ТЕРМОАДГЕЗИОННЫЙ СЕПАРАТОР

Область применения
Полезная модель относится к горнодобывающей промышленности, более конкретно к процессу обогащения пород и песков, содержащих алмазы, и может быть использована алмазодобывающими предприятиями на различных стадиях технологического процесса обогащения для отбора и извлечения зерен алмаза из смеси сопутствующих минералов.
Уровень техники
В настоящее время для обогащения алмазосодержащих пород и песков наиболее широкое практическое применение получили рентгенолюминесцентные сепараторы, основанные на способности зерен алмазов люминесцировать в видимой области спектра электромагнитных волн под действием рентгеновских лучей [1] (Маланьин М.И., Крупенина А.П., Черкашина М.М., Румянцева В.В. «Обогащение алмазосодержащих коренных пород и песков». Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр, Москва, 1961 год, с. 152). Все устройства-сепараторы, основанные на рентгенолюминесцентном способе разделения алмазосодержащей породы, имеют схожую функционально-конструктивную совокупность признаков: средства транспортировки и подачи исходной породы, средства обнаружения полезных минералов в исходной породе по выбранным разделительным признакам, включающие источник рентгеновского излучения и не менее одного фотодетектора, исполнительный механизм для отделения полезного минерала из исходной породы, электрически управляемый по сигналу фотодетектора, устройства для накопления полезных минералов и пустой породы, электронную систему управления, связанную с соответствующими блоками сепаратора [2] (Авдеев С.Е., Махрачев А.Ф., Казаков Л.В., Левитин А.И., Морозов В.Г. Рентгенолюминесцентные сепараторы ОАО «НПП «Буревестник» - аппаратурная основа российской технологии обогащения алмазосодержащего сырья // Горный журнал. 2005. №7).
Рентгенолюминесцентные сепараторы обладают высокой производительностью, однако недостатком всех устройств рентгенолюминесцентной сепарации является невысокая селективность разделения, обусловленная тем, что значительная часть зерен природных алмазов не флуоресцирует или слаболюминесцирует под воздействием рентгеновского излучения. Кроме того, многие сопутствующие минералы в алмазосодержащей породе и песках, такие как циркон, полевой шпат, галит и большинство кальцийсодержащих минералов, так же, как и природные алмазы, обладают рентгенолюминесцентными свойствами, так что рентгенолюминесцентный сепаратор их воспринимает и извлекает как алмазы. В результате на выходе рентгенолюминесцентных сепараторов получают обогащенный алмазами концентрат, который подлежит ручной сортировке для извлечения алмазов из зерен сопутствующих минералов.
Наиболее селективными к алмазу устройствами являются термоадгезионные сепараторы, основанные на эффектах исключительно высокой теплопроводности алмаза и высокой адгезионной (клеящей) способности некоторых легкоплавких органических полимеров, которые они проявляют при нагреве в расплавленном состоянии. При комнатной температуре, находясь в твердом состоянии, вышеуказанные органические полимеры не обладают клеящими свойствами. Известно, что исключительно высокая теплопроводность так же, как и самая высокая твердость, является уникальным свойством, присущим только алмазу, что обеспечивает термоадгезионным сепараторам высокую селективность разделения зерен алмаза из смеси сопутствующих минералов.
Известен термоадгезионный сепаратор [3] (Патент РФ №2079368, МПК В03В 1/02, опубл. 20.05.1997), содержащий вибрационный питатель, транспортерную ленту, излучатель, отсекатель зерен полезного компонента, приемные бункеры пустой породы и полезного компонента. Излучатель выполнен в виде контактного нагревателя-барабана, вращающегося навстречу потоку зерен сепарируемого материала, а транспортерная лента выполнена из эластичного губчатого материала, например поролона или губчатой резины, сверху пропитанного легкоплавким веществом - парафином. Зерна минералов, находящиеся на поверхности движущейся транспортерной ленты, проходят под контактным нагревателем, который, вращаясь навстречу потоку сепарируемого материала, вдавливает зерна в губчатую ленту, обеспечивая надежный тепловой контакт. После контактного нагрева минералы, двигаясь с лентой, находятся на ней достаточное время, за которое легкоплавкое вещество остывает под полезным компонентом и закрепляет зерна на ленте. При дальнейшем движении материала зерна пустой породы, не прилипшие к ленте, отрываются и свободно падают в приемный бункер. Закрепившиеся на ленте зерна полезного минерала, двигаясь дальше, отделяются отсекателем и поступают в накопительную приемную копилку.
