Спосіб гідравлічного розділення зернистих сумішей

Способ гидравлического разделения зернистых смесей, включающий подачу пульпы на наклонный желоб, расслоение смеси в потоке пульпы, вывод расслоившихся фракций, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что на поверхности пульпы свободно размещают плавающую оболочку со смачиваемой поверхностью. Изобретение относится к гравитационному обогащению тонкозернистых минеральных смесей в тонком слое плотной пульпы, текущей по наклонной поверхности и может быть использовано при обогащении рудных пульп в цветной, черной и других отраслях промышленности. Известен способ гидравлической классификации рудных пульп на наклонных суживающихся желобах, который включает загрузку пульпы, разделение твердых включений по плотности и вывод из процесса концентрата, промпродукта и хвостов [1]. Недостаток этого способа обогащения заключается в том, что он не обеспечивает требуемого качества готового продукта. Это объясняется тем, что значение продольной скорости в потоке пульпы по нормали к свободной поверхности изменяется незначительно, вследствие чего давление, а значит и величина выталкивающей силы, действующей на твердые включения, остается также незначительной. Таким образом, на дне же лоба образуется слой, подвижность которого уменьшается с глубиной потока. Наиболее близким к предложенному способу являются методы гравитационного обогащения в наклонных потоках малой глубины [2]. Недостатком этого способа является низкая эффективность разделения. Однако следует отметить, что плотность пульпы увеличивается в направлении дна желоба, а подвижность ее уменьшается с глубиной потока, и максимум продольной скорости потока на свободной поверхности пульпы не способствует разрыхлению материала вдоль желоба, что является необходимым условием для эффективного разделения зернистых смесей. В основу изобретения поставлена задача повысить эффективность разделения зернистых смесей в тонком слое пульпы путем размещения на свободной поверхности пульпы смачиваемой эластичной пластины, что приведет к формированию дополнитель сандрович, Лєньохін Володимир Васильович, Бурова Наталія ЮріТвна (73) Інститут геотехнічної механіки АН України (UA) ел Os О 15662 ной выталкивающей силы, действующей на включения, за счет чего максимум продольной скорости потока смещается со свободной поверхности во внутрь, т.е. в область, где сконцентрирована большая часть разде- 5 ляемых частиц. Избирательное действие текущего потока жидкости по высоте желоба особенно проявляется по отношению к более легким частицам, т.е. частицам хвостов, которые могут быть даже крупнее частиц 10 концентрата, в результате чего на веере разгрузки эти частицы движутся быстрее и выносятся на большее расстояние, чем тяжелые. Пример осуществления способа. 15 С помощью лабораторной установки включают рабочую поверхность в виде клиновидного суживающегося желоба длиной 1280 мм с плоским и гладким днищем (фиг. 1). Ширина желоба в месте загрузки составляет 20 150 мм, в месте разгрузки— 10 мм. Установлен под углом 15-20° к горизонту, узкой частью вниз. Подача исходного материала, представляющего собой отмытые от глины титано-циркониевые пески россыпных мес- 25 торождений морского происхождения с крупностью от 50 мкм до 300 мкм, осуществлялась через лопастный смеситель, установленный над местом загрузки, откуда пульпа подавалась на желоб. Сухая масса в 30 смеситель подается из бункера с коническим дном, в котором производительность подачи регулируется движением пластины с отверстиями различного диаметра. На разгрузочном конце желоба имеется веерооб- 35 разующий элемент, изогнутый так, что дно желоба является его касательной, который способствует лучшему раскрытию материала на выходе струи из желоба. Пробоотборник представляет собой пробоотсекатель, 40 состоящий из шести секций, каждая из которых соответствует приему пробы определенной фракции. Разделению подвергалась пульпа титано-циркониевых песков, где требовалось разделить потоки кварца (плот- 45 ность 2,6 г / с * Н и редких металлов (плотность 3,5-4,7 г/см 3 . Производительность установки составляла порядка 500 кг/г по твердому, а отношение твердого к 50 жидкому Т:Ж - V.4. Сопоставительный анализ результатов экспериментов (табл. 1 и 2) позволяет сделать вывод о существенном повышении качества коллективного концентрата при смещении максимума продольной скорости 55 со свободной поверхности в напраглении дна желоба. В частности, несмотря на уменьшение количества твердого с 200 г до 190 г, выход концентрата возрос с 3,52 г до 7,16 г, а эффективность обогащения возрос ла с 6,47 до 12,81 %. Следует также отметить, что в контрольном опыте извлечение выше, но в опыте с гибкой пластиной на свободной поверхности