Устройство для противоточного гравитационного обогащения полезных ископаемых

 

Использование: в обогащении полезных ископаемых, а именно при разделении зернистых материалов по плотности. Сущность: исходный материал через воронку 8 и трубу-диффузор 6 загружают в устройство. Из трубы-диффузора 6 материал попадает в центральную секцию канала 1. Здесь происходит предварительное разделение по плотности за счет локального циркуляционного течения разделительной среды. Концентрат из легких частиц разгружают через верхнюю секцию 3. Отходы удаляются снизу механизмом 9. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, а именно, к разделению зернистых материалов по плотности, превышающей плотность разделительной среды, и может быть использовано на обогатительных фабриках и установках для обогащения углей, сланцев и других полезных ископаемых.

Известно устройство для гравитационного обогащения полезных ископаемых, включающее наклонный канал прямоугольного сечения, загрузочную трубу для подачи разделяемого материала, приемный зумпф для загрузки тяжелой фракции и приспособление для подачи разделительной среды. Для регулирования гидродинамических параметров при различных нагрузках и качестве исходного материала в устройстве установлены две подвижные пластины-деки с поперечными зигзагообразными перегородками, частично перекрывающими сечение канала сверху [1] Устройство работает по принципу крутонаклонной сепарации с постоянной плотностью разделения по длине рабочей зоны. Постоянство плотности разделения является недостатком этого устройства, препятствующее улучшению качества получаемых продуктов, а зигзагообразное расположение перегородок на пластинах-деках приводит к перемешиванию продуктов разделения и потерям полезного компонента.

Известно устройство для противоточного гравитационного обогащения полезных ископаемых, включающее закрытый наклонный канал прямоугольного сечения, установленные в канале подвижные поперечные перегородки, загрузочную трубу, боковые стенки канала выполнены со средним углом диффузорности 3-10^о, при соотношении поперечных сечений на входе канала и выходе 1:(1,2-1,7), а поперечные перегородки установлены с возможностью независимого перемещения одна относительно другой. При обогащении материала в описываемом устройстве поступающий через загрузочную трубу исходный материал, попадая в восходящий поток разделительной среды, распределяется по карманам между перегородками, в которых благодаря расширению и торможению потока образуются подвижные наклонные дюны с круговой циркуляцией твердых частиц вихревые делительные ячейки. При постоянном поступлении свежей порции исходного материала между соседними ячейками устанавливается массообменный процесс вытеснения и замещения одних зерен другими, приводящий к концентрации тяжелых зерен в нижних ячейках и легких в верхних ячейках [2] Недостатком данного устройства является сравнительно невысокие значения градиента плотности разделения, обусловленного диффузорностью боковых стенок канала и процесса разделения как в отдельной вихревой ячейке, так и в делительной цепочки в целом, что отрицательно сказывается на эффективности разделения и качестве продуктов обогащения.

Целью изобретения является повышение качества продуктов обогащения за счет оптимизации условий разделения и расширения области применения противоточного обогащения.

Цель достигается тем, что в устройстве для противоточного гравитационного обогащения полезных ископаемых, включающий закрытый наклонный канал прямоугольного сечения, установленные в канале подвижные поперечные перегородки, загрузочную трубу, размещенную в средней части канала и сопряженную с загрузочной трубой распределительную камеру, сопряжение загрузочной трубы с распределительной камерой выполнено в виде диффузора, при этом длина распределительной камеры вдоль оси канала не превышает его высоты, а также сопряжение загрузочной трубы выполнено в виде симметричного диффузора относительно вертикальной оси разделительной камеры, сопряженные загрузочной трубы выполнено в виде асимметричного диффузора относительно вертикальной оси разделительной камеры, при этом распределительная камера подсоединена к каналу посредством фланцев.

Сущность изобретения и его отличительные от прототипа признаки заключаются в следующем: выполнение сопряжения загрузочной трубы с распределительной камерой в виде диффузора; длина распределительной камеры вдоль оси канала не превышает его высоты; выполнение сопряжения загрузочной трубы с распределительной камерой в виде симметричного диффузора; выполнение сопряжения загрузочной трубы с распределительной камерой в виде асимметричного диффузора; подсоединение распределительной камеры к каналу посредством фланцев.

Благодаря наличию новых признаков заявленное устройство имеет ряд существенных отличий.

Научные исследования авторов показали, что важным фактором эффективной работы устройства для противоточного гравитационного обогащения полезных ископаемых канального типа являются конструкции загрузочного устройства, в зоне которого создаются особенно стесненные условия для прохождения исходного материала и формируемых потоков продуктов разделения, движущихся в противоположные стороны. Уменьшение геометрических размеров проходных сечений в месте загрузки ухудшают технологические показатели, а увеличение геометрических размеров приводит к уплотнению постели разделяемых материалов в центральной зоне, что также ухудшает качество разделения.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в практической реализации оптимальных режимов обогащения сырья сложного состава путем организации благоприятного распределения плотности разделения вдоль канала. При этом возможна организация различных оптимальных градиентов плотности разделения вдоль канала за счет присоединения к распределительной камере секций с заданными распределениями плотности разделения, учитывающими физические свойства обогащаемого сырья.

Предлагаемая конструкция устройства позволяет создать четыре основных варианта распределения плотности разделения вдоль канала: постоянная плотность разделения в обеих секциях; постоянная плотность разделения в верхней секции и градиентная в нижней; градиентная плотность разделения в верхней секции и постоянная в нижней; градиентная плотность разделения в обеих секциях.

Выбор одного из вариантов устройства определяется гранулометрическим и фракционным составом перерабатываемого материала и требованиями к качеству продуктов обогащения.

