Устройство для извлечения благородных металлов

 

Изобретение относится к горному делу, в частности к обогащению полезных ископаемых, и может быть использовано для извлечения мелких и тонких фракций благородных металлов из песков или дробленых руд при разработке рудных и россыпных месторождений. Устройство для извлечения благородных металлов включает двухслойную гибкую коническую чашу с внутренними кольцевыми нарифлениями, закрепленную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, закрепленную в нижней части чаши крыльчатку с вертикальными лопастями и установленные с внешней стороны равномерно размещенные по окружности усеченно-конические обжимающие ролики, выполненные с углом конусности 0,1-0,3 от угла конусности чаши, длиной 0,5-0,9 от длины образующей чаши, закрепленные с возможностью независимого перемещения концов роликов в направлении радиуса чаши, также приспособлений для подачи пульпы, удаления хвостов и разгрузки концентрата. Наружный более жесткий и тонкий слой чаши выполнен из гибкого нерастяжимого материала, а кольцевые нарифления выполнены в менее жестком внутреннем слое. Такое решение позволяет увеличить эффективность улавливания мелких и тонких фракций минералов благородных металлов при длительной работе между съемами концентрата и получать товарные концентраты в одну стадию обогащения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для извлечения мелких и тонких фракций благородных металлов из песков или дробленых руд при разработке рудных и россыпных месторождений.

Известны безнапорные центробежные концентраторы типа центрифуг, именуемые центробежными сепараторами /1, с. 293-295/. Они представляют собой полусферическую или коническую чашу с широким верхним основанием и с внутренними кольцевыми нарифлениями. Чаша вращается вокруг вертикальной оси. Обогащаемая пульпа подается по трубе сверху к основанию чаши. За счет трения о стенки пульпа раскручивается, в центробежном поле поднимается по стенке вверх и переливается через верхний край чаши. Тяжелые минералы в центробежном поле прижимаются к вращающейся стенке и накапливаются в порах минеральной постели в углублениях между рифлями. Легкие минералы смываются потоком и выносятся.

Главным недостатком этих устройств является быстрое снижение во времени пористости минеральной постели в углублениях между рифлями в результате ее запрессовки мелкопесчаными и глинистыми фракциями легких минералов и минералов промежуточной плотности, после чего резко снижается улавливание тяжелых минералов. Для улавливания тонких фракций тяжелых минералов желательно использовать как можно более интенсивные центробежные поля, но с возрастанием интенсивности центробежного поля ускоряется процесс запрессовки рифлей. В связи с этим на всех действующих аппаратах используют центробежные поля ограниченной интенсивности в пределах 5 - 15 (сил гравитации), но и при этом сполоск приходится делать достаточно часто (максимально через 0,5 - 1 час).

Известны устройства для осаждения зерен тяжелых минералов в переменном по величине центробежном поле. Это ротационно-центробежный сепаратор /2/, центробежно-вибрационный концентратор П.А. Брагина /3/ и другие им подобные. Во всех этих устройствах используется двойное вращение чаши, которая, кроме того, что вращается вокруг своей оси, получает дополнительное вращение (испытывает ротации) вокруг оси, не совпадающей с осью чаши. Различаются между собой эти сепараторы механической частью, обеспечивающей двойное вращение чаши, но работают (обогащают тяжелые минералы) по одному принципу. Этот принцип заключается в том, что внутренняя поверхность чаши движется с переменной линейной скоростью, а минеральная постель в рифлях запрессовывается медленнее, чем в центробежных сепараторах простого вращения, при этом повышается извлечение мелких и тонких зерен тяжелых минералов.

Главным недостатком устройств является то обстоятельство, что вибрации поддерживают минеральную постель в разрыхленном состоянии не постоянно, а только некоторое непродолжительное время после запуска сепаратора. При дальнейшей работе вибрации играют отрицательную роль, так как в вибрационно-центробежном поле происходит самоуплотнение постели и резко снижается извлечение тяжелых минералов.

Второстепенным недостатком устройств являются повышенные вибрации самой установки, что требует использования специального фундамента.

Известно обогатительное устройство - концентратор Кнельсона /1/, с. 295. Уплотнение минеральной постели исключается путем подачи воды навстречу центробежному полю через ряд калиброванных мелких отверстий в стенке конуса, благодаря чему минеральная постель поддерживается в полувзвешенном состоянии. При этом достигается высокое извлечение мелких и тонких фракций тяжелых минералов даже при длительной работе концентратора.

