Машина отсадочная центробежная Российский патент 2020 года по МПК B03B5/10 B03B5/24 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для обогащения алмазосодержащего сырья, других руд и песков, содержащих тяжелые минералы в интервале крупности 0,5 - 8,0 мм.

Известны серийно выпускаемые отсадочные машины типа ОМГР (www.tokltd.com), типа МОД (www.zavodtrud.ru), типа МО (www.zaoplatov.ru) имеющих применение в алмазодобывающей промышленности, как в России, так и за рубежом. Отсадочные машины этого типа имеют две и более отсадочные камеры круглого или прямоугольного профиля в плане и принципиально различаются устройством, создающим восходяще-нисходящие импульсы воды благодаря которым происходит разделение минералов. В первом случае восходяще-нисходящие импульсы воды происходят за счет движения мембраны в неподвижном отсадочном отделении, во втором случае за счет подвижности конуса соединенного с неподвижной частью отсадочного отделения посредством диафрагмы, в третьем случае восходяще-нисходящие импульсы воды обеспечиваются сжатым воздухом, поступающим в неподвижные отсадочные отделения.

Во всех случаях разделение обогащаемого сырья происходит за счет только одного физического воздействия - восходяще-нисходящих импульсов воды. Движение материала, в горизонтальной плоскости, поступательное и происходит от места загрузки в передней части отсадочной камеры, к месту разгрузки, расположенному с противоположной стороны, задней части отсадочной камеры.

При этом нижний продукт (концентрат) оседает вниз и разгружается в нижней части отсадочного отделения, либо накапливается на дне отсадочной камеры (на решете), а верхний продукт (хвосты) смывается потоком воды в задней части отсадочной камеры.

Недостатком этих машин является снижение эффективности обогащения с уменьшением крупности обрабатываемого материала менее 2,0мм.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому изобретению по физической сути осуществляемого процесса разделения, является машина отсадочная центробежная включающая: опорную раму, два неподвижных отсадочных отделения, две отсадочные камеры конусообразной формы с перфорированными стенками установленные внутри отсадочных отделений и закрепленные на вращающихся вертикальных валах, два подвижных конуса, две диафрагмы, балансирный привод, загрузочное и разгрузочное приспособление для концентрата и хвостов, уплотнение зазора между вращающейся камерой и отсадочным отделением выполненное в виде узла, плавающие опоры вращающихся валов.

Загрузочное приспособление представляет собой воронку, установленную над полым вращающимся валом. Разгрузочное приспособление концентрата представляет собой патрубок фиксированного проходного сечения для непрерывной разгрузки, установленный в нижней части отсадочного отделения. Разгрузочное приспособление хвостов, представляет собой кольцеобразный желоб, установленный неподвижно на отсадочном отделении по периферии вращающейся камеры, (патент РФ 2209679, 2001г).

В данном случае, разделение обогащаемого сырья происходит за счет двух физических воздействий: центробежной силы и отсадки в восходяще-нисходящих импульсах воды.

Прототип предназначен для обогащения руд и песков, содержащих тяжелые мелкоразмерные минералы, крупностью 0,5мм и менее и рекомендован к применению на обогащении руд и песков цветных и драгоценных металлов.

К недостаткам прототипа следует отнести узкий спектр крупности обогащаемого сырья и сложность конструкции. Узкий спектр крупности определяется конструкцией плавающей опоры вращающегося вала и уплотнением зазора между вращающейся камерой и неподвижным отсадочным отделением. В обоих случаях защита от попадания в эти узлы твердых абразивных частиц предполагается за счет подачи воды с избыточным давлением. Данная схема не предусматривает обогащение более крупных классов, так как это приведет к разрушению узлов отсадочной машины.

В основу изобретения легла идея создания обогатительного оборудования способного эффективно обогащать алмазосодержащий материал в диапазоне крупности 0,5 - 8,0мм, при этом конструкция должна отличаться простотой и надежностью в эксплуатации и не требовать высоких эксплуатационных затрат.

