Разработка новых конструкций концентрационных столов для повышения эффективности обогащения полезных ископаемых

© Я.В. Кускова, 2012

УДК 622. 764.5 Я.В. Кускова

РАЗРАБОТКА НОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ СТОЛОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Разработана новая модификация круглого концентрационного стола, позволяющая увеличить эффективность разделения руд, производительность аппарата и снизить крупность обогащаемых частиц. Концентрационный стол легко управляется и регулируется, например, от программируемого промышленного микроконтроллера.

Ключевые слова: гравитационное обогащение, круглый концентрационный стол, повышение эффективности разделения.

В настоящее время сырьевая база страны имеет явно выраженную тенденцию к ухудшению качества исходного материала. В переработку вовлекаются все более тонко вкрапленные руды, лежалые хвосты. Такая переработка должна отвечать и все более строгим экологическим требованиям.

В сегодняшних экономических условиях правильность выбора схем обогащения приобретает особое значение. Технологические схемы должны обладать высокой адаптационной способностью и гибкостью. Другими словами важнейшей задачей при переработке полезных ископаемых является создание новых экологически чистых технологий, способных обеспечить наиболее полное извлечение ценных минералов и повысить рентабельность на действующих и строящихся предприятиях.

Гравитационные методы обогащения достаточно широко применяются при переработке полезных ископаемых. Их преимущества состоят в экономичности, отсутствии вреда для окружающей среды, и, как правило, высокой производительности. В то же

время при относительно высокой производительности они имеют низкую эффективность разделения мелких частиц. Однако и здесь есть определенные возможности — одним из гравитационных аппаратов, показывающим высокую эффективность извлечения мелких частиц является концентрационные столы.

Концентрационные столы со второй половины XIX века и по настоящее время применяются для обогащения мелких классов (- 3 мм) руд олова, вольфрама, благородных, редких металлов и других полезных ископаемых Известны неподвижные и подвижные столы. Подвижные столы бывают ленточные, круглые и качающиеся (сотрясательные). В настоящее время наибольшее распространение получили качающиеся (сотрясательные) столы. На этих столах происходит разделения по плотности (с учетом крупности и формы частиц) в тонком слое воды, текущей по слабонаклонной плоскости (деке), совершающей асимметричные возвратно-поступательные движения в горизонтальной плоскости перпендикулярно к направлению движения воды

* Вектор в ибрации

\ Г****' у/ и» Г У"

Рис. 1. Импульсные диаграммы транспортной вибрации рабочих поверхностей концентрационных столов. Сплошная линия — традиционный привод; пунктирная —шаговый двигатель

Основное преимущество концентрационных столов — высокое извлечение тяжелых минералов, недостаток — низкая удельная производительность. [1, 3].

В настоящей работе предлагается аппарат, который можно отнести к новой конструкция круглого вращающегося концентрационного стола. Он имеет подвижную дисковид-ную деку, вращающуюся относительно вертикальной оси; дека разделена на сектора и имеет круговые рифли.

В аппарате используется периферийный привод, т.к. он имеет существенно меньшие моменты инерции по сравнению с центральным приводом. Это даёт существенный выигрыш в мощностях двигателей и возможность достижения более «жесткого» стопо-рения (противохода) диска.

Первоначально стол имел два привода привод вращения — для вращения деки стола вокруг своей оси и привод стопорения — для ее остановки или реверса.

В дальнейшем стол был оснащенен одним высокочастотным шаговым двигателем, обеспечивающим непрерывное вращение стола. При этом происходит набор частицами обогащаемого материала кинетической

энергии и создается центробежная сила для принудительного движения пульпы от центра к периферии (движению пульпы также способствует подача подача смывной воды); с заданной частотой и скважностью на привод подаются противо-импульсы для сдвига частиц в направлении, противоположном вращению; таким образом воспроиз-водится работа традицион-ного стола, но при существенно большей крутизне фронтов противоимпульсов (рис 1).

Кроме того, для обычного электродвигателя постоянные импульсные стопорения, и тем более реверс, всегда сопровождаются переходом его в режим короткого замыкания с последующим пусковым режимом (5—6 номиналов рабочего тока). Поэтому необходимый рабочий режим обычным двигателем создать фактически невозможно из-за сокращения его срока службы и перегрева обмоток ударным током короткого замыкания.