Главным недостатков этого устройства является ограничение по минимуму крупности улавливаемых зерен тяжелых минералов. Зерна меньше некоторой критической крупности имеют в центробежном поле скорость осаждения меньшую, чем скорость восходящего потока воды, и они не улавливаются.

Известно устройство для извлечения благородных металлов, включающее коническую чашу с кольцевыми нарифлениями, закрепленную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, закрепленную в нижней части чаши крыльчатку с вертикальными лопастями, приспособления для подачи пульпы, удаления хвостов и разгрузки концентрата (см. 4), принятое в качестве прототипа.

Эффективное улавливание зерен тяжелых минералов обеспечивается за счет ворошителей и подачи воды в зону кольцевых углублений.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность улавливания зерен тяжелых минералов и низкая производительность, за счет низкой степени разрыхления минеральной постели и ее выбрасывания из кольцевых канавок, а также износа ворошителей, необходимости их замены.

Технический задачей изобретения является увеличение эффективности улавливания зерен благородных металлов в широком диапазоне крупности при длительной непрерывной работе.

Техническая задача решается тем, что устройство для извлечения благородных металлов, включающее коническую чашу с кольцевыми нарифлениями, закрепленную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, закрепленную в нижней части чаши крыльчатку с вертикальными лопастями, приспособления для подачи пульпы, удаления хвостов и разгрузки концентрата, отличается тем, что коническая чаша выполнена двухслойной, гибкой с более жестким тонким наружным слоем из гибкого нерастяжимого материала, и кольцевыми нарифлениями в менее жестком внутреннем слое, а с внешней стороны чаши равномерно установлены по окружности обжимающие ролики, выполненные усеченно-конической формы с углом конусности 0,1 - 0,3 от угла конусности чаши, длиной 0,5 - 0,9 от длины образующей чаши и установленные параллельно образующей чаши с совмещением вершин с вершиной конуса необжатой чаши и с возможностью независимого перемещения концов роликов в направлении радиуса чаши, а наружный слой чаши выполнен из гибкого нерастяжимого материала.

Устройство также отличается тем, что наружный слой чаши выполнен из резинового корда.

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемым к нему чертежом, где показан один из возможных вариантов устройства. Устройство включает гибкую коническую чашу 1 с выполненными на внутренней поверхности кольцевыми нарифлениями 2, обжимающие усеченно-конические ролики 3, закрепленную в нижней части чаши крыльчатку 4, питающий патрубок 5, приспособление для отвода хвостов 6, полый вал 7, а также приспособление для придания чаше вращательного движения (на чертеже не показано). Стенка чаши 1 выполнена двухслойной, при этом тонкий наружный слой 8 выполнен из композиционного гибкого, но нерастяжимого материала (например, резинового корда), а толстый внутренний слой 9, в котором выполнены кольцевые нарифления - из мягкого эластичного материала (например, из резины).

Длина обжимающих роликов должна максимально приближаться к длине образующей чаши и ограничиваться лишь техническими возможностями (необходимость установки опор и др.). При этом максимальная длина ограничивается величиной 0,9 от длины образующей чаши. Минимальная длина роликов, необходимая для эффективной работы устройства, составляет 0,5 от длины образующей чаши.

Диаметр обжимающих роликов выбирается исходя из технической целесообразности, при этом он составляет 0,1 - 0,3 от диаметра чаши. Угол конусности роликов выбирается из необходимости обеспечения равноскоростного движения соприкасающихся точек поверхности чаши и роликов (для максимального уменьшения трения). Это достигается при пропорциональном уменьшении угла конусности и диаметра роликов по отношению к углу конусности и диаметру чаши, таким образом, угол конусности роликов составляет 0,1 - 0,3 от угла конусности чаши. Устанавливаются ролики параллельно образующей чаши таким образом, чтобы при необжатой чаше вершины конусов роликов совмещались с вершиной конуса чаши.

Минимальное количество обжимающих роликов - три для обеспечения устойчивой работы чаши, максимальное - не ограничено.

