Каскадный водно-пузырьковый концентратор тяжелых металлов

Предложенное изобретение относится к горной промышленности и наиболее эффективно может использоваться для повторного обогащения хвостов (отходов) золотоизвлекательных фабрик по переработке руд драгметаллов (золота, платины, олова и др.), а также песков россыпных месторождений драгметаллов, находящихся в исходной горной массе в свободном состоянии, в том числе, введенных в такое состояние специальными приемами, например рассевом, дроблением или их комбинациями. Каскадный водно-пузырьковый концентратор тяжелых металлов содержит входную трубу, включающую приемную воронку с поплавковым регулятором, импеллер и вал с электродвигателем и шнеком, каскадную систему, включающую параллельно расположенные и последовательно соединенные с помощью угловых отводов трубы-колонны с активными турбинами и шнеками, расположенными в их нижней части, выпускную трубу каскадной системы с регулировочным краном. Трубы-колонны включают воздушные инжекторы и краны сброса жидкости, выполнены с возможностью регулировки скорости потока и направленного движения осаждаемых частиц тяжелых металлов. Технический результат - повышение коэффициента извлечения тяжелых компонентов из обогащаемой горной массы, а также повышение качества концентрата и производительности устройства. 3 ил.

 

Изобретение относится к горной промышленности и наиболее эффективно может использоваться для повторного обогащения хвостов (отходов) золотоизвлекательных фабрик по переработке руд драгметаллов (золота, платины, олова и др.), а также песков россыпных месторождений драгметаллов, находящихся в исходной горной массе в свободном состоянии, в том числе, введенных в такое состояние специальными приемами, например, рассевом, дроблением или их комбинациями.

Существует достаточно большое количество технических решений, направленных на повышение качества извлечения драгметаллов из исходной горной массы, как непосредственно в производственном процессе обогащения, так и в процессе повторной переработки отходов с целью доизвлечения утерянного ранее полезного продукта.

Известны технические решения и устройства (сепараторы) центробежно-вибрационного и вибрационно-гравитационного типа, в которых разделение материала (обогащаемой горной массы) по плотности, предварительно расклассифицированного на грохоте с задаваемыми параметрами ячеи, осуществляется в жидкой среде за счет центробежных сил, действующих на суспензию, подаваемую во вращающуюся цилиндрическую или усечено-коническую емкость с нарифлениями различной формы (АС № 1651955, МПК В03В 5/32, опубл. 1991г; патент RU № 21000086, МПК В03В 5/32, опубл. 1993г; патент RU № 2100087, МПК В03В 5/32, опубл. 1995г., а также концентратор Falcon фирмы SEPRO MINERAL SYSTEMS https://seprosystems.com/language/ru/products/%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%86%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%D1%8B-falcon-sb/).

Недостатком указанных устройств является периодичность работы с остановками для выгрузки концентрата с перенастройкой режима работы аппарата, невозможность управлять направлением перемещения исходного сырья при изменении вектора результирующей продольной составляющей центробежной силы, что понижает производительность процесса обогащения и снижает его качество.

Известно также устройство [Патент RU № 2432996, МПК B03B 5/70, опубл. 10.11.2011], выполненное в виде трубы, наклоненной к горизонтали и подключенной верхним концом к источнику пульпы, а нижним - к средству отвода хвостов обогащения в отвал. Продольное сечение трубы представляет собой синусоидальную волну. На высшей точке верхних полуволн трубы расположен прямолинейный участок. Нижние полуволны, являющиеся ячейками для сбора концентрата, снабжены разрыхляющим механизмом и средством выпуска концентрата, например, в виде механического или электромеханического клапана.

Недостатком устройства является его сложность, необходимость применения разрыхляющих механизмов и клапанов на каждой из полуволн.

