МНОГОЯРУСНЫЙ СЕПАРАТОР ДЛЯ МОКРОГО ГРАВИТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ РУД
MULTILEVEL SEPARATOR FOR WET GRAVITATION CONCENTRATION OF ORES

Изобретение относится к области обогащения материалов, в частности обогащения руд и россыпей, путем их мокрого гравитационного сепарирования в потоке пульпы, протекающей по наклонной рабочей поверхности.
Известен многоярусный сепаратор для мокрого гравитационного обогащения руд по авт.св. СССР № 1044331 А, опубл. 30.09.1983, МПК В03В 5/38, содержащий питатель и несколько ярусов сепарации, в каждом из которых по вертикальной оси последовательно расположены пульпораспределитель, рабочая поверхность, выполненная в виде опрокинутой усеченной конусной поверхности, и разгрузочный узел с отсекателем, причем разгрузочный узел содержит выходы тяжелой и легкой фракций. Выходы тяжелой фракции с верхних ярусов сепарации соединены пульпопроводами через два-три яруса с нижними ярусами для последующей перечистки. При этом, начиная со второго яруса, рабочие поверхности ярусов выполнены одинаковыми, причем верхний и нижний их периметры соответственно выполнены меньше относительно соответствующих периметров рабочей поверхности верхнего первого яруса.
Основным недостатком данного сепаратора является возможность перемешивания расслоившихся слоев пульпы в нижних частях рабочих поверхностей, начиная со второго яруса сепарации. Это объясняется малым периметром нижних частей этих рабочих поверхностей, что способствует возможности столкновения встречных струй уже расслоившейся пульпы.
Другим недостатком данного сепаратора является то, что из-за одинакового размера, начиная со второго яруса сепарации, рабочих поверхностей на их выходах, перед соответствующими разгрузочными узлами, не обеспечивается оптимальная высота потока пульпы. А это способствует недостаточному выходу тяжелой фракции.
Также одним из недостатков является громоздкость конструкции из-за использования многочисленных пульпопроводов для перечистки выделенных частей тяжелой фракции.
Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является многоярусный сепаратор для мокрого гравитационного обогащения руд по патенту США № 3379310, опубл. 23.04.1968, НКИ 209-459, содержащий питатель и, по крайней мере, две двухъярусные ступени сепарации, в каждом ярусе которых по вертикальной оси последовательно расположены пульпораспределитель, рабочая поверхность, выполненная в виде опрокинутой усеченной конусообразной или пирамидообразной поверхности, и разгрузочный узел с отсекателем, причем разгрузочный узел содержит выходы тяжелой и легкой фракций, при этом выход тяжелой фракции верхнего яруса каждой двухъярусной ступени сепарации соединен с пульпораспределителем ее нижнего яруса, а нижние периметры рабочих поверхностей в ярусах всех двухъярусных ступеней сепарации выполнены одинаковыми. Данный сепаратор содержит в каждой двухъярусной ступени сепарации верхний ярус со сдвоенными рабочими поверхностями и нижний ярус с одинарной рабочей поверхностью. При этом в верхнем ярусе со сдвоенными рабочими поверхностями, в верхних их частях, расположен кольцевой двухструйный пульподелитель, а в нижних их частях - двойной кольцевой разгрузочный узел с соответствующими отсекателями и выходами тяжелой и легкой фракций.
Преимуществом этого прототипа по сравнению с аналогом является использование, по крайней мере, одной двухъярусной ступени сепарации, в которой верхний ярус имеет сдвоенные рабочие поверхности, что обеспечивает оптимальную удельную нагрузку потока пульпы на рабочую поверхность нижнего яруса. Преимуществом также является использование одинакового оптимального периметра нижних частей рабочих поверхностей во всех ярусах сепарации, что исключает перемешивание уже расслоившейся пульпы, а также исключение значительной части пульпопроводов для перечистки выделенных частей тяжелой фракции.
Вместе с тем основным недостатком этого прототипа является сложность конструкции и возможность забивания крупными частями породы или техногенным мусором как двойного кольцевого разгрузочного узла в нижней части сдвоенных рабочих поверхностей верхнего яруса, так и забивания в верхней части этих сдвоенных рабочих поверхностей кольцевого двухструйного пульподелителя. А это снижает оптимальный и надежный режим работы такого сепаратора из-за нарушения однородности потока пульпы и его высоты перед отсекателем соответствующего разгрузочного узла и приводит к недостаточному выходу тяжелой фракции с двухъярусных ступеней сепарации.
