ТРУБОШЛЮЗ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ ПЕСКОВ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ДРАГМЕТАЛЛОВ Российский патент 2023 года по МПК B03B5/42 B03B5/70 

Трубошлюз относится к горной промышленности и может использоваться для обогащения песков россыпных месторождений драгметаллов (золото, платина, серебро и др.).

В настоящее время при разработке рассыпных месторождений драгметаллов практически во всех странах для обогащения горной массы – песков применяются так называемые плоские или линейные шлюзы, представляющие собой корыта прямоугольного поперечного сечения шириной от 0,6 м до 2,0 м и длиной от 8,0 м до 30÷40 м. На днище корыта укладываются различного рода покрытия – коврики, трафареты и др., назначение которых создать микротурбуленцию в придонном слое несущей жидкости и этим способствовать гравитационному выделению (осаждению) драгметалла, имеющего плотность в 6-8 раз превосходящую плотность вмещающих пород. При всей своей простоте, надежности и эксплуатационной дешевизне плоские шлюзы современных промывочных приборов, как и их предшественники, обладают общими недостатками: ухудшением улавливающей способности со временем (вследствие заиливания постели), относительно трудоёмким способом съёма концентрата со шлюза - сполоска, и связанного с ним простоя промприбора, и большим объемом пустых пород концентрата при каждой съёмке, перерабатываемых вручную, и так же сопровождающейся некоторыми потерями мелких фракций драгметалла. [Верхотуров М.В. Гравитационные методы обогащения. М.: МАКС Пресс, 2006 г.],

В конечном итоге это приводит к потере драгметалла (в виде сноса мелких фракций) в среднем до 30÷40% от объема снятого со шлюза драгметалла. И чем мельче частицы драгметалла конкретного месторождения, тем больше величина потерь при промывке. Увеличить частоту съёма концентрата — значит увеличить продолжительность простоя промприбора на период съёма концентрата. В условиях ограниченности продолжительности промывочного сезона, (а в РФ подавляющее большинство россыпных месторождений благородных металлов находится в северном полушарии, где продолжительность сезона промывки не превышает 120÷130 суток) такая потеря времени (считай потеря производительности промприбора) не допускается.

Кроме того, рифли (трафареты) существующих шлюзов, укладываемые на днище шлюза и убираемые при съеме концентрата, имеют массу до 50÷60 кг на одну секцию длиной 1,2 м и демонтируются вручную, что также удлиняет процесс съёма концентрата, а значит, увеличивает и трудоемкость работ и простой промприбора.

Известен шлюз промывочного прибора [Патент RU № 2203141, МПК B03B 5/02, B03B 5/70, опубл. 21.06.2001 г.] для обогащения песков россыпных месторождений, состоящий из наклонного днища с вертикальными бортами, открытый со стороны нижней части, улавливающих элементов в виде сплошных порожков, закрепленных на днище, привода колебаний и оросителя. Днище с бортами установлено с возможностью изменения угла наклона вплоть до отрицательного, когда его задняя часть оказывается выше передней. Сплошные порожки установлены только в задней части днища. Остальные порожки выполнены прерывистыми, состоящими из чередующихся стенок и просветов между ними, причем стенки соседних порожков размещены в шахматном порядке. Перед нижними сплошными порожками выполнены канавки с разгрузочными отверстиями, под которыми снизу днища размещены с возможностью продольных перемещений кассеты с трубками, внутренние диаметры которых не меньше диаметров отверстий, а межцентровые расстояния между трубками равны межцентровым расстояниям отверстий.

Недостаток указанного шлюза – высокая сложность изготовления и эксплуатации, трудность поддержания задаваемого режима работы, необходимость периодической остановки промывочного прибора для сполоска – процесса съема концентрата со шлюза.

Известен обогатительный шлюз [Патент RU № 187582, МПК B03B 5/02, B03B 5/70, опубл. 25.12.2018 г.], выполненный в виде корыта с поперечным сечением в виде трапеции с узким основанием и с боковыми сторонами (бортами), наклоненными к основанию под углом, примерно, 40-50 град.

Недостатком данной конструкции шлюза является потеря улавливающей способности во времени вследствие заиливания постели шлюза и, как следствие, снос мелких фракций драгметалла в отвал, а также трудоемкость процесса сполоска шлюза.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является шлюзобарабанный концентратор тяжелых металлов с непрерывной разгрузкой концентрата [Патент RU № 201834, МПК В035/00, опубл. 17.09.2020 г.].

