Центробежный гидроконцентратор

(51) 03 5/32 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Повышение полноты извлечения тонкодисперсных частиц тяжелых самородных металлов, в том числе золота, при обогащении руд достигается тем,что в центробежном гидроконцентраторе, включающим сборную чашу,состоящей из последовательно чередующихся снизу вверх цилиндрической,конической и цилиндрической поверхностей,при этом соотношение диаметров верхнего и нижнего цилиндров рабочей поверхности составляет 1,21,5, соотношение высоты между диаметром верхнего цилиндра рабочей поверхности и высотой чаша составляет 1,41,5. Расположенная между верхней и нижней цилиндрическими поверхностями коническая поверхность выполнена в форме усеченной конической поверхности с ориентированной вниз вершиной конуса с углом раскрытия конуса а 1320.(72) Байысбеков Шыныбай Шаутенов Мэлс Рахимович Перегудов Валерий Васильевич Божко Анатолий Никитович Сажин Юрий Георгиевич Акказина Назым Токтархановна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет имени К.И.Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Предлагаемое изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности к горно-обогатительной технике, и может быть использовано для извлечения полидисперсных частиц благородных и редких металлов в центробежном гравитационном поле. Предлагаемое изобретение относится к техническим средствам добычи полезных компонентов путем обогащения руд в центробежном гравитационном поле, а именно к гидроконцентраторам. Руды благородных металлов, в частности,золотосодержащие часто представлены тонкодисперсными частицами, содержание которых в отдельных случаях достигает 70-80 , вследствие этого извлечение из них золота по существующим технологиям обогащения весьма затруднительна. Перспективы повышения извлечения благородных металлов гравитационными методами связаны с использованием центробежных и пульсирующих полей. Известен центробежный концентратор Патент РФ 2123884 от 27.12.1998. МКИ В 03 В 5/32,предназначенный для обогащения минерального сырья по плотности, например, в горнодобывающей промышленности для извлечения тяжелых самородных металлов, преимущественно золота и платиноидов. Недостатком данного концентратора является усложненная конструкция и недостаточная степень извлечения тонкодиспергированных частиц тяжелых самородных металлов. Известен тонкослойный разделитель минеральных частиц Патент РФ 2248848 от 27.10.2003. МПК 7 В 03 В 5/68, который используется для улавливания тонкодисперсной фракции ценного компонента, например золота, при промывке металлоносных песков. Недостатком данного устройства является промывка только металлоносных песков либо тонкоизмельченных монодисперсных пород и недостаточная эффективность при промывке полидисперсных частиц. Известен центробежный концентратор(сепаратор) Патент РФ 2066567 от 10.08.1993. МКИ В 03 В 5/52, используемый для извлечения полидисперсных частиц тяжелых самородных металлов, в том числе золота. Недостатком данного концентратора(сепаратора) является невысокая эффективность разделения минеральных частиц по плотности на всей улавливающей поверхности внутреннего вращающегося корпуса и низкая производительность аппарата. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является двустенный центробежный гидроконцентратор, Патент США 4.608.040,26.08.1986 г. и Патент 4.983.156, 08.01.1991 г Основным рабочим органом известного концентратора является чашевый ротор. Чаша концентратора содержит рабочую поверхность в форме усеченной конической поверхности с ориентированной вниз вершиной конуса, на внутренней стороне которой выполнены рифлевые стенки с равномерно расположенными по длине окружности каждой рифли отверстиями. Угол конической поверхности составляет 15. Исходный материал в виде пульпы (например,водного раствора золотоносной руды, 30 которой составляют твердые частицы и 70- вода) поступает во вращающуюся с постоянной угловой скоростью чашу, где под действием центробежных сил отбрасывается на рифлевые стенки, образуя постель. Одновременно с этим, из внутренней полости чаши в межрифлевое пространство через отверстия подается разрыхляющая вода, делающая постель подвижной. При этом, легкие частицы замещаются тяжелыми из вновь поступающего исходного материала. Таким образом, происходит процесс обогащения. Чаша известного гидроконцентратора имеет недостатки конструкция обеспечивает лишь движение исходного материала в смеси с разрыхляющей водой по образующей конуса и в связи с разложением действующих сил на наклонной плоскости имеет повышенную скорость,и т.