Указанная цель достигается тем, что машина отсадочная центробежная, включающая: опорную раму, два симметрично расположенных отсадочных отделения, устройство для создания восходяще-нисходящих импульсов воды в отсадочных отделениях, загрузочное и разгрузочные приспособления концентрата и хвостов, узел для подачи надрешетной воды и узел подачи подрешетной воды имеет следующие существенные признаки, влияющие на технический результат:

Отсадочное отделение представляет собой открытый сверху цилиндр с конической нижней частью.

Устройство для создания восходяще-нисходящих импульсов воды представляет собой электропривод, кривошипно-шатунный механизм, балансир, штока и мембраны установленные в отсадочных отделениях.

Отсадочная камера представляет собой открытый сверху цилиндр, на дне которого установлено решето. В качестве решета используется сито с ячейкой 0,5мм. В центре решета имеется отверстие для установки разгрузочного приспособления хвостов. Отсадочная камера установлена на отсадочном отделении неподвижно сверху. Вращение отсадочной камеры не предусматривается.

Загрузочное приспособление представляет собой входной желоб с вертикальными бортами и горизонтальным днищем. Входной желоб установлен на отсадочной камере тангенциально, с возможностью подачи исходного питания по касательной к внутренней стенке отсадочной камеры. Днище входного желоба расположено на определенной высоте от решета, определяемой высотой слоя обогащаемого материала в отсадочной камере. Входной желоб и отсадочная камера, конструктивно, выполнены как единое целое.

Разгрузочное приспособление верхнего продукта представляет собой хвостовую трубу, вертикально установленную по центру отсадочного отделения. В верхней части, хвостовая труба имеет сквозной выход в отсадочную камеру через отверстие в решете. Верхняя торцевая часть хвостовой трубы расположена на определенной высоте от решета, определяемой высотой слоя обогащаемого материала. Нижняя часть хвостовой трубы выведена наружу, за пределы подрешетного пространства отсадочного отделения.

Разгрузочное приспособление нижнего продукта представляет собой разгрузчик и вентиль концентрата. Разгрузчик выполнен в виде узла и представляет собой замкнутый контур, образующий полость с внутренней стороны хвостовой трубы. Контур перекрывает два отверстия, выполненные в стенке хвостовой трубы и расположенные одно над другим. Верхнее отверстие входное, расположено непосредственно над решетом отсадочной камеры. Нижнее отверстие выходное, имеет больший диаметр и расположено под решетом. Отверстия предназначены для разгрузки концентрата с решета отсадочной камеры в подрешетное пространство отсадочного отделения. На оси верхнего входного отверстия, в стенке разгрузчика, установлен запорный винт с возможностью перекрытия верхнего входного отверстия, либо обеспечения дозированной разгрузки концентрата в подрешетное пространство отсадочного отделения. В верхней части разгрузчика установлен сапун представляющий собой патрубок, соединяющий полость разгрузчика с атмосферой. Верхний торец сапуна расположен несколько выше торца хвостовой трубы, для исключения попадания легких минералов в контур разгрузчика и соответственно в концентрат. Вентиль концентрата расположен в нижней части отсадочного отделения.

Узел подачи надрешетной воды представляет собой патрубок установленный в точке примыкания входных желобов отсадочных камер друг к другу, с возможностью одновременной подачи воды в обе отсадочные камеры.

Узел подачи подрешетной воды представляет собой патрубок с возможностью подачи воды в подрешетное пространство отсадочного отделения.

Заявленная машина отсадочная центробежная отличается от прототипа неподвижно установленными отсадочными камерами. Вращательное движение материала обеспечивается за счет тангенциального входа исходного питания и надрешетной воды с заданной скоростью при одновременном воздействии восходяще-нисходящих импульсов воды, которые способствуют разрыхлению и подвижности материала в отсадочной камере. Центральное расположение хвостовой трубы способствует эффективному удалению легкого продукта, который отделяется под воздействием центробежной силы. Применение разгрузчика позволяет гибко управлять технологическим процессом. Позволяет получать концентраты с низким выходом и высоким извлечением полезного компонента. Отсутствие вращающихся частей, контактирующих с обогащаемым материалом, позволяет использовать заявленное изобретение в диапазоне крупности 0,5 - 8мм

Совокупность известных и новых признаков отличает заявленную машину отсадочную центробежную простотой конструкции и надежностью в эксплуатации.