В основу изобретения положена задача создания эффективно работающего многоярусного сепаратора для мокрого гравитационного обогащения руд путем обеспечения свободного прохода как потока пульпы, так и разделенных (тяжелой и легкой) ее фракций. И исключения возможности забивания крупными частями породы или техногенным мусором всех узлов сепаратора по пути прохода пульпы или ее разделенных фракций. При этом обеспечить оптимальный и надежный режим работы такого сепаратора с максимальным выходом тяжелой фракции с каждой двухъярусной ступени сепарации, в частности обеспечить оптимальную высоту потока пульпы перед отсекателями рабочих поверхностей всех ярусов сепарации.
Поставленная задача решается тем, что многоярусный сепаратор для мокрого гравитационного обогащения руд содержит питатель и, по крайней мере, две двухъярусные ступени сепарации, в каждом ярусе которых по вертикальной оси последовательно расположены пульпораспределитель, рабочая поверхность, выполненная в виде опрокинутой усеченной конусообразной или пирамидообразной поверхности, и разгрузочный узел с отсекателем, причем разгрузочный узел содержит выходы тяжелой и легкой фракций, при этом выход тяжелой фракции верхнего яруса каждой двухъярусной ступени сепарации соединен с пульпораспределителем ее нижнего яруса, а нижние периметры рабочих поверхностей в ярусах всех двухъярусных ступеней сепарации выполнены одинаковыми. При этом в каждой двухъярусной ступени сепарации периметр верхней части рабочей поверхности нижнего яруса меньше периметра верхней части рабочей поверхности ее верхнего яруса. В каждой двухъярусной ступени сепарации периметр верхней части рабочей поверхности нижнего яруса меньше периметра верхней части рабочей поверхности ее верхнего яруса в 1,5-2 раза. Кроме того, сепаратор может дополнительно содержать последнюю одноярусную ступень сепарации, при этом выходы тяжелых фракций от каждой предыдущей двухъярусной ступени сепарации соединены с пульпораспределителем последней одноярусной ступени сепарации.
Выполнение в каждой двухъярусной ступени сепарации периметра верхней части рабочей поверхности нижнего яруса меньше периметра верхней части рабочей поверхности верхнего яруса позволяет обеспечить оптимальный режим (с максимальным выходом тяжелой фракции) работы сепаратора, в частности обеспечить оптимальную высоту потока пульпы перед отсекателями рабочих поверхностей всех ярусов сепарации за счет обеспечения на этих рабочих поверхностях оптимальной удельной нагрузки потока пульпы. А также позволяет обеспечить свободный проход, как потока пульпы, так и разделенных (тяжелой и легкой) ее фракций через все узлы сепаратора. Тем самым обеспечивается надежный и оптимальный режим работы сепаратора.
Выполнение в каждой двухъярусной ступени сепарации периметра верхней части рабочей поверхности нижнего яруса меньше периметра верхней части рабочей поверхности верхнего яруса в 1,5-2 раза позволяют обеспечить оптимальный диапазон такого уменьшения с обеспечением оптимальной удельной нагрузки на рабочие поверхности всех ярусов сепарации для эффективного разделения потока пульпы на фракции.
Выполнение сепаратора с дополнительной последней одноярусной ступенью сепарации позволяет из выделенных тяжелых фракций от предыдущих двухъярусных ступеней сепарации получить концентрат тяжелой фракции и выделить промежуточную фракцию (промпродукт).
Изложенное выше подтверждает наличие причинно-следственных связей между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом.
Данная совокупность существенных признаков позволяет по сравнению с прототипом упростить конструкцию и обеспечить повышение оптимального и надежного режима работы такого сепаратора, который исключает возможное нарушение однородности потока пульпы и его высоты перед отсекателем соответствующего разгрузочного узла. Это объясняется свободным проходом потока пульпы и ее разделенных фракций через все узлы сепаратора при обеспечиваемой оптимальной высоте потока пульпы перед отсекателями рабочих поверхностей всех ярусов сепарации.