Шлюзобарабанный концентратор по указанному патенту представляет собой толстостенную трубу диаметром от 0,4 до 1,0 м, длиной до 3 м, изготовленную из стеклопластика или любого другого вида пластика, обладающего достаточной прочностью. На внутренней поверхности трубы нарезаны спиральные винтовые канавки по типу многозаходной резьбы. Поперечные сечения канавок квадратной или прямоугольной формы с размерами от 3×3 мм и более, зависящими от диаметра и толщины примененной трубы и наибольшей по крупности фракции пород горной массы, подаваемой на шлюз; внутри трубы проложена линия подачи воды, с расположенными по всей ее длине форсунками, а также установлен патрубок подачи пульпы. Труба установлена на роликах и может вращаться на них с помощью привода с определенной скоростью.

Недостаток такой конструкции шлюза состоит в сложности изготовления винтовых канавок по всей длине трубы шлюзобарабанного концентратора, а также в значительном разубоживании концентрата, вследствие неконтролируемости процесса смыва породы, особенно крупных фракций, в зоне сброса пульпы с загрузочного желоба в полость трубы, вследствие чего фракции породы тут же подхватываются в спиральных канавках и выносятся в приемную емкость концентрата, приводя к существенному его разубоживанию.

Техническим результатом заявляемого трубошлюза является повышение производительности устройства, повышение качества концентрата, обеспечение возможности оперативного управления процессом обогащения и снижение трудоемкости процесса съёма концентрата (очистки шлюза), достигаемая за счет непрерывности процесса разгрузки концентрата, отсутствия потерь времени и соответствующих трудозатрат на съем концентрата со шлюза.

Технический результат достигается за счет того, что трубошлюз включает опорную раму с поддерживающе-приводными роликами с установленной на них металлической обогатительной трубой. К внутренней поверхности трубы по всей её длине прикреплена неподвижно, например сваркой, спирально-коническая реборда, геометрические размеры и шаг навивки которой определяются в зависимости от максимального размера фракции, подаваемой на обогащение, а также установлен входной перфорированный патрубок для подачи пульпы, причем размер перфорации по длине патрубка изменяется участками от наименьшего при входе (например, ∅5мм) к наибольшему на выходе (например, ∅15), а высота реборды от входа в обогатительную трубу так же возрастает соответствующими участками от наименьшего значения h₁ на входе в перфорированный патрубок к наибольшему h₃ на выходе из перфорированного патрубка. Такое деление поступающей в обогатительную трубу фракции твердого компонента пульпы позволяет достичь наибольшей эффективности процесса обогащения (то есть наименьшего разубоживания концентрата) именно на входном участке, так как выдача концентрата в заявляемом устройства осуществляется в направлении, противоположном направлению потока пульпы.

На Фиг. 1 представлено принципиальное аксонометрическое изображение трубошлюза.

На Фиг. 2 представлен вид сбоку общего принципиального вида конструкции трубошлюза.

На Фиг. 3 представлен общий вид внутренних элементов конструкции обогатительной трубы трубошлюза.

На Фиг. 4 представлен вид обогатительной трубы трубошлюза в поперечном сечении.

Трубошлюз включает обогатительную трубу 1; раму 2; поддерживающе-приводные ролики 3; желоб 4 подачи пульпы; приемный перфорированный патрубок 5; спирально-коническую реборду 6.

Трубошлюз выполнен в виде металлической трубы длиной до 4 м необходимого диаметра (от 700 до 1000 мм), исходя из требуемой производительности, и оригинальной конструкции пульпоприемного узла на входе в обогатительную часть трубошлюза.

Обогатительная труба 1 трубошлюза включает центральный водовод 7 с форсунками 8, патрубок 11 обмыва приемного перфорированного патрубка 5 (перфотрубы); стальной каток 12; привод 10 вращения обогатительной трубы 1; крестовину 9.

Трубошлюз состоит из двух составных частей: обогатительной трубы 1 соответствующей длины и диаметра, и рамы 2 с опорно-приводными роликами 3 и приводом 10 вращения трубы (Фиг.1,2,3,4). Обогатительная труба 1 устанавливается на опорно-приводных роликах 3, прикрепленных к раме 2, имеющей возможность изменять (вместе с обогатительной трубой 1) угол наклона продольной оси к горизонту в пределах 5÷10 град. Обогатительная труба 1 вращается на указанных опорно-приводных роликах 3 вокруг продольной оси с определенной скоростью (предположительно, 1÷5 об/мин) при помощи привода 10 вращения (мотор-редуктора) с возможностью регулировки скорости вращения.

