МАГНИТНО-ГРАВИТАЦИОННО-ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОНЦЕНТРАТОР

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для повышения эффективности обогащения мелких плотных минералов.
Известно «Устройство для улавливания тонкого золота» (патент RU №2080937, опубл. 10.06.1997). Устройство содержит корпус в виде барабана, установленный с возможностью поворота на определенный угол. Корпус снабжен ребордами и внешними перегородками, образующими ряд ванн, в которые помещен магнитоактивный материал, создающий своеобразную шубу из дисперсных частиц. Шуба удерживается магнитным полем от цепи магнитных элементов внутри корпуса, поворачивающихся независимо от последнего. Магнитные элементы расположены в пределах угла 180-270°. При этом реборды, корпус и внешние перегородки выполнены из магнитонейтрального материала. Устройство может быть установлено на конце промывочного прибора. При прохождении пульпы крупные и легкие частицы проходят поверх шубы, а тяжелые частицы золота проникают внутрь нее. Недостатками устройства является сложность конструкции, высокий износ движущихся частей, сравнительно низкое извлечение плотных мелких частиц, большая сложность оперативного управления и регулирования.
Известно «Устройство для извлечения тонкодисперсных минеральных частиц из массопотока» (патент RU №2132745, опубл. 10.07.1999). Устройство содержит наклонный желоб с днищем и верхними бортами, магнитную систему, включающую несколько рядов магнитных элементов, установленных поперек желоба под днищем, и разгрузочный механизм. Магнитная система снабжена двумя индукционными решетками и приспособлением для ориентации магнитных элементов, а днище - нижними бортами. Причем разгрузочный механизм выполнен с возможностью разворота верхнего и нижнего отделения желобов. Каждая индукционная решетка выполнена в виде параллельных пластин из ферромагнитного материала, установленных над магнитными элементами по вертикальной оси их полюсов вдоль потока и связанных между собой поперечными пластинами из немагнитного материала. Приспособление для ориентации магнитных элементов каждого ряда выполнено в виде противовесов, жестко закрепленных на концах оси, установленной вместе с размещенными на ней магнитными элементами внутри трубы из немагнитного материала. Основными недостатками устройства являются: недостаточно высокое извлечение мелких плотных минералов, сложность конструкции, низкая ремонтопригодность, большая масса, сложность оперативной регулировки и управления.
Известен «Концентрационный стол» (патент RU №2249485, опубл. 2005.04.10), который включает опорную раму, привод, ромбовидную с усеченными загрузочным и концентратным концами деку с рифлями, параллельными сливным кромкам для разгрузки легкой фракции, шарнирную тягу, включающую в себя упругий элемент, например, в виде пружин или резиновых деталей, упругие колебательные элементы, на которых через стержневую балку закреплена дека, выполнены в виде опорных стоек, установленных с наклоном в сторону привода, пульпоприемник, суживающуюся камеру для предварительной концентрации с рифлями на боковых стенках, параллельными рифлям деки, и системой порогов для разгрузки предварительно обогащенного концентрата, распределитель смывной воды и лотки сбора продуктов обогащения. Дека конструктивно разделена по продольной оси стола на две симметричные, равновеликие, подвижные в поперечном направлении рабочие части, которые снабжены распорными стойками для регулирования их поперечного угла наклона, причем последние и опорная стойка под концентратным концом деки включают в себя домкратные устройства, например механические или гидравлические.
Основными недостатками этого аппарата является низкая эффективность разделения мелких частиц, низкая удельная производительность, сложность конструкции.
Известна установка для извлечения ценных минералов (патент RU №2187372, опубликован 2002.08.20), сочетающая принципы обогащения на концентрационных столах обычного типа и вращающихся с активизацией процесса обезвреживания промпродукта. Установка для извлечения ценных минералов снабжена системой обезвреживания, содержащей деки обезвреживания, выполненные с рифлями и направляющими желобами и установленные под деками обогащения со смещением по радиусу к общей оси, а деки обогащения снабжены опорами качения с возможностью перемещения по направляющей волнового профиля, при этом опоры дек обогащения установлены под верхними точками последних и выполнены с возможностью регулирования продольного и поперечного наклонов дек и с возможностью их вращения вокруг вертикальных осей шарниров, при этом деки обогащения выполнены в виде секторов и установлены со смещением над желобами для фракции высокой плотности, причем желоб для приема фракции высокой плотности установлен под деками обезвреживания с наклоном дна в сторону разгрузки фракции высокой плотности, а желоб для приема фракции низкой плотности выполнен из двух частей, соединенных между собой и установленных с возможностью размещения между ними направляющей, при этом дно желоба для приема фракции низкой плотности имеет наклон в сторону разгрузки фракции низкой плотности, а привод выполнен с возможностью обеспечения синхронного вращения распределителя системы подачи пульпы и воды для смыва с деками обогащения и обезвреживания вокруг общей оси.
Основные недостатками данного устройства сравнительно низкая эффективность разделения мелких и с небольшим различием в плотностях разделяемых компонентов частиц, сложность конструкции.
