КЛАССИФИКАТОР Российский патент 2017 года по МПК B07B4/08 B03B5/62 

Область техники

В целом, изобретение относится к классификатору. В частности, помимо прочего, настоящее изобретение относится к обогатительному противоточному классификатору (Reflux™) для сортировки материалов, например частиц руды в горной добыче и обогащении полезных ископаемых.

Уровень техники

Классификация частиц по крупности и (или) плотности часто используется в обогащении полезных ископаемых. Для классификации частиц их обычно помещают в раствор для формирования шлама. Затем этот шлам пропускают через различное оборудование для разделения по крупности и (или) плотности.

К одному из типов такого оборудования принадлежит классификатор, разделяющий частицы в соответствии с их крупностью и (или) плотностью. В противоточных классификаторах обычно используется шлам в псевдоожиженном состоянии, который пропускается через ряд параллельных пластин или ламелей, которые используют гравитацию для отделения твердых частиц от жидкости. Для работы противоточного классификатора необходимо, чтобы разделяемый материал образовывал псевдоожиженный (кипящий) слой, что является основой для гравитационного разделения.

Однако в случае сырья с низким содержанием минералов обычно это наиболее ценные минералы, например золото или алмазы, исходное содержание этих минералом составляют несколько процентов или менее, и только относительно небольшая часть загружаемого материала дает нижний продукт. Это приводит к тому, что в противоточном классификаторе возникают трудности с формированием эффективного кипящего слоя. В некоторых случаях формирование кипящего слоя может занять много часов, и в течение этого времени не происходит эффективного разделения или обогащения, что выражается в потере производительности. Кроме того, даже если и удается сформировать кипящий слой, обогащение минералов настолько незначительно, что на практике их приходится подвергать многократной обработке, чтобы достичь требуемого выхода минерала. Все это усложняет обработку, приводит к росту капитальных вложений и эксплуатационных расходов и дальнейшему снижению рентабельности.

Следует хорошо понимать, что любая сделанная в настоящем раскрытии ссылка на материалы или информацию, или более раннюю публикацию, не являются признанием того, что любые материалы, информация или публикация образуют часть общедоступного известного уровня техники в данной области как в Австралии, так и в любой другой стране.

Задачи изобретения

Задачей настоящего изобретения является преодоление или по меньшей мере ослабление одной или более из описанных выше проблем и (или) предоставление потребителю практичного или коммерчески выгодного варианта.

Другие основные задачи настоящего изобретения будут очевидны из приведенного далее описания.

Раскрытие изобретения

В одной своей форме, которая необязательно может быть единственной или действительно наиболее широкой, изобретение представляет классификатор, включающий:

перемешивающую камеру, имеющую днище для создания псевдоожиженого слоя (далее - перемешивающее псевдоожижающее днище); и

обогатительную камеру, имеющую днище для создания псевдоожиженого слоя (далее - обогатительное псевдоожижающее днище),

причем обогатительное псвдоожижающее днище и по меньшей мере часть обогатительной камеры расположены ниже перемешивающего псевдоожижающего днища.

Обогатительная камера предпочтительно имеет меньший объем, чем перемешивающая камера, а площадь обогатительного псевдоожижающего днища предпочтительно меньше площади перемешивающего псевдоожижающего днища. Обогатительная камера предпочтительно имеет меньшую площадь горизонтального поперечного сечения, по сравнению с перемешивающей камерой.

Площадь поперечного сечения обогатительной камеры предпочтительно составляет по меньшей мере половину площади поперечного сечения перемешивающей камеры; более предпочтительно имеет по меньшей мере на порядок меньшую площадь по сравнению с площадью поперечного сечения перемешивающей камеры; еще более предпочтительно приблизительно от 20 до 200 раз меньше площади поперечного сечения перемешивающей камеры.

Предпочтительно псевдоожижающие днища имеют в основном коническую или усечено-коническую форму. Предпочтительно псевдоожижающие днища имеют несколько сопел, приспособленных для впуска текучей среды в соответствующие камеры, при этом количество сопел обогатительного псевдоожижающего днища предпочтительно меньше, чем у перемешивающего псевдоожижающего днища.

