Устройство для гравитационного обогащения мелкозернистого минерального сырья

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности гравитационного обогащения мелкозернистого минерального сырья в виде руд редких, цветных металлов и железных руд, а также угля. Устройство для гравитационного обогащения мелкозернистого минерального сырья содержит наклонный желоб, который выполнен по крайней мере из двух последовательно расположенных в направлении потока пульпы секций, на днище каждой из которых, вдоль потока пульпы, расположен делитель потока пульпы на отдельные суженные потоки (ППОСП), обращенный суженной частью навстречу потоку пульпы и выполненный в виде клина, перед которым в каждой секции желоба расположено свободное пространство, а за клином в днище секций, поперечно потоку пульпы, выполнены щели разгрузочного узла, загрузочный узел в верхней части наклонного желоба. Каждая секция на днище желоба снабжена дополнительными делителями ППОСП в виде клиньев, при этом клинья расположены в поперечный потоку пульпы ряд с зазором относительно друг друга и выполнены с двумя рабочими поверхностями, а по бокам ряда - с одной рабочей поверхностью, причем рабочие поверхности клиньев выполнены криволинейными. Общая ширина зазоров на выходе потока пульпы между клиньями равна одной трети ширины секции желоба. В каждой секции желоба перед клиньями длина свободного пространства вдоль потока пульпы равна длине одного клина. Технический результат - повышение эффективности извлечения тяжелой фракции. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности гравитационного обогащения мелкозернистого минерального сырья в виде руд редких, цветных металлов и железных руд, а также угля.

Наиболее близким к заявленному решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для гравитационного обогащения мелкозернистого минерального сырья по авт. св. СССР №242792, опубл. 1969.05.05, МПК В 03 В, Кл. 1а, 6, содержащее наклонный желоб, выполненный по крайней мере из двух последовательно расположенных в направлении потока пульпы секций, на днище каждой из которых, вдоль потока пульпы, расположен делитель потока пульпы на отдельные суженные потоки (ППОСП), обращенный суженной частью навстречу потоку пульпы и выполненный в виде клина, перед которым в каждой секции желоба расположено свободное пространство, а за клином в днище секций, поперечно потоку пульпы, выполнены щели разгрузочного узла, загрузочный узел в верхней части наклонного желоба. При этом делитель ППОСП в виде клина выполнен в виде расположенных под углом реек, высота которых увеличивается в направлении движения потока пульпы.

Основным недостатком данного устройства является его низкая эффективность работы за счет преобразования ламинарного потока пульпы в турбулентное в местах, где этот поток переходит через рейки делителя ППОСП. Это еще более усиливается за счет увеличения высоты реек делителя ППОСП в направлении движения потока пульпы.

Другим недостатком этого устройства является низкая эффективность работы за счет использования в каждой секции только одного делителя ППОСП. А это не позволяет обеспечить равномерное сужение потока пульпы по ширине желоба для обеспечения более качественного разделения этого потока по высоте на тяжелую и легкую фракции при сохранении ламинарности потока пульпы.

В основу изобретения положена задача создания эффективно работающего устройства с эффективным извлечением мелких зерен тяжелой фракции путем обеспечения ламинарности потока пульпы при прохождении его вдоль делителя ППОСП этого потока, а также путем разделения потока пульпы по его ширине на отдельные суженые части. А это все позволит обеспечить повышение извлечения тяжелой фракции при сохранении высокой удельной производительности шлюза.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для гравитационного обогащения мелкозернистого минерального сырья, содержащем наклонный желоб, выполненный по крайней мере из двух последовательно расположенных в направлении потока пульпы секций, на днище каждой из которых, вдоль потока пульпы, расположен делитель потока пульпы на отдельные суженные потоки (ППОСП), обращенный суженной частью навстречу потоку пульпы и выполненный в виде клина, перед которым в каждой секции желоба расположено свободное пространство, а за клином в днище секций, поперечно потоку пульпы, выполнены щели разгрузочного узла, загрузочный узел в верхней части наклонного желоба,

