Винтовой сепаратор
SCREW SEPARATOR

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых на винтовых сепараторах при обогащении дисперсного горного сырья в горнорудной промышленности: мелкозернистых песков и измельченных руд, и может быть использовано как в горно-обогатительной, так и металлургической и других отраслях промышленности.
Известны винтовые сепараторы, включающие пульпоприемник, винтовой желоб, устройство для разделения и вывода продуктов обогащения, распределитель смывной воды и состоящий из вертикальной осевой станины несущий каркас (Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения. М.: Недра, 1993. - С.249-260; Аникин М.Ф., Иванов В.Д., Певзнер М.Л. Винтовые сепараторы для обогащения руд. М.: Недра, 1970. - С.61-89). Такие сепараторы осуществляют операцию первичного обогащения, которое, как правило, недостаточно для получения концентрата готового к дальнейшей переработке, и требует проведение дополнительной перечистки концентрата, что увеличивает время и стоимость обогащения.
Известен винтовой модифицированный сепаратор для извлечения тяжелых ценных металлов и золота (патент РФ № 2169047, МПК В03В 5/52), который включает устройство приема исходного питания, наклонный винтовой желоб в виде спирали с винтовой осью, состоящей из закрепленной полой трубы с отверстиями для подачи сливной воды, и отсекатель концентрата, установленный на выходном срезе последнего витка. Улучшенная производительность и повышенная степень очистки в данном сепараторе достигается очень сложной конструкцией дна винтового желоба, требующей строгого соблюдения всех конструктивных параметров для обеспечения именно такого профиля желоба и дополнительных конструкционных материалов для выполнения каркаса оснастки желоба, что значительно увеличивает стоимость процесса сепарации.
По технической сущности и достигаемому результату наиболее близким является винтовой сепаратор блочной конструкции СВБ-15 диаметром 1500 мм, разработанный в Иргиредмете. (Сборник. Анализ добыча и переработка полезных ископаемых.//Иркутск, Иргиредмет, 1998, https://zolotodb.ru/articles/placer/separation/104310). Винтовой сепаратор СВБ-15 состоит из двух блоков винтовых сепараторов, расположенных вертикально один над другим, он содержит пульподелитель, дозировочный бачок, пульпоприемник, два винтовых желоба: верхний и нижний, помещенные каждый в свой каркас, и дистрибутор - отсекатель нижнего блока.
Обогащение на СВБ-15 производится в 3 операции. На верхних желобах осуществляется основная сепарация с получением 3-х продуктов: концентрата, промпродукта и хвостов. Концентрат является конечным (готовым) продуктом, а промпродукт и хвосты направляются на нижние желоба, на которых каждый из них подвергается раздельному обогащению с получением концентрата и хвостов. В этом сепараторе при обогащении промпродукта и хвостов не соблюдается оптимальный режим по производительности, так как после вывода концентрата и разделения оставшегося потока на две части (промпродукт и хвосты) уменьшается нагрузка на каждый желоб. При этом промпродукт винтовой сепарации получается более густой, чем необходимо, а хвостовой продукт очень обводнен, таким образом, по плотности питания тоже не соблюдается оптимальный режим. Несоблюдение оптимальных технологических параметров отрицательно сказывается на результатах обогащения.
Технический результат, достигаемый в заявляемом изобретении, заключается в повышении эффективности разделения исходного материала и повышении степени извлечения ценных минералов из дисперсных рудных материалов и металлоносных песков россыпей за счет совершенствования конструкции винтового аппарата.
Указанный технический результат достигается тем, что в винтовом сепараторе, включающем пульпоприемник, два винтовых желоба, расположенные вертикально один над другим, устройство для подачи смывной воды, отсекатель концентрата от пустой породы и сопряженное с ним устройство для вывода пустой породы, винтовые желоба выполнены с разными диаметрами, при этом диаметр верхнего винтового желоба больше диаметра нижнего, а отсекатель концентрата от пустой породы установлен на площадке, установленной между желобами, жестко соединенной с ними. Дополнительно на площадке может быть установлен второй отсекатель концентрата от промпродукта и сопряженное с ним устройство для вывода концентрата.