Известно устройство по способу концентрирования тяжелых минералов и концентратор для его осуществления [Патент RU № 2423183, МПК B03B 5/32, опубл. 10.07.2011], который реализуется путем создания осевосходящего спирального потока поступающей обрабатываемой пульпы внутри корпуса концентратора, непрерывной разгрузки легких минералов и концентрирования тяжелых минералов в выделившихся зонах. Способ осуществляют с помощью концентратора, включающего корпус с разнесенными по высоте боковой внутренней поверхности концентрационными канавками и расположенным в нижней части коническим дном, тангенциальный патрубок для подачи исходной пульпы внутрь, приспособление для разгрузки легких зерен минералов - хвостов и патрубок для разгрузки тяжелых зерен минералов - концентрата, выполненный в центральной части конического дна. Концентратор снабжен вертикальной центральной трубой с закрытой верхней частью, к которой присоединен тангенциальный патрубок подачи исходной пульпы, и расположенным под ее открытым нижним концом конусообразным распределителем питания, установленным с возможностью осевого перемещения и прижатым герметично к коническому дну концентратора в рабочем положении. Боковая внутренняя поверхность концентратора выполнена в виде чаши, расширяющейся кверху. Радиус по угловой координате чаши выполнен переменным, изменяющимся относительно ее среднего радиуса по поперечному срезу чаши, по периодическому знакопеременному закону.

Недостаток: сложность в изготовлении, в обеспечении паспортных режимов работы, недостаточная улавливающая способность вследствие высокой турбулентности потоков жидкой среды.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому являются колонные пневмомеханические флотационные машины НПО «РИВС» http://www.rivs.ru/oborudovanie/flotacionnoe-oborudovanie/pnevmomekhanicheskie-flotomashiny/. Колонная флотомашина состоит из высокого цилиндрического чана, в верхнюю часть которого подают пульпу, а в нижней части находится устройство, через которое в окружающую водную среду испускаются мелкие воздушные пузырьки. Твердые компоненты в составе пульпы опускаются вниз, а навстречу им поднимаются пузырьки воздуха. При столкновении указанных элементов создаются условия, следствием которых одни частицы твердых компонентов пульпы (гидрофобные – цветные металлы) подхватываются пузырьками и выносятся на поверхность чана, в то время , как другие частицы (гидрофильные-пустые породы) продолжают опускаться вниз и оседают в донной части чана.

Недостатком указанного устройства является необходимость подачи в пульпу пенообразующих веществ (флотореагентов), экологически не безопасных, с последующей очисткой и нейтрализацией рабочей жидкости, хвостов обогащения и концентрата, а также сложность удаления «всплывающих» частиц с поверхности чана при одновременной встречной подаче пульпы.

Задачей изобретения является повышение производительности устройства, повышение качества концентрата, обеспечение возможности оперативного управления процессом обогащения и повышение экологической безопасности.

Техническим результатом предлагаемого по данной заявке устройства – каскадного водно-пузырькового трубо-колонного концентратора, является снижение эксплуатационных затрат и повышение коэффициента извлечения тяжелых компонентов из обогащаемой горной массы за счет неоднократного повторения процесса обогащения пульпы в системе каскадно-размещенных труб-колонн с замкнутой системой использования рабочей жидкости (воды). При этом указанная каскадная система оснащена простыми устройствами регулировки режимов обогащения в целях обеспечения максимально возможного извлечения полезных компонентов в узком фракционном диапазоне.

Коэффициент извлечения – отношение извлеченного количества тяжелых компонентов ко всему количеству тяжелых компонентов в исходной горной массе, подлежащей обогащению.

Технический результат достигается за счет того, что каскадный водно-пузырьковый концентратор (сокращенно КВПК) выполнен в виде комплекта из нескольких вертикальных и последовательно сообщающихся друг с другом трубных колонн, по которым постоянно в одном направлении сверху-вниз движется пульпа с полезным компонентом, а снизу вверх поднимаются воздушные пузырьки, в количестве, достаточном для создания «подушки», сквозь которую не могут пройти легкие частицы в составе пульпы (пустые породы), но «проваливаются» частицы более тяжелых компонентов (благородных металлов). Каждая из труб-колонн оканчивается тупиковым накопительным стаканом, внутри которого размещается шнек, приводимый во вращение активной турбиной ( а на первой из труб каскада - электродвигателем), находящейся на одной оси со шнеком, и в свою очередь вращающейся от набегающего потока пульпы; при этом в накопительном стакане размещается кольцевой инжектор-испускатель воздушных пузырьков, поднимающихся навстречу потоку пульпы.

На Фиг. 1 изображен каскадный водно-пузырьковый концентратор.

На Фиг. 2 представлена схема движения частиц и рабочей жидкости в зоне сочленения трубы-колонны с коленом-отводом (зона «А»).

