ШЛЮЗ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ РОССЫПЕЙ Российский патент 1999 года по МПК B03B5/70 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к гравитационному обогащению золотоносных россыпей.

Известен шлюз для обогащения россыпей, взятый за прототип, включающий загрузочное приспособление, размещенное в верхней части корпуса, корпус с наклонным днищем, выполненным из двух плоскостей, установленных под углом друг к другу, направляющие потока, размещенные под загрузочным приспособлением, две пластины, установленные с зазором относительно друг друга и днища и параллельно бортам шлюза, рассекатель потока пульпы для сброса излишков воды, установленный в хвостовой части шлюза, отсекатель концентрата, установленный в хвостовом торце днища и снабженный механизмом регулировки перемещений вдоль взаимно перпендикулярных осей (1, 2).

Известный шлюз работает следующим образом. Пульпа через загрузочное приспособление подается в верхнюю часть корпуса, нормально днищу в ее осевой части. Направляющими потока пульпа вводится на днище между вертикальными пластинами. Сформированный поток частично проходит под нижние кромки продольных пластин, образуя поперечную волну. Центральный осевой поток значительно нарушает поперечное перемещение пульпы и после образования второй поперечной волны меньшей амплитуды в области пластин поток на днище приобретает прямолинейное близкое и ламинарному режиму движение. В зоне выпрямленного потока происходит осаждение в нижние слои перемещающейся пульпы зерен тяжелой фракции и на торце шлюза тяжелая фракция минералов отделяется отсекателем от всей массы потока. Концентрация ценных компонентов в области выпрямленного потока происходит в осевой части днища по ее контуру, причем верхняя граница зоны взвешивания ценных компонентов (в поперечном сечении потока на выходе с днища) находится в пределах кривой, приближенной к параболе.

Недостатком данного шлюза является относительно слабая сегрегация минералов на плотность в продольном и поперечном направлении и скорость диффузии мелких и тонкодисперсных тяжелых минералов в придонную движущуюся минеральную постель, что приводит к разубоживанию концентрата зернами пустой породы и сносу мелких тяжелых минералов в хвостовой продукт.

Задача изобретения - повышение извлечения мелких и тонкодисперсных частиц ценных компонентов.

Поставленная задача достигается тем, что шлюз для обогащения россыпей, включающий загрузочное приспособление и направляющие потока, размещенные в верхней части корпуса, корпус с днищем, выполненный из двух плоскостей, расположенных под углом одна к другой, две пластины, установленные с зазором относительно друг друга и днища шлюза, отсекатель концентрата и рассекатель потока для сброса лишней воды, согласно изобретению имеет плоскости днища корпуса, расположенные относительно друг друга под углом, плавно уменьшающимся от загрузки шлюза в сторону разгрузки от 140 до 100^o, а борта шлюза в сторону разгрузки расположены в плане под углом к центральной геометрической оси, равном 0-6^o, при этом корпус шлюза наклонен к горизонту в сторону разгрузки под углом 5-8^o.

Введение в процесс обогащения песков на шлюзе для обогащения россыпей сужения потока усиливает сегрегацию минералов по плотности в вертикальном направлении. Сегрегация дополняется процессом направленного взмучивания и промывки минеральных движущихся слоев турбулентными вихрями, поднимающими крупные легкие частицы, расположенные в верхней части придонного слоя и выносящими из приданного слоя частицы малой гидравлической крупности. В результате взаимодействия указанных явлений в конце желоба в придонных слоях усиливается концентрация частиц большой плотности, а в верхних слоях - малой плотности. Разница в скоростях движения верхних и придонных слоев потока ускоряет вынос в хвостовой продукт минералов пустой породы. Указанное позволяет улавливать и извлекать тяжелые минералы и золото крупностью до 30 мкм и даже мельче.