пульпы концентрат содержит существенно меньше примесей кварца. Таким образом, в предлагаемом авторами способе гидравлического разделения зернистых смесей удается повысить эффективность обогащения в 3 раза. На фиг. 1 показана схема лабораторной установки, поясняющая способ. По наклонному днищу 1 движется пульпа 2. На свободной поверхности пульпы 2 находится плоский (пневматический) эластичный баллон З со штуцером 4. Баллон закреплен при помощи упругой связи 5 к неподвижной стенке 6. Обработанная пульпа поступает в разгрузочное устройство 7; на фиг. 2 показана эпюра скоростей потока пульпы по наклонной плоскости при свободной поверхности; на фиг. 3 - эпюра скоростей потока пульпы по наклонной плоскости при наличии на свободной поверхности пневматического баллона; на фиг. 4 - линии тока пульпы, обтекающей включение - частицу, которая расположена в области потока между максимум продольной скорости и дном. На показатели гравитационного обогащения влияет профиль скорости потока в поперечном направлении. Таким образом, целенаправленное изменение скорости приводит к изменению сил, связанных с обтеканием твердых включений потоком, и поэтому обеспечивает изменение качества концентрата. Новым в предлагаемом способе является создание дополнительных сил, действующих на крупные включения, располагающиеся в непосредственной близости от концентрата, осевшего на дно. Возникновение этих сил связано прежде всего, со смещением максимума продольной скорости потока пульпы в направлении от свободной поверхности. Так как в локальной области свободной поверхности под оболочкой (баллончом) продольная скорость также равна нулю, то силы, действующие на крупные включения малы. Поэтому следует гибкую оболочку, которая размещается на свободной поверхности, устанавливать на определенном расстоянии от места подачи пульпы с тем, чтобы в пульпе к моменту ее прохождения под оболочкой уже произошло расслоение материала. В известном способе [2] максимум продольной скорости достигается на свободной поверхности потока и существенное изменение скорости есть лишь в пограничном слое вдоль днища (фиг. 2). 15662 В предложенном способе эпюра продольной скорости потока пульпы характеризуется нулевыми значениями скорости на поверхности оболочки и дна, а максимум продольной скорости располагается в поте- с ке между оболочкой и дном, что приводит к дополнительной силе, действующей на включения. При этом обеспечивается существенная разница в силах, действующих на крупные частицы концентрата. 10 Отметим еще одно существенное обстоятельство, связанное с возникновением подъемных сил, действующих на включения. На контуре включения скорость течения меняется в связи с наличием циркуляционного 15 течения, которое возникает в связи со смачиваемостью включения и градиентом скорости потока. При этом для частицы, расположенной в потоке так, что большая скорость потока - над ней, характерно вра- 20 щение миделя (верхнего полюса) включения в направлении потока. И, в частности, если введена полярная система координат (г, в}, то для подъемной силы имеет место выражение 25 2Л (б) sin 0d 0, где R - радиус основания цилиндрического включения; Р • v (f$ ~ соответственно плотность пульпы и скорость течения на контуре включения с координатами (R, в). Опуская промежуточные вычисления и считая, что ось прямого цилиндра (z), направление течения (х) и направление градиента скорости (у) образуют декартову систему координат получим, что (3) Fn где Vo - скорость невозмущенного течения при у - 0. f(a*) - специальная функция, I характерный размер потока. Качественный анализ зависимости (1) свидетельствует о пропорциональности подъемной силы плотности среды, радиусу включения и неоднородности скорости потока в направлении, нормальном к течению. Таблица 1 Результаты гравитационного анализа продуктов гидравлической классификации с максимумом продольной скорости на поверхности потока Номер фракции Вес фракции Выход, % 1 3,52 26.73 36,88 45,18 51,25 41,85 205,41 1J1 13,01 17,95 21,99 24,95 20,39 100,0 2 3 4 5 6 Итого Извлечение, % 34,94 31.68 14,63 5,76 2.10 0,70 Эффективность, % , 6,47 44,45 28.30 13,65 5,65 1,54 Таблица 2 Результаты гравитационного анализа продуктов гидравлической классификации с максимумом продольной скорости внутри потока Номер фракции Вес фракции 1 7,16 32,21 38.82 45,0 44,2722,63 190,09 2 3 4 5 6 Итого Выход, % 3,76 16.94 20.42 23,67 23,28 11,93 100,0 Извлечение, % 31,27 25,12 10,42 4,29 1,91 1,32 Эффективность, % 12,81 46,38 23.19 11.07 4,84 1,71 15662 Фи?. Ч Упорядник Замовлення 4195 Техред М.МорГентал Коректор М. Керецман Тираж Підписне Державне патентне відомство України. 254655, ГСП. КиТв-53. Львівська пл.. 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул Гагарінл, 101