К внутренней поверхности обогатительной трубы 1 по всей её длине прикрепляется неподвижно, например сваркой, спирально-коническая реборда 6 с определенными размерами, шагом навивки и углом наклона образующей реборды 6 к продольной оси трубы.

Реборды 6 в зоне перфорированного приемного патрубка 5 меньше по высоте, чем за его пределами, и возрастают до максимальных по её окончанию. Каждому перфорированному участку приемного патрубка 5 (перфотрубы) соответствует конкретная высота реборды (см. фиг. 3), так что выдерживается соотношение h₃ > h₂ > h₁. Угол наклона образующей реборды 6 к продольной оси обогатительной трубы 1 составляет 50-55°.

Внутри обогатительной трубы 1 по всей её длине прокладывается центральный водовод 7 с форсунками 8 для обмыва одной из боковых стенок трубы (см. фиг. 4). Торцевая сторона обогатительной трубы 1 (со стороны подачи пульпы) закрывается плоской кольцевой заглушкой 13 (см. фиг. 3) с диаметром внутренней окружности на 25-30% меньше внутреннего диаметра обогатительной трубы 1. В зоне примыкания кольцевой заглушки 13 к началу спиральной реборды 6 в ней устроено выпускное окно 12, например, прямоугольного поперечного сечения с размером сторон, превышающим размер наибольшей фракции пускаемых на шлюз компонентов твердого, например, на 15-20%.

Для подачи пульпы в обогатительную трубу 1 используется приемное устройство - приемный перфорированный патрубок 5, представляющее собой трубу с наружным диаметром, равным диаметру внутренней окружности плоской кольцевой заглушки 13. Труба приемного патрубка 5 выполнена составной по длине: наружный участок (примерно четверть длины приемного патрубка 5) - сплошная труба, а далее - перфорированные части - 5а, 5б, 5в, причем размер перфорационных отверстий возрастает по участкам, увеличиваясь от входа от 10÷15% размера наибольшей фракции твердого, подаваемого на шлюз, до 50÷60% в конечной зоне приемного перфорированного патрубка 5. Участков с различными отверстиями перфорации не более 3-х.

Каждому перфорированному участку приемного патрубка 5 (перфотрубы) соответствует конкретная высота реборды 6 (см. фиг.3).

Подача в голову обогатительной трубы 1 пульпы с несформировавшимся потоком несущей жидкости с минимальной фракцией твердого и подача в эту зону дополнительного (контролируемого) объема воды обеспечат активный вынос пустых пород с этой зоны в сочетании с минимальной высотой реборд 6 в этой зоне, что будет способствовать повышению плотности концентрата в этой зоне.

Для очистки перфорационных отверстий от застревающих кусочков твердого имеется патрубок обмыва 11 (оросительный) (фиг.3, 4) от центральной трубы, проложенный над приемным патрубком 5 с оросительными отверстиями по всей длине перфорированной части приемного патрубка 5, а также обкатывающиеся по поверхности перфотрубы ролики-очистители 14.

Принцип работы трубошлюза состоит в следующем.

В обогатительную трубу 1 в её верхней части через подводящий желоб 4 подается пульпа с грохота-дезинтегратора промприбора соответствующей консистенции (отношение Т: Ж=1:8(1:10).

