Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ СЕПАРАЦИИ

Изобретение относится к гравитационному обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в цветной, черной металлургии и других отраслях промышленности при обогащении руд с минералами различной плотности.

Предложенный способ центробежной сепарации включает последовательную подачу порций исходного материала в виде пульпы в гидроциклонирование с получением слива и песков, центробежную сепарацию песков с турбулизацией пристеночного слоя конуса центробежного сепаратора сливом гидроциклонирования и циркуляцией легкой фракции в течение заданного времени с последующим удалением ее в хвосты, единовременную разгрузку тяжелой фракции в концентрат с помощью смывной воды после переработки заданного количества порций.

Известен способ центробежной сепарации, включающий последовательную подачу порций исходного материала в виде пульпы, центробежную сепарацию порций с турбулизацией пристеночного слоя изнутри конуса струями воды, непрерывное удаление легкой фракции в хвосты, разгрузку после окончания переработки порции питания тяжелой фракции в концентрат [1].

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ центробежной сепарации, включающий последовательную подачу порций исходного материала в виде пульпы, центробежную сепарацию порций с турбулизацией пристеночного слоя изнутри конуса струями воды, непрерывное выделение легкой фракции, разгрузку после окончания переработки каждой порции питания тяжелой фракции в концентрат [2].

Недостатком известных способов центробежной сепарации является низкая эффективность процесса, обусловленная большими потерями частиц повышенной плотности с легкой фракцией, невозможностью получения высокого качества тяжелой фракции без снижения извлечения в нее частиц повышенной плотности, большим удельным расходом воды.

Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности центробежной сепарации.

Поставленная задача решается следующим образом. В способе центробежной сепарации, включающем последовательную подачу порций исходного материала в виде пульпы, центробежную сепарацию порций с турбулизацией пристеночного слоя изнутри конуса, выделение легкой фракции в хвосты, разгрузку тяжелой фракции в концентрат, исходный материал подвергается гидроциклонированию с получением слива и песков, пески подвергают центробежной сепарации с турбулизацией пристеночного слоя сливом гидроциклонирования, центробежную сепарацию осуществляют с циркуляцией легкой фракции в течение заданного времени переработки порции исходного питания с последующим удалением ее в хвосты, единовременную разгрузку тяжелой фракции в концентрат осуществляют с помощью смывной воды после переработки заданного количества порций.

Перечисленная совокупность признаков позволяет по сравнению с прототипом увеличить извлечение частиц повышенной плотности в тяжелую фракцию и повысить качество тяжелой фракции при снижении удельного расхода воды за счет турбулизации пристеночного слоя сливом гидроциклонирования, циркуляции легкой фракции при переработке порции исходного питания и единовременной разгрузки тяжелой фракции в концентрат после переработки заданного количества порций.

Наличие отличительных от прототипа существенных признаков позволяет признать заявленное техническое решение новым.

На фиг. 1 представлена технологическая схема центробежной сепарации по предлагаемому способу при переработке четырех порций исходного питания, на фиг. 2 - схема цепей аппаратов, реализующая центробежную сепарацию по предлагаемому способу.

Предложенный способ центробежной сепарации осуществляется следующим образом.

Порция 1 исходного питания подвергается гидроциклонированию с получением песков и слива. Пески направляются на центробежную сепарацию, а слив - на турбулизацию пристеночного слоя в конусе центробежного сепаратора. В процессе центробежной сепарации порции 1 образуются тяжелая и легкая фракции. Легкая фракция в течение заданного времени возвращается в центробежную сепарацию для улавливания частиц повышенной плотности, после чего она удаляется в хвосты. Далее порция 2 исходного питания подвергается гидроциклонированию и центробежной сепарации песков с турбулизацией пристеночного слоя сливом операции гидроциклонирования. Центробежная сепарация порции 2 и последующих порций осуществляется аналогично центробежной сепарации порции 1. При этом частицы повышенной плотности всех порций накапливаются в тяжелой фракции центробежной сепарации.

После переработки заданного количества порций осуществляется разгрузка тяжелой фракции из пазов конуса центробежной сепарации с помощью смывной воды.

Схема цепей аппаратов, реализующая центробежную сепарацию по предлагаемому способу, включает зумпф 1, насос 2, гидроциклон 3, центробежный сепаратор 4, переключатель потоков 5.

Аппаратурно предлагаемый способ центробежной сепарации реализуется следующим образом.

