Спосіб розділення та збагачення твердих рудних та нерудних корисних копалин, техногенної та вторинної сировини

Реферат: Спосіб розділення та збагачення твердих рудних та нерудних корисних копалин, техногенної та вторинної сировини, що включає отримання у змішувально-флотаційному баку відкритого типу з приводом та спіралевидним гвинтом або гвинтом із фрагментами спіралі глино-водної суспензії, змішування суспензії. Вхідну сировину подають до змішувально-флотаційного бака у проміжку 1/3-5/6 за довжиною від нижнього його краю, при цьому використовують змішувальнофлотаційний бак, встановлений з нахилом від 1 до 80° до опорної поверхні за допомогою відомих механізмів регулювання положення, у корпусі змішувально-флотаційного бака виконані отвори для подачі стисненого повітря, що через трубопровід з'єднані зі щонайменше одним компресором, зв'язаним з автоматичною системою для регулювання подачі стисненого повітря, а в корпус змішувально-флотаційного бака вмонтований щонайменше один датчик щільності, зв'язаний з автоматичною системою, і здійснюють безперервне підтримання завданої щільності суспензії в залежності від виду вхідного матеріалу шляхом регулювання кількості стисненого повітря та води, що додають у суспензію. UA 97725 U (12) UA 97725 U UA 97725 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до розділення та збагачення твердих рудних та нерудних корисних копалин, техногенної та вторинної сировини в важких середовищах глино-водноповітряних суспензій і може бути використана на вугільних та інших шахтах і збагачувальних фабриках. Відома численна кількість способів збагачення твердих рудних та нерудних корисних копалин, техногенної та вторинної сировини, заснованих на виділенні корисного компонента від шлаків (золи), які засновані на флотації [Справочник по обогащению руд. Основные процессы /Под ред. О.С. Богданова, 2-е изд., перераб. и доп. - М., Недра, 1983]. Відомий, наприклад, комплекс обладнання для розділення відвалів центральних збагачувальних фабрик на вугільний концентрат та будівельний матеріал, який містить бакзмішувач для приготування водно-вугільної суспензії, що з'єднаний з гідрокласифікатором, вивантажувач відмитих часток вугілля, у якому гідрокласифікатор виконаний у вигляді трибогідросепаратора, який містить обертовий циліндровий перфорований корпус, розташований майже горизонтально, всередині якого розміщений горизонтальний трубопровід з соплами для подавання технічної води, причому лише на одну половину корпусу, та під яким розташований бак-накопичувач водного розчину золи, в який встановлений один кінець транспортера, другий кінець якого розташований над похилою решіткою для відокремлення відмитих часток дрібних фракцій вугілля від води [див. патент України № 92081 за класу В03В 7/00, В03В 5/62, опублікований 27.09.2010р. у Бюл. № 18]. До недоліків відомого комплексу обладнання слід віднести призначення його лише до збагачування вугільних відвалів, роз'єднаність технологічних операцій, неконтрольованість щільності суспензії, що негативно впливає на ефективність виділення корисного компонента, та необхідність подальшого розділення частини корисного компонента, яка утворюється внаслідок осаджування значних за вагою часток вхідної сировини на дно бака-змішувача. Найбільш близьким за своєю суттю та ефекту, що досягається, та який приймається за найближчий аналог, є спосіб розділення вугільних відвалів шахт і збагачувальних фабрик на вугільний концентрат і будівельний матеріал та комплекс обладнання для його здійснення, що включає змішування вхідної сировини з водою з отриманням водно-вугільної суспензії, подальшу гідрокласифікацію з вивантажуванням відмитих крупних часток вугілля та накопиченням водного розчину золи, зневоднення дрібних часток вугілля і вилучення глини з поверненням відпрацьованої води до технологічного циклу, який відрізняється тим, що при утворенні водно-вугільної суспензії здійснюють безперервний контроль щільності розчину та корегують його щільність шляхом додання води у розчин для дотримання сталої заданої густини, а перед гідрокласифікацією здійснюють механічну класифікацію вугільного концентрату з наступним збагаченням дрібних фракцій шляхом відокремлення від дрібних фракцій породи. Комплекс обладнання для розділення