каждая секция на днище желоба снабжена дополнительными делителями ППОСП в виде клиньев, клинья расположены в поперечный потоку пульпы ряд с зазором относительно друг друга и выполнены с двумя рабочими поверхностями, а по бокам ряда - с одной рабочей поверхностью, причем рабочие поверхности клиньев выполнены криволинейными. Рабочие поверхности клиньев могут быть выполнены выпуклыми. Также рабочие поверхности клиньев могут быть выполнены вогнутыми. Под днищем желоба расположен сборник тяжелой фракции разгрузочного узла от поперечных щелей каждой секции. При этом клинья одной секции желоба расположены относительно клиньев соседней секции в шахматном порядке. А общая ширина зазоров на выходе потока пульпы между клиньями равна одной трети ширины секции желоба. В каждой секции желоба перед клиньями длина свободного пространства вдоль потока пульпы равна длине одного клина.

Выполнение каждой секции на днище желоба с дополнительными делителями ППОСП в виде клиньев с расположением их в поперечный потоку пульпы ряд и выполнением их с двумя рабочими поверхностями, а по бокам ряда - с одной рабочей поверхностью, со свободным пространством перед клиньями, причем рабочие поверхности клиньев выполнены в плане криволинейными, позволяет разделить поток пульпы на отдельные его более узкие части и тем самым обеспечить ламинарное движение потока пульпы при его прохождении вдоль нескольких клиньев в ряду. Это обеспечивается тем, что клин является объемным телом обтекаемой формы и турбулентность потока при этом сведена к минимуму. Обеспечение ламинарности движения потока пульпы вызывает более качественное расслоение его по высоте на тяжелую и легкую фракцию, что еще больше усиливается выполнением рабочих поверхностей клиньев криволинейными. Тем самым это позволяет повысить количество выхода тяжелой фракции, в том числе и извлечение мелких ее зерен. Это еще больше усиливается при проведении повторной сепарации потока пульпы в последующих секциях устройства. Все это обеспечивает высокую удельную производительность устройства.

Выполнение рабочих поверхностей клиньев выпуклыми, например в виде дуги параболы, позволяет повысить уровень концентрации тяжелой фракции в придонном слое потока пульпы за счет действия боковой составляющей скорости при проходе потока пульпы вдоль таких рабочих поверхностей соседних клиньев, так как при этом части этого потока сталкиваются под большим углом, чем при прямых рабочих поверхностях клиньев. Причем сталкивание происходит вблизи широкой части зазора между клиньями.

Выполнение рабочих поверхностей клиньев вогнутыми также позволяет повысить уровень концентрации тяжелой фракции в придонном слое потока пульпы, что также обусловлено действием боковой составляющей скорости частей этого потока от рабочих поверхностей соседних клиньев. Это происходит под большим углом вблизи узкой части зазора между клиньями.

Расположение под днищем желоба сборника тяжелой фракции разгрузочного узла от поперечных щелей каждой секции позволяет обеспечить направление потока тяжелой фракции со всех щелей разгрузочного узла в ее сборник.

Расположение клиньев одной секции желоба относительно клиньев соседней секции в шахматном порядке направлено на повышение уровня концентрации тяжелой фракции также за счет действия боковой составляющей скорости, которая усиливается шахматным расположением клиньев последующей секции относительно предыдущей.

Выполнение общей ширины суженной части между клиньями такой, что она в основном равна одной трети ширины секции желоба, позволяет обеспечить оптимальный подбор количества клиньев в ряде каждой секции желоба и соответственно ширины этих клиньев. Это обеспечивается, когда живое сечение потока пульпы будет примерно в три раза меньше ширины секции желоба.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, на которых одинаковые элементы имеют одинаковые цифровые обозначения и где на фиг.1 приведено схематическое изображение устройства для гравитационного обогащения мелкозернистого минерального сырья; на фиг.2 - вид сверху фиг.1.