Приведенные отличительные признаки не известны и очевидным образом не вытекают из уровня техники.

На фиг. 1 изображена схема заявленной машины отсадочной центробежной в двух проекциях: вид сверху и продольное сечение. Опорная рама, электропривод не показаны.

На фиг. 2 показана схема работы разгрузчика. Запорный винт в положении «Открыто».

На фиг. 3 фотография работающей заявленной машины отсадочной центробежной на обогащении алмазосодержащего сырья класса -2+1мм. Зеленым контуром показан верхний продукт удельным весом менее 2,9 гр/см³ выделяемый в результате воздействия центробежной силы.

На фиг. 4 фотография, крупный план схода материала в хвосты. Зеленым контуром выделен сектор схода верхнего продукта удельным весом до 2,9гр/см³, красным контуром выделен сектор схода верхнего продукта удельным весом 2,9 - 3,3гр/см³.

На фиг. 5 показан технический результат - концентрат, полученный через разгрузчик 3,3 - 4,2 гр/см³.

На фиг. 6 показан технический результат - концентрат крупным планом. Концентрат представлен тяжелыми минералами-спутниками алмаза: пикроильменит, пироп, хромдиопсид и др., а также 1 кристалл алмаза.

На фиг. 7 фотография машины отсадочной ОМГР-02М. По конструктивному исполнению наиболее близка к заявленному изобретению. Использована за основу при осуществлении изобретения.

На фиг. 8 фотография заявленной на изобретение машины отсадочной центробежной с обогащаемым материалом в отсадочных камерах в статичном состоянии.

На фиг. 9 изображена схема машины отсадочной центробежной прототипа.

Заявленная машина отсадочная центробежная включает: опорную раму (на фиг. 1 не показана) на которой расположены два одинаковых симметрично расположенных отсадочных отделения (1), каждое из которых содержит отсадочную камеру (2) с установленным в ее нижней части решетом (3) и входным желобом (4), хвостовую трубу (5) с разгрузчиком (6), вентиль концентрата (7), патрубок подачи подрешетной воды (на фиг. 1. не показан), мембрану (8) со штоком (9) вставленную в отсадочное отделение. Отсадочная машина центробежная также включает питающий желоб (10), патрубок подачи надрешетной воды (11), балансир (12) и привод, обеспечивающий возвратно-поступательные движения балансира (на фиг. 1 не показан).

Заявленная машина отсадочная центробежная, на обогащении алмазосодержащего сырья, работает следующим образом:

Исходное питание через питающий желоб поступает на входные желоба, делится на два одинаковых потока. Один поток исходного питания поступает на левую отсадочную камеру, второй поток материала поступает на правую отсадочную камеру. Обе отсадочные камеры работают параллельно.

Поток надрешетной воды, поступающий через патрубок (11), разгоняет материал до определенной скорости и вводит в отсадочную камеру тангенциально, создавая центробежное поле. При этом поток надрешетной воды, на входе в центробежное поле, максимально прижимает поступающий материал к стенке отсадочной камеры, где центробежная сила максимальна.

Под действием центробежной силы происходит перераспределение материала по плотности. Легкий материал вытесняется к центру и уходит в хвостовую трубу, причем материал удельным весом до 2,9 гр/см³ уходит в хвостовую трубу уже на первом витке движения материала в отсадочной камере.

Действие центробежной силы ярко выражено только в первой половине движения обрабатываемого материала по кругу, так как угловая скорость движения среды в неподвижной отсадочной камере быстро падает, однако этого оказывается достаточно, чтобы эффективно отделить легкий материал и сразу вывести его из обогащения. На фиг. 3 зеленым цветом обозначен материал верхнего продукта, выделенный под воздействием центробежной силы (удельный вес до 2,9 гр/см³, материал обычно более светлый).

