Способ обогащения сырья из природных и техногенных образований и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к обогащению сырья из техногенных и природных образований в различных областях народного хозяйства. Технический результат - одновременное разделение многокомпонентного сырья по фракциям с получением полезного концентрата повышенного качества. Способ обогащения многокомпонентного сырья включает разделение и отвод компонентов по фракциям во вращающихся с высокой скоростью и пересекающихся между собой магнитных полях индуктивностью не менее 1,5 Тл. Разделение компонентов производят слоями в потоке сырья, перпендикулярном направлениям вращения магнитных полей, и во взвешенном состоянии компонентов. Отвод компонентов сырья осуществляют с непосредственной помощью вращающихся магнитных полей и бегущего по пути отвода электромагнитного поля. Магнитный сепаратор для осуществления способа включает питатель 1, два параллельных ротора с магнитными системами 2 и сепарационную камеру 3. Вдоль роторов размещены приемники 4. В сепарационной камере 3 установлен разделительный желоб 5 с отводами 9 и кожухом 12. Магнитная система каждого ротора выполнена в виде продольных рядов из магнитных блоков 13. Каждый блок собран из четырех двухполюсных постоянных магнитов с совмещенными в центре блока одноименными полюсами. Снизу разделительного желоба закреплены электромагнитный вибратор 6 и генератор вихревых токов 7. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Группа изобретений относится к области обогащения сырья, полученного в результате добычи полезных ископаемых, а также из отвалов и отходов горнодобывающей, металлургической и пищевой промышленности.

В качестве компонентов подвергаемых извлечению при обогащении сырья с помощью средств, созданных на основе предлагаемой группы изобретений, могут быть сильномагнитные, парамагнитные, диамагнитные, токопроводящие и диэлектрические измельченные материалы в виде сухих или обводненных смесей.

Обычно для разделения и извлечения измельченных сильномагнитных минералов при обогащении руд используют барабанные /роторные/ сепараторы с низкой напряженностью магнитного поля, создаваемой неподвижно закрепленной на вращающемся барабане со скоростью около 300 об/мин открытой магнитной системой, полярности которой чередуются по периметру барабана. В таком способе обогащения материал вначале перемешивают в знакопеременном магнитном поле барабана, а затем извлекают сильномагнитную фракцию с помощью дополнительных средств /см., например, Абрамов А.А. "Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых". М., изд. Московского горного института, 2004 г./.

Основным недостатком указанного способа является то, что при сепарации мелкозернистых сильномагнитных материалов с уменьшением размеров частиц в дополнение к пылеобразованию происходит их флокуляция и неселективное слипание, что приводит к резкому ухудшению качества концентрата за счет захвата флокулами немагнитных зерен и сростков. Увеличение же скорости вращения барабана с целью разрушения флокул ограничивается нормами пылеобразования, превышение которых также приводит к ухудшению качества концентрата.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является известный способ обогащения сырья в виде двухкомпонентной композиции из магнитной и немагнитной фракций, включающий подготовку сырья путем его измельчения и обводнения до пульпообразного состояния, перемешивание, разделение и отвод компонентов сырья по фракциям с помощью механической полиградиентной среды во вращающихся и пересекающихся между собой магнитных полях постоянной полярности двухмоторного сепаратора, при этом разделение фракций сырья производят в неподвижной зоне, а отвод магнитной фракции из этой зоны осуществляют в направлениях вращения магнитных полей роторов сепаратора /см., например, описание способа к устройству по авторскому свидетельству СССР №503594. М. Кл.² В03С 1/14, опублик. 1976 г./.

Известен также магнитный сепаратор для осуществления последнего из указанных способа, включающий выполненный в виде бункера питатель, два параллельных ротора с установленными у их внешней поверхности магнитными системами, расположенную между роторами сепарационную камеру для разделения сырья на магнитную и немагнитную фракции, средство для вывода магнитной фракции из сепарационной камеры, выполненное в виде полиградиентной массы из металлических шаров или дроби, и размещенные по бокам роторов приемники разделенных фракций сырья, при этом магнитная система каждого ротора выполнена из основного и дополнительного с меньшей индуктивностью магнитов /см. описание устройства по вышеуказанному авторскому свидетельству СССР №503594/. Данное устройство является наиболее близким аналогом предлагаемого магнитного сепаратора.

