способ для центробежного отделения смешанных веществ с различными удельными весами

Формула изобретения

1. Способ для центробежного разделения от смешанных подаваемых материалов, содержащих воду, золото, ртуть и минеральные рудные отходы, первого более тяжелого твердого компонента, содержащего золото, и второго, более тяжелого жидкого компонента, содержащего ртуть, при котором подают смешанные питающие материалы в корзину центрифуги, имеющую периферийную стенку, окружающую ось вращения корзины, и открытую горловину на одном конце оси корзины, вращают корзину вокруг оси, что обеспечивает течение смешанных питающих материалов по периферийной стенке в направлении открытой горловины, ограничивающей форму периферийной стенки так, что упомянутые первый и второй компоненты, содержащие ртуть и золото, собираются на периферийной стенке, тогда как более легкие материалы, включающие рудные минеральные отходы и воду, выпускаются через открытую горловину, при этом в периферийной стенке выполнено множество отверстий, отличающийся тем, что осуществляют следующие стадии: пропускают второй жидкий компонент, содержащий ртуть, через отверстия и отделяют от периферийной стенки для выгрузки из корзины, в то время, как первый твердый компонент, содержащий золото, удерживают внутри отверстия на периферийной стенке, собирают отдельно от более легких материалов второго жидкого компонента, содержащего ртуть, который проходит через отверстия и выгружается из корзины, и периодически извлекают твердый компонент, содержащий золото, с периферийной стенки раздельно от второго жидкого компонента, содержащего ртуть, и раздельно от более легких материалов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе, вынуждающем второй жидкий компонент, содержащий ртуть, проходить через отверстия, в то время, как первый твердый компонент, содержащий золото, удерживается на периферийной стенке, инжектируют воду через отверстия внутри корзины для флюидизирования смешанного материала на периферийной стенке.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе ограничения формы периферийной стенки выполняют множество расположенных аксиально с промежутком, выступающих внутрь, проходящих по периферии кольцевых элементов на внутренней поверхности периферийной стенки.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что выполняют множество разнесенных по корзине отверстий, и для этапа накопления и сбора упомянутого второго жидкого компонента, содержащего ртуть, предусматривают переходный элемент, окружающий периферийную стенку, при этом переходный элемент имеет такую форму, при которой упомянутый второй жидкий компонент, содержащий ртуть, сливается из упомянутых аксиально разнесенных отверстий к единственной аксиальной точке, разнесенной аксиально с открытой горловиной.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что переходному элементу придают форму кольцевого желоба, имеющего на внутренней поверхности выступы, проходящие наружу от примыкающих участков внутренней поверхности переходного элемента и вынуждающие второй компонент, содержащий ртуть, собираться в кольцевом желобе.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в фасонном кольцевом желобе выполняют множество выпускных отверстий, расположенных так, что второй упомянутый компонент, содержащий ртуть, выпускаемый через выпускные отверстия, выпускается, по существу, радиально от переходного элемента.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что поперечное сечение фасонного кольцевого желоба в плоскости, перпедикулярной оси, выполняют в форме многоугольника, имеющего множество точек пересечения, при этом каждое из упомянутых отверстий расположено в соответствующей точке пересечения.

8. Способ по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что предусматривают переходный элемент, окружающий корзину для инжектирования жидкости через отверстия в корзине, при этом переходный элемент имеет основание, расположенное на конце переходного элемента и примыкающее к основанию корзины, в основании переходного элемента предусмотрен впускной трубопровод, проходящий через основание переходного элемента для инжектирования в переходный элемент упомянутой жидкости, и предотвращения возврата в полость переходного элемента при стационарном положении корзины второго жидкого компонента предусматривают отражательный элемент, расположенный на основании переходного элемента вокруг впускного трубопровода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу и устройству для экстракции ртути и золота из рудных отходов (хвостов).

В последние годы становятся доступными эффективные устройства центробежного отделения (т. е. центрифуги) для более эффективного отделения тяжелых веществ, включающих золото, от частиц минерального сырья. Сырье сортируется по частицам требуемого размера для подачи в корзину центрифуги и смешивается с водой для образования текучего шлама или суспензии, которая может проходить в корзину для того, чтобы подвергнуться воздействию большого центробежного усилия, вызывающего эффективное и продуктивное разделение. Один из вариантов такого устройства подробно описан в патенте США N 4846781 от 11 июля 1989. Детальная разработка того же устройства описана в патентах США N 4776833 от 11 октября 1988 и N 4608040 от 26 августа 1986. Отсылка читателя к подробностям, описанным в этих патентах, необходима для понимания последующего описания.