Исходное питание в виде пульпы в заданном объеме порции 1 подается в зумпф 1, из которого насосом 2 подается в гидроциклон 3 на гидроциклонирование. Пески гидроциклона 3 направляются в патрубок исходного питания 4.1, а слив в турбулизатор 4.2 центробежного сепаратора 4, в котором осуществляется центробежная сепарация с получением тяжелой фракции в пазах конуса и легкой фракции, которая через делитель потоков 5 направляется в зумпф 1 и насосом 2 перекачивается в гидроциклон 3, из которого в виде песков и слива возвращается в центробежный сепаратор 4. По истечении заданного времени циркуляции легкой фракции с помощью переключателя потоков 5 легкая фракция направляется в хвосты. После разгрузки легкой фракции порции 1 в зумпф 1 подается в виде пульпы порция 2, на которой процесс осуществляется аналогично процессу на порции 1.

Процесс продолжается до тех пор, пока не будет переработано заданное количество порций, после чего осуществляется разгрузка накопленной тяжелой фракции с помощью смывной воды.

Циркуляция легкой фракции в процессе центробежной сепарации каждой порции обеспечивает максимальное улавливание частиц повышенной плотности в тяжелой фракции, а последовательная переработка заданного количества порций обеспечивает за счет накопления частиц повышенной плотности всех порций повышение качества конечной тяжелой фракции. Чем больше переработано порций, тем больше будет накоплено в тяжелой фракции частиц повышенной плотности и тем выше будет массовая доля этих частиц в конечной тяжелой фракции.

Использование для турбулизации пристеночного слоя конуса центробежного сепаратора слива гидроциклонирования исключает использование дополнительной турбулизирующей воды и тем самым повышает экономичность процесса.

Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает повышение эффективности процесса за счет увеличения извлечения частиц повышенной плотности в концентрат при увеличении его качества и снижении удельного расхода воды на процесс.

Пример реализации предлагаемого способа

Предлагаемый способ центробежной сепарации реализован в лабораторных условиях на золотосодержащем продукте крупностью минус 0,5 мм с массовой долей свободного золота 100 г/т. Свободное золото в продукте представлено частицами крупностью минус 50 мкм.

Центробежную сепарацию осуществляли в лабораторном турбулизационном центробежном сепараторе К-200ВЛ при частоте вращения конуса 1000 об/мин. Гидроциклонирование осуществляли в гидроциклоне ГЦ-75, диаметр песковой насадки у которого составлял 1,7 см.

Эксперименты проводили следующим образом. Порцию золотосодержащего продукта массой 2000 г и воду подавали в зумпф 1 с мешалкой для получения пульпы с массовой долей твердого 20%.

Далее запустили центробежный сепаратор 4 в работу, затем пульпу из зумпфа 1 подавали насосом 2 в гидроциклон 3, пески которого подавались в патрубок исходного питания 4.1, а слив - в турбулизатор 4.2 центробежного сепаратора 4. При установлении шибера переключателя потоков 5 в положение подачи легкой фракции центробежного сепаратора 4 в зумпф 1 осуществляется циркуляция легкой фракции через насос 2, гидроциклон 3 и центробежный сепаратор 4 в течение заданного промежутка времени 8 минут, при этом частицы повышенной плотности, которые не успели попасть в пазы конуса центробежного сепаратора за первый проход пульпы, улавливаются в тяжелой фракции в процессе циркуляции.

По истечении 8 минут заданного времени циркуляции шибер переключателя потоков 5 устанавливали в положение на подачу легкой фракции в хвосты. После разгрузки легкой фракции в хвосты процесс осуществляли на следующих порциях. Общее количество переработанных порций составило 11 штук.

После переработки заданного количества порций при скорости вращения конуса центробежного сепаратора 50 об/мин осуществляли разгрузку тяжелой фракции с помощью смывной воды и направляли ее в концентрат.

Полученные концентрат и хвосты подвергнуты пробирному анализу на золото. По результатам пробирного анализа выполнен расчет извлечения золота в тяжелую и легкую фракции.

Для сравнения на данном золотосодержащем промпродукте реализована центробежная сепарация по известному способу при турбулизации пристеночного слоя водой, частоте вращения конуса 1000 об/мин без циркуляции легкой фракции.

Результаты сравнения показателей центробежной сепарации по известному и предлагаемому способам приведены в таблице 1.

Полученный результат свидетельствует о высокой эффективности предлагаемого технического решения.

Источники информации, принятые во внимание

1. Морозов Ю.П., Фалей Е.А., Хамидулин И.Х. Разработка и испытания турбулизационных центробежных сепараторов // Горный журнал. 2015. №5. С. 58-62.

2. Инновационный патент №23686 Республика Казахстан; МКП В03В 5/32, В04В 1/08. Центробежный сепаратор / Ю.П. Морозов, Н.С. Бектурганов, Н.К. Тусупбаев, М.М. Игнатьев, Г.Ж. Абдыкирова, А.И. Афанасьев, Е.А. Фалей; заявитель и патентообладатель АО «Центр наук о Земле, металлургии и обогащения». - №2010/0778.1; заявл. 11.06.2010; опубл. 15.02.2011, бюл. №2.