СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПО ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ Российский патент 2001 года по МПК B03B5/40 

Изобретение относится к способам разделения зернистых материалов по плотности и может быть использовано при обогащении песков и измельченных руд, содержащих минералы.

Известен способ разделения смеси тонкозернистых материалов по плотности частиц [1] , в котором отсадочному материалу, свободно лежащему на постели, сообщают периодическое движение относительно отсадочной жидкости путем воздействия на него периодически набегающих потоков таким образом, что скорость потока носителя отсадочного материала составляла примерно 5 - 10% скорости оседания частиц средней величины и средней плотности. Недостатком данного процесса является зависимость разделения по плотности от крупности частиц. Существенный разброс частиц по размерам существенно снижает эффективность процесса.

Ближайшим аналогом, принятым за прототип, является способ извлечения битуминозного песка [2] , в котором исходный материал разделяют в потоке пульпы, движущейся по наклонному каналу снизу вверх, с выводом тяжелой фракции разделяемого материала в нижерасположенной части канала, а легкой фракции - в его вышерасположенной части.

Недостатком прототипа является недостаточно высокая интенсивность перемешивания, снижающая эффективность разделения фракций исходного материала.

Задачей заявленного технического решения является повышение эффективности процесса разделения песков по плотности.

Указанная задача решается тем, что в способе разделения дисперсного материала по плотности частиц в потоке пульпы, движущемся снизу вверх по наклонному каналу, с отбором тяжелой фракции в нижней части канала, а жидкости и легкой фракции - в верхней части, дисперсный материал смешивают с глинистой водной суспензией с концентрацией в ней глины 5-20 вес.%, а пульпе сообщают возвратно-вращательное движение с двухсторонними отклонениями канала на 45-90^o от вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось канала. При концентрации в суспензии, смешиваемой с дисперсным материалом, менее 5% весовых глинистой фракции, наблюдается залегание песчаной фракции на дне аппарата, что приводит к значительному снижению показателей разделения при использовании возвратно-вращательного движения. Присутствие в суспензии, смешиваемой с дисперсным материалом, более 20 вес.% глинистой фракции приводит к необоснованному снижению производительности разделительного процесса из-за чрезмерного уменьшения скорости осаждения частиц песчаной фракции. Применение для смешивания с дисперсным материалом глинистой водной суспензии с концентрацией глинистой фракции 5-20 вес.%, в зависимости от среднего размера частиц и плотности фракций дисперсного материала, в достаточной степени замедляет скорость оседания частиц дисперсного материала, в особенности его легкой фракции, предотвращает залегание неразделенного материала и сохраняет достаточную текучесть пульпы в момент застоя в крайних точках возвратно-вращательного движения.

Сообщение движущемуся поступательно потоку пульпы дополнительного возвратно-вращательного движения интенсифицирует процесс и создает эффект более полного разделения тяжелой и легкой фракций. При отклонении канала от вертикальной плоскости менее 45^o наблюдается залегание нижней части песчаной фракции. Дополнительный эффект разделения при этом от возвратно-вращательного движения отсутствует. При отклонении канала от вертикальной плоскости более чем на 90^o добавляется нежелательное перемешивание нижней тяжелой и верхней легкой фракции из-за возникающего переброса нижней тяжелой фракции на верхний легкий слой. При дальнейшем увеличении угла поворота канала усиливающийся перемешивающий эффект снижает возможность разделения.

Способ опробован при обогащении циркон-лейкоксеновой руды, содержащейся в кварцевом песке. Размер частиц циркон-лейкоксена находится в диапазоне 40 - 60 мкм, плотностью - 4,2 г/см³; размер частиц песка 20 - 200 мкм, плотностью - 2,65 г/см³. Концентрация циркон-лейкоксена в песчаной смеси составляет 4%. Концентрацию глины в водной суспензии варьируют в пределах от 3 до 25 вес. %. В качестве глины используют каолин с размером частиц 0,1-5 мкм и плотностью 2,9 г/см³.

Пример 1. В нижнюю часть устройства, представляющего канал в виде внутренней полости трубы, наклоненной к горизонту под углом 3^o, подают водную пульпу, состоящую из циркон-лейкоксена, кварцевого песка и каолина. Трубе придают возвратно-вращательное движение с частотой 50 колебаний в минуту и отклонением от вертикальной плоскости на 60^o. Из нижней части устройства отбирают тяжелую фракцию дисперсного материала, представляющую обогащенный циркон-лейкоксеновый концентрат. Обедненную пульпу с песком отбирают из вышерасположенной части трубы. За 30 минут через устройство пропускают 28 кг пульпы. При этом вес обогащенного концентрата составляет 1,5 кг с обогащением 14%, а вес обедненной части составляет 8,5 кг с концентрацией циркон-лейкоксена 1,5%. В исходном песке концентрация циркон-лейкоксена составляет 4%. Эффективность разделения дисперсного материала по плотности частиц определяют по формуле
E = ν(β-α)/α(1-α),
где ν - выход в обогащенный продукт,
α - содержание руды в исходном продукте,
β - содержание руды в концентрате.

Эффективность разделения в данном примере составляет 0,39 (39%).

Примеры реализации способа при изменении углов отклонений канала и концентрации глины в суспензии приведены в таблице.

Источники информации:
1. Заявка ФРГ N 3339026, М.кл. B 03 B 5/12.

2. Пат. США N 4416764, М.кл. B 03 B 5/36.

Использование: для обогащения россыпных песков и измельченных руд в горнодобывающей промышленности. Технический результат: получение более эффективного разделения частиц в широком размерном диапазоне при снижении влияния размеров частиц на результат разделения. Разделение дисперсного материала по плотности частиц производят в потоке пульпы, движущемся снизу вверх по наклонному каналу, с отбором тяжелой фракции в нижней части канала, а жидкости и легкой фракции - в верхней его части. Исходный дисперсный материал смешивают с глинистой водной суспензией с концентрацией в ней глинистой фракции 5-20 вес.% в зависимости от плотности и крупности исходного дисперсного материала, а пульпе сообщают возвратно-вращательное движение с двухсторонними отклонениями канала на 45 - 90^o от вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось канала. 1 табл.

Способ разделения дисперсного материала по плотности частиц в потоке пульпы, движущемся снизу вверх по наклонному каналу с отбором тяжелой фракции в нижней части канала, а жидкости и легкой фракции в верхней его части, отличающийся тем, что дисперсный материал смешивают с глинистой водной суспензией с концентрацией в ней глинистой фракции 5 - 20 вес.%, а пульпе сообщают возвратно-вращательное движение с двухсторонними отклонениями канала на 45 - 90° от вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось канала.