Основным недостатком вышеуказанной группы технических решений является узкая область их применения вследствие невозможности обогащения с их помощью многокомпонентного сырья, например полиметаллической руды.

Из других недостатков следует отметить низкую производительность из-за затрудненного отвода из зоны сепарации полезного компонента, осуществляемого при постоянном механическом перемешивании исходного сырья. Кроме того, вследствие постоянного перемешивания сырья и вывода полезного компонента в одном направлении с направлением вращения магнитных полей ротора сепаратора происходит захватывание вместе с полезным компонентом "хвостов" сырья, что снижает качество полученного концентрата.

Задачей предлагаемой группы изобретений является создание способа обогащения сырья из техногенных и природных образований и устройства для его осуществления, лишенных отмеченных выше недостатков известных технических решений за счет получения нового технического результата, заключающегося в возможности одновременного разделения многокомпонентного сырья на фракции при повышении производительности и получении концентрата с повышенным содержанием полезного компонента.

Поставленная задача решается тем, что в способе обогащения сырья из природных и техногенных образований, включающем подготовку сырья, разделение его компонентов во вращающихся в противоположных направлениях и пересекающихся между собой магнитных полях двухроторного сепаратора и отвод компонентов сырья по фракциям из зоны разделения, последнее осуществляют в потоке сырья, перпендикулярном плоскости вращения магнитных полей роторов сепараторе и во взвешенном состоянии компонентов, создаваемом с помощью электромагнитного вибратора и генератора вихревых токов, а отвод магнитных фракций сырья осуществляют с непосредственной помощью переменно-полюсных магнитных полей роторов сепаратора индуктивностью не менее 1,5 Тл и в направлениях, противоположных направлениям вращения магнитных полей роторов, а также с помощью электромагнитов со схемой последовательного включения каждого из них по пути отвода фракций. При этом поток обогащаемого сырья направляют под углом к горизонту от 0° до 65°.

В устройстве для осуществления способа, включающем питатель, два параллельных ротора с установленными у их внешней поверхности магнитными системами, расположенную между роторами сепарационную камеру и размещенные вдоль роторов приемники выделенных из сырья фракций, магнитный сепаратор снабжен разделительным желобом с отводами и кожухом, установленным в сепарационной камере параллельно роторам с возможностью совместного с ними наклона в вертикальной продольной плоскости, при этом магнитная система каждого ротора выполнена в виде продольных рядов из магнитных блоков с чередующейся через ряд по окружности полярностью, каждый из которых собран из четырех двухполюсных постоянных магнитов с совмещенными в центре блока одноименными полюсами, а разделительный желоб снабжен закрепленными снизу электромагнитным вибратором и генератором вихревых токов. При этом угол наклона разделительного желоба к горизонту составляет от 0° до 65°, кожух разделительного желоба установлен на отводах последнего посредством распорок, а каждый из отводов снабжен закрепленными в ряд под его рабочей поверхностью электромагнитами со схемой последовательного включения в направлении к свободному концу отвода.

Сущность предлагаемой группы изобретений, а также их преимущества по сравнению с известными техническими решениями станут более понятными и очевидными из нижеследующего описания примеров их осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

Фиг.1 - общий схематичный вид спереди на магнитный сепаратор с горизонтально установленными роторами.

Фиг.2 - вид сверху на устройстве по фиг.1 с частичным вырезом вдоль продольной оси.

Фиг.3 - общий вид сбоку на ротор с магнитной системой, установленный с наклоном к горизонту.

Фиг.4 - вид в перспективе магнитного блока ротора.

В качестве примера осуществления предлагаемой группы изобретений обогащению подвергают полиметаллическую руду, содержащую компоненты золота, железа, меди и пустой породы.

Сырье для обогащения подготавливают путем дробления руды до размера фракций не более 0,075 мм с целью максимального раскрытия полезных компонентов, обводнения и дешламизации измельченной смеси для образования пульпы с содержанием твердого вещества в пределах 30-40%.

