способ сепарации и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ сепарации, включающий подачу пульпы в наклонный желоб и расслоение его по ходу движения к нижнему разгрузочному концу, отличающийся тем, что, с целью интенсификации осаждения частиц рудного минерала из верхних слоев потока и повышения чистоты верхнего продукта, расслаиваемый материал подвергают воздействию поперечных вибраций посредством введения в поток вибрирующих плоских пластин, расположенных вертикально и направленных вдоль потока.

2. Способ сепарации по п.1, отличающийся тем, что пластины в плане имеют форму клина (треугольника), так что зазор между поверхностями вибрирующих пластин постепенно уменьшается по ходу течения пульпы.

3. Способ сепарации по п.1 или 2, отличающийся тем, что вибрации направлены линейно перпендикулярно направлению потока в горизонтальной плоскости.

4. Способ сепарации по п.1 или 2, отличающийся тем, что вибрации направлены линейно перпендикулярно направлению потока в вертикальной плоскости.

5. Способ сепарации по п.1 или 2, отличающийся тем, что, с целью интенсификации осаждения частиц рудного минерала, обладающего магнитными свойствами, из верхних слоев потока и повышения чистоты верхнего продукта, расслаиваемый материал подвергают воздействию магнитного поля, при этом напряженность магнитного поля на уровне поверхности потока находится в пределах 4-15 кА/м.

6. Способ сепарации по п.1 или 2, отличающийся тем, что, с целью интенсификации осаждения частиц рудного минерала, обладающего магнитными свойствами, и его транспортирования, расслоение проводят при воздействии бегущего магнитного поля, при этом направление тока выбирается так, чтобы магнитные пряди материала вращаясь перекатывались в направлении разгрузки в нижней части наклонного желоба.

7. Способ сепарации по п.1 или 2, отличающийся тем, что, с целью стабилизации показателей разделения при изменении объемной производительности потока, обеспечивают постоянство соотношения уровня возвышения делителя потока над днищем желоба к уровню поверхности потока на разгрузочном конце желоба.

8. Устройство для сепарации, содержащее установленный с возможностью изменения угла наклона от 3 до 25° желоб с плоским днищем и вибровозбудитель, отличающееся тем, что вибровозбудитель связан с виброкассетой, представляющей собой блок плоских пластин, расположенных вертикально и направленных вдоль потока, при этом виброкассета, связанная с вибровозбудителем, установлена с возможностью изменения расстояния от нижних кромок пластин до днища желоба.

9. Устройство для сепарации по п.8, отличающееся тем, что пластины в плане имеют форму клина (треугольника), так что зазор между поверхностями вибрирующих пластин постепенно уменьшается по ходу течения пульпы.

10. Устройство для сепарации по п.8 или 9, отличающееся тем, что днище желоба выполнено трапециевидным, суживающимся в направлении к разгрузке.

11. Устройство для сепарации по п.8, или 9, отличающееся тем, что вибровозбудитель закреплен на раме блока вертикальных пластин с возможностью изменения направления вибраций в плоскости, перпендикулярной направлению потока пульпы.

12. Устройство для сепарации по п.10, отличающееся тем, что вибровозбудитель закреплен на раме блока вертикальных пластин с возможностью изменения направления вибраций в плоскости, перпендикулярной направлению потока пульпы.

13. Устройство для сепарации по п.8 или 9, отличающееся тем, что желоб выполнен из немагнитного материала.

14. Устройство для сепарации по п.10, отличающееся тем, что желоб выполнен из немагнитного материала.

15. Устройство для сепарации по п.13, отличающееся тем, что над верхней частью желоба со стороны загрузки установлен флокулятор - магнитная система, выполненная из постоянных магнитов без чередования полярности, при этом напряженность магнитного поля в рабочей зоне на уровне поверхности потока имеет значение в пределах от 4 до 15 кА/м.

16. Устройство для сепарации по п.14, отличающееся тем, что над верхней частью желоба со стороны загрузки установлен флокулятор - магнитная система, выполненная из постоянных магнитов без чередования полярности, при этом напряженность магнитного поля в рабочей зоне на уровне поверхности потока имеет значение в пределах от 4 до 15 кА/м.