Предпочтительно под каждым псевдоожижающим днищем расположена камера псевдоожижения. Предпочтительно перемешивающая камера псевдоожижения, расположенная под перемешивающим псевдоожижающим днищем, сообщается (связана по текучей среде) с перемешивающей камерой через сопла перемешивающей камеры, и, предпочтительно обогатительная камера псевдоожижения, расположенная под обогатительным псевдоожижающим днищем, связана по текучей среде с обогатительной камерой через сопла обогатительной камеры.

Предпочтительно обогатительная камера расположена в основном ниже перемешивающего псевдоожижающего днища перемешивающей камеры. Предпочтительно обогатительная камера расположена по центру относительно перемешивающей камеры и (или) перемешивающего псевдоожижающего днища перемешивающей камеры. Предпочтительно обогатительная камера имеет один или более датчиков давления. Предпочтительно обогатительная камера имеет по меньшей мере два датчика давления, расположенные продольно между перемешивающим псевдоожижающим днищем и обогатительным псевдоожижающим днищем.

Предпочтительно обогатительная камера имеет в основном продолговатую, желательно цилиндрическую форму. Предпочтительно обогатительное псевдоожижающее днище расположено со стороны конца обогатительной камеры, противоположного относительно ее конца, прилегающего к перемешивающей камере и (или) перемешивающему псевдоожижающему днищу. Предпочтительно обогатительная камера проходит вниз от области вершины (конуса) перемешивающего псевдоожижающего днища.

Предпочтительно обогатительная камера имеет выпускное отверстие, желательно в виде клапана разгрузки сгущенного продукта. Предпочтительно клапан разгрузки сгущенного продукта располагается вблизи обогатительного псевдоожижающего днища. Предпочтительно клапан разгрузки сгущенного продукта расположен по центру относительно обогатительного псевдоожижающего днища. Предпочтительно клапан разгрузки сгущенного продукта выполнен с возможностью выведения материала из обогатительной камеры.

Предпочтительно классификатор также включает сепараторную камеру, расположенную над перемешивающей камерой, для отделения твердых частиц от шлама. Предпочтительно сепараторная камера выполнена с возможностью извлечения твердых частиц из шлама под действием гравитации так, что они опускаются обратно в перемешивающую камеру. Предпочтительно сепараторная камера может включать по меньшей мере одну камеру деаэрации и (или) по меньшей мере один лоток. Предпочтительно сепараторная камера включает группу пакетов пластин. Предпочтительно пакеты пластин включают несколько параллельных пластин. Предпочтительно несколько параллельных пластин расположены под наклоном.

В другой своей форме изобретение представляет собой способ сортировки материалов, при осуществлении которого:

подают материал, подлежащий сортировке, в перемешивающую камеру;

переводят материал в перемешивающей камере в псевдоожиженное состояние;

переносят часть материала в обогатительную камеру, связанную по текучей среде с перемешивающей камерой;

переводят материал в обогатительной камере в псевдоожиженное состояние;

формируют в обогатительной камере обогащающий псевдоожиженный слой;

сортируют материал посредством по меньшей мере обогащающего псевдоожиженного слоя; и

выводят более тяжелые части отсортированного материала из обогатительной камеры.

Предпочтительно способ включает шаг, при осуществлении которого формируют в перемешивающей камере псевдоожиженный слой перемешивания. Предпочтительно при осуществлении шага выведения более тяжелых частей отсортированного материала контролируют давление в по меньшей мере обогатительной камере для поддержания обогащающего псевдоожиженного слоя.

Предпочтительно при осуществлении способа также выполняют деаэрацию материала, подлежащего сортировке. Предпочтительно при осуществлении способа также продавливают материал через сепараторную камеру и выводят более легкие части отсортированного материала из сепараторной камеры.

Другие признаки настоящего изобретения будут ясны из приведенного далее подробного описания.

Краткое описание чертежей

Для облегчения понимания изобретения и его практического использования специалистом, приводится описание предпочтительных частных вариантов выполнения изобретения со ссылками на приложенные чертежи, на которых:

на фиг. 1 представлен перспективный вид сбоку классификатора в соответствии с вариантом выполнения изобретения;

на фиг. 2 представлен вид поперечного сечения классификатора, показанного на фиг. 1;

на фиг. 3 представлен вид сбоку поперечного сечения классификатора, показанного на фиг. 1;

на фиг. 4 представлен вид сверху в плане поперечного сечения классификатора, показанного на фиг. 1;

на фиг. 5 представлен перспективный вид сверху классификатора, показанного на фиг. 1.