Одной из особенностей использования вышеупомянутого устройства является повторная обработка рудных хвостов для извлечения золота, которое ранее оставалось в рудных хвостах или отходах, или для устранения веществ, из-за которых во время разделения процесс становится неэффективным.

В дополнение к золоту, присутствующему в рудных хвостах или отходах, в последних также во многих случаях имеется значительное количество ртути, которое выбрасывается в окружающую среду из процессов, используемых во время первоначального технологического процесса добычи руды. Эта ртуть значительно загрязняет окружающую среду, и очень желательно извлекать ртуть одновременно с экстракцией золота промышленного содержания.

Вышеупомянутое устройство изобретение высоко эффективно при отделении золота. Однако, как было обнаружено, оно неэффективно для экстракции и сбора ртути, и она довыделяется в рудных отходах, поэтому устройство экстрагирует промышленное содержание, но не может одновременно обеспечить необходимую очистку окружающей среды. Так как ртуть находится в жидком состоянии, она имеет тенденцию просачиваться из корзины и возвращаться в рудные отходы.

Ранее было предложено множество устройств для непрерывного отделения более тяжелых компонентов от легких компонентов [1-9].

Однако ни один из этих способов не относится к отделению тяжелых элементов, включая золото, в твердой форме и раздельной экстракции ртути в жидком виде, при этом все отделяются от легких веществ, которые отбраковываются и выбрасываются. Дорнер описывает системы, в которой ртуть добавляют для того, чтобы она действовала как уплотнение выходного отверстия в стенке корзины, но эта ртуть обычно выгружается с легкими веществами из впускного отверстия, тогда как более тяжелые твердые вещества выпускаются через отверстия.

В австралийской заявке N 22055/35 Макникола описано устройство, содержащее корзину и кожух, в чем-то схожее с тем, которое описано выше как изобретение, и предполагается, что в альтернативном устройстве тяжелые вещества могут выпускаться наружу в кожух для сбора их из него.

Однако это устройство не описано детально и не упоминается о возможности сбора ртути отдельно от тяжелых твердых веществ.

Согласно первому аспекту изобретения создано устройство или аппарат для центробежного разделения смешанных веществ с различными удельными весами, содержащее корзину центрифуги, имеющую основание и периферийную стенку, окружающую ось, проходящую через основание и, в основном, направленную вверх от основания к открытой горловине, множество расположенных аксиально с промежутком, направленных внутрь, выступающих, проходящих по периферии кольцевых элементов, ограниченных на внутренней поверхности периферийной стенки таким образом, чтобы образовать проходящую по периферии выемку между каждым кольцевым элементом и следующим примыкающим кольцевым элементом, и множество отверстий, проходящих через периферийную стенку от наружной поверхности к внутренней ее поверхности, при этом отверстия расположены в выемке между каждым элементом и следующим примыкающим элементом и с промежутками по окружности периферийной стенки, средства установки корзины для вращения вокруг оси, средства для подачи материалов в корзину таким образом, что при вращении корзины материал течет по периферийной стенке для отделения тяжелых веществ, собранных в выемках, и для выгрузки легких веществ через открытую горловину, наружный элемент корзины, окружающий наружную поверхность корзины, средства для подачи жидкости под давлением так, чтобы она (жидкость) проходила через отверстия и ожижала вещества в выемках, первые собирающие средства для сбора упомянутого более легкого вещества, выходящего из открытой горловины, вторые собирающие средства для периодического сбора материала, собранного в упомянутых выемках, отличающееся тем, что наружный элемент корзины имеет стенку, внутренняя поверхность которой имеет форму, которая обеспечивает сливание более тяжелого жидкого вещества, контактирующего с внутренней поверхностью, к аксиальному участку на ней, отделенному от открытой горловины, что оно снабжено выпускными средствами в виде отверстий на упомянутом аксиальном участке для выпуска упомянутого более тяжелого материала оттуда, и третьими средствами для сбора упомянутых более тяжелых жидких веществ из упомянутых выпускных средств в виде отверстий раздельно от первых и вторых средств для сбора.