к. межрифлевое пространство заполнено постелью (такую поверхность можно считать практически ровной),то движение смеси приближается к ламинарному, в связи с чем расслаивание потока происходит недостаточно. Это приводит к тому, что тонкое, пылевидное, и в особенности, пластинчатое золото уносится с потоком в хвосты. Опыт работы с подобными концентраторами показал, что на рудах, состоящих в основном из тонкого материала (тонкого,пылевидного и пластинчатого золота), потери золота достигают значительной величины, а извлечение составляет всего от 20 до 30 от исходного содержания свободного золота (работы проводились с 30-дюймовым концентраторомна обогатительной фабрике рудника Аксу горнометаллургического комбината Казахалтын). Техническая задача предлагаемого устройства является повышение полноты извлечения тонкодисперсных частиц тяжелых самородных металлов, в том числе золота, при обогащении руд. Указанная техническая задача решается за счет того, что в чаше гидроконцентратора, содержащей рабочую поверхность в форме усеченной конической поверхности с ориентированной вниз вершиной конуса, на внутренней стороне которой выполнены рифлевые стенки с равномерно расположенными по длине окружности каждой рифли отверстиями,рабочая поверхность выполнена сборной и состоящей из последовательно чередующихся снизу вверх цилиндрической,конической и цилиндрической поверхностей, при этом соотношение диаметров верхнего и нижнего цилиндров рабочей поверхности составляет 1,21,5,соотношение высоты верхнего и нижнего цилиндров рабочей поверхности составляет 1,11,15, а соотношение между диаметром верхнего цилиндра рабочей поверхности и высотой чаши составляет 1,4 1,5. Технический результат. Проведены сравнительные лабораторные и опытно-промышленные испытания предлагаемого гидроконцентратора с гидроконцентраторами фирмына рудниках ГМК Казахалтын Результаты лабораторных испытаний предлагаемого гидроконцентратора и прототипа при гравитационном обогащении Таблица 1 Предлагаемый центробежный гидроконцентратор Исследуемый Концентратор фирмыматериал Продукты Выход,Содерж. Извлечение Выход,Содерж. Извлечение обогащения Таблица 2 Результаты лабораторных испытаний предлагаемого гидроконцентратора и прототипа при обогащении золотосодержащих руд Продукты Вес, кг Выход,Содерж. Извл. , Вес, кг Выход,Содерж. Извл. ,обогащения Аксуйская ЗИФ. Текущие хвосты флотационного обогащения Концентрат Месторождение Мизек. Исходная руда Фракция 2 мм Месторождение Суздальское. Исходная руда Фракция 2 мм Как видно из приведенных данных (таблица 1,2),при использовании предлагаемого центробежного гидроконцентратора технологические показатели процесса извлечения золота существенно повышаются, независимо от природы обогащаемого материала. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое технические решение совпадает по следующим признакам использование центробежной силы для сепарации частиц состоящей из внешнего и внутреннего корпусов. Однако оно обладает новизной в отношении следующих признаков- внутренняя поверхность чаши концентратора выполнены сборной и состоящей из последовательно чередующихся снизу вверх цилиндрической, конической и цилиндрической поверхностей имеющих между собой различное соотношение диаметров и высоты- на внутренней стороне чаши концентратора выполнены рифлевые стенки с равномерно расположенными по длине окружности каждой рифли отверстиями армированные алюминиевым материалом,предотвращающим забивание отверстий- использование для покрытия внутренних поверхностей чаши полиуретана, что придает ей химическую и абразивную стойкость при обработке кислых, либо щелочных пульп обогащаемого материала. Следует отметить,что при сравнение заявляемого решения не только с аналогами, но и с другими известными технологическими решениями,не обнаружены решения, обладающие сходными признаками. Преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению не только прототипом, но и с другими известными техническими решениями является более высокая эффективность извлечения частиц любой дисперсности при гравитационном обогащении золотосодержащих, редких руд и техногенного сырья. На фиг. 1 изображена предлагаемая чаша концентратора, а на фиг.2 -схема концентратора. Рабочая поверхность чаши концентратора выполнена сборной и состоящей из последовательно чередующихся снизу вверх цилиндрической 1,конической 2 и цилиндрической 3 поверхностей. При этом, соотношение диаметров верхнего Д 3 и нижнего Д 1 цилиндров составляет 1,21,5,соотношение высоты верхнего Н 3 и нижнего Н 1 цилиндров составляет 1,11,15, а соотношение между диаметром верхнего Д 3 цилиндра и высотой чаши Нчаш составляет 1,41,5. Расположенная между верхней и нижней цилиндрическими поверхностями коническая поверхность 2 выполнена в форме усеченной конической поверхности с ориентированной вниз вершиной конуса с углом раскрытия конуса 13 20. На внутренней стороне чаши концентратора выполнены рифлевые стенки с равномерно расположенными по длине окружности каждой рифли 4 отверстиями 5. 