Полученное в виде пульпы сырье подают в зону между вращающимися в разные стороны со скоростью 1000-5000 об/мин и пересекающимися между собой магнитными полями индуктивностью не менее 1,5 Тл двухроторного магнитного сепаратора.

В указанной зоне сырью придают поступательное движение потоком путем транспортирования его в направлении, перпендикулярном плоскости вращения магнитных полей сепаратора. Для придания потоку необходимой скорости регулируют угол его наклона к горизонту в пределах от 0° до 65° в зависимости от вида, типа и состояния сырья.

Снизу на поток сырья воздействуют с помощью электромагнитного вибратора и генератора вихревых токов, приводя компоненты сырья во взвешенное состояние.

В результате осуществления указанных приемов и действий с помощью определенных средств в зоне между магнитными полями сепаратора создаются условия для магнитно-гравитационного разделения слоями в поперечном и продольном сечениях потока компонентов по их магнитным свойствам и удельному весу, а также по степени электропроводности полупроводниковых, проводниковых и диэлектрических материалов в результате воздействия на них генератора вихревых токов.

В нашем примере в процессе одновременного разделения сырья на фракции под воздействием гравитационного поля в нижнем слое потока концентрируется золото, над ним - железо, далее - медь, и, наконец - фракция пустой породы с хвостами.

Выделенные из потока сырья фракции отводят в приемные емкости /или приемники/. При этом сильномагнитную фракцию в виде железа отводят из сепарационной зоны благодаря эффекту выдавливания этой фракции из области с максимальной напряженностью магнитного поля в наименьшем зазоре между роторами сепаратора в направлениях, противоположных направлениям вращения роторов с помощью знакопеременных вращающихся с высокой скоростью магнитных полей индуктивностью не менее 1,5 Тл и электромагнитов, последовательно включаемых по пути отвода.

Таким же образом осуществляют отвод медной и золотой фракций, поскольку в результате воздействия на них магнитного поля и вихревых токов они поверхностно намагничиваются и, следовательно, попадают под влияние отводящих магнитных полей роторов и последовательно включаемых электромагнитов.

Выделенные и отведенные из зоны сепарации немагнитные фракции направляют вместе с потоком в отвал или отстойники.

Устройство для осуществления способа в предлагаемой группе изобретений выполнено в виде магнитного сепаратора для обогащения измельченного сырья из природных и техногенных образований.

В нашем примере магнитный сепаратор содержит питатель 1 в виде гидроциклона - дешламатора, два параллельных ротора с магнитными системами 2, расположенную между роторами 2 сепарационную камеру 3 и размещенные по бокам роторов 2 приемники 4 для выделенных из сырья фракций. Роторы 2 установлены с возможностью вращения в противоположных направлениях.

Сепаратор снабжен разделительным желобом 5, установленным в сепарационной камере 3 параллельно осям роторов 2. Снизу к разделительному желобу прикреплены электромагнитный вибратор 6 и генератор вихревых токов 7. В продольном направлении в разделительном желобе 5 установлены делители 8 потока сырья, выполненные в виде пластин, расположенных поэтажно в поперечной плоскости желоба 5. На бортах разделительного желоба 5 закреплены отводы 9, расположенные над роторами 2 и выполненные из диэлектрического материала. Под рабочей поверхностью отводов 9 на их свободных концах закреплены рядами электромагниты 10 со схемой последовательного включения к концу отвода типа "бегущая волна".

Сверху разделительного желоба 7 закреплен на отводах 9 с зазором относительно последних посредством распорок 11 кожух 12.

Магнитная система каждого ротора 2 выполнена в виде продольных рядов из магнитных блоков 13 с чередующейся через ряд по окружности полярностью. Полярность полюсов блоков в одном ряду одинакова. Каждый из блоков 13 собран из четырех двухполюсных постоянных магнитов с совмещенными в центре блока одноименными полюсами.

Разделительный желоб 5 установлен с возможностью наклона вместе с роторами 2 под углом к горизонту от 0° до 65°.

Над свободными концами отводов 9 установлены брызгала 14.

Магнитный сепаратор работает следующим образом.