Обогащаемый материал удельным весом более 2,9 гр/см³, под воздействием центробежной силы движется вдоль стенки отсадочной камеры и за пределами эффективного центробежного поля, разделяется под действием восходяще-нисходящих импульсов воды (отсадки). Материал промежуточной плотности 3,0-3,3 гр/см³, в зависимости от формы зерна, шероховатости, окатанности, может находиться в отсадочной камере значительное время продолжая движение по кругу и неоднократно попадая в центробежное поле, что также способствует более полному извлечению в концентрат полезного компонента. Гидродинамические условия стесненного движения материала в отсадочной камере создаются таким образом, что на торце хвостовой трубы визуально различаются два сектора разгрузки. На фиг. 4 показан крупный план схода материала в хвостовую трубу. Зеленым цветом показан сектор схода в хвосты материала удельным весом до 2,9 гр/см³(материал более светлый), красным цветом показан сектор схода в хвосты материала удельным весом 2,9 - 3,3 гр/см³ (материал более темный и более окатанный).

Материал нижнего продукта удельным весом более 3,3 гр/см³, продолжая вращательное движение, но со значительно меньшей скоростью, накапливается в нижнем слое, при этом равномерно заполняя всю площадь решета отсадочной камеры.

По способу съема концентрата, выделяются два режима работы машины отсадочной центробежной: При обработке материала с низким содержанием тяжелых минералов, запорный винт разгрузчика (13) находится в положении «Закрыто». Концентрат накапливается на решете. Периодически производится остановка технологического процесса и съем накопившегося концентрата. При обработке материала с высоким содержанием тяжелых минералов, запорный винт разгрузчика находится в положении «Открыто», концентрат проходит отверстия (14, 15) и накапливается в нижней конусной части отсадочного отделения. Периодически производится выпуск накопившегося концентрата через вентиль концентрата (7) без остановки технологического процесса.

Гидравлическое сопротивление движения воды через отверстия разгрузчика значительно меньше, чем через ячейки решета отсадочной камеры. В результате может возникнуть отрицательное явление для процесса отсадки, в виде турбулентного перемешивания уже отделенного тяжелого материала с более легким, вблизи верхнего входного отверстия (14) и возможен сход тяжелых минералов в хвосты, особенно характерно для обогащения материала менее 2мм. Для решения проблемы в конструкцию разгрузчика включен сапун (16).

Сапун служит для сброса излишнего импульса воды в такт нагнетания (восходящего потока) для предотвращения сброса в хвосты тяжелых минералов, находящихся вблизи верхнего входного отверстия разгрузчика.

Степень открытия запорного винта разгрузчика определяет качество и количество концентрата и позволяет контролировать и изменять эти показатели в режиме нормальной работы машины отсадочной центробежной, без остановки технологического процесса. На фиг. 5, 6 показан концентрат, полученный через разгрузчик.

Заявленное изобретение было осуществлено изменением конструкции машины отсадочной ОМГР-02М (фиг. 7). Для этого в отсадочные камеры вмонтированы входные желоба с устройством подачи надрешетной воды, по центру отсадочных отделений установленны хвостовые трубы с разгрузчиками. Положение первой отсадочной камеры по высоте, было установлено на одном уровне со второй отсадочной камерой. Изменено положение питающего желоба на центральное. На фиг. 8 изображена машина отсадочная центробежная полученная в результате изменения конструкции машины отсадочной ОМГР-02М.

Были проведены испытания машины отсадочной центробежной и сравнительная оценка извлечения на различных классах крупности с целью подтверждения технического результата.

При обработке алмазосодержащего материала первой и второй категории обогатимости класса -8+4мм, извлечение машины отсадочной центробежной не отличалось от показателей машины отсадочной ОМГ-02М и находилось на уровне 100%. При обработке материала третьей категории обогатимости, извлечение машины отсадочной центробежной оказалось выше на 5 - 10%. Анализ проводился пробросом трассеров с удельными весами 2,7 - 3,53 гр/см³ размером 6х6х6 мм.

При обработке алмазосодержащего материала класса -2+0,5мм, разных категорий обогатимости, извлечение машины отсадочной центробежной оказалось выше отсадочной машины ОМГР-02М на 20 - 40%. Анализ проводился путем оценки количества минералов-спутников алмаза поступающих в концентрат.

Машина отсадочная центробежная объявленная прототипом (фиг. 9), предназначена для обогащения материала крупностью менее 0,5мм и в первую очередь тонкого золота. Данных об извлечении прототипом материала крупностью -8+0,5мм не имеется.