На Фиг. 3 показан график изменения скорости подъема пузырьков воздуха в зависимости от их диаметра.

КВПК состоит из входной (центральной) трубы-колонны 8 и параллельных ей труб-колонн (на фиг. не обозначены), образующих своеобразную каскадную систему с последовательной передачей обогащаемой горной массы по мере изменения её фракционного и вещественного состава. Размеры труб-колонн (высота и диаметр) определяются задаваемой производительностью и могут иметь практические значения в пределах: диаметр до 2-4х метров, высота до 6м.

Входная труба-колонна 8 (головная) имеет приемную воронку 3, куда из бункера 1 поступает через дозатор 2 мелкодисперсная сыпучая масса, содержащая полезный компонент, с одновременной подачей воды в приемную воронку. Уровень воды в приемной воронке 3 регулируется поплавковым регулятором 5. Для более качественного (равно насыщенного) приготовления пульпы в приемной воронке 3 размещен импеллер 7, приводимый во вращение электродвигателем 6 с валом 4, расположенным по оси трубы, на другом конце которого закреплен шнек 10. Под шнеком 10 расположен кольцевой инжектор 9, через который в окружающую водную среду испускаются воздушные пузырьки, нагнетаемые компрессором (на фиг. не показан).

К входной трубе-колонне 8 выше уровня шнека 10 присоединяется с помощью углового отвода 12 вторая труба-колонна, аналогичная первой, и также имеющая вал 13 с закрепленным на нижнем конце шнеком 10, вращаемым активной турбиной 14, закрепленной на верхнем конце вала 13, и приводимой во вращение набегающим потоком пульпы. Далее следует третья труба-колонна, полностью конструктивно повторяющая вторую трубу. В зависимости от физико-механических характеристик исходного сырья, типа полезного ископаемого, гранулометрической характеристики исходного сырья могут добавляться еще одна или более таких же труб, образуя последовательно соединенную каскадно-обогатительную систему. Количество труб в каскаде определяется на основании фракционного анализа исходного сырья по наличию тяжелых элементов со средним содержанием, экономически оправдывающим затраты по их извлечению. Последняя труба-выпускная оснащена краном сброса жидкости 15 (вентилем), регулирующим количество расходуемой пульпы (пропускную способность системы), скорость потока и направленное движения осождаемых частиц тяжелых металлов.

Описанное устройство работает следующим образом.

Во входной трубе-колонне 8 задается движение пульпы, содержащей твердые компоненты определенной фракции, в т.ч. частицы указанных тяжелых металлов. Для этого в воронку 3 подаются одновременно (в задаваемых пропорциях) вода (через регулировочный кран) и сухая горная масса из бункера 1 через дозатор 2. Порционирование указанных компонентов –воды и сухой массы – осуществляют дозирующей задвижкой 2 и выпускным вентилем 15, а уровень (следовательно и расход) воды поддерживается с помощью поплавкового регулятора 5. Полученная таким образом смесь (пульпа) поступает в зону импеллера 7, где происходит перемешивание пульпы с окончательной дезинтеграцией. Вращение лопаток импеллера 7 осуществляется электродвигателем 6.

Далее пульпа поступает во входную трубу-колонну 8, к которой на некотором расстоянии от импеллера 7 примыкает отвод-колено 12 из трубы такого же или меньшего диаметра, ось которой в зоне примыкания к вертикальной входной трубе-колонне 8 наклонена к горизонту под углом б=20ч25о. На продолжении вертикальной трубы-колонны 8 ниже отвода-колена 12 расположен шнек 10, насаженный на тот же вал 4, что приводит во вращение импеллер 7. Ниже шнека 10 размещают инжектор 9 (рассеиватель) воздушных пузырьков. Он выполнен в виде плоского пустотелого кольца, одна сторона которого закрыта сеткой с ячеей размером менее 0,5мм. При подаче воздуха через рассеиватель образуется множество пузырьков, диаметр которых не превышает 1-2мм, поднимающихся вверх по входной трубе-колонне 8. В зоне сопряжения отвода-колена 12 с трубой-колонной создаются условия, при которых поток рабочей жидкости (воды) перенаправляется (изменяет направление движения) под углом 65ч70о. В эту же зону снизу по входной трубе-колонне 8 со стороны рассеивателя поднимаются пузырьки воздуха в количестве, необходимом и достаточном для создания своеобразной «подушки», препятствующей опусканию более легких частицы в составе пульпы (пустые породы), но не удерживающие частицы более тяжелых компонентов (благородных металлов).

