JP2022034481 | PURIFIER |
WO2011142688A1 | 2011-11-17 |
RU78703U1 | 2008-12-10 | |||
SU692638A1 | 1979-10-25 | |||
RU2238802C2 | 2004-10-27 | |||
SU975093A1 | 1982-11-23 | |||
SU348363A |
СКОРЫЙ, Вадим Витальевич (RU)
Формула изобретения 1. Способ пневматического обогащения минерального сырья, включающий размещение обогащаемого сырья на воздухопроницаемой поверхности, пересе- кающей вертикальную камеру с восходящим воздушным потоком, поднимающим с воздухопроницаемой поверхности легкие фракции, которые затем потоком воз- духа переносят в камеру гравитационного осаждения, отличающийся тем, что воздухопроницаемая поверхность выполнена в виде конвейера пропущенного ниже уровня нижнего основания одной или нескольких последовательно установ- ленных вертикальных камер, в каждой из которых выбором скорости воздушного потока образован объемный псевдокипящий слой из частиц заданной плотности, в который попадают и беспрепятственно проходят сквозь него частицы меньшей плотности, а затем восходящим воздушным потоком переносятся из вертикаль- ной камеры в камеру гравитационного осаждения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость воздушного потока в каждой из вертикальных камер установлена регулируемой. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что профиль скорости воздушного потока внутри каждой из вертикальных камер установлен постоянным. 4. Способ по п.1 , отличающийся тем, что профиль скорости воздушного потока внутри каждой из вертикальных камер установлен переменным. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что размер ячейки воздухопроницае- мого конвейера установлен постоянным по всей его поверхности. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что размер ячейки воздухопроницае- мого конвейера устанавливают от камеры к камере изменяемым. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость движения конвейера ус- тановлена регулируемой. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость движения конвейера ус- тановлена прерывистой. 9. Способ по п.1 , отличающийся тем, что положение конвейера относи- тельно уровня нижней части камер установлено регулируемым. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что конвейер выполнен в виде дви- жущегося ленточного конвейера 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что конвейер выполнен в виде виб- рационного конвейера. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что конвейер выполнен в виде вра- щающегося диска. 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что конвейер выполнен в виде вра- щающегося барабана с горизонтальной осью, над которым вдоль его оси установ- лены вертикальные камеры. |
Изобретение относится к области обогащения минерального сырья и может быть использовано для создания мобильных обогатительных фабрик, предназна- ченных для переработки и классификации сырья по фракциям практически в лю- бых погодных условиях, в том числе и при температурах окружающего воздуха от -50 до +50 °С.
Предшествующий уровень техники
Известно, что за годы эксплуатации обогатительных фабрик и металлурги- ческих комбинатов, накопились огромные объемы техногенных отходов, которые не только загрязняют окружающую среду и выводят из оборота огромные земель- ные площади, находящиеся в непосредственной близости от поселков, городов и прочих населенных пунктов. Большинство этих минеральных отходов представ- ляют собой ценное сырье для вторичной переработки. Так, например, шлаки про- извод ства феррохрома содержат от 2 до 12 % металлического феррохрома, при этом содержание хрома в руде, поступающей на переплавку составляет от 1 до 5%, причем в химически связанном состоянии. Следовательно, вторичная перера- ботка шлаков не только способна улучшить экологию региона, но и экономически целесообразна, при этом сама технология переработки указанных отходов должна удовлетворять целому ряду жестких требований.
Во-первых, технология обогащения сырья должна быть универсальной, лег- ко перестраиваемой под переработку различного вида минерального сырья и при этом должна быть пригодной для обогащения различных по плотности материа- лов (угля, руды, техногенных отходов и нерудного сырья). Процесс переработки должен предусматривать возможность быстро и плавно производить изменение технологических режимов в зависимости от свойств перерабатываемого сырья, требований к качеству продуктов переработки и т.д., что позволит создавать мо- бильные обогатительные фабрики модульного типа, с малым уровнем капиталь- ных затрат на их доставку и установку.
Во-вторых, технология обогащения сырья должна быть высокоэффективной, обеспечивающей высокое качество получаемых продуктов, а так же то чтобы по- сле ее применения, оставались только те отходы, которые не пригодны к даль- нейшей переработке или непосредственному применению. В-третьих, технология обогащения сырья должна быть всепогодной и круг- логодичной, чтобы процесс проходил не сезонно с временным привлечением тру- довых ресурсов, а шел постоянно - с круглогодичной занятостью местного насе- ления. По этой причине технологический цикл обогащения сырья должен вклю- чать диапазон температур окружающего воздуха от -50 до +50 °С и должен до- пускать размещение оборудования под открытым небом или с использованием укрытий легкого типа.