Сужение совместно с V-образным профилем днища с плавным изменением угла между пластинами днища от 140 до 100^o является принципиально необходимым для процесса разделения минеральных частиц на заявляемом устройстве. Указанное служит основным средством, позволяющим без дополнительных затрат электроэнергии раздвинуть веер минералов в вертикальной плоскости, сконцентрировать тяжелые минералы в обособленно движущуюся частью потока и удобного отсечения в концентрат тяжелой фракции перерабатываемых песков. Немалым преимуществом заявляемого шлюза для обогащения россыпей является высокая удельная производительность, низкие капитальные затраты и отсутствие движущихся частей. Отсутствие зависимости от пульсаций жидкой фазы и автоматическое регулирование водного режима процесса обогащения усиливает положительные стороны заявляемого шлюза для обогащения россыпей.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает наличие в нем существенных признаков, отличающих его от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

Соответствие заявляемого устройства требованию изобретательского уровня обусловлено тем, что выполнение конструкции с использованием отличительных признаков совокупности с известными элементами практически исключает унос мелкого и тонкодисперсного полезного компонента, снижает разубоживание отсеваемого концентрата минералами пустой породы, повышает глубину обогащения перерабатываемых песков за счет сохранения структуры сформированного потока, повышения концентрации пенных компонентов тяжелой фракции, повышения извлечения мелких и тонкодисперсных частиц ценных минералов при непрерывном выводе концентрата, что явным образом не следует из известного. Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен шлюз для обогащения россыпей.

На фиг. 2 изображен шлюз в плане.

На фиг. 3 изображен отсекатель концентрата.

На фиг. 4 изображен рассекатель потока для сброса лишней воды.

Шлюз для обогащения россыпей (фиг. 1 и 2) состоит из загрузочного устройства 1, направляющих потока 2, расположенных в головной (верхней) части шлюза, днища 3, выполненного из двух пластин, установленных под углом друг к другу, плавно изменяющимся от 140^o в верхней части в области загрузки до 100^o в торцевой разгрузочной части. Вдоль продольных краев днища 3 вертикально установлены борта 4, высота которых в приемной (верхней) части шлюза превышает верхние кромки направляющих потока 2 на 2/3 высоты граней направляющих потока 2, наиболее близко расположенных к осевому вертикальному сечению шлюза, с загрузочного (приемного) торца днище 3 ограничено вертикальной транцевой плитой 5. Вдоль продольной оси шлюза установлены вертикально расположенные и параллельные между собой пластины 6 с зазором между их нижними кромками и днищем 3. Пластины 6 установлены на расстоянии 1/3 - 1/2 длины днища от хвостовой части и закреплены на направляющих потока 2 и на оси 7. Вертикально установленные борта 4 шлюза в сторону разгрузки приближены к продольной оси устройства под углом 0-6^o, обеспечивая сужение шлюза в плане. В хвостовой части шлюза для обеспечения сброса лишней воды установлен рассекатель потока 8, свободно закрепленный на оси 9. С торца центральной хвостовой части соосно с днищем 3 шлюза установлен отсекатель 10 концентрата, состоящий из верхней отсекающей части 11 (фиг.3), оканчивающейся торцевой пластиной 12, трубы 13, пластины 14, имеющей вырез контура днища 3 шлюза и с помощью которой отсекатель 10 болтовыми соединениями прикреплен к хвостовой торцевой пластинке 15 шлюза. В пластине 14 выполнены пазы, позволяющие регулировать положение отсекателя в плоскости соприкосновения пластин 14 и 15.

Нижняя часть днища 3 шлюза связана с опорной рамой 16 посредством пластин 17, жестко прикрепленных к днищу 3 и иимеющих дуговые прорези для регулировки угла поперечного крена, и уголковых кронштейнов 18, жестко прикрепленных к раме 16. Эта связь осуществляется с помощью болтов, гаек и шайб. Продольный угол наклона шлюза к горизонту в сторону разгрузки при величине этого угла 5-8^o обеспечивается при монтаже наклоном опорной рамы 16.

Рассекатель 8 (фиг. 4) состоит из горизонтально установленных пластин 19, направляющих зигзагообразных пластин 20, установленных перпендикулярно к горизонтальным пластинам и симметрично относительно продольной оси шлюза, клинообразно согнутой пластины обтекателя 21, соединяющего зигзагообразные пластины 20, снабжен набором пластин 22, соединяющих зигзагообразные пластины 20 с обтекателем 21. Рассекатель 8 установлен с возможностью ограниченного перемещения по высоте сечения шлюза.

Шлюз для обогащения россыпей работает следующим образом.

