Шлюз для видобування важких мінералів з потоку пульпи

1. Шлюз для видобування важких мінералів з потоку пульпи, який має: (а) щонайменше один нахилений до горизонталі основний проточний жолоб з неферомагнітного матеріалу для пропуску потоку пульпи, що містить суміш частинок важких мінералів і довільних домішок, який в робочому положенні підключений верхнім кінцем до джерела пульпи, а нижнім кінцем до засобу відведення хвостів у відвал; (б) комірковий уловлювальний килимок, укладений на дно основного проточного жолобу для уловлювання й накопичення в комірках концентрату важкого мінералу; (в) щонайменше один комплект кінематично зв'язаних жорстких неферомагнітних трафаретів мілкого наповнення, розташований між бортами основного жолоба над килимком і підключений до щонайменше одного приводу зворотнопоступального переміщення уздовж бортів жолобу і килимка, в якому кожний трафарет має подовжні і поперечні рифлі; (г) щонайменше один додатковий жолоб для скидання в нього і окремого відведення феромагніт C2 2 UA 1 3 металургійних підприємств та золи теплових електростанцій, що працюють на твердому паливі. Загальновідомі методи гравітаційного осадження частинок важких мінералів з високою густиною із потоку пульпи, що містить таки частинки природних або штучних мінералів з суттєво меншою густиною, які змиваються зазначеним потоком у хвости (Шохин В.Н., Лопатин А.Г. «Гравитационные методы обогащения», Москва: НЕДРА, 1993). Однак гравітаційне збагачення тим менш ефективно, чим менше різниця між густиною цільового продукту і домішок, що присутні у пульпі, й чим більша в цій пульпі концентрація феромагнітних частинок. Цей недолік найяскравіше проявляється при застосуванні шлюзів мілкого наповнення з монолітними комірковими уловлювальними килимками і жорсткими нерухомими трафаретами (Кармазин В.И. Процессы и машины для обогащения полезных ископаемых. - М: НАДРА, 1974, с.115-188). Комірки килимків в таких шлюзах за 1,5-2 години роботи забиваються осадом настільки щільно, що частинки важких мінералів починають проскакувати в потоку пульпи над «постіллю» і зноситися у відвал з суттєвим зниженням частки цільового продукту в концентраті. Якщо ж у пульпі присутні феромагнітні або інші частинки з відносно великою густиною (більше 7,5г/см3), то вони значною мірою осідають в комірках уловлювальних килимків разом з частинками важких мінералів. Це збіднює концентрат і знижує ефективність процесу в цілому. Тому спроби запобігти швидкому ущільненню "постелі" і осіданню у комірках уловлювальних килимків частинок мінералів з відносно високою густиною не припиняються. Так, цілеспрямоване локальне розпушення концентрату з метою виштовхування з нього частинок з відносно значною густиною і уповільнення формування щільної "постелі" забезпечує шлюз згідно RU 2095147 С1. Він (див. Фіг.1 і відповідні частини патентного опису) має: (а) нахилений до горизонталі проточний жолоб, у якого щонайменше дно виконане з неферомагнітного матеріалу і який у робочому положенні підключений верхнім кінцем до джерела пульпи, а нижнім кінцем до засобу відводу хвостів збагачення у відвал; (б) покладений на дно жолоба комірковий уловлювальний килимок, який щонайменше під деякими комірками оснащений вкладишами у вигляді пластинок постійних магнітів; (в) комплект кінематично зв'язаних між собою жорстких трафаретів мілкого наповнення, кожний з яких має хвилясті в плані рифлі з плавно сполученими «півхвилями» й які послідовно розташовані над уловлювальним килимком на одному рівні щонайменше в два подовжніх ряди і підключені до щонайменше одного привода зворотнопоступального руху уздовж бортів жолоба і зазначеного килимка, (г) засіб збудження вертикальних коливань у потоці пульпи на базі імпульсного генератора перемінного струму і соленоїдів, у яких обмотки підк 91357 4 лючені по живленню до цього генератора, а торці розташовані під тими комірками уловлювального килимка, що оснащені магнітними вкладишами. В описаному шлюзі хвилясті рифлі і поперечні рифлі коливних трафаретів і бортики комірок уловлювального килимка гальмують потік пульпи і цілеспрямовано деформують поле швидкостей твердих частинок. При цьому «легкі» частинки віддаляються від кожної опуклості тієї хвилястої рифлі, яку обгинає частина потоку пульпи, а частинки важких мінералів