вугільних відвалів шахт і збагачувальних фабрик на вугільний концентрат і будівельний матеріал у даному випадку містить бак-змішувач зі зливом, для приготування водно-вугільної суспензії, трибогідросепаратор, що містить обертовий циліндровий перфорований корпус, розташований майже горизонтально, всередині якого розмішений горизонтальний трубопровід із соплами для подавання технічної води на одну половину корпусу, вивантажувач відмитих крупних часток вугілля і бак-накопичувач водного розчину золи, при цьому бак-змішувач виконаний з похилим у бік зливу днищем і оснащений похилим транспортером, опущеним у нижню точку його днища, та пристроєм регулювання густини суспензії будь-якої відомої конструкції, наприклад, у вигляді поплавка, сполученого з краном подачі води, а також злив спрямований на грохот, під яким встановлений бакнакопичувач водного розчину золи та дрібних фракцій вугільного концентрату, зв'язаний через насос з гідроциклоном, а також має другий грохот для відсівання більш дрібних вугільних фракцій з накопичувальною ємністю та відстійником води [див. патент України № 99849 за класу В03В 7/00, В03В 9/00, опублікований 12.03.2012р. у Бюл. №5]. Основними недоліками відомих способу і комплексу обладнання є те, що технологічно і конструктивно вони не забезпечують ефективний і раціональний процес розділення і збагачення, оскільки не використовують повною мірою можливість регулювання властивостей робочої суспензії, що впливають на ефективність розділення та збагачення, призначення їх лише до збагачування вугільних відвалів, та необхідність подальшого розділення частини корисного компонента, яка утворюється внаслідок осаджування значних за вагою часток вхідної сировини на дно бака-змішувача. Дані недоліки пояснюються наступним чином. У відомому способі не визначено механізм перемішування розчину у баку-накопичувачі за наявності зануреного у цей бак похилого транспортера. Отже досягнення такого технічного результату, як сталий показник густини отриманої суспензії, є невизначеним. Крім того, використання запропонованого способу не дозволяє ефективно розділяти вхідну сировину, 1 UA 97725 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 оскільки при інтенсивному перемішуванні розчину у баку-накопичувачі з зануреного у нього похилого транспортера пуста порода та інші важки частки вхідної сировини будуть вимиватися назад у суспензію, що об'єктивно зменшує ефективність виділення корисного компонента. Недоліками відомого комплексу обладнання є необхідність поєднання у єдиний технологічний ланцюг значної кількості пристроїв, які виконують різні функції, що вимагає додаткових трудовитрат для здійснення контролю за належною роботою кожного з цих пристроїв. Крім того, виконання днища бака-змішувача похилим призведе до осаджування на днищі та наступного переміщення до найглибшої ділянки бака різних за щільністю та розмірами часток вхідної сировини з подальшим їх видаленням з бака похилим транспортером, що зменшує ефективність розділення такої сировини. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення способу розділення та збагачення твердих рудних та нерудних корисних копалин із забезпеченням його застосовності до розділення та збагачення техногенної та вторинної сировини, та створення комплексу обладнання для його здійснення. Поставлена задача вирішується тим, що в способі розділення та збагачення твердих рудних та нерудних корисних копалин, техногенної та вторинної сировини, який включає подачу попередньо розмитої чи не розмитої глини та сировини в змішувально-флотаційний бак (ЗФБ), згідно з корисною моделлю, отримується глино-водно-повітряна суспензія, яка змішується з вхідною сировиною з подальшою гідрокласифікацією з розділенням вхідної сировини на крупні та дрібні фракції, які далі подаються на грохоти, де відмиваються від глино-водно-повітряної суспензії з поверненням відпрацьованої води до технологічного циклу та транспортуються на склад. Згідно з запропонованим способом, при утворенні глино-водно-повітряної суспензії здійснюється безперервний контроль за щільністю суспензії та підтримання заданої щільності суспензії шляхом регулювання кількості води та стисненого повітря, що додається у суспензію, за допомогою щонайменше одного датчика-щільноміру, з'єднаного