обогатительное устройство

Формула изобретения

Обогатительное устройство, содержащее средство подвода пульпы, средство придания ей вращательного движения, по меньшей мере две соосных цилиндрических обечайки, одна из которых частично размещена в полости другой с зазором, нижнее сечение которого открыто в кольцевой желоб, снабженный разгрузочными патрубками, отличающееся тем, что средство подвода пульпы выполнено в виде приемной конической воронки, соосной с обечайками, диаметр выпускного отверстия которой соответствует диаметру сечения обечайки наибольшего поперечного сечения и сообщено с ним, причем средство придания вращательного движения пульпе выполнено в виде тангенциальных относительно корпуса приемной конической воронки патрубков, ориентированных в направлении действия на пульпу силы вращения земли, и лопастного завихрителя, выполненного в виде лопастей, закрепленных неподвижно на внутренней поверхности обечаек с возможностью подкручивания пульпы в направлении действия на пульпу силы вращения земли, при этом одна из стенок кольцевого желоба образована соответствующим участком стенки обечайки меньшего размера, зафиксированной в полости вышележащей обечайки, кроме того, каждый из кольцевых желобов сообщен с отдельным вибрационным концентратором посредством отдельного распределительного бункера, который выполнен в виде призмы, сечению которой, ориентированному перпендикулярно длине желоба вибрационного концентратора, придана форма симметричного треугольника, ориентированного вершиной вниз, разделенного внутренней перегородкой на одинаковые по объему отсеки, при этом между нижними кромками внешних наклонных стенок бункера и его внутренней перегородкой оставлена щель, ширина которой не менее трех максимальных размеров фракции, поступающей из кольцевого желоба, кроме того, внутренняя перегородка бункера закреплена с возможностью качания на горизонтальной оси, ориентированной поперек желоба вибрационного концентратора, на угол, не превышающий угла между внутренней перегородкой бункера и его внешней наклонной стенкой, причем выпускные сечения разгрузочных патрубков кольцевых желобов размещены над приемным сечением бункера, а их продольная ось принадлежит вертикальной плоскости, проходящей через горизонтальную ось качания бункера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обогащения дисперсного материала и может быть использовано при переработке техногенных месторождений - эфельных отвалов обогатительных фабрик, при крупности твердых частиц менее 2 мм.

Известно обогатительное устройство, содержащее цилиндрический резервуар с вертикальной продольной осью, средство придания вращательного движения пульпе вокруг продольной оси резервуара (см. RU № 2039607, В03В 5/32, 1995 г.). Устройство предназначено для разделения в пульпе твердых частиц с разной гидравлической крупностью.

Недостаток устройства - недостаточное качество разделения частиц твердого материала, особенно при плотностях хвостов и полезного компонента, не отличающихся большой контрастностью.

Известно также обогатительное устройство, содержащее средство подвода пульпы, средство придания ей вращательного движения, по меньшей мере две соосных цилиндрических обечайки, одна из которых частично размещена в полости другой с зазором, нижнее сечение которого открыто в кольцевой желоб, снабженный разгрузочными патрубками (см. RU № 2320418, В03В 5/32, 2008 г.).

Недостаток устройства - сложность изготовления и эксплуатации, высокая материалоемкость, кроме того, устройство обеспечивает разделение в пульпе твердых частиц с разной гидравлической крупностью и эффективно при варьировании размеров и формы зерен обогащаемого материала, а потому его эффективность при обогащении хвостов гравитационого обогащения - материала, достаточно однородного по крупностям, снижается, что требует дополнительной стадии обогащения, например виброконцентрации.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение качества обогащения материала, однородного по гидравлической крупности составляющих частиц.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении качества обогащения. Кроме того, упрощается конструкция устройства и снижается энергоемкость процесса разделения материала по гидравлической крупности. Также повышается качество обогащения на стадии виброобогащения как в связи со снижением разброса фракций по крупностям (обеспечиваемого на первой стадии), так и повышением стабильности параметров загрузки материала на виброконцентратор (и по времени, и по ширине стола).