При подаче пульпы с грохота-дезинтегратора промприбора с некоторой скоростью в голову (верхнюю часть) трубошлюза происходит её растекание по дугообразной поверхности обогатительной трубы 1 и устремление потока к выходу в связи с наклоном трубы. При этом через перфорацию первого участка – 5а перфотрубы 5 (а также каждого последующего, то есть 5б и 5в) пульпа вместе с твердым компонентом соответствующего размера (начиная с минимальной фракции) перетекает на внутреннюю поверхность обогатительной трубы 1. А для поддержания необходимого соотношения Т: Ж=1:8 (10) в эту зону подается вода через патрубок 11 и регулируемый кран (на фиг. не показан). В этой зоне только формируется поток несущей жидкости, поэтому и размер отверстий перфорации, и высота реборды постепенно нарастают до наибольших для данного типоразмера трубошлюза значений. При этом на ребордах 6, располагаемых поперек обогатительной трубы 1 по всей её длине с определенным шагом, образуются кольцевые вихри так же, как это имеет место на рифлях существующих плоских шлюзов. Это, в свою очередь, вызывает отложение твердых компонентов пульпы в зонах нулевой турбулентности за каждой ребордой 6. Вращение обогатительной трубы 1 выводит осевший в пространстве между ребордами 6 на донной части твердый компонент (вместе с частицами драгметалла) из основного потока на некоторую величину. Эта зона (боковая сторона внутренней поверхности обогатительной трубы 1) обмывается водой из форсунок 8, расположенных с интервалом, равным шагу навивки спиральной реборды 6, а стекающий вниз поток воды подхватывает выносимый из основного потока осевший твердый компонент пульпы и смывает его обратно вниз в основной поток. Отметим немаловажное значение того фактора, что векторы скоростей основного потока пульпы (вдоль обогатительной трубы 1) и вектор скорости смываемого с боковой стенки обогатительной трубы 1 осевшего между рифлями компонента пересекаются, практически, под прямым углом. Пересечение векторов скоростей потоков вызывает дополнительную турбуленцию, способствующую взмучиванию осадка, выносу в хвосты более легких компонентов (пустой породы) пульпы и осаждению более тяжелого компонента, образуя концентрат повышенной плотности.

Реализация более качественного обогащения песков в значительной степени достигается за счет того, что конструкция трубошлюза позволяет оперативно управлять величинами скоростей указанных потоков: основного вдоль обогатительной трубы 1 за счет изменения угла наклона трубы 1 к горизонту и поперечного – за счет уменьшения или увеличения открытия вентиля центральной трубы 7 с форсунками 8 или увеличения (уменьшения) скорости вращения обогатительной трубы 1. Благодаря такому пересечению потоков достигается управляемый вынос пустых пород и осаждение драгметалла между ребордами. Вынос концентрата вверх по уклону трубошлюза осуществляется благодаря спиральной навивке реборды 6, которая при вращении выталкивает оседающий концентрат вверх, т.е. в противоположную сторону от направления потока пульпы в обогатительной трубе 1. Здесь концентрат автоматически смывается в приемный бункер порциями через окно 12 в кольцевой заглушке 13 с каждым оборотом трубы 1.

Предложенное изобретение относится к горной промышленности и может использоваться для обогащения песков россыпных месторождений драгметаллов (золото, платина, серебро и др.). Трубошлюз для обогащения песков россыпных месторождений драгметаллов включает опорную раму с поддерживающе-приводными роликами с установленной на них металлической обогатительной трубой. К внутренней поверхности трубы прикреплена спирально-коническая реборда и установлен входной перфорированный патрубок. Размер перфорации по длине патрубка изменяется участками от наименьшего при входе к наибольшему на выходе. Высота реборды от входа в обогатительную трубу возрастает участками от наименьшего значения к наибольшему на длине перфорированной части входного патрубка. Угол наклона образующей реборды к продольной оси обогатительной трубы составляет 50-55°. Трубошлюз снабжен центральным водоводом с форсунками, установленным внутри обогатительной трубы по всей её длине для обмыва одной из боковых стенок трубы, а для очистки перфорационных отверстий входного патрубка от застревающих кусочков твердого снабжен распложенным над входным патрубком оросительным патрубком и обкатывающимися по поверхности перфорированного патрубка роликами-очистителями. Технический результат - повышение производительности устройства и качества концентрата, а также обеспечение возможности оперативного управления процессом обогащения и снижение трудоемкости процесса съёма концентрата. 4 ил.

Трубошлюз для обогащения песков россыпных месторождений драгметаллов, включающий опорную раму с поддерживающе-приводными роликами с установленной на них металлической обогатительной трубой, отличающийся тем, что к внутренней поверхности трубы прикреплена спирально-коническая реборда и установлен входной перфорированный патрубок, причем размер перфорации по длине патрубка изменяется участками от наименьшего при входе к наибольшему на выходе, высота реборды от входа в обогатительную трубу возрастает участками от наименьшего значения к наибольшему на длине перфорированной части входного патрубка, а угол наклона образующей реборды к продольной оси обогатительной трубы составляет 50-55°, при этом трубошлюз снабжен центральным водоводом с форсунками, установленным внутри обогатительной трубы по всей её длине для обмыва одной из боковых стенок трубы, а для очистки перфорационных отверстий входного патрубка от застревающих кусочков твердого снабжен распложенным над входным патрубком оросительным патрубком и обкатывающимися по поверхности перфорированного патрубка роликами-очистителями.