Недостатком известного устройства является низкая эффективность и селективность разделения зерен алмазов при сепарации смесей минералов мелких классов размерности, поскольку поверхность нагревателя при соприкосновении и вдавливании зерен с размерами менее 2 мм может касаться губчатой поверхности транспортера и расплавить легкоплавкое вещество, которым она пропитана, и прикрепить на ленте наряду с зернами алмаза зерна пустой породы. Кроме того, при одновременном контакте нескольких зерен минералов, имеющих различные формы поверхности, с поверхностью барабанного нагревателя, как следует из описания изобретения, и ее наезда - непосредственного вдавливания зерен на губчатую поверхность транспортера - через зерна минералов пройдет тепловой поток, зависящий от контактной площади соприкосновения поверхности нагревателя и зерна, зависящей от его формы, в результате которого их температура может достичь температуры плавления легкоплавкого вещества транспортера. В результате зерна пустой породы прикрепятся к термоадгезионному слою транспортера и, в конечном счете, окажутся в приемном бункере для зерен алмаза. В описанном устройстве в качестве термоадгезионного вещества используется парафин, который не обладает достаточно высокой клеящей способностью в расплавленном состоянии к зернам алмаза, что также снижает селективность сепаратора.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является термоадгезионный сепаратор, описанный в патенте РФ на изобретение №2546702, опубл. 10.04.2015 г., МПК В03В 5/44 [4]. Сепаратор содержит транспортерную ленту, на поверхности которой на всю ее ширину сформированы продольные зигзагообразные желоба, специальное устройство для нанесения на поверхности желобов слоя термоадгезионного вещества, вибропитатель для подачи зерен сепарируемого материала на желоба, вращающиеся диски-нагреватели, установленные над желобами вдоль их продольной оси, отсекатель зерен алмазов, приемные бункеры для зерен пустой породы и алмазов. Диски-нагреватели подвешены на упругих пластинах для придания им независимой подвижности в вертикальном направлении, так чтобы с момента контакта диска-нагревателя с зернами минералов и до съезда с них происходила непрерывная передача тепла через зерна минералов к термоадгезионному слою.
Недостатком известного устройства является то, что использование упругой пластины или пружины для обеспечения вращающемуся диску-нагревателю плавно приподниматься и опускаться при наезде на зерна минералов и съезде с них требует точного расчета и подбора параметров упругих элементов - материала, геометрических размеров в зависимости от массы каждого подвешиваемого диска-нагревателя. Задача осложняется тем, что при наезде диска-нагревателя на зерна минералов прилагаемая нагрузка на зерна должна быть постоянной и регулируемой. Это связано с тем, что надежное закрепление зерен алмаза к слою термоадгезионного вещества зависит не только от температуры диска-нагревателя, но от величины усилия вдавливания, которое на них оказывает диск-нагреватель, что требует тонкой регулировки величины постоянной нагрузки, прилагаемой на зерна.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности работы сепаратора за счет усовершенствования конструкции подвески вращающегося диска-нагревателя. Кроме того, предлагаемое техническое решение позволяет существенно упростить регулировку величины усилия вдавливания, оказываемого вращающимся диском-нагревателем на зерна минералов.
Технический результат достигается тем, что в сепараторе, содержащем транспортерную ленту с продольными каналами в виде треугольных желобов для перемещения зерен алмазосодержащих минералов, устройство для нанесения на желоба слоя термоадгезионного вещества, вибропитатель для подачи зерен минералов на каналы транспортерной ленты, вращающиеся диски-нагреватели, установленные на несущих стойках над желобами вдоль их продольной оси, отсекатель зерен алмазов, приемные бункеры для зерен пустой породы и алмазов, согласно предлагаемой полезной модели каждый диск-нагреватель вместе с приводом вращения установлен и закреплен на одном из плеч двуплечего рычага-коромысла, на противоположном плече которого расположен грузик-противовес. При этом усилие вдавливания, оказываемое на зерна концентрата при наезде на них вращающегося диска-нагревателя, регулируется путем плавного перемещения вдоль продольной оси противоположного плеча коромысла грузика-противовеса с фиксацией его положения на требуемом расстоянии относительно оси вращения рычага-коромысла.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 приведена кинематическая схема термоадгезионного сепаратора, на которой показаны два диска-нагревателя, установленные на плечах рычагов-коромысел над двумя продольными желобами транспортерной ленты. Рычаги-коромысла установлены на несущих стойках, расположенных вдоль транспортерной ленты. Здесь светлыми и черными кружками показаны зерна соответственно алмазов и пустой породы.