Поставленная задача решается тем, что обогатительное устройство, содержащее средство подвода пульпы, средство придания ей вращательного движения, по меньшей мере две соосных цилиндрических обечайки, одна из которых частично размещена в полости другой с зазором, нижнее сечение которого открыто в кольцевой желоб, снабженный разгрузочными патрубками, отличается тем, что средство подвода пульпы выполнено в виде приемной конической воронки, соосной с обечайками, диаметр выпускного отверстия которой соответствует диаметру сечения обечайки наибольшего поперечного сечения и сообщено с ним, причем средство придания вращательного движения пульпе выполнено в виде тангенциальных относительно корпуса приемной конической воронки патрубков, ориентированных в направлении действия на пульпу силы вращения земли, и лопастного завихрителя, выполненного в виде лопастей, закрепленных неподвижно на внутренней поверхности обечаек с возможностью подкручивания пульпы в направлении действия на пульпу силы вращения земли, при этом одна из стенок кольцевого желоба образована соответствующим участком стенки обечайки меньшего размера, зафиксированной в полости вышележащей обечайки, кроме того, каждый из кольцевых желобов сообщен с отдельным вибрационным концентратором посредством отдельного распределительного бункера, который выполнен в виде призмы, сечению которой, ориентированному перпендикулярно длине желоба вибрационного концентратора, придана форма симметричного треугольника, ориентированного вершиной вниз, разделенного внутренней перегородкой на одинаковые по объему отсеки, при этом между нижними кромками внешних наклонных стенок бункера и его внутренней перегородкой оставлена щель, ширина которой не менее трех максимальных размеров фракции, поступающей из кольцевого желоба, кроме того, внутренняя перегородка бункера закреплена с возможностью качания на горизонтальной оси, ориентированной поперек желоба вибрационного концентратора, на угол, не превышающий угла между внутренней перегородкой бункера и его внешней наклонной стенкой, причем выпускные сечения разгрузочных патрубков кольцевых желобов размещены над приемным сечением бункера, а их продольная ось принадлежит вертикальной плоскости, проходящей через горизонтальную ось качания бункера.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.

Признаки « средство подвода пульпы выполнено в виде приемной конической воронки, соосной с обечайками, диаметр выпускного отверстия которой соответствует диаметру сечения обечайки наибольшего поперечного сечения и сообщено с ним» обеспечивают ввод пульпы в обогатительное устройство, причем заявленное его выполнение обеспечивает возможность повышения эффективности работы средства придания вращательного движения пульпе.

Признаки « средство придания вращательного движения пульпе выполнено в виде тангенциальных относительно корпуса приемной конической воронки патрубков, ориентированных в направлении действия на пульпу силы вращения земли, и лопастного завихрителя, выполненного в виде лопастей, закрепленных неподвижно на внутренней поверхности обечаек с возможностью подкручивания пульпы в направлении действия на пульпу силы вращения земли» обеспечивают эффективное закручивание потока пульпы вокруг продольной оси обечайки, что обеспечивает приложение к твердым частицам пульпы центробежной силы, обеспечивающей их сепарирование.

Признаки « одна из стенок кольцевого желоба образована соответствующим участком стенки обечайки меньшего размера, зафиксированной в полости вышележащей обечайки» обеспечивают возможность разделения материала на фракции, число которых соответствует числу секций, при этом отсепарированный объем попадает в желоб через зазор между стенками обечаек.

Признаки « каждый из кольцевых желобов сообщен с отдельным вибрационным концентратором» обеспечивают эффективное вибрационное концентрирование полезного компонента, поскольку материал в пределах фракции однороден по размерам.

Признаки, указывающие, что каждый из кольцевых желобов сообщен с отдельным вибрационным концентратором «посредством отдельного распределительного бункера», обеспечивают возможность стабилизации во времени загрузки вибрационного концентратора.

Признаки, указывающие, что каждый из бункеров «выполнен в виде призмы, сечению которой, ориентированному перпендикулярно длине желоба вибрационного концентратора, придана форма симметричного треугольника, ориентированного вершиной вниз, разделенного внутренней перегородкой на одинаковые по объему отсеки», обеспечивают возможность «автоматической» попеременной смены загружаемых и разгружаемых отсеков бункера при установке бункера с возможностью качания на оси, размещенной у выпускного отверстия бункера.

Признаки, указывающие, что «между нижними кромками внешних наклонных стенок бункера и его внутренней перегородкой оставлена щель, ширина которой не менее трех максимальных размеров фракции, поступающей из кольцевого желоба», обеспечивают разгрузку содержимого отсека равномерно по всей ширине виброконцентратора, так что осуществляется «самодозирование» материала, «вытекающего» из секции.

Признаки, указывающие, что «внутренняя перегородка бункера закреплена с возможностью качания на горизонтальной оси, ориентированной поперек желоба вибрационного концентратора, на угол, не превышающий угла между внутренней перегородкой бункера и его внешней наклонной стенкой», обеспечивают работоспособность бункера, как «автоматической» системы.

Признаки, указывающие, что «выпускные сечения разгрузочных патрубков кольцевых желобов размещены над приемным сечением бункера, а их продольная ось принадлежит вертикальной плоскости, проходящей через горизонтальную ось качания бункера», обеспечивают вместе с предыдущим признаком работоспособность бункера, как «автоматической» системы, т.е. его последовательное качания из одного крайнего положения в другое, при котором один отсек наполняется, а другой разгружается.

Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами, на которых показаны: на фиг.1 - общая схема обогатительной установки; на фиг.2 - ее вид сверху; на фиг.3 - продольный разрез обогатительного устройства; на фиг.4 и 5 показан распределительный бункер в крайних положениях; на фиг.6 показан участок между поверхностью виброконцентратора и нижней кромкой внутренней перегородки бункера.

На чертежах показаны приемная коническая воронка 1 с выпускным отверстием 2, обечайки 3-5, тангенциальные патрубки 6, ориентированные в направлении 7, направление действия на пульпу силы вращения земли 8, лопастной завихритель, выполненный в виде лопастей 9, стенка 10 кольцевого желоба 11, разгрузочные патрубки 12, вибрационные концентраторы 13, распределительный бункер 14, содержащий внешние наклонные стенки 15 и внутреннюю перегородку 16, щель 17, горизонтальную ось 18, упоры-ограничители 19. Также показано дно 20 желоба вибрационного концентратора, зазор 21 между поверхностью виброконцентратора 13 и нижней кромкой внутренней перегородки 16 бункера, выпускные сечения 22 и продольные оси 23 разгрузочных патрубков 12, приемное сечение 24 бункера, проекция вертикальной плоскости 25, проходящей через горизонтальную ось 17 качания бункера. Кроме того, показаны крепежные пластины 26, пульпоприготовительный узел 27, промежуточный продукт 28, хвосты 29.

Заявленное устройство предназначено для переработки песков и эфельной фракции из отвалов обогатительных фабрик, крупностью менее 2 мм, плотностью выше 3 г/см³ . Приемная коническая воронка 1, обечайки 3-5, тангенциальные патрубки 6, стенка кольцевого желоба 11, разгрузочные патрубки 12 и распределительный бункер выполнены из металла, при этом обечайки выполнены из отрезков трубного проката, при этом обечайки, кроме самой нижней, конструктивно не отличаются друг от друга, кроме диаметра. Самая нижняя обечайка отличается от них отсутствием лопастей 9 завихрителя, которые жестко скреплены с внутренней поверхностью остальных обечаек, предпочтительно на их верхних участках (так, чтобы не мешать установке нижеследующих обечаек). Тангенциальные патрубки 6 ориентированы в направлении 8 действия на пульпу силы вращения земли, и лопасти 9 выполнены с возможностью подкручивания пульпы в направлении действия на пульпу силы вращения земли. Продольная ось патрубков 6 в горизонтальной плоскости может быть выполнена криволинейной, что обеспечивает дополнительную «подкрутку» струй пульпы при их внедрении в полость приемной конической воронки 1.

Внешний диаметр обечайки 3 может варьироваться в пределах 160-300 мм, в зависимости от числа ступеней сепарации. Обечайки 3-5 жестко скреплены друг с другом крепежными пластинами 26, размещаемыми в зазорах между обечайками, предпочтительно у нижних кромок вышерасположенных обечаек скрепляемой пары.

Пульпоприготовительный узел 27 выполнен известным образом, в виде емкости, снабженной трубопроводами для подачи воды, средствами загрузки твердого материала, например песковым насосом, и смесителями известной конструкции (не показаны). Узел 27 обеспечивает приготовление пульпы с соотношением Твердое: Жидкое (Т:Ж) 20:80 или 30:70. Целесообразно его вынести на 25-40 м выше приемной конической воронки 1, в зависимости от требуемой производительности обогатительного устройства. Питающие трубопроводы (обеспечивающие подвод пульпы в приемную коническую воронку 1 - на чертежах показан штрихами) выполнены из труб диаметром порядка 100 мм и связывают пульпоприготовительный узел 27 с тангенциальными патрубками 6. Целесообразно, чтобы между пульпоприготовительным узлом 27 и тангенциальными патрубками 6 было установлено сито известной конструкции или грохот (на чертежах не показаны) с ячеей 0,5×0,5 мм, обеспечивающее удаление мусора и бедного крупного класса (+0,5 мм), что позволит уменьшить число ступеней сепарации (количество обечаек).

В составе обогатительного устройства в зависимости от его производительности используют вибрационные концентраторы 13 известной конструкции, выполненные из металла или дерева с обшивкой жестью. Целесообразно, чтобы имелась возможность регулирования продольного наклона дна желоба 20 в пределах от 0,5 до 9 градусов, при отношении длины желоба к его ширине от 3:1 до 4:1. В качестве вибратора можно использовать известный механизм с рабочей частотой 300-500 Гц.