Золотосодержащие пески с водой (пульпа) подаются через питающее устройство 1 в верхнюю приемную часть шлюза нормально днищу 3 в ее осевой части. При этом гасится скорость движения пульпы. Направляющие 2 формируют поток и направляют его движение между пластинами 6. Во избежание перелива пульпы высота бортов 4 в верхней части шлюза увеличена и превышает высоту кромок направляющих потока 2, но допускается перелив небольшого количества пульпы через верхние кромки направляющих потока 2, после чего пульпа попадает на днище 3 шлюза. Сконцентрированный поток частично проходит под нижние кромки пластин 6, образуя поперечную волну, которая отражается и гасится суживающимися бортами 4 и пластинами днища 3. Центральный осевой поток значительно ослабляет поперечное перемещение пульпы. Горизонтально растекающийся поток в приемной части шлюза, где пластины днища 3 расположены друг относительно друга под углом 140^o, направляющими потока 2 подвергается успокоению, при этом гасится большинство турбулентных вихрей. Далее движение потока подвергается формированию и направляется прямолинейно вдоль шлюза между пластинами 6. При дальнейшем сужение потока бортами и V-образным днищем, при плавном уменьшении угла между пластинами днища 3, сечение потока меняет пространственное расположение с горизонтально растянутого до вертикально направленного. Успокоительные пластины 6 формируют поток пульпы, обеспечивая его прямолинейное движение, пластины днища 3 обеспечивают концентрацию тяжелых минералов вблизи осевой части днища 3, сужение обеспечивает некоторую промывку придонной части потока и раздвигает веер минералов в вертикальном направлении. Вследствие высокого содержания твердого в питании основным процессом, определяющим разделение частиц при сужении шлюза является сегрегация. Последняя дополняется процессом промывки (взмучивания) всей минеральной массы восходящими потоками турбулентных вихрей, поднимающими крупные легкие частицы, расположенные в верхней части придонного слоя, и выносящими из придонного слоя частицы малой гидравлической крупности. В результате в разгрузочном конце шлюза в нижних слоях располагаются частицы большой плотности, а в верхних слоях - меньшей. Поэтому средняя скорость движения тяжелых частиц меньше средней скорости движения легких.

Мелкие легкие частицы (мельче 0,050 мм плотностью 2,6 - 2,7 г/см³) взмучиваются турбулентными вихрями и распределяются равномерно по высоте потока. Мелкие тяжелые частицы плотностью более 3 г/см³, проходя вместе с жидкой фазой по днищу шлюза, постепенно опускаются к днищу 3 шлюза и диффундируют в обособленно движущийся поток тяжелой фракции песков, повышая концентрацию тяжелых минералов в придонном слое.

Днище 3 шлюза от загрузочной части к разгрузочной характеризуется плавным уменьшением угла между донными пластинами. Оптимальный диапазон угла между донными пластинами от 140^o до 100^o определен экспериментально.

Нижние придонные слои потока, имеющие небольшую скорость движения, прижимаются к V-образной поверхности днища 3. Верхние же слои потока, имеющие большую скорость движения, по инерции устремляются вперед при параллельных бортах, а при наличии сужения (расположение бортов под углом до 6^o и продольной оси шлюза) резко поднимаются в сторону свободной поверхности потока. В результате, с одной стороны, веер минералов по плотности предельно раздвигается в вертикальной плоскости, с другой стороны, за счет растяжения потока, сужаясь в плане, обеспечивается повышение концентрации тяжелых минералов всех классов крупности в центральной придонной части потока и возможность более четкого отделения тяжелой фракции песков (черных шлихов или концентрата) и извлечение отсекателем 10 из потока.

В данном случае сужение шлюза при V-образной форме днища 3 при плавном изменении угла между пластинами днища от 140^o до 100^o является принципиально необходимым для процесса разделения частиц по плотности в заявляемом устройстве и служит средствами увеличения толщины потока с целью более удобного его рассечения при максимально возможной концентрации тяжелых ценных минералов всех классов, крупности в придонной зоне (или части) потока.

Излишне большое сужение потока снижает описанный эффект вследствие излишнего увеличения турбулентности особенно в придонной части. Сужение потока в указанных пределах при наличии V-образной формы днища и плавном изменении угла между пластинами днища 3 от 140^o до 100^o в сторону разгрузки особенно благоприятно при обогащении песков металлоносных россыпей, в которых полезные минералы представлены мелкими свободными частицами, существенно отличающимися по плотности от частиц пустой породы.

