СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ТЯЖЕЛОЙ ТОНКОДИСПЕРСНОЙ ФРАКЦИИ ГИДРОВЗВЕСИ Российский патент 2022 года по МПК B03B7/00 B03B5/64 

Изобретение относится к горному делу, а именно, к обогатительным процессам, и может быть использовано для улавливания тяжелых тонкодисперсных фракций ценного компонента, например, золота, при промывке металлоносных песков.

Известен способ обогащения тонкодисперсных тяжелых частиц, реализуемый в тонкослойном разделителе минеральных частиц, включающий осаждение твердой фазы гидровзвеси на наклонное дно разделителя, вибрационное перемещение осевших частиц вдоль гофрированных каналов днища, отсечение нижнего слоя осадка в гофрах, вывод отсеченной части осадка, осветленной воды и сгущенного продукта наружу из нижней области разделителя (см. патент RU№2248848, МПК В03В 5/68, опубл. 27.03.2005).

Данный способ предназначен для выделения тяжелой тонкодисперсной фракции из потока полиминеральной гидровзвеси, образующейся при промывке металлоносных песков.

Недостатком известного решения является высокое содержание пустой породы в получаемом концентрате, а именно, ферромагнитных и относительно крупных, но неценных частиц.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности разделения и улавливания тяжелых минеральных частиц по их плотности в потоке полиминеральной гидровзвеси.

Технический результат достигается тем, что способ обогащения тяжелой тонкодисперсной фракции гидровзвеси, включающий осаждение твердой фазы в тонкослойном разделителе минеральных частиц, вибрационное перемещение осевших частиц вдоль гофрированных каналов днища разделителя, отсечение нижнего слоя осадка в гофрах, раздельный вывод отсеченного слоя, осветленной воды и сгущенного продукта из нижней части разделителя, отличается тем, что предварительно из гидровзвеси удаляют ферромагнитные частицы, а отсеченную часть осадка и осветленную воду объединяют в один поток с последующим выделением из потока тяжелой фракции путем струйного вымывания крупных и легких частиц.

Сущность изобретения в том, что способ обогащения тяжелых тонкодисперсных фракций состоит из последовательности прохождения исходной гидровзвеси через магнитный сепаратор для выделения из нее ферромагнитных частиц, с последующим переводом потока в тонкослойный разделитель, гравитационного осаждения твердых частиц на его дно, вибрационного перемещения осадка в нижнюю зону разделителя по гофрированным каналам днища, отсечение нижней части осадка в гофрах, раздельный вывод наружу отсеченного осадка, осветленной воды и сгущенного продукта, совмещение сформированных потоков осветленной воды и отсеченного осадка в один поток с последующим выделением из потока тяжелой фракции путем струйного вымывания крупных и легких частиц.

Прохождение гидровзвеси через магнитный сепаратор позволяет удалять ферромагнитные частицы из исходного потока гидровзвеси, а ее прохождение через тонкослойный разделитель формирует концентрат тяжелых частиц с равным или узким диапазоном гидравлической крупности и осветленную воду. Совмещение выходных потоков из тонкослойной оболочки отсеченного осадка и осветленной воды, с последующим переводом образующегося потока в горизонтальную емкость над бункерами, вымывает крупную по размерам пустую породу.

Таким образом, удаление ферромагнитных частиц и вымывание пустой породы из сформированного и отсеченного осадка в гофрах тонкослойного разделителя, повышает эффективность процесса обогащения тяжелой тонкодисперсной фракции, содержащейся в полиминеральной гидровзвеси.

На фиг. 1 изображена схема потоков гидровзвеси; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема тонкослойного разделителя; на фиг. 4 - физическая модель тонкослойного разделителя; на фиг. 5 - опытный образец тонкослойного разделителя; на фиг. 6 - схема вымывания легких по плотности частиц (3 этап способа).