Устройствами регулировки режимов работы (процессов) в заявляемой конструкции являются: активные турбины 14 с изменяющимся углом установки рабочих лопаток, работающие за счет потока рабочей жидкости (воды); краны инжекторов 9, регулирующие количество воздуха, подаваемого в виде пузырьков в поток пульпы; кранов 16 сброса части рабочей жидкости в соответствующей трубе-колонне; выпускной вентиль 15 и дозатор 2 сыпучей массы вместе с краном подачи воды (на фиг. не обозначен) в воронку 3. Выбор режима работы элементов системы производится по показателю наибольшего выхода полезных компонентов в снимаемом концентрате путем постановки серии экспериментов с одной и той же исходной порцией горной массы, подлежащей обогащению.

Как известно, скорость подъёма пузырьков в чистой воде определяется размерами пузырька и выражается зависимостью вида V=100√d, мм/с или графиком на Фиг.3 (справедливым для диаметров пузырька до 4ч5мм). Из этого вытекает, что скорость движения пульпы в трубе-колонне должна быть существенно ниже скорости подъема пузырьков воздуха, что должно учитываться при задании производительности установки.

В тоже время скорость опускания твердых частиц в воде (скорость витания) пустой породы и полезного компонента различаются в 3,5ч4 раза. Следовательно, при прочих равных условиях при выходе частиц на границу зоны «А» их поведение будет подчиняться законам инерции, и, таким образом у более тяжелой частицы вероятность преодолеть эту зону будет более высокой. Более легкие частицы компонентов пульпы, падение которых сдерживается поднимающимися пузырьками воздуха, имеют значительно большую вероятность быть подхваченными искривляющимся в зоне «А» потоком рабочей жидкости и вынесенными в соседнюю трубу-колонну.

Поскольку твердые частицы (как пустых пород, так и полезного компонента) имеют разные физические свойства, размеры и формы, обеспечить 100%-е разделение частиц в вышеуказанной зоне «А» затруднительно, и будет иметь место, как проникновение частиц пустой породы вниз, так и вынос частиц драгметалла в соседнюю трубу-колонну. Поэтому для уменьшения разубоживания концентрата, оседающего в нижней (тупиковой) части входной трубы-колонны 8, предусмотрено устройство в виде шнека 10, размещаемого в нижней ее части (в стакане).

При включении электродвигателя 6 приходят во вращение импеллер 7 и шнек 10. Спираль шнека 10 и его вращение создают круговорот в тупиковой части входной трубы-колонны 8: восходящий поток пульпы в центральной части входной трубы-колонны 8 и нисходящий на её периферийной части. Скорость вращений шнека 10 и крутизна его спирали подбираются таким образом, что создают условия для подхватывания более легких частиц твердого (пустые породы) в составе пульпы и вместе с поднимающимися пузырьками способствует их выносу в зону колена-отвода 12 соседней трубы (зона «А»). В этой зоне они попадают в отклоняющийся поток пульпы на переходе во вторую трубу–колонну. (см. Фиг.2). При этом более тяжелые частицы полезных компонентов пульпы не подхватываются пузырьками воздуха и лопатками шнека 10, а опускаются в приемную камеру 11.

Обеспечение необходимых условий для осаждения тяжелых компонентов пульпы в вертикальной входной трубе-колонне 8 достигается регулировкой скорости потока пульпы в ней с помощью регулировочного крана 15, регулировкой плотности пульпы (отношение Т:Ж) с помощью задвижки 2 и регулировкой расхода воздуха (количества пузырьков и их размера).

В соседней трубе-колонне будут иметь место те же процессы и зависимости, что и во входной трубе-колонне 8. Отличие состоит в том, вращение шнека 10 осуществляется от активной турбины 14, в свою очередь приводимой во вращение набегающим потоком пульпы. Кроме того, в соответствии с принципом работы заявляемого устройства во вторую трубу-колонну вероятнее всего могут поступать из первой трубы–колонны более мелкие частицы полезного компонента или более плоские, по тем или иным причинам избежавшие благоприятных условий для оседания в первой трубе-колонне. В связи с этим режим работы второй трубы-колонны может отличаться от режима работы первой (входной) трубы-колонны, главным образом в части задания скорости потока рабочей жидкости. А точнее для уменьшения этой скорости в связи с уменьшением размера частиц полезного компонента. Для этого в конструкции ВПК предусмотрена возможность сброса части рабочей жидкости с помощью крана 16.


