шлюз маятникового типа для концентрации тяжелых минералов

Формула изобретения

1. Шлюз для обогащения полезных ископаемых, включающий желоб определенной кривизны в поперечном сечении и трафареты, снабженный закрылками, установленный с возможностью колебаний относительно его продольной оси, отличающийся тем, что шлюз снабжен креплениями, позволяющими смещать ось колебаний ниже центра массы желоба под нагрузкой на расстояние, прямо пропорциональное удельному весу перерабатываемого материала.

2. Шлюз по п.1, отличающийся тем, что днище желоба в поперечном сечении имеет кривизну, радиус которой относится к ширине желоба как 1,5:1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для обогащения золотосодержащих россыпей, коренных руд в цикле измельчения и концентрации золота.

Известен шлюз для обогащения полезных ископаемых, включающий желоб, трафареты, уложенные на перфорированном днище, причем желоб установлен с возможностью колебаний с помощью вибратора. Под днищем желоба расположена камера, сообщающаяся с источником воды под напором (а.с.СССР №1596546, МПК В 30 В 5/70, приоритет 1989).

Однако использование данного шлюза не позволяет эффективно извлекать наиболее мелкие классы золота, т.к. разрыхление постели восходящим потоком воды неизбежно приводит к вымыванию из нее тонкого золота.

Известен шлюз для обогащения ископаемых, включающий загрузочное приспособление, желоб с улавливающим покрытием, причем головная часть шлюза выполнена с возможностью поворота вокруг продольной оси желоба, при этом на нижней стороне головной части шлюза установлено аналогичное улавливающее покрытие с бортами в виде желоба, причем отношение длины головной части шлюза к длине всего шлюза составляет 0,1:0,5 и под головной частью шлюза установлен поддон с оросительной трубой. Кроме того, хвостовая часть шлюза выполнена с возможностью поворота вокруг продольной оси желоба, при этом на нижней стороне хвостовой части шлюза установлено аналогичное улавливающее покрытие с бортами в виде желоба, причем головная и хвостовая части установлены с возможностью поворота как раздельно, так и совместно, а под хвостовой частью шлюза установлен поддон с оросительной трубой, а головная часть шлюза установлена с возможностью поворота вокруг поперечной оси (см. патент RU №2077950, МПК 6 В 03 В 5/70, 26.04.94, “Шлюз для обогащения полезных ископаемых”).

Однако данный шлюз предназначен для концентрации узко классифицированного материала крупностью 0,074-3 мм, т.к. при более широком диапазоне крупности исходного питания неизбежны потери мелких классов золота ввиду того, что транспортирующая возможность шлюза в основном определяется его гидродинамическим режимом. Скорость потока задается из условий смыва (транспорта) максимальных кусков породы и потому сохраняется известное соотношение между максимальной крупностью исходного питания и крупностью эффективно улавливаемых золотин, равное 100:1. Следовательно, при средней крупности исходного материала 50 мм эффективно обогащается золото крупностью до 0,5 мм.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является шлюз для обогащения полезных ископаемых, включающий желоб и трафареты, причем желоб выполнен в поперечном сечении с переменной кривизной и снабжен закрылками, жестко закрепленными на его бортах и образующими с ними перевернутую емкость, причем желоб установлен с возможностью колебаний относительно его продольной оси. Желоб в поперечном сечении выполнен в виде полуэллипса в загрузочной части, плавно переходящий в полуокружность в загрузочной части, а ось колебаний проходит через центр массы желоба под его нагрузкой (см. патент RU №2147466, МПК 7 В 03 В 5/70, приоритет 15.01.98, “Шлюз для обогащения полезных ископаемых”).

Однако данный шлюз обладает рядом конструктивных недостатков, прежде всего фиксированное положение оси колебаний, проходящей через центр массы желоба под нагрузкой. Данная конструктивная особенность позволяет достаточно эффективно перерабатывать лишь материал, содержащий минимальное количество тяжелых фракций. При повышении средней плотности исходного материала, например при переработке черновых гравитационных концентратов, минеральная постель чрезмерно уплотняется под действием силы тяжести и возникающих в процессе колебаний центробежных сил, что приводит к резкому снижению улавливающей способности постели и, следовательно, большим потерям ценного компонента.