Но надо иметь в виду, что заявляемый шлюз для обогащения россыпей позволяет с достаточно высокой степенью извлечения ценных минералов получать черновые коллективные концентраты перерабатываемых песков, требующих последующей перечистки, доводки и разделения на мономинеральные концентраты. Извлечение частиц тяжелых минералов крупностью до 0,5 мм составляет 100%, крупностью 0,2 - 0,5 мм - 96-98%, крупность 0,1 - 0,2 мм - 94-96%, крупностью 0,05 - 0,1 мм - 90-92% и крупностью 0,03 - 0,05 мм - до 80-85%.

Дополнительными преимуществами заявляемых шлюзов для обогащения россыпей перед другими устройствами для гравитационного обогащения являются высокая удельная производительность, низкие капитальные и эксплуатационные затраты, отсутствие движущихся частей и непотребление электроэнергии.

На торце шлюза отсекается обогащенная часть потока отсекающей частью 11 отсекателя 10, а затем концентрат подается на дальнейшую обработку. Хвосты шлюза сбрасываются в отвал. Пластина 12 препятствует уходу зерен концентрата в хвостовой продукт.

Отсекатель 10 устанавливается соосно с днищем 3 путем перемещения его вдоль горизонтальных пазов на пластине 14. При этом в зависимости от требуемого качества и объема непрерывно поступающего концентрата осуществляется регулирование отсекающей части 11 отсекателя 10 путем его перемещения вдоль вертикальных пазов на пластине 15. Соответствие профиля отсекателя профилю сечения концентрированного потока на днище 3 шлюза упрощает конструкцию отсекателя и повышает извлечение ценных компонентов всех классов крупности.

При подаче на переработку песков гидроэлеватором, размыве песков оросителями или работе шлюза на драге практически невозможно выдержать в узком диапазоне постоянство разбавления. При этом наблюдаются большие пульсации расхода технологической воды. Обводненность пульпы, подаваемой на шлюз, вызывает увеличение скорости потока в зоне выпрямленного потока на днище 3. Это и пульсации жидкой фазы вызывает усиление взвешивания тяжелой фракции в осевой части днища 3. Рассекатель потока 8 с помощью обтекателя 21 и горизонтально установленных пластин 19 рассекает верхний слой жидкой фазы и направляющими зигзагообразными пластинами 20 направляет ее вдоль продольных бортов 4, отдельно от основного потока пульпы.

Глубина рассечки жидкой фазы регулируется симметричной перестановкой пластин 22 за направляющие пластины 20 внутри обтекателя 21. При этом горизонтально установленные пластины 19 на толщину переставленных пластин 22 смещаются к оси шлюза. Наличие вертикальных пазов в пластинах 20 позволяет ограниченно передвигать горизонтально установленные пластины 19 относительно оси 9.

Применение шлюза для обогащения россыпей позволит повысить извлечение мелких и тонкодисперсных частиц ценного компонента.

Источники информации
1. Патент РФ N 1019716 B 03 B 5/70.

2. Патент РФ N 1094183 B 03 B 5/70.

Шлюз для обогащения россыпей относится к обогащению полезных ископаемых, а именно к гравитационному обогащению золотоносных россыпей и включает загрузочное приспособление и направляющие потока, размещенные в верхней части корпуса, корпус с днищем, выполненным из двух плоскостей, расположенных относительно друг друга под углом, плавно уменьшающимся от загрузки шлюза к разгрузке, успокоительные пластины, установленные с зазором относительно друг друга и днища шлюза, рассекатель потока для сброса лишней воды и отсекатель концентрата, вертикальные борта шлюза сужаются в сторону разгрузки и приближаются в плане к центральной продольной оси, при этом корпус шлюза наклонен к горизонту. Применение шлюза для обогащения россыпей позволит повысить извлечение мелких и тонкодисперсных частиц ценного компонента. 4 ил.

Шлюз для обогащения россыпей, включающий загрузочное приспособление и направляющие потока, размещенные в верхней части корпуса, корпус с днищем, выполненный из двух полостей, расположенных под углом одна к другой, две пластины, установленные с зазором относительно одна другой и днища и параллельно между собой, рассекатель потока и отсекатель концентрата, отличающийся тем, что плоскости днища корпуса расположены относительно одна другой под углом, плавно уменьшающимся от загрузки шлюза к разгрузке от 140 до 100^o, а борта шлюза в сторону разгрузки приближаются в плане к центральной продольной геометрической оси под углом 0-6^o, при этом корпус наклонен к горизонту под углом 5-8^o.