СЕПАРАТОР ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ Российский патент 1999 года по МПК B03B13/06 B07C5/342 

Изобретение относится к устройствам для обогащения дробленого минерального сырья, использующим в качестве разделительных признаков свойства искомого продукта специфически реагировать на воздействие излучения и работающим с большими потоками исходного продукта, например для первичных стадий обогащения алмазосодержащего сырья с помощью рентгенолюминесцентной, фото- и рентгенофлуоресцентной сепарации.

Известные сепараторы для обогащения минерального сырья, в которых в качестве разделительного признака используются свойства искомого продукта специфически реагировать на воздействие излучения, имеют одинаковую функционально-конструктивную совокупность существенных признаков:
- устройство загрузки исходного материала,
- средства подачи исходного материала в зону обнаружения,
- средства обнаружения искомого продукта в потоке исходного материала по выбранным разделительным признакам,
- связанные со средствами отделения искомого продукта из потока исходного материала,
- устройства раздельного сбора искомого и хвостового продукта,
- средства автоматического управления работой сепаратора.

Конкретное конструктивное и схемное выполнение функциональных признаков зависит от вида исходного продукта, класса его крупности, выбранного воздействующего излучения, стадии технологического процесса обогащения (первичное обогащение, доводка концентрата, окончательная доводка), для которой предназначен сепаратор, и заданных эксплуатационных параметров.

Например, в устройстве для сортировки руд средства подачи исходного материала в зону обнаружения выполнены в виде транспортера, средства обнаружения исходного продукта в виде источника и детектора гамма-излучения, разделительным признаком выбрано бортовое содержание искомого продукта, измеряемое по интенсивности захватного гамма-излучения в определенном энергетическом интервале, а устройства раздельного сбора искомого и хвостового продуктов выполнены в виде приемных бункеров соответственно для концентрата и хвостов.

В сепараторе для обогащения руд устройство загрузки выполнено в виде бункера, средства подачи исходного материала в зону обнаружения в виде вибропитателя и барабанного питателя с последующим участком свободного падения исходного материала в зоне действия средств отделения искомого продукта, в качестве средств для обнаружения искомого продукта могут быть использованы либо источник рентгеновского излучения и фотоприемник при рентгенолюминесцентной сепарации, либо источник ультрафиолетового излучения и фотоприемник при фотометрической сепарации, в качестве устройств раздельного сбора искомого и хвостового продуктов используются концентратный и хвостовой отсеки соответственно.

В устройстве для сортировки произвольно текущего потока материалов, в основном предназначенном для сепарации материалов в горнодобывающей промышленности, обладающих способностью к пропусканию или отражению света, выбранной в качестве разделительного признака, устройство загрузки выполнено в виде воронки, средства подачи исходного материала в зону обнаружения выполнены в виде наклонного вибрационного стола, зона обнаружения представляет собой участок свободно падающего материала, вблизи которого последовательно установлены и связаны между собой средства обнаружения искомого продукта, выполненные в виде источника инфракрасного, видимого или ультрафиолетового излучения, полупрозрачной светорассеивающей пластины и фотоприемника со сканирующим устройством, и средства отделения искомого продукта, выполненные в виде ряда газовых сопел [1].

В устройстве для быстрой сортировки устройство загрузки исходного материала выполнено в виде разгрузочного бункера, средства его подачи в зону обнаружения выполнены в виде ленточного транспортера с последующим участком вертикального падения материала под действием силы тяжести, а средства для обнаружения искомого продукта представляют собой источник теплового излучения, выполненный в виде двух нефтяных форсунок, и две сканирующие системы инфракрасных датчиков, регистрирующих выбранную в качестве разделительного признака интенсивность определенной длины волны в инфракрасном диапазоне /2/.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является люминесцентный сепаратор ЛС-20-05, содержащий устройство загрузки исходного материала, выполненное в виде загрузочного бункера, средства его подачи в зону обнаружения, выполненные в виде гравитационного питателя и наклонного лотка, средства обнаружения искомого продукта в потоке исходного материала, выполненные в виде двух независимых систем "источник - приемник", установленных по обе стороны зоны обнаружения сверху и снизу потока исходного материала, средства отделения искомого продукта из потока исходного материала, выполненные в виде пневмоотсекателя, устройства раздельного сбора искомого и хвостового продукта, выполненные в виде соответственно концентратного и хвостового отсеков, разделенных делительной перегородкой, и средства автоматического управления работой сепаратора, выполненные в виде стойки автоматического управления. В качестве разделительного признака выбрана способность искомого продукта испускать свечение люминесценции под воздействием возбуждающего рентгеновского излучения. Зона обнаружения представляет собой участок, на котором поток исходного материала имеет возможность перемещаться под действием естественных гравитационных сил. Каждая система средств обнаружения искомого продукта содержит рентгеновскую трубку и два фотоприемника. Выходы фотоприемников через стойку автоматического управления связаны с пневмоотcекателем /3/.

