Способ разделения частиц по плотности с помощью тяжелой среды в центробежном поле

Изобретение относится к области разделения твердых материалов с помощью тяжелой жидкости в центробежном поле и может быть использовано в горнодобывающей, обогатительной, химической и других областях промышленности, в частности, для эффективного извлечения благородных металлов из минерального сырья. Способ разделения частиц по плотности с помощью тяжелой среды в центробежном поле включает подачу смеси частиц разной плотности в тяжелую жидкость, находящуюся в зоне действия центробежных сил, последующее расслаивание частиц по глубине слоя тяжелой жидкости и вывод их из ее объема. Поверхность тяжелой жидкости предварительно покрывают слоем воды. Разделяемые частицы перед сепарацией измельчают до мелкозернистого состояния, смачивают водой и подают в слой воды, контактирующей с тяжелой жидкостью. В качестве тяжелой жидкости используют растворы органических соединений, нерастворимых в воде, например бромоформ. Тяжелую среду в центробежном поле вращают со скоростью 100÷900 об/мин. Технический результат - повышение производительности сепарации за счет непрерывности процесса разделения минералов разной плотности, повышение эффективности извлечения необходимых компонентов из разделяемого сырья, а также снижение токсичности процесса сепарации. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области разделения твердых материалов с помощью тяжелой жидкости в центробежном поле и может быть использовано в горнодобывающей, обогатительной, химической и других областях промышленности, в частности, для эффективного извлечения благородных металлов из минерального сырья.

Известен способ для разделения твердых материалов с помощью тяжелой среды с использованием центробежной силы, включающий подачу пульпы минеральных частиц в воде, промывку ее с последующим разделением на тяжелые и легкие фракции (см. патент РФ №2128554, МПК6 B03B 5/32, опубл. 10.04.1999 г.).

Недостатком данного способа является низкая эффективность разделения частиц разной плотности, так как используют принцип разделения минеральных частиц разной плотности в гидродинамическом потоке пульсирующей водной пульпы под воздействием центробежного поля. В этом случае разделение частиц происходит не по плотности, а по гидравлической крупности, то есть по равнопадаемости частиц в водной среде. Это не позволяет достичь максимальной эффективности разделения частиц разной плотности, что обусловлено действием сил гидродинамического сопротивления движению частиц.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ разделения мелких частиц с помощью тяжелой среды в центробежном поле, включающий подачу смеси частиц разной плотности в тяжелую жидкость, находящуюся в зоне действия центробежных сил, причем плотность тяжелой жидкости меньше плотности тяжелых частиц и больше плотности легких частиц, последующее расслаивание частиц по глубине слоя тяжелой жидкости и вывод их из рабочей зоны, (см. А.И.Берлинский. Разделение минералов, изд. 2-е. М., Недра, 1988 г., стр.24-26).

Недостатками прототипа являются низкая производительность сепарации из-за периодичности процесса разделения, ограниченность применения из-за невысокой плотности тяжелых жидкостей, а также неудовлетворительные экономические и экологические показатели, из-за большого расхода тяжелой жидкости, ее токсичности и испаряемости в процессе сепарации частиц.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение производительности сепарации за счет непрерывности процесса разделения минералов разной плотности, а также экономических и экологических показателей процесса.

Решение технической задачи достигается тем, что в способе разделения минеральных частиц с помощью тяжелой жидкости в центробежном поле, включающем подачу смеси частиц разной плотности в тяжелую жидкость, находящуюся в зоне действия центробежных сил, последующее расслаивание частиц по глубине слоя тяжелой жидкости и вывод их из рабочей зоны, согласно изобретению поверхность тяжелой жидкости предварительно покрывают слоем воды, а разделяемые частицы перед сепарацией измельчают до мелкозернистого состояния, смачивают водой и подают в слой воды, контактирующей с тяжелой жидкостью.

В качестве тяжелой жидкости используют растворы органических соединений, нерастворимых в воде, например бромоформ.

Тяжелую среду в центробежном поле вращают со скоростью 100÷900 об/мин.

Данное техническое решение позволит повысить технико-экономические показатели сепарации, снизить токсичность процесса сепарации, а также повысить эффективность извлечения необходимых компонентов из разделяемого сырья.