Известен способ обогащения сырья, широко используемый в настоящее время, основанный на разделении продуктов по плотности в жидкой среде (см. Разумов К. А. Перов В. А. «Проектирование обогатительных фабрик» М., Недра 1982г., стр. 195-205, 268-282). Способ позволяет при наличии больших и дешевых водных ресурсов обеспечивать достаточно производительный процесс обогаще- ния сырья.
Основным недостатком известного способа обогащения сырья является не- возможность его использования в зимних условиях под открытым небом. Строи- тельство же специализированных обогатительных фабрик, работающих круглый год, требует значительных материальных и финансовых ресурсов на обеспечение обогрева, что не позволяет получать известным способом конкурентоспособную продукцию при работе в зимних условиях даже в условиях средних широт с уме- ренно холодными зимами (пиковые значения отрицательных температур находят- ся в интервале от - 5 до -10 °С).
Известен также способ обогащения сырья, широко используемый до на- стоящего времени, основанный на разделении продуктов по плотности в воздуш- ной среде (см. М.В.Верхотуров «Гравитационные методы обогащения» М., Макс- Пресс 2006г., стр. 306-318), Г.Н.Шохин А.Г.Лопатин «Гравитационные методы обогащения», М., Недра 1993г., стр. 9, включающий подачу обогащаемого сырья в камеру гравитационного осаждения, совершающую возвратно-поступательные движения, оснащенную ситом, снизу которого поступает поток воздуха. По мере продвижения по решету тяжелые зерна стремятся вниз, легкие зерна поднимаются в верхнюю часть слоя создаваемого из перерабатываемого продукта.
Способ позволяет производить круглогодичное обогащение сырья под от- крытым небом или с использованием укрытий легкого типа. Основным недостатком известного способа обогащения сырья является низ- кая эффективность процесса разделения продуктов, высокая степень заражения тяжелых продуктов легкими фракциями, т.к. процесс осуществляется в слое про- дукта расположенного на решете. Увеличение толщины слоя, необходимое для образования раздельных слоев из продуктов различной плотности, приводит к его высокому сопротивлению, и как следствие, низкой степени его разрыхления и низкой эффективности разделения фракций.
Еще одним недостатком известного способа является невозможность обес- печить быструю перестройку технологического процесса под переработку раз- личного вида минерального сырья, т.к. каждый сепаратор создается для перера- ботки продуктов с заданным диапазоном плотности.
Кроме того, известный способ обогащения сырья не позволяет осуществлять высокоэффективное разделение сырья по фракциям из-за высокого влияния влаж- ности сырья на процесс.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом) яв- ляется способ обогащения минерального сырья (см. описание заявки WO 96/09901, кл.В07В 4/08, 1996г), размещение обогащаемого сырья на воздухопро- ницаемой поверхности, пересекающей вертикальную камеру с восходящим воз- душным потоком, поднимающим с воздухопроницаемой поверхности легкие фракции, которые затем потоком воздуха переносятся в камеру гравитационного осаждения. Известный способ позволяет производить круглогодичное обогаще- ние сырья под открытым небом или с использованием укрытий легкого типа, а также производить быструю перестройку технологического процесса под перера- ботку различного вида минерального сырья путем изменения скорости потока воздуха.
Основными недостатками известного способа являются, во-первых, его ог- раниченные функциональные возможности. За один цикл обогащения, способ по- зволяет разделить обогащаемое сырье только на две фракции по плотности, одна из которых оседает в камере гравитационного осаждения, а вторая остается на воздухопроницаемой поверхности и за счет ее вибрации выводится из зоны сепа- рации, и одну фракцию малой крупности имеющую размер менее размера ячеек воздухопроницаемой поверхности и просыпающуюся через воздухопроницаемую поверхность вниз. Другим недостатком известного способа являет то, что производительность процесса, которую можно получить с использованием данного способа ограниче- на производительностью удаления тяжелой фракции, что не позволяет эффектив- но сепарировать минеральное сырье.
Кроме того, известный способ не позволяет организовать высокую эффек- тивность разделения сырья на фракции, ввиду неравномерности поля скоростей потока воздуха в камере из-за подсоса воздуха через несимметричные боковые отверстия, предназначенные для подачи исходного сырья и вывода тяжелой фракции.