з автоматикою щонайменше одного компресора (турбокомпресора). Комплекс обладнання для розділення та збагачення твердих рудних та не рудних корисних копалин, техногенної та вторинної сировини, згідно з корисною моделлю, включає змішувально-флотаційний бак спірального типу, у якому розташований щонайменше один гвинт зі спіральними елементами або елементами у вигляді фрагментів спіралі, який обертається за годинниковою стрілкою або проти годинникової стрілки, з приводом та системою подачі води, верхнім та нижнім розвантажувально-зливними вікнами, сполученими з грохотами, при цьому змішувально-флотаційний бак розміщується похило до опорної поверхні під регульованим за допомогою домкрата кутом від 1' до 80°, у корпусі бака по всій його довжині виконані отвори для подачі стисненого повітря, які трубопроводами з'єднуються з турбокомпресором (турбокомпресорами), режим подачі стисненого повітря яким регулюється автоматичною системою, до складу якої входить вмонтований у корпус бака щонайменше один датчик-щільномір. Завдяки технологічному і конструктивному забезпеченню процесу збагачення у важкому середовищі, тобто створенню безперервно контрольованої за щільністю глино-водно-повітряної суспензії у змішувально-флотаційному баку спірального типу підвищується ефективність розділення вхідної сировини та, відповідно, виділення корисного компонента, що дозволяє збільшити продуктивність виробництва. Використання розташованого під регульованим кутом від 1' до 80° до опорної поверхні змішувально-флотаційного бака спірального типу дозволяє регулювати швидкість розділення вхідної сировини в залежності від її властивостей та виключає необхідність використання розвантажувачів (транспортерів) пустої породи. Наявність у конструкції комплексу грохотів сприяє більш повному відділенню корисного компонента від глини. Таким чином, уся сукупність суттєвих ознак запропонованого рішення стосовно способу розділення та збагачення твердих рудних та нерудних корисних копалин, техногенної та вторинної сировини в важких середовищах глино-водно-повітряних суспензій та комплексу обладнання для його здійснення забезпечує досягнення технічного результату. Суттєва відмінність запропонованого способу розділення та збагачення твердих рудних та нерудних корисних копалин, техногенної та вторинної сировини в важких середовищах глиноводно-повітряних суспензій та комплексу обладнання для його здійснення від раніш відомих полягає у органічному поєднанні процесів механічного збагачення і збагачення у важкому середовищі глиняно-водної суспензії, властивості якої змінюються корисним чином за рахунок перетворення її у глино-водно-повітряну суспензію з безперервним контролем та підтриманням заданої щільності суспензії, а також у вдосконаленій конструкції обладнання, зокрема у використанні вмонтованих у корпус ФЗБ отворів з форсунками для подачі стисненого повітря, 2 UA 97725 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 автоматизованої системи подачі стисненого повітря, що включає щонайменше один датчик щільності суспензій, щонайменше один компресор (турбокомпресор) та систему автоматики, а також домкрат, за допомогою якого регулюється нахил ЗФБ відносно опорної поверхні і таким чином регулюється інтенсивність розділення вхідної сировини. Вказані відмінності у сукупності забезпечують якісне розділення та збагачення твердих рудних та нерудних корисних копалин, техногенної та вторинної сировини. Жодна відома технологія не може мати вказані відмінності, оскільки не має у своєму складі всієї сукупності запропонованих технологічних і конструктивних ознак, які б забезпечували досягнення необхідного технічного результату кресленням, на якому зображена схема запропонованого комплексу обладнання для розділення та збагачення твердих рудних та нерудних корисних копалин, техногенної та вторинної сировини. Запропонований комплекс обладнання містить змішувально-флотаційний бак (ЗФБ) спірального типу 3 з приводом 10, верхнім 6 та нижнім 7 розвантажувальними вікнами, сполученими з грохотами 11, 12 відомих типів, які вибираються в залежності від виду та фракційного складу сировини, щонайменше один датчик щільності 8, домкрат 9 та щонайменше один компресор (турбокомпресор) 14. У отвори 5 в корпусі ЗФБ вмонтовані форсунки, з'єднані