Изменяющаяся по длине кривизна днища желоба приводит к тому, что высота слоя минеральной постели, образующейся в процессе работы, так же непостоянна, из-за чего частицы ценного компонента либо не успевают сконцентрироваться в нижних слоях высокой постели, либо легко вымываются потоком воды из участков улавливающего покрытия, где высота постели слишком мала. Кроме того, при использовании в качестве улавливающего покрытия резиновых трафаретов, имеющих высокий коэффициент трения, снижение устойчивости материала происходит лишь в верхнем слое минеральной постели, нижние слои неподвижны и весьма уплотнены, что в значительной степени препятствует эффективной концентрации ценного компонента.

Основная задача изобретения заключается в создании надежной конструкции шлюза, позволяющего одинаково эффективно извлекать ценный компонент крупных и мелких классов крупности независимо от крупности и плотности частиц исходного питания.

Сущность изобретения - смещение оси колебаний центра массы желоба под нагрузкой создает центробежное ускорение, направленное в противоположную гравитационному сторону, и таким образом дополнительно разрыхляет материал особенно с повышенной плотностью без увеличения гидродинамического его разрыхления, которое способствует выносу в отходы наиболее мелких классов металла, например золота.

Для решения поставленной задачи в шлюзе для обогащения полезных ископаемых, включающем желоб, выполненный в поперечном сечении с переменной кривизной и снабженный закрылками, закрепленными на его бортах, он установлен с возможностью колебаний относительно его продольной оси. Шлюз снабжен креплениями, позволяющими смещать ось колебаний ниже центра массы желоба под нагрузкой на расстояние, прямо пропорциональное удельному весу перерабатываемого материала. Днище желоба в поперечном сечении имеет кривизну, радиус которой относится к ширине желоба как 1,5:1. Желоб имеет улавливающую поверхность, выполненную из материала с минимальным коэффициентом трения (полиэтилен) и снабженную перегородками.

Соотношение радиуса днища желоба к его ширине 1,5:1, установленное опытным путем, обеспечивает равномерное распределение материала по улавливающей поверхности слоем требуемой высоты.

Сочетание минимального коэффициента трения с поперечными колебаниями подложки способствует снижению устойчивости материала не только в верхних, но и в нижних слоях постели, что существенно увеличивает разрыхленность последней, ее текучесть и соответственно увеличивает скорость концентрации ценного компонента в придонном слое. Поперечные перегородки, в свою очередь, препятствуют движению самой постели в продольном направлении, разбивают улавливающую поверхность на своеобразные отсеки, обеспечивая концентрацию тяжелых минералов, преимущественно золота, внутри шлюза. Шлюз для концентрации тяжелых минералов состоит из желоба с улавливающим покрытием, закрепленного на раме посредством подшипниковых опор. Желоб установлен с возможностью совершать поперечные колебания, снижая таким образом устойчивость частиц, что позволяет транспортировать материал независимо от его крупности при минимальном расходе воды, а следовательно, при минимальной продольной скорости и глубине потока. В данных условиях сокращаются потери мелких классов ценного компонента со смывной водой.

Закрылки, закрепленные на бортах желоба, предотвращают выплескивание пульпы при большой амплитуде колебаний. Для дополнительного разрыхления чрезмерно уплотненной постели, образующейся при обогащении материала с большим удельным весом, такого как черновой гравитационный концентрат, конструкция шлюза позволяет смещать ось колебаний желоба ниже его центра массы под нагрузкой на расстояние, прямо пропорциональное плотности перерабатываемого материала. В этом случае, возникающие при поперечных колебаниях желоба, центробежные силы принимают направление, противоположное силам тяжести, и способствуют разрыхлению постели, что увеличивает улавливающую способность последней, ведет к заметному снижению расхода воды и, соответственно, повышает извлечение ценного компонента, особенно его мелких классов.

Днище желоба в поперечном сечении имеет кривизну, радиус которой относится к ширине желоба как 1,5:1. Данное соотношение, установленное опытным путем, обеспечивает равномерное распределение материала по улавливающей поверхности слоем требуемой высоты, благодаря чему ценный компонент эффективно концентрируется на всей площади улавливающей поверхности.

Желоб имеет улавливающую поверхность, выполненную из материала с минимальным коэффициентом трения, например полиэтилена, и снабженную перегородками. Сочетание минимального коэффициента трения с поперечными колебаниями подложки способствует снижению устойчивости материала не только в верхних, но и в нижних слоях постели, что существенно увеличивает разрыхленность последней, ее текучесть и, соответственно, увеличивает скорость концентрации ценного компонента в придонном слое. Поперечные перегородки, в свою очередь, препятствуют движению самой постели в продольном направлении, разбивают улавливающую поверхность на своеобразные отсеки, обеспечивая концентрацию тяжелых минералов, преимущественно золота, внутри шлюза.