Предложенное техническое решение обеспечивает достижение технического результата за счет того, что в заявленном способе разделение минералов происходит на границе раздела тяжелой жидкости и воды, а не в объеме тяжелой жидкости, как в прототипе. Разделяемые частицы за счет предварительного смачивания водой при подаче в рабочую зону окружены гидратной оболочкой, что делает их гидрофобными по отношению к тяжелой жидкости. В таких условиях, попадая в рабочую зону, все частицы независимо от плотности располагаются вдоль границы раздела двух жидкостей. Это обусловлено действием инерционных и выталкивающих сил в условиях центробежного поля, а также сил натяжения со стороны тяжелой жидкости, удерживающих частицы в этой зоне на одном уровне. Под действием центробежной силы наиболее тяжелые частицы, преодолевая силу натяжения тяжелой жидкости, проваливаются сквозь границу раздела жидкостей и концентрируются у дальней от центра вращения стенки разделительной камеры (ротора). В балансе сил, уравновешивающих частицы на уровне границы раздела жидкостей переменной является сила центробежного ускорения и производные от нее силы инерции и выталкивания. Следовательно, изменяя скорость вращения ротора можно регулировать величину результирующей силы, действующей на частицы, то есть задавать режим выделения частиц заданной плотности. С увеличением скорости вращения ротора последовательно выделяются частицы, начиная с самых тяжелых. Граничной плотностью частиц, выделяемых в тяжелую фракцию, является плотность тяжелой жидкости.

Способ разделения минеральных частиц с помощью тяжелой жидкости в центробежном поле осуществляют следующим образом.

Для разделения частиц в тяжелой жидкости использовали лабораторную центрифугу пробирочного типа. При этом в пробирки вначале заливали 3/4 объема тяжелую жидкость, а затем доливали 1/4 объема воды. В качестве тяжелой жидкости использовали бромоформ (CHBr3) - это бесцветная, легкоподвижная, легкоиспаряемая, нерастворимая в воде жидкость максимальной плотностью 2,89 г/см3, вязкостью 0,002 Па·с. Для разделения использовали бромоформ плотностью 2,5 г/см3 и смесь минералов: кварца (плотность - 2,6 г/см3), флюорита (3,2 г/см3), пирита (4,9 г/с3), касситерита (6,9 г/см3) и галенита (7,5 г/см3) в равных соотношениях. Минеральную смесь предварительно смачивали в процессе мокрого измельчения в шаровой мельнице до крупности - 100% класса - 0,2 мм и обесшламливали в лабораторном гидроциклоне диаметром 50 мм.

Приготовленные таким образом навески, массой 10 г, осторожно помещали в пробирки центрифуги и запускали ее, изменяя скорость вращения от 100 до 900 об/мин. После каждого проведенного опыта анализировали содержимое нижнего продукта в пробирках. Результаты экспериментов представлены в таблице.

При вращении ротора со скоростью менее 100 об/мин и более 900 об/мин разделения минералов не происходит. При скорости менее 100 об/мин все минералы находятся на границе раздела жидкостей (плавают), а при скорости более 900 об/мин все минералы сконцентрируются у стенки ротора (тонут).

Как видно из таблицы, минеральные частицы разделяются достаточно эффективно. Засорение выделяемых фракций не превышает 10%. Традиционным способом (прототип) из данной минеральной смеси можно выделить только кварц, поскольку остальные минералы имеют плотность большую, чем плотность бромоформа, и выделяются только в нижний продукт (тонут).

Использование предложенного способа по сравнению с прототипом позволит повысить технико-экономические показатели сепарации, снизить токсичность процесса и повысить эффективность извлечения необходимых компонентов из разделяемого сырья.

Таблица
Результаты опытов сепарации минералов заявленным способом
№ опыта Скорость вращения ротора, об/мин Содержание минералов в тяжелой фракции, % Засорение тяжелой фракции, % Плотность разделения г/см3
кварц флюорит пирит касситерит галенит
1 100 0,8 1,7 3,0 5,1 90,4 9,6 7,3
2 300 0,9 2,0 3,9 46,6 46,6 6,8 5,9
3 500 1,5 2,5 32,0 32,0 32,0 4,0 4,0
4 700 2,4 24,4 24,4 24,4 24,4 1,6 2,8
5 900 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0 0,0 2,5