трубопроводами з компресором, через які у суспензію подається стиснене повітря. На внутрішній поверхні ЗФБ закріплено щонайменше один датчик щільності, з'єднаний з системою автоматики компресора. Вхідна сировина подається до ЗФБ за допомогою відомих завантажувальних пристроїв (1, 2, 16). Вода до ЗФБ подається за допомогою відомих систем водопостачання через форсунки 4. Подача до ЗФБ глини, води та подрібненої відомими способами до заздалегідь визначеного лабораторним шляхом, на основі досвіду чи довідників розміру часток (шматків) вхідної сировини здійснюється у заздалегідь визначених пропорціях, що залежать від відомої щільності цих компонентів. При перемішуванні цих компонентів у ЗФБ за допомогою з'єднаного з приводом 10 вала зі спіральними лопатками або лопатками у вигляді фрагментів спіралі утворюється глино-водна суспензія, яка перетворюється у глино-водно-повітряну суспензію шляхом додавання у робочу суміш стисненого повітря через отвори 5 з форсунками. При цьому заздалегідь визначена на підставі лабораторних досліджень чи довідників щільність глиноводно-повітряної суспензії постійно контролюється за допомогою датчика 8 чи декількох таких датчиків та підтримується на заданому рівні за допомогою з'єднаної з датчиком 8 (датчиками) та компресором 14 системи автоматики з числа відомих автоматичних щільномірів [Кивилис С.Ш. Приборы для измерения плотности жидкостей и газов, в кн.: Приборостроение и средства автоматики, т. 2, кн. 2, М., 1964; Измерение массы, объёма и плотности, М., 1972; Глыбин И.П., Автоматические плотномеры, К., 1965]. Розділення корисних та некорисних компонентів у глино-водно-повітряній суспензії відбувається за рахунок флотації гідрофобізованих бульбашками повітря частинок корисних компонентів, створення відцентрових потоків висхідного та низхідного потоків у суспензії внаслідок обертання вала зі спіральними лопатками або лопатками у вигляді фрагментів спіралі. При цьому інтенсивність розділення вхідної сировини регулюється як за рахунок безперервного підтримання щільності глино-водно-повітряної суспензії на заданому рівні, так і за рахунок зміни кута нахилу ЗФБ за допомогою домкрата 9. Внаслідок одночасної дії зазначених факторів відбувається ефективне розділення вхідної сировини, при цьому легка сировина переміщується у нижню частину ЗФБ та через нижнє зливне розвантажувальне вікно 7 подається на грохот 12. Важка сировина під дією спіральних лопаток переміщується у верхню частину ФЗБ та через верхнє зливне розвантажувальне вікно 6 подається на грохот 11, на якому вона відмивається від суспензії з поверненням суспензії у робочий процес, а готовий промитий продукт 13 подається на склад або до наступного такого ж комплексу обладнання з вічками грохотів інших розмірів, а вода з підрешітних піддонів (баків) 15 повертається до технологічного циклу. Суть корисної моделі пояснюється на кресленні, де 1 - глина; 2 - вхідна сировина; 3 змішувально-флотаційний бак (ЗФБ) з спіралевидним гвинтом або гвинтом (гвинтами) із фрагментами спіралі (лопатками); 4 - форсунки для подачі води; 5 - отвори для подачі стисненого повітря; 6 - розвантажувальне вікно верхнє (зливне); 7 - розвантажувальне вікно нижнє (зливне); 8 - датчик щільності; 9 - домкрат змішувально-флотаційного бака; 10 - привід змішувально-флотаційного бака; 11 - грохот; 12 - грохот; 13 - готовий промитий продукт; 14 компресор (турбокомпресор); 15 - підрешітний піддон (бак). Запропоноване технічне рішення перевірене на практиці, складається із звичайних деталей і вузлів, не містить елементів або процесів, яких неможливо було б відтворити на сучасному етапі розвитку науки і техніки, з чого виходить, що воно є промислово придатним. У відомих 3 UA 97725 U 5 10 15 20 25 30 35 джерелах інформації не виявлено подібних способів розділення та пристроїв для їх здійснення аналогічного призначення з вказаними відмінними суттєвими ознаками та перевагами, що є підтвердженням досягнення зазначеного технічного результату, а тому вважається таким, що може одержати правовий захист. До технічних переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з найближчим аналогом, можна віднести підвищення якості процесу розділення вхідної сировини за рахунок комплексного застосування методів розділення з постійним