Способ гидравлического разделения зернистых смесей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ъ (я)5 В 03 В 5/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l (л фь

Ф (21) 4882909/03 (22) 20.11.90 (46) 15.01.93. Бюл. N 2 (71) Институт геотехнической механики АН

УССР (72) В.Н.Потураев, В.П,Надутый, Б.А.Блюсс, В.B.Ëåïåxèí и Н.Ю.Бурова (56) Шохин В.Н., Лопатин А,Г, Гравитационные методы обогащения, M. Недра. 1980, с.

333-344, 237-252, (54) СПОСОБ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ЗЕРНИСТЫХ СМЕСЕЙ

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.

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 жеЯ2,, 1787544 Al (57) Использование: гравитационное обогащение тонкозернистых минеральных смесей в тонком слое плотной пульпы, текущей по наклонной поверхности. Сущность изобретения; пульпу подают на наклонный желоб. Она расслаивается на фракции.

Максимум скорости потока с поверхности во внутрь смещают путем размещения на свободной поверхности пульпы плавающей оболочки со смачиваемой поверхностью и таким образом дополнительно воздействуют на твердые включения гидродинамической силой. 2 табл. 4 ил. лаба образуется слой, подвижность которо- го уменьшается с глубиной потока.

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности и достигаемому результату являются методы гравитационного обогащения в наклонных потоках малой глубины.

Недостатком являетСя низкая эффективность разделения. Одновременно с этим 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.

Цель изобретения — повышение эффек- . тивности разделения зернистых смесей в тонком слое пульпы за счет формирования дополнительной выталкивающей силы, действующей на включения. Поставленная цель

1787544

10

20

35

45

50 достигается тем, что на свободной поверхности пульп ы размещается смачиваемая эластичная пластина (например плоский эластичный баллон), что приводит к смещению максимума продольной скорости потока со свободной поверхности во внутрь, т.е, в область, где сконцентрирована большая часть разделяемых частиц, Избирательное действие текущего потока жидкости по высоте желоба особенно проявляется по отношЬниe к более легким частицам, т.е. частицам хвостов, которые могут быть даже крупнее частиц концентрата, в результате чего на веере разгрузки эти частицы движутся быстрее и выносятся на большее расстояние, чем тяжелые, Пример. Лабораторная установка включает рабочую поверхность в виде клиновидного суживающегося желоба длиной

1280 мм с плоским и гладким днищем (см. фиг, I). Ширина желоба в месте загрузки составляет 150 мм, s месте разгрузки — 10 мм. Установлен под углом 15-20 к горизонту, узкой частью вниз, Подача "исходйого материала, представляющего собой отмытые от глины титано-циркониевые пески россыпных месторождений 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 смеситель подается из бункера с коническим дном, в котором производительность подачи регулируется движением пластины с отверстиями различного диаметра, На разгрузочном конце желоба имеется веерообразующий элемент, изогнутый так, что дно желоба является его касательной, который способствует лучше му раскрытию материала на выходе струи из желоба ." Пробоотборник представляет собой пробоотсекатель, состоящий из"шести секций, каждая из которых соответствует приему пробы определенной фракции. Разделению подвергалась пульпа титано-цир кониевых песков, где требовалось разделить потоки кварца (плотность 2,6 г/CM ) и редких металлов (плотность 3,5-4,7 г/см ). Производительность установки составляла порядка 500 кг/r по твердому, а отношение твердого к жидкому Т;Ж = 1;4, Сопоставительный анализ результатов экспериментов позволяет сделать вывод о существенном повышении качества коллек тивного концентрата при смещении максимума продольной скорости со свободной поверхности в направлении дна желоба. В частности, несмотря на уменьшение количества твердого с 200 г до 190 г, выход концентратаа возрос с 3,52 г до 7,16 г, а эффективность обогащения возросла 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 cnocobe 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 3 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 пуль Ibl по наклонной плоскости при свободной поверхности.

В табл. 1 приведены результата гравитационного анализа продуктов гидравлической классификации с максимумом продольной скорости на поверхности потока.

На фиг, 3 показана эпюра скоростей потока пульпы по наклонной плоскости при наличии на свободной поверхности пневматического баллона.

В табл. 2 приведены результаты гравитационного анализа продуктов гидравлической классификации с максимумом продольной скорости внутри потока

На фиг. 4 показаны линии тока пульпы, обтекающей включение — частицу, которая расположена в области потока между максимумбм 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 связайо, прежде всего, со смещением максимума продольной скорости потока пульпы в направлении от свободной поверхности.

Одновременно с этим, т.к. в локальной области свободной поверхности под оболочкой (баллоном) продольная скорость также равна нулю, то силы, действующие на крупные включения малы, Поэтому следует

1787544

Таблица 1 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 прототипе максимум продольной скорости достигается на свободной поверхности потока и существенное изменение скорости есть лишь в пограничном слое вдоль днища (фиг. 2).

В предложенном способе эпюра продольной скорости потока пульпы характеризуется нулевыми значениями скорости на поверхности оболочки и дна. а максимум продольной скорости располагается в потоке между оболочкой и дном, что приводит к дополнительной силе. действующей на включения, При этом обеспечивается существенная разница в силах, действующих на крупные частицы концентрата.

Отметим еще одно существенное обстоятельство, связанное с возникновением подъемных сил, действующих на включения. На контуре включения скорость течения меняется в связи с наличием циркуляционного течения, которое возникает в связи со смэчиваемостью включения и градиентом скорости потока. При этом для частицы, расположенной в потоке так, что большая скорость потока — над ней, характерно вращение миделя (верхнего полюса) включения в направлении потока. И, в частности, если введена полярная система координат (r, 6), то для подъемной силы имеет место выражение

Л

F, = — 2 PR / V„(0)sinCvd 6, 5

0 где R — радиус основания цилиндрического включения; р, ЧО(0) — соответственно плотность пульпы и скорость течения на контуре включения с координатами (R, 6). Опуская промежуточные вычисления и считая, что ось прямого цилиндра (Z), направление течения (х) и направление градиента скорости (у) образуют декартову систему координат пол15 учим, что (3)

Е, = 2т рЧ„В 1(а*), э*=— г, R

Т где Vo — скорость невозмущенного течения при у = О, f (аЦ вЂ” специальная функция, 1— 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.

Формула изобретения

Способ гидравлического разделения зернистых смесей, включающий подачу пульпы на наклонный желоб, расслоение смеси в потоке пульпы, вывод расслоившихся фракций, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разДеления, на поверхности пульпы свободно размещают плавающую оболочку со смачиваемой поверхностью.

1787544

Таблица 2 авиа. 2

Фиг. 3

Составитель Н.Бурова

Техред M. Ìîðãåíòàë

Корректор З.Салко

Редактор А.Пигина

Заказ 26 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101