На фиг. 1; 2; 3 изображено: 1 - магнитный сепаратор, 2 - колода, 3 - тонкослойный разделитель, 4 - вибратор, 5 - отсекающие карманы, 6, 7, 8 - бункеры для концентрата, промпродукта и хвостов.

Осуществление заявляемого способа производится следующим образом (см. фиг. 1). Исходный поток гидровзвеси проходит магнитный сепаратор 1, установленный в колоде 2, с удалением ферромагнитных частиц (этап 1), и поступает в тонкослойный разделитель 3, наклоненный под углом к горизонту с гофрированными каналами на дне (фиг. 2). Твердые частицы в тонкослойном пространстве с ламинарным режимом оседают на дно оболочки в гофрах, осветляя тем самым воду. Под действием вибратора 4, осадок перемещается вдоль гофр, при этом тяжелые частицы, за счет процесса сегрегации, переходят в нижнее положение осадочного слоя и отсекаются карманами 5 (фиг. 1; 2; 3), с выводом наружу сформированной тяжелой фракции в виде концентрата первой стадии обогащения. Осветленная вода и сгущенный продукт также выводятся из разделителя (этап 2). Выводимые потоки осветленной воды и отсеченного осадка объединяются в один поток, с последующим выделением из потока тяжелой фракции путем струйного вымывания крупных и легких частиц (этап 3). Так как твердые частицы имеют равный или узкий диапазон по гидравлической крупности, но отличаются размерами, то тяжелые мелкие частицы (ценный компонент) оседают в первом бункере 6 (фиг. 1; 6), а более крупные частицы (пустая порода) за счет парусности (V₁<V₂<V₃) переносятся (вымываются) потоком в последующие бункеры 7 и 8.

Способ осуществляется поэтапно. На первом этапе (фиг. 1) из потока гидровзвеси удаляют магнитные частицы (магнетит, геоматит). Согласно проведенным исследованиям Институтом горного дела севера (ИГДС СО РАН) (см. Федосеев С.М., Слепцова Е.С, Матвеев А.И. и др. К вопросу обогащения золотосодержащих шлихов, содержащих магнитные материалы // Горн. информ.-аналит.бюл. - 2014. - №10. - С. 123-128), удаление этой фракции повышает технологическую эффективность процесса обогащения по формуле Ханкока-Луйкена в 1,41 раза, что приводит к росту выделения тонкодисперсного золота на 14-76%. Способ можно осуществить, например, устройством (см. патент на полезную модель РФ №6348, МПК В03В 5/70, опубл. 16.04.1998).

На втором этапе формируется концентрат первой стадии обогащения в тонкослойном разделителе, где исходная гидровзвесь проходит тонкослойное пространство с ламинарным режимом потока (фиг. 1; 3) и твердая фаза взвеси осаждается на дно оболочки с переходом, за счет вибрационной транспортировки или самотеком, в нижнюю зону разгрузки. При этом осадочный слой в V-образном канале, за счет сегрегации частиц, изменяет свою закономерность по плотности от высоты слоя (фиг. 3-б). Лабораторные исследования этого процесса (см. Черкасов В.Г. Расширение функциональных возможностей тонкослойных (канальных) аппаратов в обогатительных процессах // Обогащение руд. 2017. №5. С. 42-47. DOI: 10/17580/or. 2017.05.07) на физической модели (фиг. 4), показали, что тяжелые частицы плотностью ρ_т>8000 кг/м³, с эквивалентным диаметром d_э<0,01 мм до 73% от исходного, выводятся через отсекающий карман 5 (фиг. 3) в концентрат. Возможные формы исполнения поперечного сечения тонкослойного разделителя представлены на фиг. 3-в. Промышленные исследования подобных аппаратов по качеству осветленной воды, с выходом 80-85% от питания (фиг. 5), показывают, что содержание твердой фазы в сливе снижается в 100-150 раз.

