ТРЕХПРОДУКТОВЫЙ СЕПАРАТОР ЦЕНТРОБЕЖНОГО ТИПА Российский патент 2009 года по МПК B03B5/32 B03B11/00 

Изобретение относится к технике разделения дисперсных материалов по величине плотности частиц и может использоваться для извлечения золота и др. тяжелых минералов из рыхлых отложений, измельченных руд и другого природного и техногенного минерального сырья в процессах его переработки.

Известен центробежный сепаратор ОАО «Ротор», который применяется для выделения золотосодержащего концентрата из руд и хвостов обогащения центробежной силой, возникающей при вращении конусообразной чаши [1]. Периодическая выгрузка концентрата из сепаратора снижает его производительность.

Известен также центробежный сепаратор, созданный компанией Falcon Concentrators Inc. (Канада) [2]. Он содержит корпус, вращающуюся конусообразную чашу, трубу для подачи пульпы (водоминеральная смесь) в сепаратор и средства для вывода из него концентрата и хвостов. При вращении чаши минералы разделяются под воздействием центробежной силы по плотности: тяжелая фракция осаждается на внутренней поверхности, легкая тяготеет к оси вращения чаши. Тяжелые минералы (концентрат), выделяемые из пульпы по мере ее поступления в чашу, движутся по внутренней стенке вверх, собираются около порога чаши и непрерывно разгружаются через выпускные окна, расположенные вдоль ее верхней кромки. Остальные минералы (хвосты) выносятся из сепаратора с пульпой при переливе ее через верхнюю кромку чаши. Уплотнение материала тяжелой фракции увеличивается пропорционально росту ускорения в центробежном поле [3]. Возрастание псевдовязкости тяжелой фракции в этих условиях снижает эффективность разделения частиц по плотности и сдерживает возможность повышения извлечения ценных компонентов из перерабатываемого сырья.

Изобретение решает задачу повышения извлечения ценных минералов из исходного сырья, увеличения производительности сепаратора и расширения его технологических возможностей. Технические результаты, получаемые при использовании изобретения, следующие:

а) удаление глинистых, тонкозернистых и легких частиц из питания сепаратора в хвосты в процессе подачи пульпы в разделительную чашу;

б) разделение полученного зернистого материала дополнительно на концентрат и промпродукт с получением с помощью сепаратора центробежного типа трех продуктов (хвосты, промпродукт и концентрат) при обогащении исходного сырья в центробежном поле.

Указанный результат достигается тем, что в известном сепараторе, содержащем корпус с вращающимися роликами, которые прикреплены к его внутренней поверхности, патрубки для подачи в сепаратор пульпы, промывной воды и вывода из сепаратора хвостов, коническую чашу с окнами в верхней части для разгрузки концентрата, порогом на внутренней кромке чаши для выделения промпродукта, пустотелой стенкой из эластичного материала, приобретающей подвижность при деформировании ее роликами, согласно изобретению подачу пульпы в чашу сепаратора осуществляют при помощи агрегата, который содержит головку в виде цилиндра или призмы, цилиндрическую или призматическую трубу с жестко закрепленной на ее нижнем конце насадкой в виде полой усеченной пирамиды или конуса, при этом трубу с насадкой выполняют с возможностью вращения в прямом или противоположном направлении относительно вращения чаши, а головка, труба и верхняя часть насадки имеют одинаковую или разную величину живого поперечного сечения в зонах соединений.

На фиг.1 дан вертикальный разрез предлагаемого сепаратора.

Сепаратор содержит корпус 1; кольцевой желоб 2; коническую чашу 3 с эластичной пустотелой стенкой 4, отверстиями 5, окнами 6 и порогом 7; патрубок 8, сообщающийся с трубами 9; вращающиеся ролики 10; агрегат для подачи в чашу пульпы, состоящий из неподвижной головки 11 с патрубками 12 и 13, вращающейся трубы 14 с насадкой 15; двигатель 16; опоры 17; ножки 18; двигатель 19, вращающий чашу 3; сальниковые подшипники 20.

Пульпу подают в сепаратор через патрубок 12. Хвосты выводят из сепаратора через патрубок 13. С помощью корпуса 1 и кольцевого желоба 2 с наклонными днищами собирают и выводят из сепаратора концентрат и промпродукт. На корпусе закрепляют также детали и узлы сепаратора. Промывную воду нагнетают в полость стенки 4 чаши 3 из отверстий 5 по патрубку 8 и трубам 9 и разрыхляют осадок концентрата водой. Ролики 10, деформируя эластичную стенку 4 чаши 3, повышают степень разрыхления осадка на стенках чаши. Около порога 7 накапливается концентрат, который через окна 6 поступает в корпус сепаратора и выводится из него. Труба 14, насадка на трубу 15 и чаша 3 служат для разделения пульпы на хвосты, концентрат и промпродукт при вращении трубы 14 с насадкой 15 и чаши 3 соответственно двигателями 16 и 19. Сопряжения подвижных и неподвижных узлов сепаратора герметизируют сальниковой набивкой подшипников 20.