Известен «Гравитационно-магнитный сепаратор» (пат. RU №2424060, опубл. 20.07.2011), принятый за прототип, включающий деку, распределительный бункер для подачи питания и смывной воды, приводной механизм, приемники для продуктов разделения, магнитную систему, отличающийся тем, что дека выполнена в виде диска, который разделен на два или более секторов, каждый из секторов разделен не менее чем на две зоны разгрузки продуктов разделения, имеющих последовательно увеличивающиеся радиусы, при этом первая зона с наименьшим радиусом служит для разгрузки удельно-легкого продукта, а каждая последующая зона имеет увеличивающиеся радиусы и служит для разгрузки продуктов с возрастающей плотностью, при этом дека оснащена высокочастотным шаговым двигателем, над поверхностью деки расположены постоянные вращающиеся магниты, причем угол сдвига между осями намагниченности соседних магнитов равен 110-130°.
Основными недостатками устройства является недостаточно высокая эффективность разделения особенно мелких частиц и сравнительная сложность конструкции и обслуживания.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение извлечения мелких плотных частиц, в том числе и с низким коэффициентом сферичности, упрощение конструкции аппарата и его обслуживания.
Технический результат достигается тем, что магнитно-гравитационно-центробежный концентратор, имеет деку с рифлями, устройство для подачи питания и смывной воды, приемник для продуктов разделения, расположенный под декой, приводной механизм, отличается тем, что дека оснащена магнитными рифлями, при этом устройство для подачи питания и смывной воды выполнено в виде патрубков с возможностью подачи, как питания, так и смывной воды в любой из патрубков.
Магнитные рифли, позволяют создать над ними специальную высокоэффективную магнитную улавливающую среду, которая состоит из магнитных виброфлокул. Флокулы состоят из магнитных частиц, которые либо присутствуют в обогащаемом материале, либо добавляются специально. При этом энергия на создание такой среды не расходуется, т.к. постоянные магниты не потребляют энергии. В зависимости от свойств обогащаемого материала рифли могут выступать над поверхностью деки или находиться внутри ее.
Подача питания и смывной воды в любой из патрубков позволяет более точно разделять обогащаемый материал.
Виброфлокуляционная среда обладают высокой плотностью и характеризуются низкими значениями коэффициента сопротивления движению в среде и градиентной силы, являющихся причиной взаимного засорения концентрата и хвостов. В момент столкновения с виброфлокулой энергия частицы гасится, и она опускается на дно. Удельно-тяжелые частицы под действием гравитационной силы прижимаются к самой поверхности деки и под действием инерционной силы, возникающей из-за ассиметричного движения деки транспортируются к соответствующим разгрузочным окнам. Удельно-легкие частицы, столкнувшиеся с виброфлокулами, не могут преодолеть действие Архимедовой силы, потоком воды переносятся через улавливающую среду и транспортируются в радиальном направлении.
При этом заявляемое устройство проще, чем прототип, реже нуждается в ремонте и легко поддается оперативной регулировке. Заявляемое устройство позволяет обогащать более мелкие частицы.
Конструкция концентратора поясняется рисунком фиг.1 на котором представлен вид аппарата сверху и фиг.2 разрез. Здесь на рисунке изображен аппарат с круглой декой (1), оснащенной магнитными рифлями (2), разделенной на два симметричных сектора дугообразной перегородкой (3). Аппарат имеет устройство для подачи питания и смывной воды выполненное в виде патрубков (4). Также имеется кольцеобразный приемник для сбора продуктов разделения, разделенный на ряд сборных окон (5). Над рифлями образуется улавливающая среда (6), состоящая из магнитных частиц, образующих магнитные флокулы.
Концентратор работает следующим образом. Обогащаемый материал из какого-либо патрубка (патрубков) устройства для подачи питания (4) поступает на деку (1), из остальных патрубков устройства для подачи питания (4) на деку подается смывная вода. Дека совершает возвратно-поступательные ассиметричные колебания. Т.е. в одном направлении (в этом конкретном примере по часовой стрелке) она движется с меньшей скоростью и ускорением, а в обратном с большей скоростью и ускорением. На частицы, находящиеся на деке действуют сила тяжести, силы гидродинамического давления потока воды, сила инерции от ассиметричного движения деки, турбулентная сила, для концентратора с круглой вращающейся декой еще центробежная сила и некоторые другие силы. Над магнитными рифлями образуется улавливающая среда из магнитных флокул, которые в ходе работы аппарата частично разрыхляются - разрушаются под действием сил инерции и, в данном примере, центробежной силы. При этом удельно-легкие частицы смываются в радиальном направлении по стрелке (9) Плотные частицы под воздействием сил инерции транспортируются в соответствующую зону деки и разгружаются через соответствующие сборные окна по стрелке (8). Промежуточные по плотности частицы разгружаются по стрелке (10).
Например, концентратор проверялся на искусственной смеси из вольфрама (2%), кварца (83%) и магнетита (15%), крупность материала составляла - 0,071 мм. Усредненные результаты, полученные при этом приведенные в таблице 1.
Таким образом, заявляемый концентратор позволяет повысить извлечение плотных частиц в концентрат, при этом его конструкция упрощается, а удобство обслуживания повышается.