Основными эксплуатационными параметрами для всех сепараторов являются эффективность извлечения искомого продукта и производительность (количество обрабатываемого исходного материала). Последний особенно важен для сепараторов, использующихся на первичной стадии обогащения. Кроме того, на этой стадии обогащения особую значимость приобретает и такой параметр сепаратора как сокращение (соотношение между количеством материала, выделенного в качестве искомого продукта (концентрата), и количеством оставшегося хвостового продукта). На эффективность извлечения большое влияние оказывает однородность потока исходного материала, т.е. равномерность его распределения в зоне обнаружения в виде непрерывного монослоя или дискретно проходящих по стабильным траекториям частиц и постоянство скорости прохождения зоны. В любом сепараторе, как правило, заложена возможность контроля и управления стабильностью его работы. Например, в сепараторе /2/ предусмотрены специальное устройство выравнивания потока исходного материала, выполненное в виде пары наклонных близко расположенных вращающихся роликов, концы которых имеют форму усеченной сферы, и средства контроля размера и положения отдельных кусков исходного материала, выполненные в виде протяженной лампы накаливания высокой интенсивности и соответствующей прямолинейной решетки фотоприемников. В сепараторе /3/ предусмотрены средства контроля непрерывности потока, выполненные в виде пары светодиод - фотодиод и установленные по ходу потока исходного материала непосредственно за концом наклонного лотка в начале зоны обнаружения. При наличии просвета в потоке сигнал от фотодиода поступает в стойку автоматического управления, на индикаторной панели которой появляется соответствующее уведомление. Для обеспечения работы такого средства контроля необходимо регулярно очищать окно фотодиода от загрязнения, вызываемого прохождением исходного материала, который может быть мокрым с большим количеством грязи или сухим с большим количеством пыли, что приводит к некоторой дискретности в осуществлении контроля. Установление контроля за непрерывностью потока исходного материала в зоне обнаружения не обеспечивает контроль за однородностью потока по толщине и ширине слоя, изменение в которых также влечет снижение эффективности извлечения. Таким образом, само расположение средств контроля потока в сепараторе не позволяет устранить снижение эффективности извлечения в случае нарушения условий подачи исходного материала.

Существенно, что такие сепараторы предназначены для использования в качестве одного из звеньев в технологической цепи обогатительного процесса и от соблюдения условий их эксплуатации зависит стабильность их параметров и, следовательно, сама возможность их использования. Влияние этого фактора на работу сепаратора подтверждается тем, что, например, для обеспечения условий эксплуатации высокопроизводительных люминесцентных сепараторов для обогащения алмазосодержащих руд предложено в технологической цепи установить специально разработанный датчик просветности потока руды для контроля качества загрузки сепаратора /4/.

Однако качество загрузки сепаратора не является единственным фактором влияния условий эксплуатации на стабильность его работы. Не менее важным является и качество разгрузки хвостового продукта. Необходимым условием эксплуатации сепаратора является обеспечение бесперебойной разгрузки устройства сбора хвостового продукта, особенно для сепараторов, работающих в технологической цепи первичного обогащения. При нарушении этого условия хвостовой продукт начинает накапливаться в устройстве сбора и через некоторое время его излишек перераспределяется в устройство сбора искомого продукта (концентрата), существенно ухудшая сокращение сепаратора, что естественно сказывается и на дальнейших стадиях процесса обогащения.

Предлагаемое изобретение решает задачу обеспечения возможности эффективной эксплуатации сепаратора в технологической цепи обогатительного процесса. Осуществление этого изобретения обеспечивает устранение влияния нарушения условий эксплуатации на стабильность работы сепаратора путем осуществления автоматического контроля за условиями его эксплуатации. Кроме того, оно позволяет эффективно организовать автоматическую систему управления всей технологической цепочкой обогатительного процесса, в которой используются несколько сепараторов, в том числе на разных стадиях процесса.

Поставленную задачу решает предлагаемый сепаратор для обогащения минерального сырья, содержащий устройство загрузки исходного материала, средства его подачи в зону обнаружения и средства обнаружения искомого продукта в потоке исходного материала по выбранным разделительным признакам, связанные со средствами отделения искомого продукта из потока исходного метариала, устройства раздельного сбора искомого и хвостового продуктов и средства автоматического управления работой сепаратора, причем устройство загрузки исходного материала и/или устройство сбора хвостового продукта снабжены средствами контроля уровня их заполнения, выполненными в виде по крайней мере одного датчика давления, установленного на боковой стенке соответствующего устройства и связанного со средствами автоматического управления работой сепаратора.