Подробное описание осуществления изобретения

На фиг. 1-5 представлен классификатор в виде противоточного классификатора 100, используемого для сортировки материалов по крупности и плотности. Противоточный классификатор 100 имеет перемешивающую камеру 120, расположенную над обогатительной камерой 140 и под сепараторной камерой в виде камеры 160 осаждения.

Как ясно показано на фиг. 2 и 3, где представлены виды поперечного сечения классификатора 100, перемешивающая камера 120 имеет днище, обеспечивающее псевдоожижение, далее называемое перемешивающее псевдоожижающее днище 122, и обогатительная камера 140 имеет днище, обеспечивающее псевдоожижение, далее называемое обогатительное псевдоожижающее днище 142. Псевдоожижающие днища 122 и 142 оба имеют в основном коническую форму с множеством сопел 124 (не показаны на обогатительном псевдоожижающем днище 142).

Обогатительная камера 140 располагается по центру на вершине перемешивающего псевдоожижающего днища 122 и проходит вниз от перемешивающего псевдоожижающего днища 122 и перемешивающей камеры 120 к обогатительному псевдоожижающему днищу 142 и выпускному отверстию для материала в виде клапана 144 разгрузки сгущенного продукта. Клапан 144 разгрузки сгущенного продукта связан по текучей среде с обогатительной камерой 140 и может избирательно открываться для прохождения через него материала.

Обогатительная камера 140 значительно меньше по размерам, чем перемешивающая камера 120, особенно в области горизонтального сечения (т.е., перпендикулярно направлению силы тяжести), как это хорошо показано на фиг. 4. В предпочтительных вариантах выполнения площадь поперечного сечения обогатительной камеры 140 в 20-200 раз меньше площади горизонтального поперечного сечения перемешивающей камеры 120. Вследствие этого, обогатительное псевдоожижающее днище 142 также меньше перемешивающего псевдоожижающего днища 122.

Обогатительная камера 140 имеет продолговатую цилиндрическую форму, и к ее концам на продольной оси прилегают перемешивающее псевдоожижающее днище 122 и обогатительное псевдоожижающее днище 142. Как перемешивающее псевдоожижающее днище 122, так и обогатительное псевдоожижающее днище 142 имеют центральные отверстия, причем в центральном отверстии перемешивающего псевдоожижающего днища 122 располагается обогатительная камера 140, а в центральном отверстии обогатительного псевдоожижающего днища 142 располагается клапан 144 разгрузки сгущенного продукта.

Под псевдоожижающим днищем 122 перемешивающей камеры 120 располагается камера 126 псевдоожижения, а под псевдоожижающим днищем 142 обогатительной камеры 140 аналогичным образом располагается камера 146 псевдоожижения. Камеры 126 и 146 псевдоожижения связаны с соответствующими перемешивающей камерой 120 и обогатительной камерой 140 по текучей среде через их соответствующие сопла в перемешивающем псевдоожижающем днище 122 и обогатительном псевдоожижающем днище 142.

Камера 160 осаждения, расположенная непосредственно над перемешивающей камерой 120, имеет впускное отверстие 162 и выпускное отверстие 164. Как хорошо показано на фиг. 5, где классификатор 100 изображен с удаленной верхней частью (не показана), камера 160 осаждения имеет группу пакетов 166 пластин. Пакеты 166 пластин содержат параллельные пластины, наклоненные относительно направления силы тяжести, для классифицирующего воздействия на материал, проходящий через пакеты 166 пластин.

Впускное отверстие 162 связано по текучей среде с несколькими приемными камерами 168, которые могут иметь наклонный потолок 170 для отвода воздуха, направляющий более легкие частицы воздуха вверх к трубе 172 отвода воздуха. Каждая приемная камера 168 связана по текучей среде с перемешивающей камерой 120 через опциональные спускные желоба 174, проходящие в перемешивающую камеру 120, позволяющие шламу из приемных камер 168 проходить в перемешивающую камеру 120 для обработки.

