Результат интеллектуальной деятельности: ТРЕХПРОДУКТОВЫЙ ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ТЯЖЕЛОСРЕДНЫЙ СЕПАРАТОР

Изобретение относится к горному делу, к переработке и обогащению полезных ископаемых, и может быть использовано в угольной и горнорудной промышленности.

Способ обогащения полезных ископаемых в тяжелых средах известен с 1858 года. Этот способ отличается простотой регулирования качественных и количественных показателей процесса обогащения, имеет широкий диапазон крупности исходного сырья и плотности среды разделения, а практические результаты обогащения близки к теоретическим.

Тяжелосредные установки с применением двухпродуктовых тяжелосредных сепараторов (т.е. когда в результате обогащения получают два продукта - концентрат и отходы) имеют простую технологическую схему и сравнительно недорогие эксплуатационные расходы.

Но в каждом исходном сырье, подаваемом на обогащение, кроме концентрата и отходов, содержится промпродукт, имеющий промежуточную плотность между легкими и тяжелыми фракциями.

Промпродукт, состоящий из сростков, содержит в себе большое количество полезного компонента. Имея промежуточную плотность, промпродукт делится пополам: в концентрат и в отходы. При этом наличие промпродукта, в концентрате резко ухудшает его качество, а наличие промпродукта в отходах приводит к безвозвратной потере полезного компонента. Поэтому, для улучшения качества концентрата и предотвращения больших потерь полезного компонента в отходах на современных обогатительных фабриках выделяют промпродукт отдельно от легких и тяжелых фракций, затем дробят и подвергают его вторичной переработке, при этом получают дополнительный выход концентрата. Так, например, при обогащении труднообогатимых углей используется технология разделения рядового угля на три продукта: концентрат, промпродукт и отходы. Для этого используются два последовательно установленных двухпродуктовых тяжелосредных сепаратора с высокой и низкой плотностями магнетптовой суспензии (Техника и технология обогащения углей. Справочное руководство под редакцией В.А. Чантурия, А.Р. - Малявко. М.: Наука, 1995).

Существенными недостатками указанной технологии являются ее сложность и громоздкость, так как эксплуатируются два тяжелосредных сепаратора при различных плотностях суспензии, что вызывает необходимость дополнительно эксплуатировать один электромагнитный сепаратор, один центробежный насос, два вибрационных грохота, сборник кондиционной суспензии с высокой плотностью. Усложнение технологической схемы резко увеличивает себестоимость выпускаемой продукции.

С целью упрощения технологической схемы институтом ИОТТ был разработан трехпродуктовый сепаратор типа СТТ, в котором также происходит разделение материала в суспензиях двух плотностей. Применение в этом сепараторе двух плотностей суспензии не привело к упрощению технологической схемы. Кроме того, сепаратор СТТ имеет сложную конструкцию и при перегрузке всплывшей фракции из породного отделения в промпродуктовое происходит усреднение плотностей суспензии, что приводит к ухудшению качества концентрата и увеличению потерь в отходах. Поэтому, сепаратор СТТ не нашел применения на фабриках.

Известен трехпродуктовый тяжелосредный сепаратор: А.С. 1808381 СНГ, МКИ 5 В03В 5/42, опубликованный 15.04.93, Бюл. №4. Но и в этом сепараторе для разделения исходного материала на три продукта используется суспензия низкой и высокой плотности, что не уменьшает количество оборудования в технологической схеме.

На основании вышеизложенного следует вывод: для упрощения технологической схемы тяжелосредной установки с выделением трех продуктов необходима разработка конструкции тяжелосредного сепаратора, работающего при одной плотности суспензии.

Известен тяжелосредный трехпродуктовый сепаратор, работающий при одной плотности суспензии: Патент РФ №2312709, опубликован 20.12.2007 г., Бюл. 35. Данный сепаратор принят за прототип. Но при испытании лабораторной установки (фиг.2) установлена сложность регулирования качественных показателей концентрата, так как для этого используется неустойчивый транспортный поток суспензии.

Целью настоящего изобретения является разработка конструкции трехпродуктового тяжелосредного сепаратора с использованием магнетитовой суспензии одной плотности для разделения продуктов с более совершенным способом регулирования качественных показателей концентрата, что значительно упростит технологическую схему обогащения и снизит себестоимость товарной продукции.

Поставленная цель достигается разработкой конструкции ванны сепаратора, состоящем из двух отделений (породнего и промпродуктового) и применением аэрации магнетитовой суспензии сжатым воздухом в промпродуктовом отделении.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), где схема предлагаемого сепаратора представлена в разрезе.