17. Устройство для сепарации по п.13, отличающееся тем, что со стороны днища желоба расположен индуктор бегущего магнитного поля, представляющий собой магнитную систему, состоящую из продольных магнитных сердечников, в пазах которых заложена обмотка, с возможностью изменения расстояния до днища желоба с обеих его сторон.

18. Устройство для сепарации по п.14, отличающееся тем, что со стороны днища желоба расположен индуктор бегущего магнитного поля, представляющий собой магнитную систему, состоящую из продольных магнитных сердечников, в пазах которых заложена обмотка, с возможностью изменения расстояния до днища желоба с обеих его сторон.

19. Устройство для сепарации по п.8 или 9, отличающееся тем, что в нижней части желоба со стороны разгрузки установлен отсекатель (делитель) продуктов с возможностью перемещения в вертикальной плоскости в зависимости от высоты потока в желобе, при этом отсекатель соединен системой тяг с поплавком, отслеживающим уровень потока в верхней части желоба таким образом, что обеспечивается пропорциональное деление потока на выходе при любой производительности желоба по питанию.

20. Устройство для сепарации по п.10, отличающееся тем, что в нижней части желоба со стороны разгрузки установлен отсекатель (делитель) продуктов с возможностью перемещения в вертикальной плоскости в зависимости от высоты потока в желобе, при этом отсекатель соединен системой тяг с поплавком, отслеживающим уровень потока в верхней части желоба таким образом, что обеспечивается пропорциональное деление потока на выходе при любой производительности желоба по питанию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано в черной металлургии на обогатительных фабриках, перерабатывающих магнетитовые руды.

Известен способ разделения гравитационным методом, описанный в устройстве, в котором основным элементом является суживающийся желоб с плоским днищем, установленный под углом 16-22°, включающий подачу пульпы плотностью 40-65% твердого в верхнюю часть желоба и разгрузку расслоившихся по высоте потока минеральных частиц в нижнем конце желоба в виде концентрата, промпродукта и хвостов [1].

Недостатком этого способа и устройства для обогащения является ограниченная производительность, а также снижение эффективности процесса при увеличении длины желоба более 1 м, резкое ухудшение показателей работы при колебаниях объема питания. Кроме этого, известному способу и устройству свойственно то, что верхние слои потока, даже в конце желоба, значительно засорены мелкими частицами минерала высокой плотности, который требуется получить в тяжелый продукт, т.е. в нижние слои потока [2]. Верхние слои потока движутся с наибольшей скоростью, поэтому время пребывания минеральных частиц, находящихся в их толще, очень мало. Тонкие частицы тяжелого рудного минерала не успевают осесть и остаются взвешенными в верхних слоях вплоть до момента выхода из желоба. Высокое содержание в верхних слоях потока мелких частиц минерала высокой плотности связано с повышенной турбулентностью потока. Применение известного способа ограничено обогащением цветных и редких металлов.

Известен способ промывки руды, реализуемый в вибромойках (виброжелобах) [3, 4, 5], основанный на вибрационном воздействии их рабочих органов на промываемый материал.

Недостатком этого способа и устройств является ограниченная область применения, сводящаяся к промывке нерудных строительных материалов, дезинтеграции глинистых включений и удалению образующейся глинистой суспензии. Применение вибраций в этих аппаратах обусловлено спецификой решаемой задачи. Прилагаемые вибрации в этих аппаратах предназначены для лучшей отмывки глинистых частиц, осуществляемой обычно механическим перемешиванием в водной среде. Используемые в этих устройствах круговые вибрации не способствуют расслаиванию по плотности, а интенсифицируют перемешивание. Кроме этого, в известных устройствах вибрации прилагаются к корпусу, внешним стенкам желоба, что связано с затратами энергии на колебание всей массы устройства, вместе с находящимся внутри него материалом.