Сепаратор работает следующим образом.

Через патрубок 12 в сепаратор подают пульпу, которая из неподвижной головки 11 поступает во вращающуюся трубу 14. В трубе 14 пульпа, двигаясь вниз, раскручивается. Зернистый материал концентрируется на внутренней поверхности трубы под воздействием центробежной силы и дополнительно очищается от глинистых, тонкозернистых и легких частиц вращением пульпы в суживающейся полости насадки 15. Глинистые, тонкозернистые и легкие частицы уходят в хвосты через патрубок 13, пески - в чашу 3, где они также разделяются по плотности центробежной силой. Тяжелая фракция (концентрат) осаждается на внутренней поверхности чаши 3, движется по ней вверх, накапливается у порога и сбрасывается в корпус 1 (приемник концентрата) через окна 6. Псевдовязкость осадка концентрата устраняют подачей воды под давлением в чашу 3 через отверстия 5, в которые нагнетается вода через полость стенки 4 из трубы 9 и патрубка 8. Разрыхление минеральной постели и поддержка ее в в псевдоожиженном состоянии производится также роликами 10 при деформации эластичной стенки 4. Разгрузка промпродукта осуществляется переливом пульпы через порог чаши 3 в кольцевой желоб 2.

Замена патрубка 13 на запасные с другой величиной внутренних диаметров, а также установка конической вставки 21 в чашу 3 для изменения угла конусности стенки 4 приводит к расширению технологических возможностей предлагаемого сепаратора (фиг.2). Эта же цель достигается изменением турбулентности потока пульпы в сепараторе. Вращение трубы 14 навстречу тангенциальному потоку пульпы в патрубке 12 повышает его турбулентность на входе в трубу 14 из головки 11. Комбинированием размеров поперечных сечений головки, трубы и насадки с угловатыми (призматические и пирамидальные) и гладкими (цилиндрические и конические) внутренними поверхностями агрегата для подачи пульпы можно также изменять степень турбулентности пульпы. Материал пульпы, двигаясь в двугранных углах призматической головки 11, трубы 14 и пирамидальной насадки 15, взмучивается, что улучшает выделение из осадка глинистых, тонких и легких фракций, захваченных тяжелыми и крупными фракциями при осаждении их на стенках под воздействием центробежной силы. Увеличение числа граней призматической головки, трубы и пирамидальной насадки вплоть до гладких цилиндрических и конических внутренних поверхностей уменьшает турбулентность потока и общее гидравлическое сопротивление сепаратора, что может использоваться при обогащении рыхлых и однородных песков, не содержащих глинистых фракций.

В варианте агрегата для подачи пульпы, приведенном на фиг.1, турбулентность в пульпе повышается также при входе ее из головки 11 в трубу 14, из трубы 14 в головку 15, так как при этих переходах поперечное сечение в свету трубы больше поперечного сечения головки 11, а насадки 15 больше трубы 14 в зонах их соединения. В этих условиях радиальное приращение пути пульпа проходит прямолинейно с ударами о внутренние стенки трубы 14 и насадки 15. Дополнительное взмучивание пульпы повышает эффективность разделения перерабатываемого сырья на концентрат, промпродукт и хвосты.

Изменением внутреннего диаметра патрубка 13 регулируют выход хвостов и выход промпродукта, которые влияют на величину извлечения концентрата. Например, увеличение живого сечения патрубка 13 в два раза повысит выход хвостов не менее чем в 4 раза и снизит выхода концентрата и промпродукта при одинаковой скорости подачи пульпы в сепаратор через патрубок 12. Выход концентрата и промпродукта может быть также скорректирован изменением величины угла стенок 4 чаши 3 конической вставкой 21, прикрепляемой к чаше, с подводом воды к вставке через штуцер 22 (фиг.2). Наборы головок 11, патрубков 13, труб 14, насадок 15 с разной величиной живого сечения и вставок 21 расширяют технологические возможности трехпродуктового сепаратора, с помощью которого оптимизируется его работа при изменении обогатимости минерального сырья.

Из навесок минерального сырья по 2 кг получали пульпу с весовым соотношением твердое:жидкое = 1:5.