Например, при обогащении угля сепаратор работает следующим образом. В суспензионную ванну сепаратора 1, состоящую из породного 2 и промпродуктового отделений 3 по трубопроводу 6 постоянно подается магнетитовая суспензия плотностью 2 г/см³, то есть выше плотности концентрата и промпродукта, но ниже плотности породы, которая находится в пределах 3-4 г/см³. По загрузочному желобу 7 в суспензионную ванну подается исходный рядовой уголь, содержащий в себе породу, промпродукт и концентрат.

В обоих отделениях суспензионной ванны сепаратора установлены элеваторные колеса 4 и 5 с приводами, которые вращают их электроприводами со скоростью примерно 1 оборот в минуту. Магнетитовая суспензия по трубопроводу 6 подается в породное отделение 2 суспензионной ванны. При этом 1/3 всего объема суспензии подается в загрузку сепаратора, а остальная суспензия подается в породное отделение снизу (фиг.1). Регулирование количества подачи суспензии регулируется суспензионными задвижками 8 и 9.

Поскольку плотность магнетитовой суспензии выше плотности концентрата и промпродукта, то в породном отделении (согласно закону Архимеда) концентрат и промпродукт всплывут на поверхность суспензии и горизонтальным потоком перегрузятся в промпродуктовое отделение.

Порода имеет плотность 3-4 г/см³, то есть значительно больше плотности суспензии, поэтому она опустится вниз ванны и попадет в ковши породного элеваторного колеса 4, которым затем будет выгружена из ванны сепаратора. Опускающаяся вниз порода возможно увлечет за собой часть промпродукта и концентрата. Для отделения их от породы предусмотрена подача суспензии снизу, которая создает восходящие потоки и транспортировку легких фракций в верхние слои суспензии.

Промпродукт и концентрат горизонтальным потоком суспензии транспортируются в промпродуктовое отделение 3 ванны сепаратора. Здесь у дна ванны под промпродуктовым элеваторным колесом 5 установлен аэратор 10 наподобие аэраторов пневматических флотомашин. Он представляет собой систему трубопроводов и мелких трубок с тонкими отверстиями диаметром 0,5 мм. В эту систему трубопроводов от компрессора по трубопроводу 11 подается сжатый воздух, который, проходя через тонкие отверстия в трубопроводах, образует огромное количество мелких пузырьков, создавая аэрацию суспензии. Вследствие аэрации суспензии, ее плотность снижается и зависит от количества подаваемого воздуха, то есть от степени аэрации суспензии. Для отделения концентрата от промпродукта необходимо создать такую степень аэрации, которая обеспечит снижение плотности суспензии ниже плотности промпродукта, но выше плотности концентрата. При этой плотности суспензии (согласно закону Архимеда) концентрат останется на поверхности слоя суспензии и затем лопастным разгрузчиком 12 вместе с суспензией будет выгружен из ванны сепаратора. Промпродукт опустится вниз, попадет в ковши промпродуктового элеваторного колеса 5 и им выгрузится из ванны сепаратора. Суспензия, выгруженная из сепаратора, вместе с концентратом вновь возвращается через щелевидное сито 13 в технологическую схему, при этом из нее полностью удаляются пузырьки воздуха, и она снова приобретает первоначальную высокую плотность.

Во избежание возможных забивок тонких отверстий в момент внезапных прекращений подачи энергии, на каждую мелкую трубку надевается резиновый наконечник типа «утиного носа». Резиновый наконечник (фиг.3) выполняет роль обратного клапана, то есть выпускает сжатый воздух в ванну сепаратора, но препятствует проникновению суспензии во внутрь воздушных трубок.

Таким образом, в предлагаемой конструкции тяжелосредного сепаратора при одной плотности магнетитовой суспензии, за счет применения аэрации в промпродуктовом отделении суспензионной ванны сепаратора производится разделение исходного материала по плбтностям на три продукта: породу, промпродукт и концентрат. При этом имеется возможность очень просто регулировать качественные показатели концентрата изменением количества воздуха, подаваемого в суспензию, с помощью воздушной регулировочной задвижки 14. Следовательно, поставленная цель достигнута.

Внедрение предлагаемого трехпродуктового тяжелосредного гидропневматического сепаратора на обогатительных фабриках, обогащающих труднообогатимые угли, позволит значительно снизить себестоимость выпускаемой продукции, так как из технологической схемы высвобождается 1 тяжелосредный двухпродуктовый сепаратор, 1 электромагнитный сепаратор, 2 вибрационных грохота, 1 центробежный насос, 1 сборник суспензии и значительная часть трубопроводной системы.