Распределительный бункер 14 выполнен в виде призмы, сечению которой, ориентированному перпендикулярно длине желоба вибрационного концентратора, придана форма симметричного треугольника, ориентированного вершиной вниз, разделенного внутренней перегородкой 16 на одинаковые по объему отсеки, при этом между нижними кромками внешних наклонных стенок 15 бункера и его внутренней перегородкой 16 оставлена щель 17, ширина которой не менее трех максимальных размеров фракции, поступающей из кольцевого желоба 11, кроме того, внутренняя перегородка 15 бункера закреплена с возможностью качания на горизонтальной оси 18, ориентированной поперек желоба вибрационного концентратора 13, на угол, не превышающий угла между внутренней перегородкой 16 бункера и его внешней наклонной стенкой 15 (с возможностью упирания в крайних положениях в упоры-ограничители 19). Зазор 21 между поверхностью виброконцентратора 13 и нижней кромкой внутренней перегородки 16 бункера также должен быть не менее трех максимальных размеров фракции, поступающей из кольцевого желоба 11. Выпускные сечения 22 разгрузочных патрубков 12 кольцевых желобов 11 размещены над приемным сечением 24 бункера. Кроме того, продольные оси 23 разгрузочных патрубков 12 принадлежат вертикальной плоскости 25, проходящей через горизонтальную ось качания 18 бункера. Необходимо при этом, чтобы при заполнении одного из отсеков бункера возникал момент, поворачивающий бункер на горизонтальной оси 18. Размеры щели 17 устанавливают таким образом, чтобы расход материала из бункера был несколько ниже скорости его загрузки.

При этом каждый отдельный виброконцентратор 13 обслуживается своим (отдельным) распределительный бункером 14, сообщенным с одним из кольцевых желобов 11.

На чертежах не показаны регулировочные задвижки, установленные на элементах установки.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Пульпа с соотношением Т:Ж=20:80 поступает самотеком из пульпоприготовительного узла 27 к патрубкам 6 приемной конической воронки 1. Тангенциальный ввод пульпы, согласный по всем патрубкам (направленный по периметру ее полости в направлении 8 действия на пульпу силы вращения земли), и само закручивающее пульпу вращение земли обеспечивают закручивание объема пульпы (придают ей вращательно-поступательное нисходящее движение). Дополнительный закручивающий эффект придают лопасти 9 завихрителя, ориентированные согласно с направлением вращения пульпы.

Вращательное движение потока обеспечивает приложение центробежной силы к частицам твердого материала, приводящей к радиальному их перемещению к стенкам обечаек. Ударяясь о последние, частицы теряют свою скорость и «стекают» по стенкам обечаек, попадая в соответствующие зазоры между ними. Поскольку в зазорах между обечайками на частицы действуют только гравитационные силы, они выпадают в соответствующий кольцевой желоб 11, «вытекая» через зазор за пределы обечайки. Далее они самотеком или принудительно через патрубки 12 соответствующих кольцевых желобов 11 отводятся к соответствующему виброконцентратору 13. Хвосты обогащения 29 отводятся через нижнее отверстие обечайки 5 (самой нижней на чертеже) и собираются в хвостосборник 30.

В исходном положении распределительный бункер находится в одном из крайних положений (т.е. повернут на оси 18 так, что одна из его наклонных стенок уперта в упор-ограничитель 19. В этом положении материал, поступающий через выпускные сечения 22 разгрузочных патрубков 12, падает в один из отсеков бункера 14, постепенно заполняя его вследствие того, что расход материала из бункера ниже скорости его загрузки. Как только этот отсек будет заполнен, вес материала вызывает разворот бункера на оси 18, приводящий к его повороту в противоположное крайнее положение, при котором под загрузкой оказывается пустой отсек, а разгрузка идет преимущественно из загруженного отсека. Далее все повторяется. Таким образом обеспечивается равномерное распределение загружаемого материала слоем, ориентированным поперек желоба 20 виброконцентратора 13.

При включенном вибраторе (на чертежах не показан) материал (пульпа) под собственным весом подается в щель 17 и по мере смещения вниз по желобу (под действием вибраций) ушедший по желобу материал восполняется вытекающим из щели и стекает к разгрузочному отверстию (на чертежах не показано) желоба 20. Под действием вибраций желоба 20 взвесь, содержащая хвосты, собирается в верхнем слое потока, тогда как ценные минералы с высокой плотностью (например, золото или триоксид вольфрама) локализуются в нижнем его слое. В разгрузочном отверстии желоба 20 направляющая пластина (на чертежах не показана) отсекает нижнюю часть потока пульпы, которая сбрасывается в концентратосборник (на чертежах не показан), верхняя часть потока пульпы, содержащая хвосты, сбрасывается в хвостосборник 30.