ТОНКОСЛОЙНЫЙ СЕПАРАТОР ПОЛИМИНЕРАЛЬНОЙ ГИДРОВЗВЕСИ
THIN-LAYER SEPARATOR OF POLYMINERAL HYDRAULIC SUSPENSION

Изобретение относится к горному делу, а именно к обогатительному оборудованию, и может быть использовано для выделения тонкодисперсной фракции ценного компонента, например золота из гидровзвеси, образующейся при промывке металлоносных песков.
Известен тонкослойный сепаратор, реализующий способ выделения твердой фазы из гидровзвеси, состоящий из корпуса в виде продольной оболочки, расположенного под углом к горизонтальной плоскости, заполненного комплектами пластин, параллельных друг другу и оси оболочки, собранных в две группы с взаимным разворотом пластин смежных групп в противоположные стороны относительно вертикальной оси (патент США № 4172789, Кл. B01D 21/08, 1979 г.).
Данное устройство предназначено для разделения гидровзвеси на осветленную жидкость и сгущенный продукт твердой фазы в целом, но не позволяет выделять узкие фракции по плотности частиц.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является тонкослойный сепаратор, состоящий из корпуса в виде продольной оболочки, расположенного под углом к горизонтальной плоскости, заполненного комплектами пластин, параллельных друг другу и оси оболочки, собранных в две группы в виде секций с взаимным разворотом пластин смежных секций в противоположные стороны относительно вертикальной оси, входного патрубка, установленного в верхней части корпуса, выходных патрубков, установленных в нижней части и улавливающих карманов, установленных вдоль днища корпуса (RU № 2248848, В03В 5/68 от 27.10.2003 г., опубл. 27.03.2005 г. Бюл. № 9).
Недостатком известного решения является недостаточная разделяющая способность по тонким классам полиминеральной гидровзвеси, вызванная стратифицированным (двухслойным) перемещением потоков в тонкослойном пространстве: в верхней части между пластинами формируется осветленная жидкость, в нижней - слой осадка, причем осветленный слой относительно корпуса имеет продольное перемещение, осадок - поперечное. На границе разделения этих потоков возникает динамический слой, который снижает эффект гравитации - основы тонкослойных аппаратов. Подобный динамический слой возникает при перемещении локализованного осадка вдоль днища корпуса. Кроме того, диффузорный переход исходной гидровзвеси на входе в полость тонкослойного пространства приводит к турбулентному перераспределению потоков между каналами, что также нарушает гравитационный процесс. Так же установка улавливающих карманов, жестко привязанных к корпусу сепаратора, затрудняет их разгрузку, очистку, контроль, регулировку, приводит к закупорке выводных каналов крупной фракцией.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности разделения полиминеральной гидровзвеси и надежности в эксплуатации.
Сущность изобретения заключается в том, что тонкослойный сепаратор полиминеральной гидровзвеси, содержащий корпус в виде продольной оболочки, расположенный под углом к горизонтальной плоскости, заполненный комплектами пластин, параллельных друг другу и оси оболочки, собранных в две группы в виде секций с взаимным разворотом пластин смежных секций в противоположные стороны относительно вертикальной оси, входного патрубка, установленного в верхней части корпуса и выходных патрубков, установленных в нижней части, улавливающих карманов, отличается тем, что корпус со стороны верхнего торца снабжен люком и системой перемычек с отверстиями, установленной перпендикулярно оси корпуса между входным патрубком и комплектами пластин, экранирующим перекрытием, установленным над улавливающими карманами с зазором относительно стенок оболочки, а секции снабжены уплотнительными прокладками по торцевому периметру, при этом пластины выполнены сдвоенными, расположенными одна под другой и соединенными между собой глухими торцевыми перемычками, причем верхние пластины выполнены с отверстиями, а улавливающие карманы образованы поперечными перегородками, расположенными в канале V-образной формы, установленном под секциями вдоль днища корпуса с возможностью продольного перемещения относительно последнего.
Тонкослойный сепаратор отличается также тем, что отверстия смежных перемычек расположены со сдвигом относительно друг друга.
Тонкослойный сепаратор отличается также тем, что сдвоенные пластины выполнены сотовидными, например, методом экструзии из поликарбоната.
Установка люка со стороны верхнего торца совместно с расположением улавливающих карманов в виде поперечных перегородок в канале V-образной формы, установленном под секциями вдоль днища корпуса с возможностью продольного перемещения относительно последнего, дает возможность выводить наружу систему, улавливающую ценный компонент, и обеспечивает свободный доступ к ней с последующей разгрузкой, очисткой, контролем, регулировкой, что в целом повышает надежность сепаратора.
Система перемычек с отверстиями, установленная перпендикулярно оси корпуса между входным патрубком и комплектами пластин, гасит кинетическую энергию потока и выравнивает его скорость перед входом в тонкослойное пространство.