По мнению автора, заявляемое техническое решение соответствует критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень", т.к. совокупность существенных признаков, характеризующих заявляемый многоярусный сепаратор для мокрого гравитационного обогащения руд, является новой и не следует явным образом из известного уровня техники.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, на которых одинаковые элементы имеют одинаковые цифровые обозначения и где на: Фиг.1 - приведена схема многоярусного сепаратора для мокрого гравитационного обогащения руд с тремя двухъярусными ступенями и дополнительной одноярусной ступенью; Фиг.2 - приведена диаграмма заполнения пульпой, в процентном отношении, ярусов многоярусного сепаратора по Фиг.1.
Предпочтительный вариант многоярусного сепаратора для мокрого гравитационного обогащения руд выполнен в виде семиярусного сепаратора, который в соответствии с Фиг.1 содержит питатель 1 для подачи исходной пульпы мелкозернистой руды, три двухъярусные ступени 2, 3, 4 и дополнительно одну последнюю одноярусную ступень 5. В каждом ярусе по вертикальной оси последовательно расположены пульпораспределитель в виде наклонных радиальных пульпопроводов с кольцевой конической поверхностью (прямого усеченного конуса), рабочая поверхность в виде опрокинутого усеченного конуса и разгрузочный узел с кольцевым отсекателем, причем разгрузочный узел содержит выходы тяжелой и легкой фракций. Так, верхний ярус первой двухъярусной ступени 2 содержит радиальные пульпопроводы 6, кольцевую коническую поверхность 7, рабочую поверхность 8, кольцевой отсекатель 9, кольцевой выход 10 тяжелой фракции, выход 11 легкой фракции. Нижний ярус первой двухъярусной ступени 2 содержит радиальные пульпопроводы 12, кольцевую коническую поверхность 13, рабочую поверхность 14, кольцевой отсекатель 15, кольцевой выход 16 тяжелой фракции, выход 17 легкой фракции. Верхний ярус второй двухъярусной ступени 3 содержит радиальные пульпопроводы 18, кольцевую коническую поверхность 19, рабочую поверхность 20, кольцевой отсекатель 21, кольцевой выход 22 тяжелой фракции, выход 23 легкой фракции. Нижний ярус второй двухъярусной ступени 3 содержит радиальные пульпопроводы 24, кольцевую коническую поверхность 25, рабочую поверхность 26, кольцевой отсекатель 27, кольцевой выход 28 тяжелой фракции, выход 29 легкой фракции. Верхний ярус третьей двухъярусной ступени 4 содержит радиальные пульпопроводы 30, кольцевую коническую поверхность 31, рабочую поверхность 32, кольцевой отсекатель 33, кольцевой выход 34 тяжелой фракции, выход 35 легкой фракции. Нижний ярус третьей двухъярусной ступени 4 содержит радиальные пульпопроводы 36, кольцевую коническую поверхность 37, рабочую поверхность 38, кольцевой отсекатель 39, кольцевой выход 40 тяжелой фракции, выход 41 легкой фракции. Четвертая одноярусная ступень 5 содержит радиальные пульпопроводы 42, кольцевую коническую поверхность 43, рабочую поверхность 44, кольцевой отсекатель 45, кольцевой выход 46 тяжелой фракции (концентрат) сепаратора, выход 47 промежуточной фракции (промпродукт) сепаратора. При этом выходы 16, 28 и 40 тяжелой фракции предыдущих двухъярусных ступеней 2, 3 и 4 сепарации объединены пульпопроводом 48, который соединен с питателем 49 пульпораспределителя четвертой последней одноярусной ступени 5 сепарации. Кольцевой выход 10 тяжелой фракции соединен с пульпораспределителем нижнего яруса первой двухъярусной ступени 2, а выходы 11 и 17 легких фракций соответственно верхнего и нижнего ярусов первой двухъярусной ступени 2 соединены с пульпораспределителем второй двухъярусной ступени 3. Кольцевой выход 22 тяжелой фракции соединен с пульпораспределителем нижнего яруса второй двухъярусной ступени 3, а выходы 23 и 29 легких фракций соответственно верхнего и нижнего ярусов второй двухъярусной ступени 3 соединены с пульпораспределителем третьей двухъярусной ступени 4. Кольцевой выход 34 тяжелой фракции соединен с пульпораспределителем нижнего яруса третьей двухъярусной ступени 4, а выходы 35 и 41 легких фракций соответственно верхнего и нижнего ярусов третьей двухъярусной ступени 4 соединены и являются выходом легкой фракции (хвостов) сепаратора. Периметры верхних частей рабочих поверхностей 14, 26, 38 меньше периметров верхних частей соответственно рабочих поверхностей 8, 20, 32 верхних ярусов соответственно в первой 2, второй 3 и третьей 4 двухъярусных ступенях сепарации в 1,5-2 раза. Величина периметра верхней части рабочей поверхности 44 четвертой секции 5 сепарации такая же, как величина периметров верхних частей рабочих поверхностей 14, 26, 38.