Вариант с постоянной плотностью разделения вдоль канала может быть использован для обогащения узкоклассифицированного по крупности зернистого материала легкой обогатимости, т.е. при минимальном количестве зерен, плотностью близких к плотности разделения.

Вариант устройства с градиентом плотности разделения в нижней части канала используется для обогащения крупных и мелких классов зернистого материала как в классифицированном, так и в неклассифицированном виде при необходимости обеспечения минимальных потерь легкого продукта и промежуточных фракций в конечном нижнем продукте.

Вариант устройства с градиентным распределением плотности разделения в верхней секции канала может быть рекомендован для обогащения зернистого материала, содержащего, например, большое количество плоских тяжелых зерен, увлекаемых обычно восходящим потоком разделительной среды в конечный легкий продукт.

Градиентное распределение плотности разделения в обеих секциях канала может быть использовано для обогащения труднообогатимого сырья, так как обеспечивает плавное распределение зерен промежуточной плотности вдоль канала без их накопления в отдельных зонах и в особенности в районе загрузки.

Сопряжение загрузочной трубы с распределительной камерой выполнено в виде диффузора, причем при содержании тяжелого продукта от 30 до 70% в исходном питании, ось загрузочной трубы совпадает с осью симметрии распределительной камеры, при этом применяется симметричный диффузор. При увеличении содержания тяжелого продукта более 70% а также при уменьшении содержания тяжелого продукта менее 30% ось загрузочной трубы смещена относительно оси симметрии распределительной камеры в сторону породного или концентратного отделений соответственно до 1/4 длины распределительной камеры, при этом применяется асимметричный диффузор.

Такая возможность компоновки устройства расширяет область применения противоточного обогащения широкой гаммы полезных ископаемых.

Длина распределительной камеры вдоль оси канала не превышает его высоты. Этот размер камер конкpетизирован в соответствии с закономерностями противоточного разделения в восходящем напорном потоке разделительной среды и технологическими характеристиками обогащаемого сырья.

Увеличение длины рабочей камеры приводит к нежелательному уплотнению постели разделяемого материала в зоне загрузки, а уменьшение приводит к снижению пропускной способности загрузочного элемента.

На фиг.1 схематически представлен общий вид предлагаемого устройства для противоточного гравитационного обогащения полезных ископаемых; на фиг.2а, б, в сопряжение загрузочной трубы с распределительной камерой диффузор, разрез; на фиг.3 варианты возможного использования устройства.

Устройство выполнено в виде закрытого наклонного канала прямоугольного сечения 1 с подвижными поперечными перегородками 2. Канал разделен на три секции: верхнюю (концентратную) секцию 3, нижнюю (породную) 4 и центральную секцию, выполненную в виде распределительной камеры 5, загрузочной трубы 6, сопряжение которой с распределительной камерой 5 выполнено в виде диффузора 7. К нижней секции 4 присоединяется разгрузочный механизм 9, а для подачи исходного материала служит воронка 8. Распределительная камера 5 подсоединена к каналу посредством фланцев 10. К разгрузочному механизму 9 присоединяется трубопровод с задвижкой для подачи распределительной среды.

Устройство работает следующим образом. Исходный материал, подлежащий разделению, поступает через воронку 8 и диффузор 7. При этом выбор типа диффузора 7 определяется соотношением легких, тяжелых и промежуточных фракций в исходном обогащаемом материале. При преимущественном наличии легких или тяжелых фракций используется один из вариантов асимметричного диффузора, так как при этом обеспечивается большая интенсивность циркуляционного течения в загрузочной зоне.

Если же в исходном материале содержится значительное количество сростков, близких по плотности к плотности разделения в канале устройства, то используется симметричный диффузор, позволяющий снизить уровень нежелательного перемещения сростков с другими разделяемыми компонентами. Из диффузора 7 обогащаемый материал попадает в центральную секцию канала 1 через распределительную камеру 5, в которой происходит предварительное разделение по плотности за счет создающегося в ней локального циркуляционного течения разделительной среды, которая подается из трубопровода с задвижкой. В результате предварительного разделения в верхнюю (концентратную) секцию 3 материал поступает со значительно уменьшенным количеством тяжелых фракций, а в нижнюю (породную) секцию 4 материал направляется на перечистку, обогащенный тяжелыми компонентами. Процесс перечистки предварительно выделенных в распределительной камере 5 первичных компонентов происходит с большой эффективностью. Из секции 3 легкие компоненты вместе с восходящим потоком разделительной среды удаляются из устройства. Из нижней секции 4 тяжелые компоненты самотеком перемещаются по дну канала и выводятся из устройства разгрузочным механизмом 9.

По сравнению с известным предлагаемое устройство позволяет интенсифицировать процесс обогащения, повысить качество разделения и расширить область применения противоточного обогащения за счет оптимального распределения плотностей разделения вдоль рабочего канала.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОТИВОТОЧНОГО ГРАВИТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, включающее закрытый наклонный канал прямоугольного сечения, установленные в канале подвижные поперечные перегородки, загрузочную трубу, размещенную в средней части канала и сопряженную с загрузочной трубой распределительную камеру, отличающееся тем, что, с целью повышения качества продуктов обогащения за счет оптимизации условий разделения, сопряжение загрузочной трубы с распределительной камерой выполнено в виде диффузора, при этом длина распределительной камеры вдоль оси канала не превышает его высоты.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения противоточного обогащения, сопряжение загрузочной трубы выполнено в виде диффузора, симметричного относительно вертикальной камеры.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сопряжение загрузочной трубы выполнено в виде диффузора асимметричного, относительно вертикальной оси разделительной камеры.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что распределительная камера подсоединена к каналу посредством фланцев.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3