Осуществление полезной модели
Устройство работает следующим образом (фиг. 1). Смесь алмазосодержащих зерен минералов 1, подвергающихся разделению, упорядоченным монослоем, формируемым вибропитателем 2, подается на каналы - треугольные желоба транспортерной ленты 3, на поверхности которых при помощи специального устройства 4 нанесен слой легкоплавкого термоадгезионного вещества 5, например канифоли. Для обеспечения независимой подвижности в вертикальном направлении каждый диск-нагреватель 6 вместе с приводом вращения 7 установлен и закреплен на одном из плеч рычага-коромысла 8, на другом плече которого находится грузик-противовес 9. Рычаги-коромысла 8 установлены на несущих стойках 10, расположенных вдоль транспортерной ленты 3. При отсутствии зерен минералов 1 на желобах плечо рычага-коромысла 8, на котором закреплен диск-нагреватель 6, упирается на регулировочный упор 11 несущей стойки 10 так, чтобы рабочие края диска-нагревателя 6 не касались тонкого слоя термоадгезионного вещества, нанесенного на желоба транспортерной ленты. Двигаясь на желобах транспортерной ленты 3, зерна минералов последовательно проходят под диском-нагревателем 6. При этом вращающийся навстречу потоку зерен каждый диск-нагреватель 6 в результате вращательного движения коромысла 8 вокруг своей оси при наезде на зерна 1 плавно приподнимается и опускается при съезде с них, обеспечивая непрерывный тепловой контакт. При этом усилие вдавливания, оказываемое на зерна концентрата диском-нагревателем 6, регулируется перемещением грузика-противовеса 9 вдоль оси противоположного плеча рычага-коромысла 8. Регулируемое и контролируемое перемещение грузика-противовеса вдоль плеча рычага-коромысла может быть обеспечено, например, следующим образом: на соответствующее плечо рычага-коромысла 8, выполненного в виде круглого стержня, на всю его длину нарезается резьба, на которую навертывается цилиндрический грузик-противовес 9 с сопряженной со стержнем резьбой.
При заданных значениях усилия вдавливания и скорости движения транспортерной ленты 3 температуру каждого диска-нагревателя 6 регулируют и устанавливают так, чтобы только под зернами алмаза (светлые кружки) расплавился слой термоадгезионного вещества 5 и прикрепил их на желоба транспортерной ленты 3. Зерна других минералов (черные кружки) из-за их низкой теплопроводности по сравнению с зернами алмаза при установленной температуре диска-нагревателя 6 и скорости движения транспортерной ленты 3 не расплавляют под собой слой термоадгезионного вещества 5 и не прикрепляются на желобах транспортерной ленты 3. При дальнейшем движении зерна пустой породы, не прилипшие к желобам, на конце транспортерной ленты при ее сгибе свободно отрываются и падают в приемный бункер пустой породы 12. Закрепившиеся на желобах транспортерной ленты зерна алмаза, двигаясь дальше, снимаются отсекателем 13 и падают в бункер для приема алмазов 14.
Заявленная полезная модель проста в реализации. Использование данной полезной модели обеспечивает повышение надежности работы и упрощение обслуживания сепаратора.
Использованные источники информации
[1] - Маланьин М.И., Крупенина А.П., Черкашина М.М. и Румянцева В.В. "Обогащение алмазосодержащих коренных пород и песков". Государственное научно-техническое издательство литературы по геологии и охране недр, Москва, 1961 год, с. 152.
[2] - Авдеев С.Е., Махрачев А.Ф., Казаков Л.В., Левитин А.И., Морозов В.Г. Рентгенолюминесцентные сепараторы ОАО «НПП «Буревестник» - аппаратурная основа российской технологии обогащения алмазосодержащего сырья // Горный журнал. 2005. №7.
[3] - Патент РФ №2079368, МПК В03В 1/02, опубл. 20.05.1997.
[4] - Патент РФ №2546702, МПК В03В 5/44, опубл. 10.04.2015.