Подготовленное для обогащения сырье в виде пульпы с измельченными компонентами из золота, железа, меди и пустой породы подают из питателя 1 в наклонный разделительный жадоб 5, являющийся частью сепарационной камеры 3, приводят во вращение роторы 2 с магнитными системами и включают электромагнитный вибратор 6, генератор вихревых токов 7 и систему питания электромагнитов 10.

В разделительном желобе 5 пульпа проходит потоком в продольном направлении, подвергаясь воздействию вращающихся и пересекающихся между собой магнитных полей повышенной напряженности, магнитного вибратора 6 и генератора вихревых токов 7. Вследствие такого воздействия компоненты движущегося в потоке сырья приходят во взвешенное состояние, располагаясь в потоке вертикальными слоями в зависимости от их удельного веса. Нижний слой состоит из золотого компонента, над ним - железного, далее - медного и сверху - пустой породы. Выделенные из сырья слоями фракции отводятся по отводам 9 в приемники, в качестве которых служат боковые желобы 4.

Сильномагнитная фракция железа выдавливается снизу из сепарационной камеры 3 с помощью переменно-полюсных магнитных полей роторов 2 по сторонам и отводится далее в желобы 4 с помощью бегущей магнитной водный от электромагнитов 10 и со смывом с помощью брызгал 14. Медная и золотая фракции благодаря эффекту поверхностного намагничивания также отводятся в желобы 4 с помощью вращающихся магнитных полей роторов 2, бегущего магнитного поля электромагнитов 10 и брызгал 14.

Применение вышеописанных приемов, действий и определенных материальных средств практически позволили получить выход годного концентрата до 72% при извлечении полезного компонента до 90%.

Таким образом, из вышеизложенного описания примеров осуществления предложенной группы изобретений следует, что решена задача создания эффективной высокотехнологичной и экологически чистой системы обогащения различных образований благодаря совокупности существенных признаков рассматриваемых изобретений, обеспечивающих возможность одновременного разделения многокомпонентного сырья на фракции с получением полезного концентрата повышенного качества.

1. Способ обогащения сырья из природных и техногенных образований, включающий подготовку сырья, разделение его компонентов во вращающихся в противоположных направлениях и пересекающихся между собой магнитных полях двухроторного сепаратора и отвод компонентов сырья по фракциям из зоны разделения, отличающийся тем, что разделение компонентов сырья осуществляют в потоке последнего, перпендикулярном плоскости вращения магнитных полей роторов сепаратора, и во взвешенном состоянии компонентов, создаваемом с помощью электромагнитного вибратора и генератора вихревых токов, а отвод магнитных фракций сырья осуществляют с непосредственной помощью переменнополюсных магнитных полей роторов сепаратора индуктивностью не менее 1,5 Тл и в направлениях, противоположных направлениям вращения магнитных полей роторов, а также с помощью электромагнитов со схемой последовательного включения каждого из них по пути отвода фракций.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поток обогащаемого сырья направляют под углом к горизонту от 0 до 65°.

3. Магнитный сепаратор для обогащения измельченного сырья из природных и техногенных образований, включающий питатель, два параллельных ротора с установленными у их внешней поверхности магнитными системами, расположенную между роторами сепарационную камеру и размещенные вдоль роторов приемники выделенных из сырья фракций, отличающийся тем, что он снабжен разделительным желобом с отводами и кожухом, установленным в сепарационной камере параллельно роторам с возможностью совместного с ними наклона в вертикальной продольной плоскости, при этом магнитная система каждого ротора выполнена в виде продольных рядов из магнитных блоков с чередующейся через ряд по окружности полярностью, каждый из которых собран из четырех двухполюсных постоянных магнитов с совмещенными в центре блока одноименными полюсами, а разделительный желоб снабжен закрепленными снизу электромагнитным вибратором и генератором вихревых токов.

4. Магнитный сепаратор по п.3, отличающийся тем, что угол наклона разделительного желоба к горизонту составляет от 0 до 65°.

5. Магнитный сепаратор по п.3, отличающийся тем, что кожух разделительного желоба установлен на отводах последнего с зазором посредством распорок.

6. Магнитный сепаратор по п.3, отличающийся тем, что каждый из отводов разделительного желоба снабжен закрепленными в ряд под его рабочей поверхностью электромагнитами со схемой последовательного включения в направлении к свободному концу отвода.