контролем та підтриманням заданої щільності глино-водно-повітряної суспензії, забезпечення можливості регулювання інтенсивності процесу розділення підвищення кількості виділеного корисного компоненту, за рахунок реалізації комплексу методів розділення у новій конструкції комплексу обладнання. Економічний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення, у порівнянні з використанням найближчого аналога, отримують за рахунок зростання продуктивності виробництва, можливості використання способу та комплексу обладнання для розділення та збагачення не тільки твердих рудних та нерудних корисних копалин, але й техногенної та вторинної сировини, що досягається завдяки комплексному технологічному і конструктивному удосконаленню, та за рахунок зменшення видів пристроїв, необхідних для розділення вхідної сировини, у процесі виробництва. Після опису запропонованого способу розділення та збагачення не тільки твердих рудних та нерудних корисних копалин, техногенної та вторинної сировини та комплексу обладнання для його здійснення, фахівцям у даній галузі знань повинно бути наявним, що все вищеописане є лише ілюстративним, а не обмежувальним будучи представленим даним прикладом. Численні можливі модифікації елементів обладнання, зокрема кількості датчиків щільності, кількості отворів для подачі стисненого повітря, кута нахилу змішувально-флотаційного бака до опорної поверхні, можуть змінюватися залежно від вхідної сировини, що підлягає переробці та, зрозуміло, знаходяться в межах об'єму одного із звичайних і природних підходів в даній області знань і розглядаються такими, що знаходяться в межах об'єму запропонованого технічного рішення. Квінтесенцією запропонованого технічного рішення є те, що запропонований спосіб забезпечує можливість розділення та збагачення не тільки твердих рудних та нерудних корисних копалин, але й техногенної та вторинної сировини у важкому середовищі глино-водноповітряної суспензії з постійним дотриманням заздалегідь визначеної щільності останньої без використання додаткових матеріалів (флотореагентів), а комплекс обладнання містить необхідну та достатню для якісно-кількісного розподілу вхідної сировини сукупність пристроїв, що визначає вищевказані та інші переваги запропонованого технічного рішення. Зміна запропонованої технології і/або обладнання на інше, природно, обмежує спектр зазначених переваг, і тому не може вважатися новим технічним рішенням в даній області знань, оскільки інше, подібне описаному, вже не вимагає будь-якого творчого підходу від конструкторів та інженерів, і не може вважатися результатами їх творчої діяльності або новими об'єктами інтелектуальної власності, відповідними до захисту охоронними документами. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 Спосіб розділення та збагачення твердих рудних та нерудних корисних копалин, техногенної та вторинної сировини, що включає отримання у змішувально-флотаційному баку відкритого типу з приводом та спіралевидним гвинтом або гвинтом із фрагментами спіралі глино-водної суспензії, змішування суспензії з вхідною сировиною, подальшу гідрокласифікацію з розділенням вхідної сировини за щільністю на легкі та важкі матеріали, які далі подають на грохоти, де розділяють на фракції, відмивають від глино-водної суспензії з поверненням відпрацьованої води до технологічного циклу та транспортують на склад, який відрізняється тим, що вхідну сировину подають до змішувально-флотаційного бака у проміжку 1/3-5/6 за довжиною від нижнього його краю, при цьому використовують змішувально-флотаційний бак, встановлений з нахилом від 1 до 80° до опорної поверхні за допомогою відомих механізмів регулювання положення, у корпусі змішувально-флотаційного бака виконані отвори для подачі стисненого повітря, що через трубопровід з'єднані зі щонайменше одним компресором, зв'язаним з автоматичною системою для регулювання подачі стисненого повітря, а в корпус змішувально-флотаційного бака вмонтований щонайменше один датчик щільності, зв'язаний з автоматичною системою, і здійснюють безперервне підтримання заданої щільності суспензії в залежності від виду вхідного матеріалу шляхом регулювання кількості стисненого повітря та води, що додають у суспензію. 4 UA 97725 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5