В отличие от наиболее близкого аналога, в предлагаемом сепараторе устройство загрузки исходного материала и/или устройство сбора хвостового продукта снабжены средствами контроля уровня их заполнения, выполненными в виде по крайней мере одного датчика давления, установленного на боковой стенке соответствующего устройства и связанного со средствами автоматического управления работой сепаратора.

Датчик давления может быть выполнен в виде упругой мембраны, закрепленной в отверстии боковой стенки устройства сбора хвостового продукта и/или устройства загрузки, подпружиненного штока и контактного выключателя, размещенных снаружи соответствующих устройств.

Мембрана может быть выполнена из резины или из антикоррозийной металлической фольги.

Предлагаемые варианты конкретного выполнения отличительных признаков обладают простотой и обеспечивают надежность работы в сепараторе.

На фиг. 1 схематически показан люминесцентный сепаратор в качестве одного из вариантов осуществления изобретения.

На фиг. 2 изображен вариант выполнения датчика давления.

Люминесцентный сепаратор, изображенный на фиг. 1, содержит устройство 1 загрузки, выполненное в виде загрузочного бункера, на боковой стенке которого установлено средство 2 контроля уровня его заполнения, выполненное в виде датчика давления; средства 3 подачи исходного материала 4, выполненные в виде гравитационного питателя 5, снабженного заслонкой 6, и наклонного лотка 7; зону 8 обнаружения, представляющую собой участок свободного падения исходного материала 4; средства 9 обнаружения искомого продукта 10, выполненные в виде двух рентгеновских трубок 11 и двух фотоприемных устройств 12; средства 13 отделения искомого продукта 10, выполненные в виде пневмоотсекателя; устройство 14 для сбора искомого продукта 10 и устройство 15 для сбора хвостового продукта 16, выполненные в виде концентратного и хвостового отсеков соответственно, разграниченных делительной перегородкой 17, причем на боковой стенке хвостового отсека установлено средство 2 контроля уровня его заполнения; а также средства 18 автоматического управления работой сепаратора (САУ).

В качестве разделительного признака используется свойство искомого продукта 10 испускать свечение люминесценции под действием возбуждающего рентгеновского излучения.

Средства 2 контроля уровня заполнения загрузочного бункера 1 и хвостового отсека 15 электрически соединены с САУ 18, которое электрически соединено с устройством управления (на фиг. 1 не показано) заслонкой 6.

Датчик давления, изображенный на фиг. 2, содержит закрепленную в боковой стенке соответствующего устройства (на фиг. 2 не показано) упругую мембрану 19 и размещенные в корпусе 20 подпружиненный шток 21 и контактный выключатель 22. Мембрана 19 может быть выполнена из резины или антикоррозийной металлической фольги.

Люминесцентный сепаратор, изображенный на фиг. 1, работает следующим образом. Исходный материал 4 через загрузочный бункер 1 при открытой заслонке 6 гравитационного питателя 5 поступает на наклонный лоток 7, по которому под действием силы тяжести движется к зоне 8 обнаружения. В зоне 8 исходный материал 4 подвергается облучению рентгеновским излучением от рентгеновских трубок 11, под воздействием которого искомый продукт 10 испускает свет в видимой области спектра. Этот свет регистрируется с помощью фотоприемных устройств 12, преобразующих свет в электрический сигнал, который по линии связи (на фиг. 1 не показана) передается в САУ 18. В САУ 18 вырабатывается сигнал управления пневмоотсекателем 13, при включении которого искомый продукт 10 попадает в концентратный отсек 14, а хвостовой продукт 16 падает в хвостовой отсек 15.

При нормальных условиях эксплуатации сепаратора, т.е. при нормальных условиях подачи исходного материала 4 в загрузочный бункер 1, мембрана 19 датчика давления 2 давит на шток 21, который замыкает контакты выключателя 22. При этом в САУ 18 по линии связи поступает сигнал, свидетельствующий о заполнении загрузочного бункера 1 исходным материалом 4, что означает включение сепаратора под нагрузку и в САУ 18 вырабатывается управляющий сигнал, по которому открывается заслонка 6 питателя 5. При уменьшении количества исходного материала 4 в бункере 1 (нарушение условий загрузки сепаратора) мембрана 19 перестает давить на шток 21 и контакты выключателя 22 размыкаются, а в САУ 18 не поступает сигнал. При этом СУА 18 вырабатывает управляющий сигнал, по которому заслонка 6 питателя 5 закрывается и прекращает подачу исходного материала 4 на лоток 7. Сепаратор прекращает работу. Режим "АВАРИЯ"
Датчик 2, размещенный в хвостовом отсеке 15, обеспечивает контроль за условиями разгрузки хвостового продукта 16 следующим образом. При нормальных условиях разгрузки хвостовой продукт 16 беспрепятственно выходит из отсека 15 и не оказывает давления на мембрану 19, поэтому контакты выключателя 22 разомкнуты, а в САУ 18 не поступает сигнал. При нарушении условий разгрузки хвостовой продукт 16 накапливается в отсеке 15, мембрана 19 начинает давить на шток 21 и контакты выключателя 22 замыкаются, а в САУ 18 поступает сигнал. При поступлении этого сигнала САУ 18 вырабатывает управляющий сигнал, по которому заслонка 6 питателя 5 закрывается и прекращает подачу исходного материала 4 на лоток 7. Сепаратор прекращает работу. Режим "Авария".