Процесс третьего этапа увеличивает содержание тяжелой фракции в концентрате за счет вымывания более крупных, но легких по плотности частиц. Рассмотрим этот процесс (фиг. 6) в соответствии с закономерностями (см. Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения: Учеб. для вузов. - 2-е изд. - М.: Недра, 1993. - 350 с.). При перемещении в потоке, на твердую частицу действует продольная сила (Р): для легких и крупных частиц P₁=3πV_Bd_э1μ, для мелких и тяжелых - P₂=3πV_Bd_э2μ, где V_B и μ - скорость и динамический коэффициент вязкости воды; d_э1 и d_э2 - эквивалентные диаметры крупных и мелких частиц. Определим их горизонтальное перемещение, соответственно S₁ и S₂, учитывая, что массы частиц одинаковые (m₁=m₂=m) и они перемещаются с одной высоты h, при одинаковых начальных условиях (V₀=0; S₀=0). Тогда, из дифференциальных уравнений их продольных перемещений после интегрирования, за одно и то-же время t получаем для каждой частицы S₁=3πV_Bd_э1μt² и S₂=3πV_Bd_э1μt², при этом Если эквивалентные диаметры где ρ_т - плотность твердых частиц, то это соотношение для частиц из кварца (ρ_т=2650 кг/м³) и золота (ρ_т=19000 кг/м) составит Это означает, что пустая порода, по сравнению с тяжелым ценным компонентом, при равных условиях, переносится дальше в 1,9 раза. Этот эффект заложен в третьем этапе предлагаемого способа. Если на втором этапе тяжелая фракция гидровзвеси концентрируется за счет гравитации в потоке с ламинарным режимом при числе Рейнольдса Re<500, то на третьем этапе процесс протекает при гидродинамическом режиме с Re>10000.

Предложенное техническое решение позволяет увеличить глубину извлечения тяжелого ценного компонента по тонким и мелким фракциям, содержащимся, например, в гидровзвесях промывки золотосодержащих песков на россыпных месторождениях, и довести уровень извлечения частиц класса -1+100 мкм до 80 - 90%, уменьшив содержание пустой породы в 2…3 раза. Одновременно предложенный способ выводит из технологической воды твердую фазу, снижая ее содержание в 100…150 раз, что позволяет до 80…85% воды вернуть в оборот.

Предложенное изобретение относится к горному делу, а именно к обогатительным процессам, и может быть использовано для улавливания тяжелых тонкодисперсных фракций ценного компонента, например, золота, при промывке металлоносных песков. Способ обогащения тяжелой тонкодисперсной фракции гидровзвеси включает осаждение твердой фазы в тонкослойном разделителе минеральных частиц, вибрационное перемещение осевших частиц вдоль гофрированных каналов днища разделителя, отсечение нижнего слоя осадка в гофрах, раздельный вывод отсеченного слоя, осветленной воды и сгущенного продукта из нижней части разделителя. Предварительно из гидровзвеси удаляют ферромагнитные частицы. Отсеченную часть осадка и осветленную воду объединяют в один поток с последующим выделением из потока тяжелой фракции путем струйного вымывания крупных и легких частиц. Технический результат - повышение эффективности разделения и улавливания тяжелых минеральных частиц по их плотности в потоке полиминеральной гидровзвеси. 6 ил.

Способ обогащения тяжелой тонкодисперсной фракции гидровзвеси, включающий осаждение твердой фазы в тонкослойном разделителе минеральных частиц, вибрационное перемещение осевших частиц вдоль гофрированных каналов днища разделителя, отсечение нижнего слоя осадка в гофрах, раздельный вывод отсеченного слоя, осветленной воды и сгущенного продукта из нижней части разделителя, отличающийся тем, что предварительно из гидровзвеси удаляют ферромагнитные частицы, а отсеченную часть осадка и осветленную воду объединяют в один поток с последующим выделением из потока тяжелой фракции путем струйного вымывания крупных и легких частиц.