Согласно второму аспекту изобретения создан способ отделения от смешанных подаваемых материалов, содержащих воду, золото, ртуть и рудные отходы, первого более тяжелого твердого компонента, содержащего золото, и второго более тяжелого жидкого компонента, содержащего ртуть, включающий подачу смешанных питающих материалов в корзину центрифуги, имеющей периферийную стенку, окружающую ось вращения корзины и открытую горловину на одном конце оси корзины, вращение корзины вокруг оси, заставляющее смешанные питающие материалы течь по периферийной стенке в направлении открытой горловины, ограничивающей форму периферийной стенки так, что упомянутые первый и второй компоненты, содержащие ртуть и золото, собираются на периферийной стенке, тогда как более легкие материалы, включающие рудные минеральные отходы и воду, выпускаются через открытую горловину, при этом в периферийной стенке выполнено множество отверстий, вынуждающих второй упомянутый жидкий компонент, содержащий ртуть, проходить через отверстия и отцепляться от периферийной стенки с тем, чтобы выгружаться из корзины, в то время как первый упомянутый твердый компонент, содержащий золото, удерживается внутри отверстий на периферийной стенке, собрание отдельно от более легких материалов упомянутого второго жидкого компонента, содержащего ртуть, который проходит через отверстия и выгружается из корзины, и периодическое извлечение упомянутого твердого компонента, содержащего золото, с периферийной стенки раздельно от упомянутого второго жидкого компонента, содержащего ртуть, и раздельно от упомянутых более легких материалов, включающих рудные минеральные отходы и воду.

Далее описан один из вариантов изобретения.

На фиг. 1 представлен центробежный сепаратор, вертикальное поперечное сечение; на фиг. 2 - часть устройства, показанного на фиг. 1, в увеличенном масштабе, поперечный разрез; на фиг. 3 - сечение А-А фиг.1 .

В основном, конструкция центробежного аппарата описана в вышеупомянутых более ранних патентах изобретателя изобретения, и последующее краткое описание основной конструкции включено только для полноты описания.

Аппарат, в основном, содержит корзину 10 центрифуги, имеющую основание 11 и периферийную стенку 12, окружающую продольную ось 13, вокруг которой вращается корзина. Периферийная стенка 12 корзины имеет на ее внутренней поверхности литую футеровку 14 с множеством кольцевых желобов, расположенных с промежутком в осевом направлении вдоль периферийной стенки. Между каждым кольцом или кольцевым желобом и следующим примыкающим кольцом выполнены выемки 15, в которых собираются более тяжелые материалы или вещества. На верхнем конце корзины, противоположном основанию 11, имеется открытая горловина 16, через которую могут выпускаться более легкие материалы. Корзина 10, кроме того, имеет наружную часть 17, включающую наружный кожух, или корпус 18 и наружное основание 19 корзины. Между корпусом 18 и периферийной стенкой 12 имеется, в основном, цилиндрическое пространство, в которое можно подавать воду из питающего ствола 20, имеющего впускной канал или трубопровод 21, входящий в пространство между наружным основанием корзины 19 и основанием 11 корзины. В периферийной стенке выполнено множество отверстий 21, проходящих через нее, для сообщения цилиндрического пространства с внутренней полостью корзины, так что вода, нагнетаемая через трубопровод 20, проходит через отверстия 21 для ожижения материала в выемках 15. Корзина имеет выпускной трубопровод или канал 22 в основании 11, примыкающий к одному краю основания и проходящий от основания 11 через наружную корзину к выпускному затвору 23, который может открываться для выпуска материалов из полости корзины, действуя периодически.

Питающий трубопровод 24 проходит в корзину в месте, примыкающем к основанию 11, для выгрузки подаваемых материалов в корзину с тем, чтобы они текли наружу от основания и проходили по периферийной стенке. На открытой горловине предусмотрен фланцевый элемент 25, который выполнен кольцевым и лежит в радиальной плоскости относительно оси 13. Фланцевый элемент 25 закреплен болтами к верхней кольцевой части наружной корзины таким образом, что он соединяет внутреннюю корзину и наружную корзину для совместного вращения. Фланец 25 проходит над первым кольцевым каналом 26 во второй кольцевой канал 27, который действует как коллектор или сборник материалов, выпускаемых из открытой горловины корзины и, таким образом, действует как первый лоток корзины центрифуги.

