СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МИНЕРАЛОВ И МЕТАЛЛОВ И ЦЕНТРОБЕЖНО-ВИХРЕВОЙ КОНЦЕНТРАТОР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК B03B5/32 B03B5/34 B04C9/00 

Изобретение относится к области мокрого разделения особо мелких и тонких частичек по плотности, которые из-за малой разницы по массе не могут быть разделены обычными гравитационными процессами, применяется для обогащения исходного сырья при переработке россыпных и рудных месторождений, содержащих особо мелкую и тонкую фракцию тяжелых ценных компонентов.

Известен гидростатический сепаратор Нельсона, P. O. Берт "Технология гравитационного обогащения", М.: Недра, 1990., стр.388., который состоит из конуса с двойными рифлеными стенками. Пульпа поступает в сосуд через осевую питающую трубу и течет вверх и наружу по рифлям. Легкие частички уходят в хвосты, а тяжелые собираются позади рифлей. Уплотнение частичек предотвращается водой, подаваемой из наружного кожуха через серию отверстий во внутренней конической трубе. Вода эффективно разрыхляет слой тяжелых частичек, что позволяет вращаться с более высокой скоростью. Сепаратор сочетает центробежную силу и обратное давление вводимой воды.

Известен концентратор Фалкон, Проспект фирмы Фалкон Концентраторс на территории СНГ, с гладкими футерованными специальным компаудом конусом. Конус развивает значительно более высокую центробежную силу и концентрация материала происходит при продвижении материала по конусу. При таком поступлении пульпы в концентратор под действием центробежной силы происходит разделение жидкой и твердой составляющей. Во время движения постели твердых частичек от малого внутреннего к большему диаметру легкие частички выносятся в хвосты, тяжелые накапливаются в цилиндрическом приемнике в верхней части конуса. Для смыва концентрата требуется лишь небольшое количество воды. Питание подается в центральное отверстие и разгоняется импеллером. Материал под действием центробежной силы разделяется по удельному весу на футерованной поверхности ротора. Тяжелая фракция накапливается в специальной секции. Концентратор периодического действия. Концентрат выпускается в нижней части установки.

Недостаток: недостаточная промывка концентрата от пустой породы; большой расход свежей воды; недостаточная эффективность улавливания тонкого золота; практически нет улавливания тонкодисперсного золота менее 5 мкм; отвод легкой фракции осуществляется по направлению действия центробежных сил, что приводит к неизбежному выносу тяжелой тонкой фракции.

Известны способ и устройство для перечистки минералов, патент РФ 2123883, кл. В 03 В 5/32, 27.12.98., способ, при котором подготавливают разделяемый материал путем разжижения эжекцией под действием струй воды в резервуаре с приданием вращательного движения пульпе между двумя соосными направляющими вертикальных цилиндрических поверхностей, формируют и придают стационарное движение разжиженной тяжелой среде в продольном и вертикальном направлениях с образованием спиралевидных движений потока между двумя соосными цилиндрическими поверхностями, которые являются образующими и направляющими, создают в процессе перемещения разжиженного потока пульпы на его исходном участке вихревую переливную воронку со сливной вертикальной трубой по центру, отделяют легкую фракцию на вихревой переливной воронке со сливом в вертикальную цилиндрическую трубу, разделяют частички по скорости осаждения на направляющих цилиндрических поверхностях и на участке вихревой переливной воронки, улавливают выделяемые частички в отверстие для разгрузки тяжелой фракции. Этот способ является наиболее близким аналогом заявляемому способу и имеет следующие признаки: придание вращательного движения пульпе между двумя соосными направляющими поверхностями вращения, отвод легкой фракции в сливную вертикальную трубу по центру, разделение частичек, по их осаждению на направляющих поверхностях вращения, улавливание выделяемых частичек в отверстие для разгрузки тяжелой фракции.

Недостаток: недостаточная эффективность улавливания тонких частиц тяжелых минералов и металлов; большой расход свежей воды.

Устройство для перечистки минералов (Патент РФ 2123883) содержит цилиндрический корпус с сливной трубой по центру, патрубок подвода пульпы, патрубок для сброса концентрата вихревой поток пульпы между двумя образующими и направляющими соосными цилиндрическими поверхностями. Этот аналог является наиболее близким техническим решением.

Недостаток: нет приспособления для доизвлечения трудноулавимых тонких частичек тяжелых ценных компонентов.

Известно, что одновременное действие двух процессов весьма эффективно, поскольку при центрифугировании частицы, обладающие одинаковой массой, но разной крупностью, выделяются в общий продукт, который затем подвергается перечистке в пульсирующем потоке воды и разделяется на легкие и тяжелые фракции. Л.А. Митин и др. "Центробежная отсадочная машина ЦОМ-1" Горный журнал, 2, 1997., стр.43-45.

Преимуществом заявляемого центробежно-вихревого концентратора является повышение эффективности улавливания особо мелких, тонких тяжелых частичек-минералов и металлов; снижение расхода свежей воды, возможность работы на более плотных пульпах.

Технический результат: разделение особо мелких, тонких частичек по плотности; возможность концентрирования ценных тяжелых компонентов с высоким содержанием их в концентрате. Способ получения концентрата, при котором придают вращательное движение пульпе между двумя соосными направляющими поверхностями вращения, отводят легкую фракцию в сливную вертикальную трубу по центру, разделяют частички по их осаждению на направляющих поверхностях вращения, улавливают выделяемые частички в отверстия для разгрузки тяжелой фракции.

Особенность заключается в том, что подают разделяемый материал тангенциально по касательной между корпусом цилиндрической части концентратора и внешней части поверхности чаши концентратора, установленной с возможностью вращения и установленной по центру корпуса концентратора, формируют и придают движение исходному материалу в виде закрученного кругооборота сверху вниз под углом конусности от 0 до 30 ^o в зависимости от производительности и гранулеметрической, минералогической характеристики исходного сырья, разделяют частички по удельному весу за счет закручивания потока разделяемой пульпы на рабочей поверхности корпуса концентратора, доизвлекают неуловленные тонкие частички тяжелых минералов и металлов в восходящем закрученном вихревом потоке между чашей концентратора и центральной сливной трубой за счет воздействия на разделяемые частички центробежных сил прижатия частичек к внутренней футерованной рабочей поверхности чаши концентратора с воздействием на прижатые частички вихревыми потоками, постоянно улавливают концентрат с рабочей поверхности корпуса концентратора и с рабочей внутренней поверхности чаши концентратора в концентратосборник, отводят легкую фракцию в виде потока пульпы, направленной в противоположном направлении действия центробежных сил в сливную вертикальную трубу по центру.

Устройство для получения концентрата содержит цилиндрический корпус со сливной трубой по центру, патрубок подвода пульпы, патрубок для сброса концентрата, вихревой поток пульпы между двумя образующими и направляющими соосным поверхностями вращения. Особенность заключается в том, что цилиндрической формы концентратор имеет сверху крышку с чашей концентратора, закрепленной на валу, установленной с возможностью вращения и расположенной по центру так, что прикрывает центральную сливную трубу сверху своим днищем с закрепленным в днище приводным валом наружу, причем чаша концентратора имеет конусность с уменьшением диаметра чаши от цилиндрической части наружу, а также на внутренней рабочей поверхности футеровку имеет импеллер, установленный с возможностью вращения на приводном валу чаши концентратора, в районе крышки концентратора для предварительного разгона пульпы, чаша концентратора имеет приспособление для регулировки зазора глубины опускания края чаши относительно кольцевого днища концентратора и зазора между днищем чаши и центральной сливной трубой для регулирования процесса, имеет патрубок подачи пульпы, установленный по касательной к цилиндрической образующей корпуса концентратора введенным в него патрубком для подвода транспортной воды в виде эжектора, имеет форсунку сполоска концентрата с внутренней рабочей поверхности чаши концентратора.

На чертеже изображена схема подачи разделяемого материала в рабочий объем цилиндрического корпуса центробежно-вихревого концентратора, схема подвода разделяемого материала и схема вывода разделенного материала в и из чаши концентратора; кинематическая схема привода чаши концентратора и импеллера, на одном приводном валу; схема подвода ожижающей воды и воды для смыва концентрата: концентратосборник, соединенный патрубками с рабочим объемом цилиндрического корпуса; цилиндрический корпус концентратора, закрытый сверху крышкой, с приводным валом, установленным по центру крышки, с возможностью вращения.

Поз.1. - цилиндрический корпус концентратора;
поз.2. -крышка, закрывающая цилиндрический корпус;
поз.3. - патрубок для подвода разделяемой пульпы;
поз.4. - патрубок для подачи транспортной воды;
поз. 5. - приводной вал, установленный по центру крышки с возможностью вращения;
поз. 6. - чаша концентратора, закрепленная на приводном валу с уменьшением диаметра чаши от днища наружу;
поз.7. - сливная труба по центру для вывода отработанной пульпы;
поз.8. - патрубок для подвода смывающей концентрат воды;
поз.9. - форсунка для смыва концентрата;
поз.10. - патрубок для вывода концентрата;
поз.11. - концентратосборник;
поз.12. - патрубок для сбора концентрата,
поз.13. - патрубок сполоска;
поз.14. - импеллер;
поз.15. - кольцевое днище концентратора;
поз.16. - регулировочное устройство зазора чаши.

Пример: исходный материал в виде пульпы, содержащей ценные тяжелые компоненты с размером частиц 2 мм, подают через патрубок для подвода разделяемой пульпы поз.3, в котором дополнительно разжижают и предварительно ускоряют поток пульпы транспортной водой, подаваемой через патрубок, введенный в него в виде эжектора поз.4, установленный тангенциально по касательной к цилиндрической образующей корпуса концентратора поз.1. Пульпу предварительно закручивают между внутренней рабочей поверхностью корпуса концентратора и внешней поверхностью чаши концентратора поз.6, а также с помощью импеллера поз. 14, установленного с возможностью вращения и закрепленного на приводном валу поз.5 чаши концентратора. Получают концентрат на кольцевом днище концентратора поз.15 и отводят его через патрубки для отвода концентрата поз.10 в концентратосборник поз.11. Пульпу с недоизвлеченными тонкими частичками тяжелых ценных компонентов, прошедшую нижнюю кольцевую часть концентратора, подают снизу вверх, в виде закрученного восходящего вихревого потока, между центральной сливной трубой поз.7 и внутренней рабочей футерованной поверхностью чаши концентратора поз.6. Получают концентрат из недоизвлеченных в первом цикле улавливания тонких тяжелых частичек ценных компонентов, на внутренней футеровочной части чаши. По мере накопления концентрата, периодически сбрасывают его на кольцевое днище с отводом через патрубки для вывода концентрата поз.10 в концетратосборник. Отработанную пульпу с легкой фракцией в виде закрученного вихревого потока отводят в противоположном направлении действия центробежных сил за счет вихревой воронки в центральную сливную трубу, расположенную по центру концентратора поз. 7.

Полный съем концентрата проводят путем прекращения подачи пульпы и остановки вращения чаши концентратора, промывкой внутренней рабочей поверхности концентратора водой, подаваемой через патрубок подачи транспортной воды поз 4. Проводят смыв концентрата с футерованной поверхности чаши распыленной струей воды, подаваемой через форсунку поз.9., проворачивают при этом чашу концентратора по оси вращения. Концентраты с рабочих поверхностей концентратора и чаши отводят через патрубки сброса концентрата поз 10 в концентратосборник поз.11. Регулировку технологического процесса проводят специальным резьбовым приспособлением поз.16, регулируют зазор глубины опускания нижнего края чащи концентратора поз.6. относительно кольцевого днища концентратора и зазором между днищем чаши и центральной сливной трубой концентратора поз.7.

Изобретение применяется для обогащения исходного сырья при переработке россыпных и рудных месторождений, содержащих особо мелкую и тонкую фракцию тяжелых ценных компонентов. Способ и устройство позволяют эффективно улавливать особо мелкие и тонкие тяжелые частички минералов и металлов, снизить расход свежей воды, обеспечить возможность работы на более плотных пульпах. Пульпу подают тангенциально между соосными цилиндрическими частями корпуса концентратора и чаши концентратора, по патрубку в виде эжектора для придания вращательного движения пульпе сверху вниз. Чаша имеет футеровку на внутренней поверхности и конусность с уменьшением диаметра от цилиндрической части. Чаша закреплена на валу с возможностью вращения так, что прикрывает своим днищем центральную сливную трубу. На приводном валу чаши в районе крышки концентратора установлен импеллер для предварительного разгона пульпы. Закрученную сверху вниз пульпу затем перемещают в восходящем закрученном вихревом потоке между центральной сливной трубой и внутренней рабочей поверхностью чащи концентратора. Концентраты с рабочей поверхности корпуса концентратора и с внутренней поверхности чаши постоянно улавливают на кольцевом днище концентратора и сбрасывают через патрубок для отвода концентрата в концентратосборник. Отводят легкую фракцию в виде потока пульпы, направленного в противоположном направлении действия центробежных сил в сливную вертикальную трубу. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ для мокрого разделения особо мелких и тонких частичек по плотности, включающий получение концентрата, при котором придают вращательное движение пульпе между двумя соосными направляющими поверхностями вращения, отводят легкую фракцию в сливную вертикальную трубу по центру, разделяют частички по их осаждению на направляющих поверхностях вращения, улавливают выделяемые частички в отверстие для разгрузки тяжелой фракции, отличающийся тем, что подают разделяемый материал тангенциально по касательной между корпусом цилиндрической части концентратора и внешней части поверхности чаши концентратора, установленной с возможностью вращения и установленной по центру корпуса концентратора, формируют и придают движение исходному материалу в виде закрученного кругооборота сверху вниз под углом конусности от 0 до 30^o, в зависимости от производительности и гранулометрической, минералогической характеристики исходного сырья, разделяют частички по удельному весу за счет закручивания потока разделяемой пульпы на рабочей поверхности корпуса концентратора, доизвлекают неуловленные тонкие частички тяжелых минералов и металлов в восходящем закрученном вихревом потоке между чашей концентратора и центральной сливной трубой за счет воздействия на разделяемые частички центробежных сил, прижатия частичек к внутренней футерованной рабочей поверхности чаши концентратора с воздействием на прижатые частички вихревыми потоками, постоянно улавливают концентрат с рабочей поверхности корпуса концентратора и с рабочей внутренней поверхности чаши концентратора в концентратосборник, отводят легкую фракцию в виде потока пульпы, направленного в противоположном направлении действия центробежных сил в сливную вертикальную трубу по центру концентратора. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее цилиндрический корпус со сливной трубой по центру, патрубок подвода пульпы, патрубок для сбора концентрата, вихревой поток пульпы между двумя образующими и направляющими соосных поверхностей вращения, отличающееся тем, что цилиндрической формы концентратор имеет сверху крышку с чашей концентратора, закрепленной на валу, установленной с возможностью вращения и расположенной по центру так, что прикрывает центральную сливную трубу сверху своим днищем с закрепленным в днище приводным валом наружу, причем чаша концентратора имеет конусность с уменьшением диаметра чаши от цилиндрической части наружу, а также на внутренней рабочей поверхности футеровку, имеет импеллер, установленный с возможностью вращения на приводном валу чаши концентратора в районе крышки концентратора, для предварительного разгона пульпы, чаша концентратора имеет приспособление для регулировки зазора глубины опускания края чаши относительно кольцевого днища концентратора и зазора между днищем чаши и центральной сливной трубой для регулировки процесса, имеет патрубок подачи пульпы, установленный по касательной к цилиндрической образующей корпуса концентратора введенным в него патрубком для подвода транспортной воды, в виде эжектора, имеет форсунку сполоска концентрата с внутренней рабочей поверхности чаши концентратора. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что привод вращения чаши концентратора имеет возможность регулировки числа оборотов ее. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что центральная сливная труба концентратора в точке перелива имеет съемные насадки.