Раскрытие изобретения
В основу данного изобретения поставлена задача устранения указанных не- достатков, а именно, создания универсального способа, позволяющего обогащать различные виды минерального сырья и техногенных отходов, таких как золотая и полиметаллическая руда, руда черных металлов, уголь, нерудные минералы, шла- ки, клинкеры и т.д.
Указанная задача в способе пневматического обогащения минерального сы- рья, включающий размещение обогащаемого сырья на воздухопроницаемой по- верхности, пересекающей вертикальную камеру с восходящим воздушным пото- ком, поднимающим с воздухопроницаемой поверхности легкие фракции, которые затем потоком воздуха переносят в камеру гравитационного осаждения, решена тем, что воздухопроницаемая поверхность выполнена в виде конвейера пропу- щенного ниже уровня нижнего основания одной или нескольких последовательно установленных вертикальных камер, в каждой из которых выбором скорости воз- душного потока образован объемный псевдокипящий слой из частиц заданной плотности, в который попадают и беспрепятственно проходят сквозь него части- цы меньшей плотности, а затем восходящим воздушным потоком переносятся из вертикальной камеры в камеру гравитационного осаждения.
Наличие нескольких последовательно установленных вертикальных камер, в каждой из которых присутствует объемный псевдокипящий слой из частиц задан- ной плотности, в который попадают и беспрепятственно проходят сквозь него частицы меньшей плотности, позволяет одновременно организовать многопоточ- ное пневматическое разделение обогащаемого сырья на несколько фракций, что существенно упрощает не только технологию разделения, но и существенно (в несколько раз) удешевляет процесс обогащения.
Наличие в каждой из вертикальных камер своего регулируемого режима всасывания воздуха с установлением своей индивидуальной скорости воздушного потока (постоянной или переменной), позволяет очень быстро производить про- цесс перенастройки режимов обогащения сырья, а с учетом возможности уста- новки различных размеров ячеек воздухопроницаемого конвейера (постоянных или изменяемых), заявляемый способ существенно расширяет свои функциональ- ные возможности.
Возможность создания прерывистого движения конвейера в результате воз- действия знакопеременных ускорений позволяет обеспечить более равномерное распределение частиц на воздухопроницаемой поверхности, и ликвидировать за- пирание частиц под слоем других частиц.
Регулировка расположения конвейера относительно уровня нижней части камеры, позволяет быстро перенастраивать процесс, при изменении крупности перерабатываемого продукта.
Использование в качестве в качестве конвейера движущегося ленточного конвейера с воздухопроницаемым полотном, позволяет обеспечивать высокую производительность процесса.
Использование конвейера с изменяемым размером ячейки от камеры к каме- ре, позволяет охватить за один цикл сепарации всю возможную комбинацию фракций обогащаемого сырья.
Использование вибрационного конвейера позволяет упростить конструктив- ные решения в тех случаях, когда нет необходимости организовывать высокую производительность процесса, но есть ограничения по площади и габаритам раз- мещаемого оборудования.
Использование конвейера в виде вращающегося диска оправдано в случае необходимости компактного размещения оборудования на ограниченной площа- ди.
Использование в качестве конвейера вращающегося барабана, позволяет также создать компактную простую установку сепарации на 2-3 фракции, рабо- тающую с высокой производительностью. Таким образом, заявляемый способ позволяет разделять минеральное сырье практически на любое количество фракций за один цикл обработки сырья, что не имеет аналогов среди известных методов пневматической сепарации, а значит, соответствует критерию «изобретательский уровень».
Краткое описание чертежей
Заявляемый способ поясняется рисунками на фиг. 1-4. На фиг.1 представле- на пневматическая схема устройства сепарации, поясняющая суть заявляемого способа, содержащая: питатель 1 со смесью разделяемого сырья 2; воздухопрони- цаемый ленточный конвейер 3, под которым установлен вибротранспортер 4 (вибрирующий желоб, приводимый в движение, например, электромагнитом или вибродвигателем) на пружинных направляющих 5; всасывающие вертикальные камеры 6 (6а-6п), соединенные через всасывающие воздуховоды 7 (7а-7п) с каме- рами гравитационного осаждения 8 (8а-8п), которые через воздуховоды 9 (9а-9п) присоединены к вентиляторам 10 (10а-10п); шлюзовые затворы 1 1 (1 1а-1 1п), фор- мирующие фракционные партии сырья 12 (12а-12п); фракционные партии сырья 13 (ссыпающаяся с конвейера 3) и 14 (мелкая фракция, просыпающаяся через конвейер 3).
