен кольцевым порогом. Между кольцевым порогом и торцом внутреннего конуса имеется кольцевая щель, в которой располагается рыхлители в виде пальцев .закрепленных на торце внутреннего конуса, кольцевой порог выполнен в виде усеченного конуса, меньшее основание которого равно или меньше большего основания внутреннего конуса. Изобретение повышает извлечение тяжелых минералов, преимущественно содержащих благородные металлы из руд и россыпей, в том числе тонкой фракции. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Центробежный концентратор, содержащий ротор в виде концентрично установленных внутреннего усеченного конуса со шнеком на наружной поверхности и внешнего усеченного конуса, сидящих на валах редуктора, обеспечивающего возможность их вращения с собственными скоростями, отличающийся тем, что внешний конус со стороны меньшего основания имеет сквозные отверстия, а со стороны большего снабжен кольцевым порогом, причем между последним и торцом внутреннего конуса имеется кольцевая щель, в которой располагаются рыхлители в виде пальцев, закрепленных на торце внутреннего конуса. 2. Концентратор по п.1, отличающийся тем, что кольцевой порог выполнен в виде усеченного конуса, меньшее основание которого равно или меньше большего основания внутреннего конуса.