Экранирующее перекрытие, установленное над улавливающими карманами, разделяет разноскоростные потоки, отражает проникновение крупной фракции в V-образный канал, а зазор между экраном и стенками оболочки обеспечивает свободный проход тонкодисперсному осадочному слою в нижнюю локальную зону днища.
Снабжение секций уплотнительными прокладками по торцевому периметру, выполнение пластин сдвоенными одна над другой, их соединение между собой глухой торцевой перемычкой и наличие отверстий в верхней пластине в совокупности изолирует разнонаправленные потоки в тонкослойном пространстве.
Таким образом, стабилизация потоков, изоляция разнонаправленных и разноскоростных слоев в каналах приводит к снижению гидродинамических возмущений в тонкослойном пространстве и, следовательно, к повышению эффективности сепаратора по выделению тонких классов из гидровзвеси.
На фиг.1 изображен общий вид сепаратора; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - секция из сотовидных каналов в сечении; на фиг.4 - система сотовидных каналов в аксонометрии; на фиг.5 - днище корпуса в сечении (увеличено).
Тонкослойный сепаратор полиминеральной гидровзвеси (фиг.1) состоит из корпуса 1, выполненного в виде продольной оболочки квадратного сечения (возможны варианты: круглое, ромбовидное), установленного под углом β к горизонтальной плоскости, заполненного секциями 2, состоящих из системы параллельных пластин 3 и собранных в две группы. Каждая группа пластин развернута относительно друг друга и образует угол α к вертикальной плоскости. К корпусу со стороны верхнего торца присоединены входной патрубок 4 исходного питания и люк 5, например, откидной, а к нижнему торцу присоединены патрубки 6 - для слива и 7 - для сгущенного продукта. Под секциями вдоль днища корпуса расположены V-образный канал 8 с карманами в виде поперечных перегородок, выдвигающийся через люк 5 наружу и перекрытие в виде экрана 9. Экран 9 и тонкослойные секции 2 относительно стенок оболочки имеют зазор d. Секции 2 по торцевому периметру снабжены уплотнительными прокладками 10. Внутри корпуса в верхней его части между входным патрубком 4 и тонкослойной секцией 2 перпендикулярно оси корпуса установлена система перекрытий 11 с отверстиями, причем отверстия одного перекрытия сдвинуты относительно другого смежного.
Секции (фиг.2) выполнены из сдвоенных пластин 12 и 13 с глухими торцевыми перемычками 14, причем верхняя пластина 12 снабжена отверстиями 15.
Сдвоенные пластины (фиг.2, 3) могут быть выполнены в виде плоской системы каналов 16 сотовидной формы, например, методом экструзии из поликарбоната.
Тонкослойный сепаратор работает следующим образом. Исходное питание в виде полиминеральной гидровзвеси поступает через входной патрубок 4 в полость сепаратора. Поперечные перекрытия гасят кинетическую энергию потока, распределяя и выравнивая его скорости по всему поперечному сечению корпуса 1 (фиг.1). Далее поток переходит в секции 2 в тонкослойное пространство между сдвоенными пластинами 12 и 13 (фиг.2). Твердая фаза гидровзвеси под действием сил гравитации оседает на пластины 12, и сформированный осадок, сползая по пластине 12, переходит через отверстия 15 в пространство между сдвоенными пластинами 12 и 13. Это пространство изолировано от продольного потока торцевыми перемычками 14. Пластины 12 с отверстиями 15 и перемычками 14 позволяют разделить разнонаправленные потоки. Осадочный слой из пространства сдвоенных пластин сползает на стенки корпуса и далее через зазор d (фиг.1) поступает в донную часть на V-образный канал 8 с карманами из поперечных перегородок. В процессе перемещения осадка вдоль V-образного канала 8 за счет сегрегации частиц тяжелая фракция проникает вглубь слоя и оседает в карманах, а более легкая фракция уходит вниз к разгрузочному патрубку 7. Осветленная жидкая фаза выводится наружу через патрубок 6. Угол α обеспечивает сползание осадочного слоя по пластинам и стенкам оболочки корпуса, угол β - вдоль днища. Разгрузка, очистка карманов производится периодически после прекращения подачи питания путем выдвижения V-образного канала наружу через люк 5 с последующей, например, промывкой. Экран 9 разделяет потоки исходной гидровзвеси и осадка, а также отражает проникновение крупной фракции в полость V-образного канала. Аналогично сепаратор работает в случае выполнения сдвоенных пластин в виде системы каналов сотовидной формы (фиг.4).
Предложенное техническое решение позволяет увеличить глубину извлечения тяжелого ценного компонента по тонким и мелким фракциям, содержащегося, например, в гидровзвесях промывки золотосодержащих песков на россыпных месторождениях, и довести уровень извлечения частиц класса - 0,1+0,005 мм до 88…93%. Одновременно сепаратор выводит из технологической воды твердую фазу, снижая ее содержание в 100…150 раз, что позволяет до 80…85% воды вернуть в оборот.