Известен способ разделения в электромагнитных сепараторах лоткового типа [6]. Особенностью таких сепараторов является магнитная система, состоящая из продольных магнитных сердечников, в пазах которых заложена обмотка. Подаваемый материал разделяется в бегущем магнитном поле, генерируемом переменным током, пропускаемым через обмотки катушек.

Недостатком этого способа и устройств является ограниченная производительность.

Задачей предложенного технического решения является увеличение производительности и повышение эффективности разделения продуктов за счет интенсификации процесса расслоения наложением магнитного поля и поперечных вибраций.

Это достигается тем, что в способе сепарации, включающем подачу пульпы в верхнюю часть наклонного желоба и разгрузку расслоившихся по высоте потока минеральных частиц в нижнем конце желоба в виде продуктов с разным содержанием полезного компонента, разделяемый материал по пути следования в потоке подвергают воздействию магнитного поля и поперечных вибраций (линейных колебаний), при этом вибрации, передаваемые расслаиваемому потоку, направляют поперек движения потока 1) в горизонтальной плоскости или 2) в вертикальной плоскости. Кроме этого магнитное поле устанавливают с возможностью изменять напряженность по ходу движения потока. Кроме этого в начале движения поток разделяемого материала подвергают предварительному намагничиванию действием слабого глубокого магнитного поля. В устройстве для сепарации, содержащем наклонный желоб и вибровозбудитель, последний крепится к раме, на которой установлен ряд плоских или клиновидных прямоугольных пластин, расположенных вертикально, направленных вдоль потока, причем вибрации, передаваемые расслаиваемому потоку, направлены поперек движению потока 1) в горизонтальной плоскости либо 2) в вертикальной плоскости. Кроме этого, со стороны днища желоба, выполненного из немагнитного материала, расположен электромагнитный индуктор, представляющий собой магнитную систему, состоящую из продольных магнитных сердечников, в пазах которых заложена обмотка, с возможностью изменения расстояния до днища желоба с обеих его сторон по ходу движения материала. Кроме этого, желоб установлен с возможностью регулирования угла наклона с 3 до 24°С. Кроме этого, сверху желоба на участке подачи питания расположен флокулятор - магнитная система из постоянных магнитов, выполненная монополярно (без чередования полюсов), с возможностью изменения расстояния до потока разделяемого материала. Кроме этого, на выходе из желоба имеется делитель (отсекатель) продуктов с возможностью изменения высоты позиционирования в желобе относительно его днища. Кроме этого, желоб может быть выполнен суживающимся.

Такое выполнение способа сепарации и устройства для его осуществления позволяет значительно повысить эффективность разделения и производительность процесса за счет интенсификации процесса расслоения наложением магнитного поля и поперечных вибраций. Под действием вибраций текучесть пульпы увеличивается, и скорость ее движения вдоль желоба возрастает. Наложение вибрации таким способом позволяет как интенсифицировать процесс расслоения минерального материала по плотности, так и использовать небольшие величины уклона для установки желоба. Последнее обстоятельство способствует лучшему разделению материала по плотности и расширяет возможности компоновки и сопряжения желоба с последующим технологическим оборудованием.

Кроме того, наличие узких каналов между вертикальными пластинами вибровозбудителя уменьшает турбулентность потока, что улучшает расслоение. Использование бегущего магнитного поля препятствует заиливанию днища желоба. Частицы с повышенным содержанием железа, осевшие на дно, будут транспортироваться по нему, перекатываясь под действием вращающегося магнитного поля.

Применение предварительного намагничивания в слабом поле способствует более полному перемещению (осаждению) магнитных частиц из верхних слоев потока в нижние за счет избирательного флокулообразования.

На чертеже изображено устройство для осуществления предлагаемого способа сепарации.

Способ сепарации заключается в следующем.