Пример 1. Пульпу глинистого золотосодержащего песка обогащали в сепараторе, моделирующем прототип, с минимальным выходом хвостов через патрубок 13. Для этого хвостовой патрубок 13 удалили, а отверстие, возникшее в головке 11, закрыли пробкой. По патрубку 12 в сепаратор подавали пульпу тангенциально по направлению вращения трубы 14 для разделения песка на фракции. Получили 2 продукта: концентрат и хвосты (вывод хвостов из сепаратора осуществляли через отверстие для выхода промпродукта) с извлечением золота соответственно 54 и 46%.

Пример 2. Патрубок 13 установили в сепаратор. По патрубку 12 подавали пульпу тангенциально против направления вращения трубы 14. Получили 3 продукта: концентрат, промпродукт и хвосты с извлечением в них золота соответственно 60, 17 и 23%.

Сравнение полученных результатов показывает, что применение трехпродуктового сепаратора позволяет повысить извлечение золота из перерабатываемого материала. Из промпродукта золото может быть дополнительно извлечено также при развитии схемы обогащения золотоносного сырья (проведение операций перечистки, выщелачивания и др.). Компенсация выхода хвостов увеличением массы перерабатываемого сырья повышает производительность сепаратора.

Источники информации

1. Зубков А.А., Шуленина З.М., Клишин Д.А. Перспективы повышения извлечения золота из сульфидных руд Уральского региона с использованием отечественных центробежных сепараторов / Тезисы докладов юбилейных Плаксинских чтений // М.: ПН ГП-ИГД им. А.А.Скочинского. - 2000 г. - С.44.

2. Валиев Нияз Гадым-оглы. Научно-методические и технологические основы гидромеханизированной подготовки золотосодержащих пород для извлечения мелкого золота / Диссертация на соиск. ученой степени доктора технич. наук. - Екатеринбург. - 2002. - С.61-63 (прототип).

3. Верхотуров М.В., Кисляков В.Е. Извлечение и концентрация мелкого золота в гравитационных аппаратах / Тезисы докладов юбилейных Плаксинских чтений // М.: НН ГП-ИГД им. А.А.Скочинского. - 2000 г. - С.44.

Изобретение относится к технике разделения дисперсных материалов по величине плотности частиц и может использоваться для извлечения золота и др. тяжелых минералов из рыхлых отложений, измельченных руд и другого природного и техногенного минерального сырья в процессах его переработки. Трехпродуктовый сепаратор центробежного типа состоит из корпуса с вращающимися роликами, которые прикреплены к его внутренней поверхности, патрубков для подачи в сепаратор пульпы, промывной воды и вывода хвостов из сепаратора, конической чаши с окнами в верхней части для разгрузки концентрата, порогом на внутренней кромке чаши для выделения промпродукта, пустотелой стенкой из эластичного материала, приобретающей подвижность при деформировании ее роликами. Сепаратор содержит агрегат для подачи пульпы в чашу, который имеет головку в виде цилиндра или призмы, цилиндрическую или призматическую трубу с жестко закрепленной на ее нижнем конце насадкой в виде полой усеченной пирамиды или конуса. Трубу с насадкой выполняют с возможностью вращения относительно вращения чаши в прямом или противоположном направлении. Головка, труба и верхняя часть насадки имеют одинаковую или разную величину живого поперечного сечения в зонах соединений. Приспособление для вывода хвостов выполнено в виде трубы, вставленной в головку и проходящей через трубу агрегата подачи пульпы. Технический результат - повышение извлечения золота из перерабатываемого материала, а также повышение производительности сепаратора. 2 ил.

Трехпродуктовый сепаратор центробежного типа, содержащий корпус с вращающимися роликами, которые прикреплены к его внутренней поверхности, патрубки для подачи в сепаратор пульпы, промывной воды и вывода хвостов из сепаратора, коническую чашу с окнами в верхней части для разгрузки концентрата, порогом на внутренней кромке чаши для выделения промпродукта, пустотелой стенкой из эластичного материала, приобретающей подвижность при деформировании ее роликами, отличающийся тем, что подачу пульпы в чашу сепаратора осуществляют при помощи агрегата, который содержит головку в виде цилиндра или призмы, цилиндрическую или призматическую трубу с жестко закрепленной на ее нижнем конце насадкой в виде полой усеченной пирамиды или конуса, при этом трубу с насадкой выполняют с возможностью вращения относительно вращения чаши в прямом или противоположном направлении, а головка, труба и верхняя часть насадки имеют одинаковую или разную величину живого поперечного сечения в зонах соединений.