залишаються поблизу або наближаються до цих опуклостей. Вертикальні коливання частин килимка під імпульсною дією соленоїдів розпушують осідаючий в комірках килимка концентрат, що сприяє багаторазовому перерозподілу твердих частинок у полі швидкостей і збагаченню концентрату цільовим продуктом. Але описаний шлюз з комірковим килимком, оснащеним магнітними вкладишами, під час роботи з пульпою, яка містить феромагнітні частинки, уловлює їх разом з важкими мінералами. Це погіршує якість концентрату і утруднює його переробку у цільовий продукт. Найближчий за технічною суттю до пропонованого далі шлюзу є шлюз, відомий з міжнародної публікації WO 2006/085831 від 17.08.2006 або з патенту Росії №2262385 на винахід "Шлюз для осаждения концентратов тяжелых минералов из пульпы и улавливающий коврик для него". Він має: (а) нахилений до горизонталі проточний жолоб, у якого щонайменше дно виконане з неферомагнітного матеріалу і який у робочому положенні підключений верхнім кінцем до джерела пульпи, а нижнім кінцем до засобу відводу хвостів збагачення у відвал; (б) комірковий уловлювальний килимок, покладений на дно жолоба і щонайменше під деякими комірками оснащений вкладишами у вигляді пластинок постійних магнітів; (в) комплект кінематично зв'язаних між собою жорстких трафаретів мілкого наповнення, кожний з яких підключений до щонайменше одного привода зворотно-поступального переміщення уздовж бортів жолоба і зазначеного килимка та має: розташовані на одному рівні над уловлювальним килимком щонайменше в два подовжніх ряди хвилясті в плані рифлі, півхвильові частини кожної з яких послідовно чергуються по напрямку опуклості і з'єднані плоскими вставками, висота яких практично дорівнює висоті півхвильових частин, та поперечні рифлі, які розташовані в проміжках між рядами хвилястих рифлів і між крайніми рядами таких рифлів і бортами жолоба і в кожному ряді виконані у вигляді окремих пластин, установлених з можливістю повороту усередині відповідних каналів між подовжніми рифлями і/або бортами жолоба; (г) засіб збудження вертикальних коливань у потоці пульпи на базі імпульсного генератора перемінного струму і соленоїдів, у яких обмотки підключені по живленню до цього генератора, а торці розташовані під тими комірками уловлювального килимка, що оснащені магнітними вкладишами; д) щонайменше один магнітний сепаратор, що має: 5 неферомагнітний короб, установлений над щонайменше одним обраним трафаретом і підключений до привода зворотно-поступального переміщення відносно цього трафарету, і встановлений в цьому коробі на підвісках набір плоских постійних магнітів, кількість і розташування яких в плані відповідають кількості і розташуванню магнітних вкладишів під комірками уловлювального килимка і які підключені до привода синхронного зворотно-обертального руху відносно дна короба. Описаний шлюз у порівнянні з попереднім аналогом дозволяє виділяти з потоку пульпи навіть тонкодисперсні та пластинчасті частинки важких мінералів на фоні засміченості потоку феромагнітними частинками. Дійсно, відомий магнітний сепаратор тимчасово виділяє феромагнітні частинки під час локальних сплесків коливної пульпи і повертає їх у потік над поперечними рифлями трафаретів у моменти локального зниження рівня пульпи. Таке просте перенесення феромагнітного матеріалу у відвал ефективне лише за умов, коли його концентрація у пульпі незначно відрізняється від концентрації цільового продукту і не становить самостійного економічного інтересу. Така ситуація можлива, наприклад, під час видобування розсипного золота з природних пісків з домішками ільменіту або магнетиту. Але відомо, що у відвалах багатьох гірничих і металургійних підприємств та у золи теплових електростанцій, що працюють на твердому паливі, феромагнітні матеріали присутні в концентраціях, які набагато перевищують концентрацію золота або інших важких мінералів. Тому періодичне вихоплювання феромагнітних частинок з потоку пульпи й повернення їх у цей потік з частотою дії описаного вище засобу збудження вертикальних коливань вже не може гарантувати надійне осідання частинок цінних важких мінералів в комірках уловлювальних килимків. Дійсно, за умови високої концентрації феромагнітного матеріалу в пульпі під коробом, в якому розміщені поворотні постійні магніти, з феромагнітних