На фиг.1 приведен общий вид шлюза маятникового типа; на фиг.2 - вид Б - торцевой части шлюза; на фиг.3 - разрез А-А - желоба шлюза; на фиг.4 - вид В - торцевая часть желоба, на фиг.5 - детальное изображение крепления желоба.

Заявляемый согласно первому пункту формулы изобретения шлюз маятникового типа для концентрации тяжелых минералов содержит загрузочный бункер 1, желоб 2 с торцевой крышкой 3, внутренняя поверхность днища 4 желоба 2 покрыта специальным материалом (полиэтилен) 5, имеющим минимальный коэффициент трения, кроме того, днище 4 снабжено поперечными перегородками 6, а внутрь желоба 2 загнуты закрылки 7. Желоб 2 установлен на раме 8 с возможностью совершения поперечных колебаний с регулируемой частотой и амплитудой. В головной и хвостовой части желоба 2 имеются крепления, состоящие из пластин 9, болтов 10, держателей 11, шайбы 12 и стопорного кольца 13, позволяющие смещать желоб 2 в вертикальной плоскости, изменяя ось колебаний последнего. Электропривод шлюза состоит из электродвигателя 14, редуктора 15, кривошипа 16, тяги 17 и шатуна 18.

В процессе работы шлюза желоб 2 совершает поперечные колебания при помощи электродвигателя 14, редуктора 15, кривошипа 16, тяги 17 и шатуна 18. Амплитуда и частота колебаний желоба 2, а также продольный угол наклона шлюза устанавливаются в зависимости от свойств перерабатываемого материала.

Расстояние между осью колебаний и центром массы желоба определяется экспериментально и устанавливается путем вращения болтов 10, в результате чего происходит вертикальное перемещение держателей 11 по резьбе вместе с желобом вверх или вниз в зависимости от направления вращения винта. Амплитуда и частота колебаний желоба, а также продольный угол наклона шлюза устанавливаются в зависимости от свойств перерабатываемого материала.

Исходный материал в виде пульпы подается в загрузочный бункер 1. Далее материал движется вдоль желоба 2, чему способствуют продольный наклон шлюза, гидродинамическое воздействие потока воды и поперечные колебания желоба 2. В процессе движения материал заполняет пространство между перегородками 6, образуя минеральную постель. Частицы ценного компонента с большим удельным весом проникают сквозь постель и концентрируются в ее нижних слоях, а легкая пустая порода продвигается по поверхности постели и сбрасывается в отвал через отверстие в задней торцевой крышке 3 желоба 2. Выгрузка концентрата из желоба 2 производится через требуемые промежутки времени после остановки работы шлюза и подачи питания путем переворачивания желоба 2 и смыва чистой водой накопившейся тяжелой фракции в специальную емкость.

Эффективное извлечение золота и других тяжелых минералов обеспечивается благодаря совокупности отличительных признаков изобретения. Выполнение желоба с возможностью совершать поперечные колебания позволяет снижать, таким образом, устойчивость частиц, что позволяет транспортировать материал независимо от его крупности при минимальном расходе воды, а следовательно, при минимальной продольной скорости и глубине потока. В данных условиях сокращаются потери мелких классов ценного компонента со смывной водой. Для дополнительного разрыхления чрезмерно уплотненной постели, образующейся при обогащении материала с большим удельным весом, такого как черновой гравитационный концентрат, конструкция шлюза позволяет смещать ось колебаний желоба ниже его центра массы под нагрузкой на расстояние, определяемое экспериментально. В этом случае, возникающие при поперечных колебаниях желоба, центробежные силы принимают направление, противоположное силам тяжести, и способствуют разрыхлению постели, что увеличивает улавливающую способность последней, ведет к заметному снижению расхода воды и, соответственно, повышает извлечение ценного компонента, особенно его мелких классов.

Решается проблема извлечения тонкого золота независимо от крупности исходного материала, так как транспортировка кусков пустой породы вдоль желоба шлюза осуществляется за счет неустойчивого состояния на подложке, непрерывно изменяющей угол наклона, благодаря чему ценный компонент эффективно концентрируется на всей площади улавливающей поверхности.