Предпочтительный вариант устройства для гравитационного обогащения мелкозернистого минерального сырья содержит наклонный желоб 1 с секциями 2.1-2.N с днищем 3 и боковыми стенками 4, 5, в верхней части желоба 1 расположен загрузочный узел 6, на днище 3 в каждой секции 2.1-2.N расположены поперечно потоку пульпы ряды 7.1-7.N делителей потока пульпы на отдельные суженные потоки (ППОСП) в виде клиньев 8, которые расположены вдоль потока пульпы, причем суженная их часть направлена навстречу потоку пульпы, зазоры 9 между клиньями 8, свободное пространство 10 перед соответствующим рядом 7.1-7.N клиньев 8, за каждым из которых расположены соответствующие поперечные щели 11.1-11.N. Разгрузочный узел содержит сборник 12 тяжелой фракции, щели 11.1-11.N, приемник 13 тяжелой фракции и приемник 14 легкой фракции. Клинья 8 в середине соответствующих рядов 7.1-7.N выполнены с двумя рабочими поверхностями, а по бокам - с одной рабочей поверхностью. Количество и ширина клиньев 8 в каждому ряду 7.1-7.N приняты из расчета, чтобы уровень сужения был не меньше трех, то есть чтобы живое сечение потока пульпы было в три раза меньше ширины желоба 1, что является оптимальным для большинства практических целей. При этом свободное пространство 10 равно в основном длине одного клина 8, что также является оптимальной величиной. Длина желоба может изменяться в широких пределах, от 2,5 м до 5-7 м, а ширина желоба 1 может изменяться от 0,1 до 1 м в зависимости от необходимой производительности. Угол наклона желоба устанавливается в пределах 12-18 градусов для руд и 10-12 градусов для угля. Крупность частиц обогащаемого материала составляет от 0,05 до 2 мм. Удельная производительность устройства составляет от 20 до 25 т/ч на 1 м загрузочной ширины желоба 1.

Во втором варианте выполнения устройства клинья 8 одной из секций 2.1-2.N желоба 1 расположены относительно клиньев соседней секции в шахматном порядке, при этом желоб 1, вдоль потока пульпы, выполнен суженным, причем угол сужения желоба 1 равен углу скоса клиньев 8.

В одном из вариантов выполнения устройства клинья 8 одной секции, например 2.3, расположены относительно клиньев 8 соседней секции, например 2.2, в шахматном порядке, при этом секции, начиная со второй 2.2 и третьей 2.3, попарно выполнены с сужением и последующим расширением в направлении потока пульпы.

Также в одном из вариантов выполнения устройства клинья 8 одной секции, например 2.3, расположены относительно клиньев 8 соседней секции, например 2.2, в шахматном порядке, при этом секции, начиная со второй 2.2 и третьей 2.3, попарно выполнены с расширением и последующим сужением в направлении потока пульпы.

Кроме того, клинья 8 могут быть выполнены как с прямыми рабочими поверхностями, так и с криволинейными рабочими поверхностями (вогнутыми или выпуклыми) в виде, например, дуги параболы.

Каждая поперечная щель 11.1-11.N может быть выполнена как в виде одной щели по всей ширине желоба 1, так и в виде нескольких щелей, длина каждой из которых в основном равна узкой части зазора 9 между клиньями 8.

Устройство для гравитационного обогащения мелкозернистого минерального сырья работает следующим образом.