частинок буде утворюватись "борода", а остаточне намагнічування цих частинок буде сприяти стабілізації зазначеної бороди в потоці пульпи. Далі, намагнічені феромагнітні частинки будуть надійно закріплюватись у тих комірках уловлювального килимка, під якими розташовані вкладиші з постійних магнітів. І, кінець кінцем, скидання феромагнітного матеріалу у відвал недоцільне з економічної точки зору. В основу винаходу покладена задача шляхом розділення шляхів відбору виділених з потоку пульпи феро- і неферомагнітних цільових продуктів і удосконалення магнітного сепаратора створити такий шлюз, який істотно зменшував би ризик спільного осадження в концентрат частинок цінних важких мінералів і феромагнітних матеріалів і, внаслідок цього, був би придатний для перечищення відвалів залізорудних гірничозбагачувальних комбінатів, підприємств чорної металургії й вугільних теплових електростанцій. Поставлена задача вирішена тим, що згідно з 91357 6 винаходом шлюз для видобування важких мінералів з потоку пульпи має: (а) щонайменше один нахилений до горизонталі основний проточний жолоб з неферомагнітного матеріалу для пропуску потоку пульпи, що містить суміш частинок важких мінералів і довільних домішок, який в робочому положенні підключений верхнім кінцем до джерела пульпи, а нижнім кінцем до засобу відведення хвостів збагачення у відвал; (б) комірковий уловлювальний килимок, укладений на дно основного проточного жолобу для уловлювання й накопичення в комірках концентрату важкого мінералу; (в) щонайменше один комплект кінематично зв'язаних жорстких неферомагнітних трафаретів мілкого наповнення, розташований між бортами основного жолоба над килимком і підключений до щонайменше одного приводу зворотнопоступального переміщення уздовж бортів жолобу і килимка, в якому кожний трафарет має подовжні і поперечні рифлі; (г) щонайменше один додатковий також нахилений до горизонталі неферомагнітний жолоб для скидання в нього і окремого відведення феромагнітних частинок, виділених з потоку пульпи в основному жолобі, який в робочому положенні підключений до збірника феромагнітного концентрату; (д) щонайменше один встановлений над жолобами з можливістю кроково-обертального руху і вертикального зворотно-поступального переміщення магнітний сепаратор на основі щонайменше двох керованих електромагнітів для уловлювання з потоку пульпи в основному жолобі феромагнітних частинок та їх перенесення й скидання в додатковий жолоб. В такому шлюзі керовані електромагніти поперемінно занурюються у потік пульпи, що тече в основному жолобі, відбирають з нього феромагнітні частинки і переносять їх у додатковий жолоб для наступного формування феромагнітного концентрату. Відповідно, суттєво поліпшуються умови для осадження частинок дорогоцінних важких мінералів типу золота або екологічно небезпечних важких мінералів типу ртуті із збідненого феромагнітним матеріалом потоку пульпи. На додаток, ввімкнені електромагніті під час занурення у потік пульпи в основному жолобі виконують роль збудників її вертикальних коливань, які уповільнюють ущільнення "постелі" в комірках уловлювальних килимків і сприяють поверненню в пульпу частинок тих природних або штучних мінералів, які не служать цільовими продуктами гравітаційного збагачення. Перша додаткова відмінність полягає в тому, що шлюз оснащений щонайменше одним додатковим засобом збудження вертикальних коливань у потоці пульпи над комірками килимка. Це доцільно за присутності в пульпі помітної кількості неферомагнітних частинок свинцю, міді, вольфраму та інших металів з високою густиною або оксидів чи карбідів таких металів. Друга додаткова відмінність полягає в тому, що шлюз має розташовані поруч практично однакові по ширині один основний і один додатковий 7 жолоб, а поворотний магнітний сепаратор має вісь, яка розташована над зоною стику бортів зазначених жолобів, і встановлений на цій осі тримач хрестоподібно розміщених керованих електромагнітів. Це найпростіший окремий варіант реалізації винаходу, придатний для спільного видобування важких мінералів і феромагнітних матеріалів з більшості здрібнених промислових відходів. Третя додаткова відмінність полягає в тому, що шлюз має один відносно широкий основний жолоб й два відносно вузькі додаткові жолоби, розташовані обабіч основного