На фиг.2 представлена схема устройства для реализации заявляемого спосо- ба, где конвейер выполнен в виде вибрационного конвейера 15 на пружинных на- правляющих 16.
На фиг.З представлена схема устройства для реализации заявляемого спосо- ба, где конвейер выполнен в виде вращающегося диска 17 с воздухопроницаемой поверхностью 18 и сбрасывателем сырья 19 (неподвижно закрепленной над дис- ком с минимальным зазором пластины).
На фиг.4 представлена схема устройства для реализации заявляемого спосо- ба, где конвейер выполнен в виде вращающегося барабана 20 с просыпающейся поверхностью (на рисунке не показана), над которым вдоль его оси установлены вертикальные камеры 6, а внутри барабана - вибротранспортер 4 на пружинных направляющих 5.
Лучший вариант осуществления изобретения
Осуществление заявляемого способа рассмотрим на установке, представ- ленной на фиг.1. С питателя 1 перерабатываемое сырье 2, представляющее из себя сыпучую зернистую смесь, предварительно разделенную на классы по крупности и состоящую из зерен отличающихся друг от друга по плотности, равномерным слоем распределяют на движущейся поверхности полотна воздухопроницаемого ленточного конвейера 3. Наиболее мелкая фракция сразу просыпается через кон- вейер 3 на вибротранспортер 4, с которого она ссыпается в мелкую фракционную партию 14. Более крупные частицы движутся на конвейере 3 мимо нижних от- крытых срезов всасывающих камер 6а-6п и за счет всасывающих потоков воздуха от вентиляторов 10а-10п попадают во внутрь всасывающих камер 6а-6п. Над од- ним конвейером 3 может быть расположено любое количество камер 6а-6п, обес- печивающих получение нужного количества фракций различной плотности. В каждой из камер 6а-6п установлен свой индивидуальный режим скорости воз- душного потока, который всасывая частицы с заданной плотностью, создает в ка- мере из них объемный псевдокипящий слой, через который беспрепятственно проходят частицы меньшей плотности, которые затем через воздуховоды 7а-7п попадают в камеры гравитационного осаждения 8а-8п, где воздушный поток за- медляется и частицы оседают на дно камер 8а-8п и потом через шлюзовые затво- ры 11 а- 11 п непрерывно или периодически удаляются, образуя фракционные пар- тии сырья 12а-12п. Все те частицы, которые оказались самыми тяжелыми и не по- пали в камеры 6а-6п, ссыпаются с конвейера 3 во фракционную партию 13. Таким образом, все поступающее на сепарацию сырье оказывается одновременно разде- лено на соответствующее количество фракций.
Аналогичным образом работает установка, представленная на фиг.2. Отли- чием является то, что конвейер выполнен в виде вибрационного конвейера 15.
Установка, представленная на фиг.З, работает аналогичным образом, но выполнена с использованием дискового конвейера 17 с воздухопроницаемой по- верхностью 18. Отвод оставшихся на дисковом конвейере 17 частиц 2 осуществ- ляется сбрасывателем сырья 19.
Представленная на фиг.4 установка выполнена с использованием вращаю- щегося барабана 20 с просыпающейся поверхностью, внутри которого установлен вибротранспортер 4.
Техническая применимость
Конкретное осуществление заявляемого способа рассмотрим на примерах обогащения различного минерального сырья. ПРИМЕР 1.
Рассмотрим сепарацию шлаков феррохромного производства для дальней- шего получения феррохрома. Процесс пневматического обогащения рассмотрим на установке, представленной на фиг.1. Производительность технологической ли- нии составляет 50 т/ч. До начала переработки шлаки предварительно дробятся до крупности 0 - 6 мм и подаются на ленточный конвейер 3, с полотном выполнен- ным из сетки с ячейкой 1 мм, шириной 600 мм и движущегося со скоростью 0.5- 1.5 м/с, над которым установлено две прямоугольные камеры 6а и 66 с сечением 600x150 мм и высотой 900 мм. Камеры соединены с камерами гравитационного осаждения 8а и 86 диаметром 1200 мм и высотой 2500 мм.
Частицы шлака с размером менее 1 мм просыпаются под сетку конвейера 3 и попадают на вибрирующий желоб 4, удаляющий продукт из под конвейера 3.
Воздушный поток в камерах подбирается таким образом, что в первой каме- ре выделяется продукт, не содержащий зерен феррохрома и имеющий плотность менее 2.9 т/мЗ, во второй камере выделяются зерна, содержащие до 50% ферро- хрома и имеющие плотность от 2.9 до 7.0 т/мