СПОСОБ ГРАВИТАЦИОННО-МАГНИТНОГО ОБОГАЩЕНИЯ ПЕСКОВ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК B03B5/70 B03C1/04 

Изобретение относится к горно-обогатительной промышленности и может использоваться при обогащении песков россыпных месторождений, руд, техногенных материалов, содержащих цветные, редкие, драгоценные металлы, а также при попутном выделении примесей тяжелых минералов и металлов из различного минерального сырья, в шлиходоводочных операциях, в геологоразведочной практике.

Известен способ обогащения минералов россыпей постоянным рыхлением концентрата и устройство для его осуществления в виде гидрошлюза, в котором рыхление производится электромагнитными импульсами, излучаемыми снизу генератором и передающимися в слой постели специальными ретрансляторами в улавливающих покрытиях - ковриках. Кроме того, производится воздействие на постель и поток пульпы (гидросмеси) колебаниями системы волнообразных трафаретов и подаваемой дополнительно водой (см. RU 2095147 C1, В 03 В 5/70, 10.11.1997).

Недостатком данных способа и устройства является сложность в поддержании оптимального режима работы из-за наличия нескольких факторов воздействия на постель, чувствительность к плотности питания. Это может обусловить частые остановки в работе вследствие забивки рабочей поверхности крупными фракциями хвостов, снижение технологических показателей и общую ненадежность в работе.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемых способа и устройства для его осуществления является способ, реализуемый в устройстве для обогащения минералов с магнитными частицами, представляющем собой наклонный желоб с перегородками, подвижной системой поперечных рыхлителей и связанной с ней рамой с магнитами, расположенной под дном желоба-гидрошлюза. Рыхление слоя минеральной постели происходит за счет синхронного перемещения механических рыхлителей в гидрошлюзе между неподвижными перегородками и магнитной системы под дном гидрошлюза (см. RU 2113905 С1, В 03 В 5/26, 27.06.1998).

Недостатком данного способа является низкая эффективность его при обогащении песков, содержащих значительное количество мелкого и тонкого золота, и в доводочных операциях. В этих случаях необходимо обеспечивать в гидрошлюзе режим мелкого наполнения, наличие же неподвижных поперечных перегородок делает это невозможным. Кроме того перегородки будут препятствовать вымыванию из слоя постели крупных легких зерен хвостов, сделают невозможными полное, по всей длине колебание магнитоактивной фракции постели, что снизит величину продуктивного периода накопления концентрата.

Целью изобретения является повышение извлечения минералов и металлов тяжелой фракции в концентрат при гравитационном обогащении песков россыпных месторождений и других материалов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе гравитационно-магнитного обогащения песков россыпей и других материалов, включающем пропускание гидросмеси через промывочный желоб-гидрошлюз с минеральной постелью на основе сфлокулировавшихся под действием магнитной системы магнитоактивных частиц, разделение материала на тяжелую и легкую фракции, рыхление постели с концентрирующейся в ней тяжелой фракцией колебаниями и выведение легкой-хвостовой фракции с потоком воды, согласно изобретению, обеспечивают возвратно-поступательное перемещение желоба-гидрошлюза относительно расположенной под ним магнитной системы на основе постоянных магнитов, или магнитной системы относительно желоба-гидрошлюза на ход не менее чем шаг полюсов, для обеспечения поворота флокул магнитоактивных частиц постели на угол не менее 180^o, волнообразных колебаний и рыхления постели во всем объеме.

А также тем, что в устройстве для гравитационно-магнитного обогащения минералов россыпей, включающем промывочный желоб-гидрошлюз, расположенную под его дном магнитную систему, служащую для создания на рабочей поверхности слоя сфлокулировавшихся магнитоактивных частиц, как основы минеральной постели и рыхлитель постели, согласно изобретению, магнитная система имеет чередующуюся по длине шлюза полярность, а установленный привод с кривошипно-шатунным механизмом обеспечивает возвратно-поступательное перемещение гидрошлюза относительно расположенной под ним магнитной системы или магнитной системы относительно гидрошлюза на ход не менее чем шаг полюсов.

На концентрирующийся слой минеральной постели с частицами магнитоактивных, ферромагнитных материалов на дне промывочного гидрошлюза производят такое воздействие, при котором постель совершает волнообразные колебания вдоль желоба гидрошлюза за счет переориентации - ротации этих частиц, подвергаясь при этом эффективному рыхлению.

Под действием магнитных сил неоднородного поля магнитной системы из магнитоактивных частиц, например магнетита, содержащихся в промываемых песках, образуются ворсистые, из множества отдельных прядей-флокул объемные структуры. Каждая флокула представляет собой цепь последовательно соединившихся за счет магнитных сил нескольких десятков или сотен частиц и ориентирована в пространстве вдоль силовых линий магнитного поля. Угол между длинной осью флокулы и поверхностью дна шлюза зависит от положения флокулы относительно полюсов магнитной системы и может составлять от 0 до 180^o.

Известно, что ворсистые поверхности, в данном случае поверхность, образованная из флокул магнетита, создает благоприятные гидродинамические условия для осаждения и аккумуляции в них на дне гидрошлюза тяжелых частиц ценных компонентов. Эти частицы, движущиеся с потоком воды, наталкиваются на флокулы, задерживаются ими и проседают в промежутки между флокулами. При этом часть легких фракций за счет сегрегационных эффектов может быть вытеснена и смыта в хвосты.

В заявляемом способе на флокулы воздействуют переменные во времени и пространстве магнитные силы "бегущего" магнитного поля. Это обеспечивается относительным возвратно-поступательным движением осадительной поверхности дна шлюза и магнитной системы. При этом флокулы, находясь на дне шлюза, поворачиваются вокруг точки соприкосновения с поверхностью дна, т. е. перекатываются по нему, ориентируясь по изменяющемуся вектору силовых линий магнитного поля. При повороте флокул на угол не менее 180^o происходит наиболее полное и потому эффективное рыхление всего объема постели. Частицы материала разной плотности, оказавшиеся в нижних слоях постели, поднимаются за счет поворота и ротации флокул, вновь попадают под действие потока воды и эффективно разделяются: тяжелые вновь оседают во флокулы, а легкие выводятся с потоком воды. Таким образом, за счет постоянной ротации флокул постель саморегенерируется, освобождается от легких хвостовых фракций и постепенно накапливает в своем объеме тяжелые частицы ценного компонента.

Фиг. 1 - устройство для гравитационно-магнитного обогащения с подвижным шлюзом и неподвижной магнитной системой.

Фиг.2 - устройство для гравитационно-магнитного обогащения с неподвижным шлюзом и подвижной магнитной системой.

Фиг.3 - участок шлюза и минеральной постели на его дне.

Фиг. 4, 5, 6 - фазы поворота флокул при относительном движении шлюза и магнитной системы.

На фиг. 1, 2 показано устройство для осуществления способа гравитационного обогащения россыпных месторождений, включающее в себя наклонный желоб-гидрошлюз 1 на опорах качения 5 (фиг.1) или неподвижный (фиг.2); расположенную под дном желоба плоскую магнитную систему 2, неподвижную (фиг.1) или на опорах качения 5 (фиг.2); приводное устройство 3 с кривошипно-шатунным механизмом 4.

Заявляемый способ реализуется в заявляемом устройстве и осуществляется следующим образом. Исходный материал в виде гидросмеси подается в наклонный желоб - гидрошлюз с дном из немагнитного материала и движется самотеком. Установленная под гидрошлюзом и имеющая последовательное вдоль его длины чередование полюсов "N-S-N-S-. . ." магнитная система на основе постоянных магнитов создает на дне гидрошлюза неоднородное магнитное поле. Содержащиеся в исходном материале магнитоактивные частицы под действием магнитного поля задерживаются на дне гидрошлюза, флокулируются, образуя рыхлые, ворсистые структуры, напоминающие мех. При отсутствии в исходном питании естественных магнитоактивных частиц постель можно создавать искусственно, помещая на дно шлюза, в необходимом количестве, любые мелкие ферромагнитные частицы: магнетит, ферросилиций, стальные опилки.

Положение флокул по отношению к поверхности дна шлюза под действием магнитных сил может меняться от перпендикулярного до параллельного. Вместе с оседающими на флокулы и пустоты между ними тяжелыми минеральными частицами этот слой является улавливающей средой - минеральной постелью.

Привод 3 через кривошипно-шатунный механизм 4 перемещает возвратно-поступательно желоб 1, установленный на опорах качения 5 относительно неподвижной магнитной системы 2 фиг.1. На фиг.2 приведен вариант осуществления устройства, когда в движение приводится магнитная система 2 на опорах качения 5 относительно неподвижного желоба 1. В результате относительного перемещения желоба гидрошлюза и магнитной системы на дне шлюза создается "бегущее" магнитное поле, которое характеризуется изменением вектора напряженности по величине и направлению в каждой точке поверхности дна. При определенном чередовании полярности полюсов магнитной системы, а именно последовательном вдоль длины шлюза, вектор напряженности совершает вращение. Флокулы, ориентируясь вдоль силовых линий, так же совершают вращательное движение вокруг точки касания с поверхностью шлюза, то есть перекатываются по поверхности шлюза навстречу движению магнитной системы. На фиг.3 изображен участок шлюза и постели на его дне.

На фиг. 4, 5, 6 показаны последовательные фазы поворота флокул при относительном движении шлюза и магнитной системы, флокулы условно изображены в виде стрелок компаса, t - шаг полюсов магнитной системы; А - ход шлюза (магнитной системы); ϕ - угол поворота флокул. На фиг.4 положение флокул-стрелок начальное - А=0; ϕ=0^o. При ходе, равном половине шага полюсов, флокулы повернутся на четверть оборота - А=t/2; ϕ=90^o(фиг.5). При ходе, равном шагу полюсов, поворот составит пол-оборота -A=t; ϕ=180^o (фиг.6). При движении магнитной системы вправо флокулы перекатываются навстречу, т.е. против часовой стрелки и, наоборот, при обратном ходе. По постели движутся волны, образованные поднимающимися и опускающимися флокулами, которые таким образом реагируют на "бегущее" магнитное поле. Так как ротация флокул имеет место по всей длине минеральной постели и ширине шлюза, при повороте флокул на пол-оборота (на 180^o) поверхность постели на каждом элементарном участке площади осаждения как бы выворачивается наизнанку. При этом весь объем постели подвергается эффективному рыхлению и как результат имеет место постоянное самоочищение постели от легких хвостовых фракций (саморегенерация) при концентрации полезных, тяжелых. После продуктивного периода накопления, концентрации полезного компонента привод останавливается, подача питания прекращается и производится съем концентрата вместе с постелью для дальнейшей переработки (доводки). Затем подача исходного материала возобновляется, включается привод, на дне шлюза образуется естественный (или создается искусственно) магнито-флокуляционный слой - основа постели и цикл повторяется.

При пропускании через лабораторную установку, выполненную по схеме, изображенной на фиг. 1, с искусственной магнитной постелью, смеси кварцевого песка и тонких частиц вольфрама, по размеру и плотности близкими к тяжелой фракции песков россыпей, было установлено, что рыхление постели предлагаемым способом позволяет повысить извлечение тяжелой фракции на 30% по сравнению со случаем, когда рыхления не производилось и на 18%, когда рыхление производилось механическим воздействием на постель.

Изобретение может использоваться при обогащении песков россыпных месторождений, руд, техногенных материалов, содержащих цветные, редкие, драгоценные металлы, а также использоваться при попутном выделении примесей тяжелых минералов и металлов из различного минерального сырья, в шлиходоводочных операциях, в геологоразведочной практике. Способ гравитационно-магнитного обогащения осуществляется с помощью устройства, включающего промывочный желоб-гидрошлюз, расположенную под его дном магнитную систему, служащую для создания на рабочей поверхности слоя сфлокулировавшихся магнитоактивных частиц как основы минеральной постели и имеющую чередующуюся по длине шлюза полярность, рыхлитель постели, привод с кривошипно-шатунным механизмом, обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение гидрошлюза относительно расположенной под ним магнитной системы или магнитной системы относительно гидрошлюза на ход не менее чем шаг полюсов, для обеспечения поворота флокул магнитоактивных частиц постели на угол не менее 180^o, волнообразных колебаний и рыхления постели во всем объеме. Заявленное устройство позволяет повысить извлечение минералов и металлов тяжелой фракции в концентрат. 2 с.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ гравитационно-магнитного обогащения песков россыпей и других материалов, включающий пропускание гидросмеси через промывочный желоб-гидрошлюз с минеральной постелью на основе сфлокулировавшихся под действием магнитной системы магнитоактивных частиц, разделение материала на тяжелую и легкую фракции, рыхление постели с концентрирующейся в ней тяжелой фракцией колебаниями и выведение легкой-хвостовой фракции с потоком воды, отличающийся тем, что обеспечивают возвратно-поступательное перемещение желоба-гидрошлюза относительно расположенной под ним магнитной системы на основе постоянных магнитов, или магнитной системы относительно желоба-гидрошлюза на ход не менее чем шаг полюсов, для обеспечения поворота флокул магнитоактивных частиц постели на угол не менее 180^o, волнообразных колебаний и рыхления постели во всем объеме. 2. Устройство для гравитационно-магнитного обогащения минералов россыпей, включающее промывочный желоб-гидрошлюз, расположенную под его дном магнитную систему, служащую для создания на рабочей поверхности слоя сфлокулировавшихся магнитоактивных частиц, как основы минеральной постели и рыхлитель постели, отличающееся тем, что магнитная система имеет чередующуюся по длине шлюза полярность, а установленный привод с кривошипно-шатунным механизмом обеспечивает возвратно-поступательное перемещение гидрошлюза относительно расположенной под ним магнитной системы или магнитной системы относительно гидрошлюза на ход не менее чем шаг полюсов.