жолобу, а поворотний магнітний сепаратор має вісь, яка розташована над середньою частиною основного жолобу, і встановлений на цій осі тримач хрестоподібно розміщених керованих електромагнітів. Цей варіант бажаний за умови насичення пульпи феромагнітними частинками, відносно великими у порівнянні з частинками виділюваного важкого мінералу. Четверта додаткова відмінність полягає в тому, що шлюз має два відносно широкі основні жолоби й один розташований між ними відносно вузький додатковий жолоб, а поворотний магнітний сепаратор має вісь, яка розташована над середньою частиною додаткового жолобу, і встановлений на цій осі тримач хрестоподібно розміщених керованих електромагнітів. Цей варіант бажаний за умови насичення пульпи феромагнітними частинками, які близькі за розмірами до частинок виділюваного важкого мінералу. Фахівцям зрозуміло, що приведені нижче окремі приклади здійснення винахідницького задуму ніяким чином не обмежують обсяг прав, заданих формулою винаходу і що цей задум може бути доповнений і/або уточнений (особливо в частині типу, кількості і розташування електромагнітів, конкретної конструкції приводів їх тримачів і системи автоматичного управління їх роботою) з використанням звичайних інженерних знань і навичок проектування. Далі суть винаходу пояснюється докладним описом конструкції і роботи запропонованого шлюзу з посиланнями на креслення, де зображені: на Фіг.1 - найпростіший шлюз з двома жолобами для видобування важких мінералів з потоку пульпи, засміченого феромагнітними частинками (вид в плані); на Фіг.2 - схема розташування магнітного сепаратору відносно жолобів шлюзу з Фіг.1; на Фіг.3 - приклад шлюзу з центральним основним жолобом і двома бічними додатковими жолобами (вид в плані); на Фіг.4 - приклад шлюзу з двома бічними основними жолобами і центральним додатковим жолобом (вид в плані); Незалежно від варіанта втілення винаходу запропонований шлюз має (див. Фіг.1-4): щонайменше один нахилений до горизонталі основний проточний жолоб 1 з неферомагнітного матеріалу, який в робочому положенні підключений верхнім кінцем до не показаного джерела пульпи, а нижнім кінцем до також не показаного засобу відведення хвостів у відвал; 91357 8 комірковий уловлювальний килимок 2, укладений на дно основного проточного жолобу 1 (показаний явно на Фіг.2 і умовно у "вікнах" на Фіг.1, 3 і 4) для уловлювання й накопичення в комірках концентрату важкого мінералу як основи головного цільового продукту; щонайменше один комплект кінематичне зв'язаних жорстких неферомагнітних трафаретів 3 мілкого наповнення, розташований між бортами основного жолоба 1 над килимком 2 і підключений до щонайменше одного придатного приводу зворотно-поступального переміщення уздовж бортів жолобу 1 і килимка 2, в якому кожний трафарет 3 має не позначені особливо подовжні (зокрема, прямі або хвилясті в плані) і поперечні (звичайно прямі в плані) плоскі рифлі; щонайменше один звичайно також нахилений до горизонталі додатковий жолоб 4 для скидання в нього і окремого відведення феромагнітних частинок, виділених з потоку пульпи в основному жолобі 1, який переважно виготовлений із неферомагнітного матеріалу і в робочому положенні підключений (наприклад, за допомогою скребкового транспортеру )до не показаного збірника феромагнітного концентрату як основи додаткового цільового продукту; щонайменше один встановлений над основним 1 і додатковим 4 жолобами з можливістю кроково-обертального руху і вертикального зворотнопоступального переміщення магнітний сепаратор на основі щонайменше двох керованих електромагнітів 5 для уловлювання з потоку пульпи в основному жолобі 1 феромагнітних частинок та їх перенесення й скидання в додатковий жолоб 4. Привод зворотно-поступального переміщення трафаретів 3 умовно показаний парами зустрічних прямих стрілок поруч з "вікнами" на Фіг.1, 3 і 4. Зазвичай магнітний сепаратор (див. Фіг.1-4) має вісь 6 та посаджений на неї тримач 7 керованих електромагнітів 5, які розташовані в плані хрестоподібно. Привод кроково-обертального руху тримача 7 умовно показаний на Фіг.1, 3 і 4 дуговими стрілками. Привод вертикального зворотнопоступального переміщення тримача 7 відносно осі 6 (або разом з віссю 6) умовно показаний на Фіг.2 верхньою парою прямих зустрічних стрілок. Зрозуміло, що згадані приводи