1. Способ разделения частиц по плотности с помощью тяжелой среды в центробежном поле, включающий подачу смеси частиц разной плотности в тяжелую жидкость, находящуюся в зоне действия центробежных сил, последующее расслаивание частиц по глубине слоя тяжелой жидкости и вывод их из ее объема, отличающийся тем, что поверхность тяжелой жидкости предварительно покрывают слоем воды, а разделяемые частицы перед сепарацией измельчают до мелкозернистого состояния, смачивают водой и подают в слой воды, контактирующей с тяжелой жидкостью.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве тяжелой жидкости используют растворы органических соединений, нерастворимых в воде, например бромоформ.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что тяжелую среду в центробежном поле вращают со скоростью 100÷900 об/мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гравитационному обогащению полезных ископаемых, именно разделению материалов по плотности в минеральных суспензиях в тяжелосредных сепараторах и может быть использовано для обогащения мелких и средних классов углей.

Изобретение относится к гравитационному обогащению полезных ископаемых, а именно разделению материалов по плотности в тяжелосредных сепараторах, и может быть использовано в горнообогатительной отрасли промышленности.

Изобретение относится к горному делу, переработке и обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в угольной и горнорудной промышленности. .

Изобретение относится к классифицирующим устройствам, разделяющим зернистый материал на классы крупности по скоростям их падения в водной среде, и предназначено для улучшения качественно-количественных показателей и расширения технологических возможностей работы этих устройств.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых в тяжелосредных сепараторах и может быть использовано в горно-обогатительной отрасли промышленности. .

Изобретение относится к области мокрого разделения тонкоизмельченных руд и предназначено для эффективного извлечения благородных металлов из лежалых хвостов и получения качественных концентратов из руд цветных и черных металлов, а также из неметаллических руд, например для извлечения золота, серебра и платиноидов в схемах действующих обогатительных фабрик.

Изобретение относится к способам получения суспензий, содержащих в своем составе высокодисперсные частицы ферромагнитного материала, дисперсионную среду, а также стабилизатор и нашедших широкое применение в процессах обогащения полезных ископаемых, проводимых в неравномерном магнитном поле, например при выделении золота из шлиховых концентратов россыпей.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может применяться при разделении смеси твердых веществ в тяжелых жидкостях. .

Изобретение относится к устройствам для разделения порошкообразных материалов по гидравлической крупности (скорости всплытия) в жидкой среде и может быть использовано при обогащении руд в цветной металлургии, а также в других отраслях промышленности, например, при выделении полых микросфер из золошлаковых отходов ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС.

Изобретение относится к области разделения твердых частиц по плотности и может быть использовано в горнодобывающей, обогатительной, химической и других областях промышленности, в частности для эффективного отделения пустой породы, ценных минералов и металлов из рудного минерального сырья

Изобретение относится к способам и устройствам извлечения свободного золота из россыпей и руд. Согласно настоящему изобретению, подготавливают золотоносную пульпу из россыпей и руд, используют абсорбент, подготовленный на основе жидких углеводородов. При этом плотность упомянутого абсорбента ниже плотности упомянутой пульпы. Затем осуществляют контакт пульпы с абсорбентом, при котором свободное золото переходит из пульпы в абсорбент. Свободное золото выделяют из абсорбента путем фильтрования абсорбента в фильтр-прессе. Объемный контакт пульпы с абсорбентом происходит за счет фильтрования пульпы сверху вниз через, по меньшей мере, один слой абсорбента, при этом используют абсорбент, обладающий окислительным потенциалом (Eh) не менее +1400 мВ и характеризующийся величиной адгезии к свободному золоту не менее 40 Па. Техническим результатом является увеличение эффективности извлечения свободного золота мелких, тонких, пылеватых и дисперсных классов из россыпей и руд. Производительность промышленной установки по фильтрационно-абсорбционному извлечению золота из золотосодержащей пульпы - 800-1000 м3/сут. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 табл., 5 пр.