Схема работы аппарата показана на рис. 2. Стол имеет дисковидную деку 4, с рифлями 5 и разделен на два сектора. Каждый сектор имеет три зоны (три сектора) разгрузки продуктов разделения, имеющими разные радиусы: наименьший радиус для

Рис. 2. Вид аппарата сверху

удельно-легкого продукта, промежуточный радиус для промпродукта, и наибольший — для удельно-тяжелого продукта. Соответственно аппарат имеет сборные кольцевые коаксиальные желоба 1 — для удельно-легкого продукта (желоб имеет наименьший диаметр), 2 — для промежуточного продукта (желоб имеет промежуточный диаметр), 3 — для удельно-тяжелого продукта (желоб имеет наибольший диаметр). Также стол оснащен загрузочным бункером (пульпо-делителем) 6 с секторами для подачи исходного питания 7 и смывной воды 8 на поверхность стола.

Стол работает следующим образом. Исходное питание из секторов 7 распределительного бункера 6 вымывается на поверхность стола по стрелке 9. Из секторов 8 распределительного

бункера на поверхность стола подается смывная вода по стрелке 10. Дека стола постоянно вращается в направлении, противоположном зоне разгрузки наиболее плотного продукта (на рис. 2 фиг. 1 — по стрелке 14, т.е. против часовой стрелки). На частицу, находящуюся на поверхности стола действует сила тяжести, сила гидродинамического давления потока воды, центробежная сила, сила Кориолиса, сила трения и др. силы. Благодаря совместному действию этих сил происходит разделение частиц в основном в соответствии с их плотностью. Наиболее плотные частицы смещаются в зону их разгрузки 13 на секторе с наибольшим радиусом. На рис. 2 фиг. 1 эти частицы 15 выделены самым темным цветом. Промежуточные по плотности частицы (на рис. 2 фиг. 1 эти

частицы выделены «промежуточным» цветом 16 разгружаются на секторе с промежуточным радиусом 12. Наименее плотные частицы (на рис. 2 выделены самым бледным цветом 17 разгружаются на секторе с наименьшим радиусом 11.

Данный стол предназначен для извлечения мелких и тонких плотных минералов (золото, платина, серебро и т.п.) из различных видов руд. Крупность обогащаемого материала в существенной степени зависит от плотностей разделяемых компонентов и составляет примерно — 2 + 0,01 мм. Производительность по питанию исходной пульпой 0,40 — 0,60 т/ч; производительность по твердому 0,12 — 0,18 т/ч (при Т:Ж = 0,3); напряжение питания приводов одно-трёхфазное 220/380 В, 50 — 60 Гц; потребляемая мощность — до 1,0 кВт.

Данная конструкция стола позволяет:

• повысить эффективнось разделения руд, за счет увеличения длины рифлей, приходящейся на единицу занимаемой площади и соответствующего удлинения траектории движения частиц;

• использовать более жёсткие режимы противоимпульсов за счет применения современных электроприводов (шаговый двигатель), что также повышает эффективность разделения;

• обеспечить легкость оперативного регулирования стола, например, от программируемого промышленного микроконтроллера;

• обеспечить возможность удобной установки локального очага генерации электромагнитного поля на всей поверхности стола.

По данной разработке получены положительные решения о выдаче патентов на изобретение [4, 5].

1. Верхотуров М.В. Гравитационные методы обогащения: учеб. для вузов — М.: МАКС Пресс, 2006. — 352 с;

2. Тихонов О.Н. Виброфлокулярный способ извлечения ценных мелких частиц из россыпей / О.Н. Тихонов С.А.Гладков, Т.Б.Тарасова // Цветная металлургия, № 6, 1991;

3. Фоменко Т. Г. Гравитационные процессы обогащения полезных ископаемых /

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Учебн. пособие для студентов вузов, М.: «Недра» 1966.

4. Андреев Е.Е., Кусков В.Б., Кускова Я.В., Цай А.Г. Устройство для разделения мелких частиц. Решение о выдаче патента 14.07.09. № 2008131665 от 30.07.08;

5. Андреев Е.Е., Кусков В.Б., Кускова Я.В., Цай А.Г. Гравиэлектромагнитный сепаратор. Решение о выдаче патента 22. 10.2009. № 2008138478 от 26.09.08.S2E

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ

Кускова Я.В. — аспирант, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный«, e-mail ledizet@rambler.ru

А