Пульпообразный измельченный материал подают в верхнюю часть наклонного желоба. При движении по желобу минеральные частицы расслаиваются в зависимости от плотности. Тяжелые минеральные частицы концентрируются в нижнем медленно текущем слое пульпы, а легкие выносятся в верхние слои. Подача питания в рабочую зону устройства на начальном участке производится в условиях пониженной напряженности магнитного поля, что вызывает избирательное притяжение магнитных частиц друг к другу (флокулообразованию), укрупнение при слипании с увеличением массы этих укрупненных частиц, что способствует лучшей очистке материала верхних слоев потока от магнитных частиц и перемещению их в нижние слои потока. Попадая в зону действия бегущего магнитного поля индуктора, расположенного снизу желоба, частицы с повышенным содержанием металла ускоряют движение вниз. При этом частицы с высоким содержанием металла в придонной области желоба перекатываются в виде магнитных прядей по дну в сторону разгрузки. Усиление процесса расслоения механической смеси минеральных частиц различной плотности и увеличения пропускной способности устройства достигается благодаря повышению текучести пульпы - эффекту искусственного ожижения при наложении вибраций.

Применение однополюсной (без чередования полярности) магнитной системы флокулятора позволяет создать глубокое слабое магнитное поле, распространяющееся на значительную глубину потока, благодаря низкому значению градиента напряженности (скорости падения напряженности при удалении от источника поля). Малая величина напряженности магнитного поля в пределах от 4 до 15 кА/м при низком градиенте напряженности создает условия для управляемого постепенного намагничивания, исключает возможность возникновения лавинообразного неуправляемого флокулообразования, свойственного полям с более высокой напряженностью и градиентом. При этом величина магнитной силы, направленной вверх к источнику магнитного поля, незначительна. После предварительного намагничивания резко возрастает вероятность осаждения магнитных частиц благодаря образованию магнитных флокул, особенно в зоне наложения бегущего магнитного поля снизу желоба. Предварительное намагничивание в слабом поле позволяет не только ускорить дальнейший процесс, но и делает магнитные флокулы более чистыми, поскольку флокулообразование происходит медленнее и более избирательно.

Устройство для сепарации включает в себя установленный с возможностью регулировки угла наклона от 3 до 25°С желоб 1 с прямоугольным или трапециевидным (суживающимся) днищем, виброкассету 2, связанную с вибровозбудителем 3, флокулятор 4, индуктор бегущего магнитного поля 5.

Сверху в желоб опущена виброкассета 2, состоящая из набора плоских (или клиновидных) прямоугольных пластин, расположенных вертикально, направленных вдоль потока и прикрепленных с равными промежутками к раме, на которой крепится вибровозбудитель 3, причем вибрации, передаваемые расслаиваемому потоку, направлены поперек движению потока. Вибровозбудитель имеет крепление на раме виброкассеты с возможностью изменять положение таким образом, что генерируемые вибрации направлены перпендикулярно направлению потока 1) в горизонтальной плоскости либо 2) в вертикальной плоскости. Виброкассета и вибровозбудитель подвешены на пружинных рессорах к несущей ферме (установленной над желобом) с возможностью регулирования расстояния от виброкассеты до дна желоба, например посредством винтового приспособления.

Желоб выполнен из немагнитного материала (например, пластика).

В верхней части желоба со стороны загрузки установлен флокулятор 4 - магнитная система, выполненная из постоянных магнитов без чередования полярности, при этом напряженность магнитного поля в рабочей зоне на уровне поверхности потока имеет значение в пределах от 4 до 15 кА/м.

Со стороны днища желоба расположен магнитный индуктор 5, представляющий собой магнитную систему, состоящую из продольных магнитных сердечников, в пазах которых заложена обмотка, с возможностью изменения расстояния до днища желоба с обеих его сторон.

В нижней части желоба со стороны разгрузки установлен отсекатель (делитель) продуктов с возможностью перемещения в вертикальной плоскости в зависимости от высоты потока в желобе. Системой тяг отсекатель соединен с поплавком, отслеживающим уровень потока в верхней части желоба. Система тяг обеспечивает пропорциональное деление потока на выходе при любой производительности желоба по питанию. Коэффициент пропорции - соотношение между высотой отсекаемого слоя нижнего продукта и общей высотой потока - задается в зависимости от требуемого качества нижнего продукта.

Устройство работает следующим образом.