Каскадный водно-пузырьковый концентратор тяжелых металлов, содержащий входную трубу, включающую приемную воронку с поплавковым регулятором, импеллер и вал с электродвигателем и шнеком, каскадную систему, включающую параллельно расположенные и последовательно соединенные с помощью угловых отводов трубы-колонны с активными турбинами и шнеками, расположенными в их нижней части, выпускную трубу каскадной системы с регулировочным краном, причем трубы-колонны включают воздушные инжекторы и краны сброса жидкости, выполнены с возможностью регулировки скорости потока и направленного движения осаждаемых частиц тяжелых металлов.



 

Похожие патенты:

Предложенное изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых способом флотации, в частности к устройствам дня разделения минералов, и может быть использовано при крупнозернистой флотации рудного и нерудного сырья.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых способом флотации и может быть использовано при обогащении рудного и нерудного сырья, очистке сточных вод, в химической промышленности.

Предложенная группа изобретений относится к датчиковой системе состояния барботажного устройства, используемого для ввода пузырьков в системы флотации. Датчиковая система для барботажного устройства, которое содержит корпус и подвижный стержень в сборе для ввода пузырьков во флотационную систему, причем датчиковая система содержит датчик и мишень, которые выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга, при этом один элемент из указанного датчика и указанной мишени расположен в корпусе, а другой расположен на подвижном стержне в сборе или прикреплен к нему.

Предложенная группа изобретений относится к системе и способу для концентрирования смесей частиц гидрофобных и гидрофильных материалов в текучей среде. Система для концентрирования смесей частиц гидрофобных и гидрофильных материалов в текучей среде содержит разделительную камеру, содержащую два или более последовательно соединенных отсека обработки, каждый из которых содержит распределительный трубопровод для ввода восходящего потока воды; суспендированные твердые частицы, образующие псевдоожиженный слой, образованный за счет перемещения вверх указанного восходящего потока воды через указанные суспендированные твердые частицы, сливной желоб, расположенный над указанной разделительной камерой; и отделение удаления воды, расположенное под указанной разделительной камерой.

Предложенная группа изобретений относится к системе разделения множества частиц, содержащихся в пульпе, может быть использована в горнодобывающей промышленности для классификации и разделения по плотности во взвешенном слое.

Изобретение относится к флотационному разделению различных нано- и микроструктур природного и техногенного происхождения. Может использоваться в горной и химической промышленности, например, при получении наночастиц и микрочастиц для создания композитов с заданными свойствами.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при переработке минерального сырья, содержащего цветные, черные, редкие, благородные металлы, а также неметаллические полезные ископаемые, и при очистке сточных вод от твердых частиц и нефтепродуктов.

Изобретение относится к диспергирующей форсунке для диспергирования жидкости и флотационной установке. Диспергирующая форсунка для диспергирования жидкости, в частности суспензии, содержащей по меньшей мере один газ, включает газоподводящее сопло и трубообразное смесительное устройство, которое имеет совместный входной участок по меньшей мере для одного газа и жидкости, и выходной участок для газо-жидкостной смеси, образованной по меньшей мере из одного газа и жидкости.

Изобретение относится к флотационному обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в угольной промышленности, черной и цветной металлургии на обогатительных фабриках, а также при обогащении неметаллического сырья.

Изобретение относится к способу получения металлосодержащих ценных веществ из содержащей металлосодержащие ценные вещества суспензии. Способ получения металлосодержащих ценных веществ из содержащей металлосодержащие ценные вещества суспензии, при котором исходную суспензию сначала нагружают давлением по меньшей мере в одном насосном устройстве, затем подают по меньшей мере по одному подводящему трубопроводу через по меньшей мере одно форсуночное устройство по меньшей мере в одну флотационную камеру.

Группа изобретений относится к утилизации отходов, в частности к способам и системам сортировки и/или переработки отходов и полученному в результате переработанному материалу.
Наверх