В камере 160 осаждения имеется насколько лотков 176 для перехватывания частиц, находящихся внутри шлама, после того как он прошел через пакеты 166 пластин. Лотки 176 связаны по текучей среде с отводной камерой 178, которая, в свою очередь, связана по текучей среде с выпускным отверстием 164. Трубы 172 отвода воздуха, в случае их использования, соединены по текучей среде через приемную камеру 168 непосредственно с лотками 176, позволяя более легким частицам воздуха проходить, минуя перемешивающую камеру 120 и пакеты 166 пластин.

В процессе использования, противоточный классификатор 100 принимает подлежащий сортировке материал в виде шлама во впускное отверстие 162, где производится его обработка противоточным классификатором 100. В частности, подлежащий сортировке материал проходит от впускного отверстия 162 в приемную камеру 168, где он может быть подвергнут деаэрации, при которой воздух в материале поднимается и направляется к трубе 172 отвода воздуха вдоль отводящего воздух наклонного потолка 170 приемной камеры 168. Воздух проходит по трубе 172 отвода воздуха к лоткам 176.

Из приемной камеры 168 материал далее проходит вниз по спускным желобам 174 к перемешивающей камере 120, расположенной ниже камеры 160 осаждения. Большая часть шлама далее перемешивается и подвергается псевдоожижению на перемешивающем псевдоожижающем днище 122 перемешивающей камеры 120, а меньшая часть, обычно содержащая более тяжелые фракции подлежащего сортировке материала, проходит к обогатительной камере 140, где она подвергается псевдоожижению на обогатительном псевдоожижающем днище 142.

Обогащающий псевдоожиженный слой сформирован в обогатительной камере 140, а псевдоожиженный слой перемешивания сформирован в перемешивающей камере 120. Более тяжелые материалы концентрируются обогащающим псевдоожиженным слоем и могут быть, когда это целесообразно, отведены через клапан 144 разгрузки сгущенного продукта. Псевдоожиженный слой перемешивания способствует переводу легких материалов в верхний продукт через камеру 160 осаждения и выпускное отверстие 164.

Обычно более легкие материалы проходят вверх через камеру 160 осаждения, где любые более тяжелые частицы сбрасываются в перемешивающую камеру 120 и (или) обогатительную камеру 140 параллельными пластинами 166. Более легкие и мелкие частицы могут проходить через пластины 166, где они проходят в лотки 176, отводную камеру 178 и выходят через выпускное отверстие 164.

Преимуществом противоточного классификатора 100 является его способность эффективной сортировки материалов с низким содержанием в сырье. В обогатительной камере 140 может быстро и эффективно формироваться обогащающий слой по ее поверхности с уменьшенной, по сравнению с перемешивающей камерой 120, площадью. Благодаря этому обеспечивается не только быстрое начало работы с минимальной задержкой по времени в ожидании формирования необходимого псевдоожиженного слоя, но также происходит более эффективное обогащение с получением продукта более высокого качества через клапан 144 разгрузки сгущенного продукта, для которого требуется минимальная дальнейшая обработка, либо не требуется вовсе. Таким образом, противоточный классификатор 100 обеспечивает существенное увеличение производительности, а также снижение эксплуатационных расходов и капитальных вложений.

В настоящем описании прилагательные, например, первый и второй, левый и правый, верхний и нижний и др. могут быть использованы только для того, чтобы отличать один элемент или действие от другого элемента или действия, не требуя и не подразумевая обязательного наличия такого соотношения или порядка. Там, где позволяет контекст, ссылка на единое целое, или компонент, или шаг, или др., не должна восприниматься как ограничение только этим единым целым, или компонентом, или шагом, но, напротив, может быть одним или более из этого единого целого, компонента, или шага и др.

Приведенное выше описание различных вариантов выполнения настоящего изобретения предназначено для его представления специалистам. Оно не предполагает исчерпывающей полноты или ограничения изобретения только одним раскрытым вариантом выполнения. Как было упомянуто выше, для специалистов в данной области будут очевидны многочисленные альтернативы или варианты настоящего изобретения. Соответственно, в то время как некоторые альтернативные варианты были рассмотрены конкретно, другие варианты выполнения будут очевидны специалистам или относительно легко могут быть разработаны ими. Предполагается, что настоящее изобретение охватывает все альтернативы, модификации и изменения рассмотренного здесь изобретения, и другие варианты выполнения, попадающие в область притязаний описанного изобретения.