Обработка сигнала от выключателя 11 датчика 2 давления в САУ 18 может быть выполнена, например, при помощи оптопары и соединенной с ней логической схемы. Сигналы, управляющие заслонкой 6 питателя 5 по сигналу датчика 2, вырабатываются в САУ 18 с помощью элементов, которые служат для управления заслонкой 6 при режиме "Авария" в сепараторе /5/. Поскольку при прохождении хвостового продукта 16 в отсеке 15 могут возникнуть ложные срабатывания датчика 2 из-за соударений с мембраной 19 отельных кусков продукта 16, в САУ 18 предусмотрена блокировка возникающих в этом случае сигналов, в результате которой обрабатываться будут только сигналы, свидетельствующие об устойчивом замыкании выключателя 22. Такая блокировка может быть выполнена, например, на основе интегратора.

Место установки датчика 2 давления на стенке соответствующего устройства определяется конструкцией сепаратора, исходя из заданного времени упреждения при переходе на реализацию режима "Авария".

Таким образом, предлагаемый сепаратор позволяет не только определить на каком участке технологической цепи возникло нарушение в условиях его эксплуатации (в любом сепараторе имеется индикация режима "Авария" с указанием ее причины) и устранить влияние этого нарушения путем прекращения работы, но и предотвратить остановку сепаратора своевременным устранением этой причины.

Источники информации:
1. Патент США N 3179247, B 07 C 5/342, 1965.

2. Патент США N 3712469, B 07 C 5/342, 1973.

3. Рентгенолюминесцентный сепаратор ЛС-20-05. Техническое описание. ТУ 4276-006-00227703-95-1995.

4. Молчанова А.В., Шнайдер С.Г. Потапова Т.В. Электронная сортировка руд (рентгенолюминесцентная сепарация). Библ. указат. - Мирный: 1997 г., с. 15 (п. 46), УДК 622725, ГАСНТИ 52.45.23.

Изобретение относится к устройствам, использующим в качестве разделительных признаков свойства искомого продукта специфически реагировать на воздействие излучения, в частности может быть использовано при рентгенолюминесцентной, фото- и рентгенофлуоресцентной сепарации минерального сырья на первичных стадиях обогащения. Задачей изобретения является обеспечение устранения влияния нарушений в условиях эксплуатации на стабильность работы сепаратора путем автоматического контроля за условиями его эксплуатации. Сепаратор содержит устройство загрузки исходного материала, средства его подачи в зону обнаружения и средства обнаружения искомого продукта в потоке исходного материала по выбранным разделительным признакам, связанные со средствами отделения искомого продукта из потока исходного материала, устройства раздельного сбора искомого и хвостового продуктов и средства автоматического управления работой сепаратора. При этом устройство загрузки и/или устройство сбора хвостового продукта снабжены средствами контроля уровня их заполнения, выполненными в виде по крайней мере одного датчика давления. Последний установлен на боковой стенке соответствующего устройства и связан со средствами автоматического управления работой сепаратора. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сепаратор для обогащения минерального сырья, содержащий устройство для загрузки исходного материала, средства его подачи в зону обнаружения и средства обнаружения искомого продукта в потоке исходного материала по выбранным разделительным признакам, связанные со средствами отделения искомого продукта из потока исходного материала, устройства раздельного сбора искомого и хвостового продуктов и средства автоматического управления работой сепаратора, отличающийся тем, что устройство загрузки исходного материала и/или устройство сбора хвостового продукта снабжены средствами контроля уровня их заполнения, выполненными в виде по крайней мере одного датчика давления, установленного на боковой стенке соответствующего устройства и связанного со средствами автоматического управления работой сепаратора. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что датчик давления выполнен в виде упругой мембраны, закрепленной в отверстии боковой стенки устройства сбора хвостового продукта и/или устройства загрузки, подпружиненного штока и контактного выключателя, размещенных снаружи соответствующих устройств. 3. Сепаратор по п.2, отличающийся тем, что мембрана выполнена из резины. 4. Сепаратор по п.2, отличающийся тем, что мембрана выполнена из антикоррозийной металлической фольги.