Устройство работает следующим образом. Перед запуском в работу гибкую коническую чашу 1 равномерно обжимают роликами 3, в результате чего чаша во всех горизонтальных сечениях в створе с роликами приобретает форму, приближающуюся к закругленному многоугольнику. При работе пульпу обогащаемого материала подают в чашу 1 через питающий патрубок 5. Пульпа попадает на крыльчатку 4, раскручивается и центробежной силой прижимается к стенке чаши. В центробежном поле пульпа движется вдоль стенки конической чаши к ее широкому основанию, то есть вверх, где переливается через край, попадает в разгрузочную камеру 6 и выводится. При движении вдоль стенки чаши в интенсивном центробежном поле пульпа расслаивается, при этом тяжелые минералы оседают в кольцевых канавках 2 между нарифлениями, а легкие минералы выносятся с водой. За счет неоднократных изгибов стенки чаши при ее волнообразном движении по обжимающим роликам и между ними минеральная постель между нарифлениями при каждом обороте чаши вокруг оси несколько раз (по числу роликов) сжимается и растягивается в направлении движения. При этом участки минеральной постели, которые находятся в створе с роликами, оказываются максимально растянутыми, а участки, находящиеся посередине между соседними роликами - максимально сжатыми. Высокочастотные сжатия-растяжения происходят с максимальной амплитудой практически по всей высоте стенки чаши (за исключением самой нижней части вблизи ее крепления с жестким основанием), это предохраняет минеральную постель от запрессовки и поддерживает в разрыхленном и псевдоожиженном состоянии при любой длительности работы. Более того, за счет частых деформаций минеральной постели внутри ее происходит постоянная дифференциация зерен по плотности. Наиболее тяжелые минералы, зафиксированные на открытой поверхности постели, перемещаются сквозь слой более легких минералов на дно канавок, а более легкие минералы отжимаются к свободной поверхности навстречу центробежному полю и выносятся восходящим потоком пульпы. За счет этого обеспечивается постоянно высокое извлечение тяжелых минералов, например золота, до тех пор, пока оно не заполнит практически весь объем кольцевых канавок.

Данное устройство можно использовать для извлечения любых тяжелых минералов, но наиболее эффективно оно при обогащении руд и песков, содержащих минералы благородных металлов. Содержание благородных металлов в рудах очень низкое (на уровне первых граммов на тонну) и для получения высококачественных товарных концентратов необходимо поднимать содержание в тысячи и десятки тысяч раз. Использование данного обогатительного устройства, способного эффективно извлекать тяжелые минералы при непрерывной работе неограниченно долгое время без съема концентрата, позволяет получать высококачественные товарные концентраты благородных металлов в одну стадию обогащения.

Изготовлен и прошел опытные испытания среднеразмерный концентратор ЦКПП-300, предназначенный для извлечения золота и платиноидов из руд и промпродуктов в условиях обогатительных фабрик. Гибкий конус имеет диаметр у верхнего основания 300 мм, высоту 300 мм, угол образующей с осью конуса 8^o. Чаша обжимается шестью удлиненно-коническими роликами, амплитуда обжатия 3 - 4 мм. Скорость вращения чаши 770 об/мин, что обеспечивает среднее центробежное ускорение 90. Агрегат имеет производительность по пульпе 15 - 45 м³/час, по твердому 2,2-6,5 т/час (максимальная - при обогащении зернистого материала, минимальная при переработке шламов). Извлечение золота в классах крупности +0,1 мм 97 - 99,5%, в классах 0,02 - 0,1 мм 85 - 97% и в классах 0,005 - 0,02 мм 50 - 80%. Масса концентрата при одном сполоске 1,5 - 2,5 кг.

Источники информации 1. Шохин В. Н. , Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения. - М.: Недра, 1993.

2. Ротационно-центробежный сепаратор // А.С. СССР N 1639742, кл. B 03 B 5/32, 1989.

3. Центробежно-вибрационный концентрат П. А. Брагина // А.С. СССР, N 1651955, A1, кл. B 03 B 5/32, 1989.

4. Центробежный сепаратор / патент РФ N 2087200, C1, кл. B 03 B 5/32, 1997.

Формула изобретения

1. Устройство для извлечения благородных металлов, включающее коническую чашу с кольцевыми нарифлениями, закрепленную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, закрепленную в нижней части чаши крыльчатку с вертикальными лопастями, приспособления для подачи пульпы, удаления хвостов и разгрузки концентрата, отличающееся тем, что коническая чаша выполнена двухслойной гибкой с более жестким тонким наружным слоем из гибкого нерастяжимого материала и концевыми нарифлениями в менее жестком внутреннем слое, а с внешней стороны чаши равномерно установлены по окружности обжимающие ролики, выполненные усеченно-конической формы с углом конусности 0,1 - 0,3 от угла конусности чаши, длиной 0,5 - 0,9 от длины образующей чаши и установленные параллельно образующей чаши с совмещением вершин с вершиной конуса необжатой чаши и с возможностью независимого перемещения концов роликов в направлении радиуса чаши.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наружный слой чаши выполнен из резинового корда.

РИСУНКИ

Рисунок 1