Обогащаемое мелкозернистое минеральное сырье в виде пульпы подается к загрузочному узлу 6, из которого самотеком ровным тонким слоем поток пульпы двигается по днищу 3 желоба 1 со скоростью, которая обеспечивает ламинарный характер ее движения по свободному пространству 10 первой секции 2.1, при этом в результате разницы в скорости движения зерен тяжелой и легкой фракций, которые имеют различную плотность, возникает их расслоение - тяжелая фракция переходит в нижние слои, а легкая фракция движется с большей скоростью над нижними слоями. Дальше, при прохождении потока пульпы суженных зазоров 9 между клиньями 8 первой секции 2.1 он разделяется на узкие потоки, при этом за счет сужения потока между клиньями 8 он еще больше расслаивается по высоте. А это еще больше повышает уровень концентрации тяжелой фракции в нижней части потока пульпы, которая дальше попадает через щель 11.1 в сборник 12 тяжелой фракции разгрузочного узла. Дальше потоки пульпы объединяются на свободном пространстве 10 последующей секции 2.2, при этом высота потока уменьшается, а скорость движения снижается. При этом неотсепарированная тяжелая и легкая фракции потока пульпы подвергаются действию боковой составляющей скорости при выходе из зазоров 9 между клиньями 8 первого ряда 7.1 первой секции 2.1 под встречными углами. А это содействует увеличению расслоения потока пульпы по высоте. Дальше процесс повторяется при прохождении пульпой последующего ряда 7.2 клиньев 8 с зазорами 9 в секции 2.2, где еще больше тяжелая и легкая фракции расслаиваются с выбросом тяжелой фракции через щель 11.2 в сборник 12 тяжелой фракции. Дальше поток пульпы проходит таким же образом все секции желоба 1, и тяжелая фракция из всех щелей 11.1-11.N попадает в сборник 12 и дальше в приемник 13 тяжелой фракции, а легкая фракция поступает по желобу 1 к приемнику 14 легкой фракции.

В вариантах выполнения устройства с шахматным расположением клиньев 8 в соседних секциях 2.1-2.N, при прохождении потока пульпы через зазоры 9 клиньев предыдущей секции, он в дальнейшем попадает на смещенные в шахматном порядке клинья последующей секции, при этом боковая составляющая скоростей потока еще больше увеличивается, что содействует еще большему расслоению по высоте потока пульпы на тяжелую и легкую фракции. А это повышает выход тяжелой фракции через щели 11.1-11.N в сборник 12 и дальше в приемник 13 тяжелой фракции.

При выполнении клиньев 8 с криволинейными рабочими поверхностями угол сталкивания обтекающих их частей потока пульпы от двух соседних клиньев увеличивается, а скорость в точке сталкивания уменьшается, что тем самым повышает уровень концентрации тяжелой фракции в придонном слое потока пульпы сужающихся зазоров 9 клиньев 8.

Хотя здесь показаны и описаны варианты, которые признаны лучшими для осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной отрасли техники будет понятно, что можно осуществлять разнообразные изменения и модификации, и элементы можно заменять на эквивалентные, не выходя при этом за пределы объема притязаний по настоящему изобретению.

Соответствие заявляемого технического решения критерию изобретения ″промышленная применимость" подтверждается указанным примером выполнения устройства для гравитационного обогащения мелкозернистого минерального сырья.

1. Устройство для гравитационного обогащения мелкозернистого минерального сырья, содержащее наклонный желоб, который выполнен по крайней мере из двух последовательно расположенных в направлении потока пульпы секций, на днище каждой из которых вдоль потока пульпы расположен делитель потока пульпы на отдельные суженные потоки (ППОСП), обращенный суженной частью навстречу потоку пульпы и выполненный в виде клина, перед которым в каждой секции желоба расположено свободное пространство, а за клином в днище секций поперечно потоку пульпы выполнены щели разгрузочного узла, загрузочный узел в верхней части наклонного желоба, отличающееся тем, что каждая секция на днище желоба снабжена дополнительными делителями ППОСП в виде клиньев, при этом клинья расположены в поперечный потоку пульпы ряд с зазором относительно друг друга и выполнены с двумя рабочими поверхностями, а по бокам ряда - с одной рабочей поверхностью, причем рабочие поверхности клиньев выполнены криволинейными.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочие поверхности клиньев выполнены выпуклыми.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочие поверхности клиньев выполнены вогнутыми.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что под днищем желоба расположен сборник тяжелой фракции разгрузочного узла от поперечных щелей каждой секции.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что клинья одной секции желоба расположены относительно клиньев соседней секции в шахматном порядке.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что общая ширина зазоров на выходе потока пульпы между клиньями равна одной трети ширины секции желоба.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в каждой секции желоба перед клиньями длина свободного пространства вдоль потока пульпы равна длине одного клина.