Кожух 18 имеет верхнюю часть кожуха 18A и нижнюю часть кожуха 18B, которые имеют такую форму, что они сходятся радиально наружу к кольцевому приемнику 28, расположенному в определенной радиальной плоскости корзины. Кольцевой приемник 28 включает верхнюю стенку 28A, соединенную с нижним краем стенки 18A, и нижнюю стенку 28B, соединенную с верхним краем стенки 18B наружной корзины. Стенки 28A и 28B сходятся в точке пересечения, расположенной на некотором расстоянии снаружи от стенок 18A и 18B с тем, чтобы материал внутри наружной корзины отбрасывался центробежными силами по проходящим наружу участкам стенок 18A и 18B в кольцевой приемник для накопления его в приемнике. Точка пересечения или переход между стенками 28A и 28B образует кольцо 28C, окружающее наружную корзину и имеющую в плане многоугольное сечение, как это видно при виде сверху на ось 13 на фиг. 3. В каждой точке пересечения сторон многоугольника предусмотрено выпускное сопло 29, из которого более тяжелые материалы, собранные в приемнике 28, могут выпускаться в направлении по радиусу наружу в кольцевой канал 26, образующий второй лоток. Кольцевой канал 26 отделен от канала 27 наружной стенкой лотка 26A, которая также образует внутреннюю стенку лотка 27. Лоток или желоб 26 также имеет стенку основания 26B, наклоненную вниз от правой боковой стороны аппарата, как показано на фиг. 1, к выпускному трубопроводу 26C,предусмотренному на выпускном отверстии из аппарата для выпуска материалов, собранных в лотке или желобе 26.

Внутренняя стенка лотка 26, обозначенная позицией 26D, и фланцевый участок 26E, закрепленные на корзине, направляют материалы из сопла 29 по внутренней стенке 26D в лоток для накопления у выхода 26.

В процессе работы подаваемые материалы поступают в корзину через трубопровод 24. Эти материалы включают рудные минеральные отходы или хвосты, которые включают основные минералы, от которых должны быть отделены золото и ртуть. Материалы подаются в виде суспензии, содержащей воду, которую, выпускают у основания корзины для того, чтобы она проходила по периферийной стенке корзины к отрытой горловине.

Как объяснялось в вышеупомянутых предыдущих патентах, отделение более тяжелых материалов осуществляется за счет кольцевых желобов и за счет флюидизации, вызванной инфекцией воды из пространства между наружной корзиной и внутренней корзиной в выемки 15. Это разделение вынуждает более тяжелые материалы, включающие золото и ртуть, собираться между кольцами внутри выемок, тогда как оставшиеся материалы, включающие воду и выгруженные минералы, выпускаются из открытой горловины через лоток 27 для накопления.

Является фактом то, что ртуть в жидкой форме можно собирать и накапливать как жидкий материал у основания выемки. Это скопление жидкости имеет тенденцию двигаться через отверстия 21 в пространство между внутренней и наружной корзинами. Движение наружу твердого материала, содержащего золото, предотвращается формой и расположением отверстий 21, форма и расположение которых такие же, как и в предыдущих патентах автора изобретения. Жидкая ртуть, однако, проходит через отверстия 21 и собирается на внутренней поверхности наружной корзины. Форма наружной корзины, включающая участки 18A и 18B стенки, направляет ртуть за счет действия центробежных сил в приемник 28. Ртуть, следовательно, скапливается в приемнике в месте так аксиально разнесенном от открытой горловине, что ртуть и некоторое количество воды выпускается через сопла 29 и собираются в лотке 26. Таким образом, ртуть собирают отдельно от тяжелых твердых материалов, собранных в выемках корзины и собранных отдельно от выпущенных более легких материалов и воды. Ртуть может быть, таким образом, извлечена из минеральных рудных отходов и хвостов, при этом обеспечивается очистка окружающей среды. На выходе ртутного коллектора 26C может присутствовать некоторое количество золота, но большая часть золота остается внутри корзины для периодической или порционной очистки, как описано ранее.

Для предотвращения течения ртути обратно во входное отверстие 20A впускного трубопровода 20 у основания наружной корзины предусмотрен отражательный элемент 30 в форме перевернутого усеченного конуса, который прикреплен к основанию 19, окружая входное отверстие 20A и поднимаясь вверх от него. Таким образом, предотвращается возвращение в трубопровод 20 и потенциальный выброс снова в окружающую среду любого количества ртути, оставшегося в наружной корзине при остановке корзины для периодической выгрузки твердых материалов и возвращающегося к основанию 19.

Поскольку в изобретении могут быть осуществлены различные модификации и выполнено множество явно отличающихся вариантов изобретения, не отходя от сути и объема предлагаемых пунктов формулы, то подразумевается, что весь материал, содержащийся в приложенном описании, должен интерпретироваться как иллюстративный и не ограничивающий изобретения.