При реализации технологии винтовой сепарации руд на крупных обогатительных фабриках с использованием многоступенчатых схем обогащения возникают серьезные технические и эксплуатационные трудности из-за низкой производительности существующего оборудования. Одним из направлений при разработке новых конструкций винтовых сепараторов является создание винтовых сепараторов, совмещающих разные операции – основная, перечистная и контрольная. При этом желательно, чтобы сепаратор при относительной простоте конструкции, высокой производительности и малой трудоемкости в эксплуатации обеспечивал высокую эффективность разделения исходного материала.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и фиг.2 изображены варианты выполнения винтового сепаратора.
Винтовой сепаратор (Фиг.1) состоит из пульпоприемника 1, двух винтовых желобов разного диаметра: верхнего 2 и нижнего 3, жестко соединенных площадкой 4, распределителя смывной воды 5, вертикальной осевой станины 6, устройства для разделения продуктов обогащения на нижнем витке нижнего винтового желоба 7, устройства для разделения продуктов с верхнего желоба: отсекатель концентрата и хвостов 8 и устройства вывода продуктов с верхнего желоба (хвостов) 9.
Винтовой сепаратор (Фиг.2) состоит  также из пульпоприемника 1, двух винтовых желобов разного диаметра: верхнего 2 и нижнего 3, жестко соединенных площадкой 4, распределителя смывной воды 5, вертикальной осевой станины 6, устройства для разделения продуктов обогащения на нижнем витке нижнего винтового желоба 7, устройств для разделения продуктов с верхнего желоба: два отсекателя – один для концентрата и промпродукта 10, и второй - для промпродукта и хвостов 11, двух устройств вывода продуктов обогащения  с верхнего желоба  12 – для концентрата и 13 – для хвостов.
Винтовой сепаратор работает следующим образом.
Исходная пульпа из  пульпоприемника 1 подается в начало верхнего желоба большего диаметра 2, затем поступает на нижний желоб меньшего диаметра 3. Желоба расположены таким образом, что внутренние борта верхнего и нижнего желобов находятся на одной линии. Желоба жестко соединены площадкой 4, на которой происходит отделение продуктов обогащения с верхнего желоба. В процессе прохождения пульпы по верхнему желобу происходит распределение минералов по ширине желоба-тяжелые минералы сосредотачиваются у внутреннего борта (зона концентрата), сростки минералов располагаются в центральной части желоба (зона промпродукта), а легкие минералы двигаются по траектории, близкой к внешнему борту (зона хвостов).. Для удаления зерен пустой породы из зоны концентрата по всему периметру внутреннего борта подается смывная вода из распределителя смывной воды 5, а для создания необходимой плотности пульпы для обогащения на нижнем желобе в его начало также подается дополнительная вода из распределителя смывной воды 5. Оба желоба крепятся на центральной опорной вертикальной осевой станине 6. А готовые продукты обогащения (пульпа) в конце нижнего желоба одним или нескольким отсекателями 7 делятся на необходимое количество продуктов обогащения, каждый из которых выводится отдельно.
Вариант 1
Установленный на площадке 4 между верхним 2 и нижним 3 желобами  один отсекатель 8 делит поток пульпы на две части – концентрат и хвосты. В центральной части площадки располагается зона смешивания концентрированного материала (концентрата) с водой перед подачей на нижний желоб Концентрат поступает на нижний желоб, а хвосты выводятся из процесса через сопряженное с отсекателем устройство 9.
Вариант 2.
Установленные на площадке между верхним и нижним желобами два отсекателя 10 и 11 делят поток пульпы на три части – концентрат – (отсекатель 10), промпродукт и хвосты – (отсекатель 11). Концентрат и хвосты, через сопряженные с ними устройства 12 (для концентрата) и 13 (для хвостов): выводятся из процесса, а промпродукт перед подачей на нижний желоб смешивается с водой (в зоне смешивания) и затем поступает на нижний желоб.
Количество желобов в сепараторе может быть от 1 до 10 в зависимости от типа обогащаемого сырья. Количество витков в верхнем и нижнем желобах может быть любым, в зависимости от типа обогащаемого сырья.
Желоба могут иметь разную форму  профиля. Диаметр верхнего желоба может быть до 3 м, нижнего - менее 3 м.
Использование данного винтового сепаратора дает возможность повысить эффективность разделения исходного материала, тем самым увеличить добычу ценных минералов из горно-рудного сырья.