В верхнюю часть желоба 1 подается пульпа. Под действием силы тяжести и вертикальных составляющих скорости потока происходит расслаивание минеральных частиц в зависимости от плотности и крупности. Тяжелые минеральные частицы концентрируются в нижнем медленно текущем слое пульпы, а легкие выносятся в верхние слои.

Под действием магнитного поля низкой напряженности (в пределах от 4 до 15 кА/м), создаваемого флокулятором 4, происходит намагничивание магнитных частиц и начинается процесс флокулообразования. Центрами флокул становятся наиболее сильномагнитные частицы, то есть частицы с наиболее высоким содержанием рудного минерала. Благодаря низкому значению напряженности поля процесс образования флокул протекает сравнительно медленно и избирательно, что позволяет избежать механического захвата в магнитные пряди нерудных частиц (таким образом, избежать лавинообразного получения флокул). В результате флокулы получаются более чистыми. Взаимное притяжение намагниченных частиц с образованием флокул (магнитных прядей) способствует быстрому осаждению этих укрупненных частиц. При этом верхние слои потока лучше очищаются от магнитных частиц, которые ускоренно осаждаются в нижние слои потока. Характерно, что верхнее расположение магнитной системы флокулятора позволяет наиболее интенсивно проводить намагничивание частиц в верхних быстротекущих слоях, отличающихся наибольшим вовлечением тонких и мелких частиц тяжелого рудного минерала. За счет высокой скорости верхних слоев, время пребывания их в желобе в значительной мере сокращено. Этим объясняется целесообразность дополнительного интенсифицирования процесса разделения в верхних слоях потока. Эту функцию и выполняют флокулятор и виброкассета.

Минуя зону предварительного намагничивания в начальной зоне желоба, частицы с повышенным содержанием металла попадают в зону действия бегущего магнитного поля индуктора 5, расположенного снизу желоба 1, и ускоряют движение вниз. При этом частицы с высоким содержанием металла в придонной области желоба 1 перекатываются в виде магнитных прядей по дну в сторону разгрузки. Механическая смесь минеральных частиц различной плотности подвергается усиленному расслоению при наложении поперечных вибраций, передаваемых пульпе вибровозбудителем 3 посредством вибрирующих пластин виброкассеты 2. Расслоившийся материал в конце желоба 1 разделяется горизонтальным отсекателем на два потока. При этом позиционирование отсекателя обеспечивается автоматически следящим контуром, состоящим из поплавка и системы тяг (рычагов). При изменении объемной производительности потока установленная пропорция (соотношение) высот слоев потока выдерживается постоянной. Получаемые на выходе разделенные потоки отводятся в разные желоба.

Способ сепарации и устройство для его осуществления могут быть использованы для предварительной концентрации с получением промежуточных продуктов, каждый из которых может быть подвергнут дальнейшей обработке, например, тяжелый (нижний) - последующей концентрации, а легкий (нижний) - контрольной перечистке с выделением отвальных хвостов.

Таким образом, использование предлагаемого способа сепарации и устройства для его осуществления позволяет снизить содержание рудного материала в легком (верхнем) продукте, тем самым повысить чистоту получаемого легкого (верхнего) продукта и увеличить извлечение рудного минерала в тяжелый (нижний) продукт. Кроме того, использование предлагаемого метода и устройства для сепарации позволяет увеличить производительность всей технологической цепи при применении их в целях предварительной концентрации.

Источники информации

1. С.И.Полькин, Э.В.Адамов. Обогащение руд цветных и редких металлов. - М.: Недра, 1975, с.213.

2. А.Д.Богатов, Ю.Л.Зубынин. Разделение минералов во взвесенесущих потоках малой толщины. - М.: Недра, 1973, с.72.

3. Авторское свидетельство СССР № 285848, кл. B03b 5/02, 1971 г.

4. Авторское свидетельство СССР № 310677, кл. B03b 5/02, 1971 г.

5. Авторское свидетельство СССР № 882605, кл. В 03 b 5/02, 1981 г.

6. Авторское свидетельство СССР № 80510, 1949 г.