Заявленная на изобретение машина отсадочная центробежная отличается следующими очевидными преимуществами перед прототипом:

1. Широкий спектр крупности обогащаемого материала (-8+0,5мм);

2. Возможность контроля и корректировки основных показателей обогащения, извлечения и выхода в концентрат, посредством разгрузчика в режиме нормальной работы оборудования;

3. Простота и надежность.

Предложенное изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для обогащения алмазосодержащего сырья, других руд и песков, содержащих тяжелые минералы в интервале крупности 0,5–8,0 мм. Машина отсадочная центробежная включает опорную раму, отсадочное отделение в виде неподвижного вертикального цилиндра с конической нижней частью и отсадочной камеры, устройство, предназначенное для создания восходяще-нисходящих импульсов воды в отсадочном отделении, загрузочное приспособление для подачи исходного питания, разгрузочное приспособление для верхнего и нижнего продуктов, узел для подачи надрешетной воды и узел подачи подрешетной воды. Отсадочная камера, выполненная в виде цилиндра с решетом в нижней части, установлена неподвижно, без возможности вращения. В стенке отсадочной камеры имеется не менее одного загрузочного приспособления выполненного в виде горизонтального входного желоба, продольная ось которого направлена тангенциально к центральной оси отсадочной камеры. Дальняя от центральной оси отсадочной камеры стенка входного желоба, направлена по касательной к стенке отсадочной камеры. Разгрузочное приспособление для верхнего продукта выполнено в виде трубы установленной по центральной оси отсадочного отделения. Верхняя входная часть трубы расположена внутри отсадочной камеры, а нижняя выходная часть трубы расположена за пределами отсадочного отделения. Отсадочная камера имеет не менее одного разгрузочного приспособления для нижнего продукта, выполненного в виде узла с отверстиями для разгрузки нижнего продукта обогащения из отсадочной камеры. Узел подачи надрешетной воды выполнен в виде патрубка, расположенного во входном желобе, для обеспечения необходимой линейной скорости исходного питания на входе в отсадочную камеру. Разгрузочное приспособление нижнего продукта имеет запорный винт, позволяющий регулировать скорость разгрузки нижнего продукта обогащения из отсадочной камеры. Технический результат – повышение эффективности обогащения разделяемого материала в диапазоне крупности 0,5–8,0 мм. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Машина отсадочная центробежная, включающая опорную раму, отсадочное отделение в виде неподвижного вертикального цилиндра с конической нижней частью и отсадочной камеры, устройство, предназначенное для создания восходяще-нисходящих импульсов воды в отсадочном отделении, загрузочное приспособление для подачи исходного питания, разгрузочное приспособление для верхнего и нижнего продуктов, узел для подачи надрешетной воды и узел подачи подрешетной воды, отличающаяся тем, что отсадочная камера, выполненная в виде цилиндра с решетом в нижней части, установлена неподвижно, без возможности вращения, в стенке отсадочной камеры имеется не менее одного загрузочного приспособления выполненного в виде горизонтального входного желоба, продольная ось которого направлена тангенциально к центральной оси отсадочной камеры, а дальняя от центральной оси отсадочной камеры стенка входного желоба, направлена по касательной к стенке отсадочной камеры, разгрузочное приспособление для верхнего продукта выполнено в виде трубы установленной по центральной оси отсадочного отделения, верхняя входная часть трубы расположена внутри отсадочной камеры, а нижняя выходная часть трубы расположена за пределами отсадочного отделения, отсадочная камера имеет не менее одного разгрузочного приспособления для нижнего продукта, выполненного в виде узла с отверстиями для разгрузки нижнего продукта обогащения из отсадочной камеры.

2. Машина отсадочная по п. 1, отличающаяся тем, что узел подачи надрешетной воды выполнен в виде патрубка, расположенного во входном желобе, для обеспечения необходимой линейной скорости исходного питания на входе в отсадочную камеру.

3. Машина отсадочная по п. 1, отличающаяся тем, что разгрузочное приспособление нижнего продукта имеет запорный винт, позволяющий регулировать скорость разгрузки нижнего продукта обогащения из отсадочной камеры.