Изобретение относится к горному делу, к переработке и обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в угольной и горнорудной промышленности. Трехпродуктовый гидропневматический тяжелосредный сепаратор включает суспензионную ванну, состоящую из породного и промпродуктового отделений, в которых смонтированы элеваторные колеса с приводами, лопастной разгрузчик, трубопровод подачи суспензии с регулировочными задвижками, щелевидное сито для отделения суспензии. Для разделения исходного материала на три продукта при одной плотности магнитной суспензии на дне ванны промпродуктового отделения под промпродуктовым элеваторным колесом установлен аэратор, оборудованный резиновыми наконечниками и регулировочной задвижкой для подачи сжатого воздуха. Технический результат - повышение эффективности сепарации, а также повышение качества концентрата. 3 ил.

Изобретение относится к области разделения твердых материалов с помощью тяжелой жидкости и может быть использовано в горно-обогатительной и других областях промышленности, в частности в перерабатывающей отрасли по сепарации полиметаллического скрапа кабельной промышленности. Тяжелосредный сепаратор включает ванну, по ширине которой в верхней части установлены механизм загрузки и механизм разгрузки легких фракций, расположенный над выгребным сектором, а в нижней части - механизм разгрузки тяжелых фракций. Механизм загрузки выполнен в виде лопастного устройства, вал которого установлен максимально близко к поверхности суспензии, с возможностью изменения зазора со стенкой ванны. Механизм разгрузки тяжелых фракций выполнен в виде наклонного шнекового конвейера с окнами для принятия оседающего материала и с окном для его выгрузки, расположенным выше уровня суспензии. Механизм разгрузки легких фракций выполнен лопастным или в виде скребкового конвейера. Каждая лопасть снабжена ползуном с роликами по концам, контактирующими с копирами, основания которых жестко прикреплены к стойкам указанного механизма. Поверхность лопасти и ее борта выполнены с отверстиями для стока суспензии. Скребки установлены под острым углом к направлению движения ленты. Лопасти механизма разгрузки легких фракций прикреплены к полому валу под острым углом в направлении вращения. Приемное устройство легких фракций снабжено каналом стока суспензии в ванну. Технический результат - повышение эффективности разделения материала. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способам разделения полых микросфер в жидкой среде и может быть использовано для повышения однородности диаметров микросфер для их дальнейшего промышленного применения, для экспериментов по исследованию лазерных треков в тонких пленках, оболочек для лекарств, наполнителей химических колонок и лазерному термоядерному синтезу. Способ разделения микросфер по их диаметрам при сортировке их в жидкой среде, в качестве которой используют тонкую (0,01-100 мкм) водяную мыльную пленку или мыльную пленку с тяжелыми жидкостями с переменной по высоте толщиной, в которую вводят образцы микросфер для их всплывания до толщины пленки (до уровня), соответствующей их размеру с последующим поуровневым их изъятием из пленки. Технический результат - повышение производительности сортировки. 1 ил., 3 пр.

Изобретение относится к горному делу, переработке и обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в угольной промышленности. Тяжелосредный сепаратор с глубокой ванной для переобогащения массы угольных породных отвалов имеет суспензионную ванну, в которой установлен ковшовый элеватор, трубопровод с регулировочными задвижками, лопастной разгрузчик легкой фракции, щелевидное сито. Суспензионная ванна, выполненная в виде сообщающихся сосудов с расширением в верхней части, и ковшовый элеватор имеют наклон к горизонтальной плоскости 75°. Успокоитель потока суспензии погружен в ванну на 1/5 ее глубины. Технический результат - повышение эффективности обогащения горной массы. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу, переработке и обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в угольной и горнорудной промышленности. Технический результат - повышение эффективности обогащения исходного материала. Устройство состоит из ванны, трубопровода для подачи тяжелосредной суспензии в ванну снизу для обеспечения ее восходящего потока. Устройство имеет также загрузочный узел для подачи исходного материала с тяжелой и легкой фракциями навстречу восходящему потоку тяжелосредной суспензии. Имеется также элеваторное колесо с приводом для выгрузки тяжелой фракции и лопастной разгрузчик для легкой фракции. В центре передней стенки ванны под загрузочным узлом выполнено отверстие диаметром, равным 1/3 ширины ванны. Это отверстие закрыто герметичной резиновой диафрагмой. Упомянутая диафрагма выполнена с возможностью возвратно-поступательных движений в горизонтальной плоскости под действием эксцентрикового привода и толкателя. Эти движения образуют колебания тяжелосредной суспензии с частотой, обеспечивающей разрыхление утонувшей тяжелой фракции с высвобождением из нее легкой фракции. 1 ил.
Наверх