повинні бути підключені до не показаної особливо системи автоматичного управління шлюзом з метою включення електромагнітів 5 на час їх занурення в потік пульпи в основному жолобі і переносу феромагнітних частинок між основним 1 і додатковим 4 жолобами та виключення цих електромагнітів 5 на час перебування над додатковим жолобом 4. В найпростішому варіанті втілення винаходу (Фіг.1) шлюз має розташовані поруч практично однакові по ширині один основний жолоб 1 і один додатковий жолоб 4, а вісь 6 поворотного магнітного сепаратора розташована над зоною стику бортів цих жолобів 1 і 4. В одному зі складніших варіантів шлюз має один відносно широкий основний жолоб 1 й два відносно вузькі додаткові жолоби 4, розташовані обабіч основного жолобу 1, а вісь 6 поворотного магнітного сепаратора розташована над серед 9 ньою частиною основного жолобу 1. В другому складнішому варіанті шлюз має два відносно широкі основні жолоби 1 й один розташований між ними відносно вузький додатковий жолоб 4, а вісь 6 поворотного магнітного сепаратора розташована над середньою частиною додаткового жолобу 4. Запропонований шлюз може бути оснащений щонайменше одним придатним додатковим засобом збудження вертикальних коливань у потоці пульпи над комірками килимка 2. Цей засіб умовно показаний на Фіг.2 нижньою парою прямих зустрічних стрілок. Працює описаний шлюз у такий спосіб. Проточні жолоби 1 та 4 встановлюють у робоче положення так, щоб дно кожного з них було нахилено до горизонталі під кутом, обраним переважно в інтервалі від 6° до 11°. Далі кожний основний жолоб 1 підключають верхнім кінцем до обраного джерела пульпи, а нижнім кінцем до засобу видалення хвостів збагачення у відвал, і уловлювальний килимок 2 укладають на дно кожного жолобу 1. Потім виводять магнітний сепаратор в вихідне положення, в якому група керованих електромагнітів 5 опущена майже впритул до трафаретів 3 і розташована поперек (Фіг.1, 2 і 4) або вздовж бортів відповідних основних жолобів 1 (Фіг.3), вмикають електромагніти 5, включають привод зворотно-поступального переміщення трафаретів 3 і починають подачу пульпи, що містить неферомагнітні частинки виділюваного важкого мінералу, також неферомагніті частинки непотрібних домішок і феромагнітні частинки. Після витримування групи включених електромагнітів 5 у потоці пульпи до накопичення "бороди" з феромагнітних частинок тримач 7 піднімають над рівнем бортів жолобів 1 і 4, повертають на 91357 10 90° і знову опускають до занурення у пульпу чергової групи електромагнітів 5. Під час такого опускання використані електромагніти 5 вимикають, а занурювані електромагніти 5 вмикають. Проміжок часу, на який треба занурювати електромагніти 5 в пульпу, визначають зазвичай експериментальне у перебігу пробної експлуатації шлюзу з пульпою визначеного складу. Описані маніпуляції з електромагнітами 5 призводять до наступних наслідків. Їх занурення в потік і піднімання з потоку породжують вертикальні коливання рівня (тобто сплески) пульпи, що сприяє перерозподілу частинок між комірками килимка 2 і потоком і уповільнює ущільнення "постелі". "Бороди" з феромагнітних частинок відпадають від електромагнітів 5, розташованих над відповідним додатковим жолобом 4, одразу після їх вимкнення. Потім процес зміни положення груп електромагнітів 5 відносно жолобів 1 і 4 повторюється, як описано вище, до заповнення комірок килимку 2 концентратом виділюваного важкого мінералу. Після цього подачу пульпи в шлюз припиняють, уловлювальний килимок 2 витягають із основного проточного жолоба 1, концентрат важкого мінералу видаляють з комірок і упаковують у контейнери для збереження і перевезення на підприємство по вилученню цільового продукту, на дно жолобу 1 повертають очищений (або укладають змінний чи новий) килимок 2, і далі процес повторюють, як описано вище. Осад феромагнітних частинок змивають або зіскрібають з дна кожного додаткового жолобу 4 щонайменше періодично. Якщо в складі шлюзу застосований додатковий засіб збудження вертикальних коливань у потоці пульпи над комірками килимка 2, його доцільно вмикати під час витримування занурених електромагнітів 5 у потоці пульпи і/або під час поворотів тримача 7. 11 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 91357 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601