4 Концентратор (фиг.2) состоит из сварной рамы 6 с размещенной на ней чашей 7 (вращающимся с постоянной угловой скоростью ротором),закрывающейся крышкой 8. В состав концентратора входит также кожух сепаратора 9 с верхней крышкой 10, на которой смонтирована съемная направляющая труба 11. На раме 6 закреплен также подшипниковый узел 12, на валу которого установлен шкив клиноременной передачи 13 и сальниковый узел 14. Подвод воды к сальниковому узлу осуществлен гибким шлангом 15 от регулировочного вентиля 16. На раме 6 размещен также приводной электродвигатель 17 с ведущим шкивом 18 и системой натяжения приводного ремня(не показана). Работа концентратора, в том числе его чаши,осуществляется следующим образом. Исходный материал в виде пульпы подается через направляющую трубу 11 во внутреннюю полость вращающейся с постоянной скоростью чаши 7. Одновременно в чашу 7 через отверстия 5 всех рифлей 4 подается разрыхляющая вода. На фиг. 1 стрелками показано движение пульпы и подача через отверстия в чашу воды. В предлагаемой конструкции чаши благодаря новой форме рабочей поверхности в виде последовательно чередующихся снизу вверх цилиндрической, конической и цилиндрической поверхностей достигнут эффект расслоения пульпы за счет изменения направления и скорости движения при турбулентном возмущении потока на сочленениях цилиндрических 1 и 3 и конической 2 поверхностей. При этом, уменьшение скорости движения потока достигается за счет цилиндрических 1 и 3 поверхностей чаши, тогда как дополнительное расслоение смеси происходит при переходе с нижней цилиндрической поверхности 1 на коническую 2 и на рифлях 4 конической поверхности 2, на которых, благодаря острому углу встречи с потоком, происходит турбулентное возмущение проходящей смеси пульпы и воды. На внутренней поверхности верхнего цилиндра вследствие увеличения центробежной силы осаждается тонкое и пылевидное золото из смеси. Крупные же частицы золота (более 100 мкм) и мелкие (в пределах от 50 до 100 мкм) осаждаются,соответственно, в нижней (цилиндрической) и средней (конической) частях чаши. Отведение отработанного материала (хвостов) происходит через трубу 19. Чаша концентратора изготовлена из высокопрочного полимерного материала,полиуретана. Рифлевая поверхность обеспечивается при литье или при помощи токарной обработки. Применение полиуретана и армирование металлом отверстий,подающих разрыхляющую воду улучшила эксплуатационные качества чаши. Применение в предлагаемом устройстве конструкции чаши позволило увеличить извлечение тонкого,пылевидного,пластинчатого и чешуйчатого золота в среднем на 15-20 . Возможно также использование концентратора при обогащении других типов руд, например, олова(касситерит). Экспериментальными исследованиями установлены оптимальные соотношения между конструктивными элементами чаши, которые могут незначительно варьироваться в зависимости от типа обогащаемых руд. Оптимальные конструктивные параметры чаши 1. Соотношение диаметров верхнего Д 3 и нижнего Д 1 цилиндров Д 3/Д 11,21,5. 2. Соотношение высот верхнего Н 3 и нижнего 1 цилиндров Н 3/Н 11,11,15. 3. Соотношение между диаметром верхнего Д 3 цилиндра рабочей поверхности и высотой чаши Нчаш Д 3/Нчаш 1,41,5. 4. Угол раскрытия конуса 1320 . 5. Количество отверстий диаметром 1,5 мм на 1 м площади 2000 2500 шт. 6. Удельный расход воды (м 3) на 1 т сухого материала 1,0 .1,5 м 3/т. 7. Центробежное ускорение на верхнем цилиндре 7095. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Центробежный гидроконцентратор состоящий из чаши, имеющей рабочую поверхность в виде усеченной конической поверхности с ориентированной вниз вершиной конуса, на внутренней стороне которой выполнены рифлевые стенки с равномерно расположенными по длине окружности каждой рифли отверстиями,отличающийся тем, что рабочая поверхность чаши выполнена сборной и состоящей из последовательно чередующихся снизу вверх цилиндрической,конической и цилиндрической поверхностей. 2. Центробежный гидроконцентратор по п.1,отличающийся тем, что соотношение диаметров верхнего и нижнего цилиндров чаши составляет 1,21,5. 3. Центробежный гидроконцентратор по п.1,отличающийся тем, что соотношение высоты верхнего и нижнего цилиндров рабочей поверхности чаши составляет 1,11,15. 4. Центробежный гидроконцентратор по п.1,отличающийся тем, что соотношение между диаметром верхнего цилиндра рабочей поверхности и высотой чаши составляет 1,41,5.