В других вариантах исполнения пульпораспределители всех секций сепарации могут быть выполнены в виде прямого усеченного конусного кольца. А рабочая поверхность может быть выполнена в виде пирамидообразной поверхности.
Многоярусный сепаратор для мокрого гравитационного обогащения руд работает следующим образом.
В соответствии с Фиг.1-2 исходная мелкозернистая руда (сто процентов ее количества) в виде пульпы загружается в питатель 1 и из него по радиальным пульпопроводам 6 и кольцевой конической поверхности 7, на которой пульпа равномерно распределяется, стекает равномерным слоем на рабочую поверхность 8 верхнего яруса первой ступени 2. По рабочей поверхности 8, в силу ее сужения к своей нижней части, поток пульпы расслаивается по высоте и плотности, причем тяжелая фракция располагается в нижнем слое пульпы, а легкая фракция - в верхнем слое. Кольцевой отсекатель 9 отделяет тяжелую фракцию из потока пульпы и тяжелая фракция (сорок процентов относительно исходного количества пульпы) поступает через кольцевой выход 10 тяжелой фракции в радиальные пульпопроводы 12 и на кольцевую коническую поверхность 13, на которой пульпа равномерно распределяется и стекает равномерным слоем на рабочую поверхность 14 нижнего яруса первой ступени 2. При этом в силу меньшего периметра верхней части рабочей поверхности 14 относительно периметра соответственно верхней части рабочей поверхности 8 в 1,5-2 раза обеспечивается одинаковая удельная нагрузка потока пульпы на указанные рабочие поверхности 8 и 14. Это также обеспечивает одинаковую высоту расслоившегося потока пульпы перед соответствующими кольцевыми отсекателями 9 и 15, что в сочетании с оптимально выбранным, одинаковым для всех ярусов сепарации, периметром нижних частей их рабочих поверхностей (оптимальный диаметр этих нижних частей составляет 400-500 мм) позволяет обеспечить оптимальное и качественное выделение тяжелой фракции на указанных рабочих поверхностях 8 и 14. Шестьдесят процентов легкой фракции с рабочей поверхности 8 через выход 11 и двадцать пять процентов легкой фракции с рабочей поверхности 14 через выход 17 объединяются вдоль вертикальной оси сепаратора и поступают на пульпораспределитель в виде радиальных пульпопроводов 18 и кольцевой конической поверхности 19 последующей второй ступени 3, в которой, равно как и в третьей ступени 4, процесс разделения потока пульпы происходит аналогичным образом, как и в первой ступени 2 сепарации, и в соответствии с технологической диаграммой на Фиг.2. В соответствии с этой диаграммой во всех секциях сепаратора обеспечивается оптимальное и качественное выделение тяжелой фракции на их соответствующих рабочих поверхностях. При этом на питатель 49 пульпораспределителя четвертой последней одноярусной ступени 5 сепарации по пульпопроводу 48 поступают на перечистку выделенные тяжелые фракции после первой 2, второй 3 и третьей 4 ступеней сепарации с выделением в ступени 5 сепарации промежуточного продукта (промпродукта).
В других вариантах многоярусного сепаратора для мокрого гравитационного обогащения руд рабочие поверхности ярусов всех секций сепарации могут быть выполнены в виде наклонных желобов с конусообразной или пирамидообразной сужающейся книзу поверхностью.
Хотя здесь показаны и описаны варианты, которые признаны лучшими для осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники будет понятно, что можно осуществлять разнообразные изменения и модификации и элементы можно заменять на эквивалентные, не выходя при этом за пределы объема притязаний настоящего изобретения.
Соответствие заявляемого технического решения критерию изобретения "промышленная применимость" подтверждается указанным примером выполнения многоярусного сепаратора для мокрого гравитационного обогащения руд.