В настоящем раскрытии и формуле, слово "содержащий/включающий" и его производные, в том числе "содержит" и "содержат", включают каждое из заявленных единых целых, но не исключают и включение одного или более других единых целых, если из контекста не следует иное.

Изобретение относится к обогатительному классификатору для классификации материалов, в частности для классификации частиц руды по крупности и/или плотности. Может быть использовано в горной добыче и обогащении полезных ископаемых. Классификатор включает перемешивающую камеру, имеющую перемешивающее псевдоожижающее днище и обогатительную камеру, имеющую обогатительное псевдоожижающее днище. Обогатительное псевдоожижающее днище и по меньшей мере часть обогатительной камеры расположены ниже перемешивающего псевдоожижающего днища. Обогатительная камера имеет площадь горизонтального поперечного сечения приблизительно от 20 до 200 раз меньше площади горизонтального поперечного сечения перемешивающей камеры. С помощью вышеуказанного классификатора осуществляют способ сортировки материала, включающий подачу подлежащего сортировке материала в перемешивающую камеру классификатора, перевод материала в перемешивающей камере в псевдоожиженное состояние, перенос части материала в обогатительную камеру классификатора, связанную по текучей среде с перемешивающей камерой, перевод материала в обогатительной камере в псевдоожиженное состояние, формирование в обогатительной камере обогащающего псевдоожиженного слоя, разделение материала посредством по меньшей мере обогащающего псевдоожиженного слоя и вывод более тяжелых частей отсортированного материала из обогатительной камеры. Технический результат – повышение эффективности разделения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Классификатор, включающий:

перемешивающую камеру, имеющую перемешивающее псевдоожижающее днище; и

обогатительную камеру, имеющую обогатительное псевдоожижающее днище,

причем обогатительное псевдоожижающее днище и по меньшей мере часть обогатительной камеры расположены ниже перемешивающего псевдоожижающего днища; и

обогатительная камера имеет площадь горизонтального поперечного сечения приблизительно от 20 до 200 раз меньше площади горизонтального поперечного сечения перемешивающей камеры.

2. Классификатор по п. 1, в котором обогатительная камера имеет конец, прилегающий к перемешивающему псевдоожижающему днищу, и в основном продолговатую форму, а обогатительное псевдоожижающее днище располагается на конце обогатительной камеры, противоположном концу, прилегающему к перемешивающему псевдоожижающему днищу.

3. Классификатор по п. 1, в котором обогатительная камера простирается вниз от области вершины перемешивающего псевдоожижающего днища.

4. Классификатор по п. 1, в котором обогатительная камера имеет выпускное отверстие и по меньшей мере два датчика давления, расположенных продольно между перемешивающим псевдоожижающим днищем и обогатительным псевдоожижающим днищем.

5. Классификатор по п. 1, в котором над перемешивающей камерой расположена сепараторная камера.

6. Классификатор по п. 5, в котором внутри сепараторной камеры располагается по меньшей мере один лоток.

7. Способ сортировки материала с использованием классификатора по любому из пп. 1-6, в котором:

подают подлежащий сортировке материал в перемешивающую камеру классификатора;

переводят материал в перемешивающей камере в псевдоожиженное состояние;

переносят часть материала в обогатительную камеру классификатора, связанную по текучей среде с перемешивающей камерой;

переводят материал в обогатительной камере в псевдоожиженное состояние;

формируют в обогатительной камере обогащающий псевдоожиженный слой;

разделяют материал посредством по меньшей мере обогащающего псевдоожиженного слоя; и

выводят более тяжелые части отсортированного материала из обогатительной камеры.

8. Способ по п. 7, в котором формируют в перемешивающей камере псевдоожиженный слой перемешивания.

9. Способ по п. 7, в котором при выведении более тяжелых частей отсортированного материала контролируют давление в по меньшей мере обогатительной камере для поддержания обогащающего псевдоожиженного слоя.

10. Способ по любому из пп. 7-9, в котором продавливают материал через сепараторную камеру и выводят более легкие части отсортированного материала из сепараторной камеры.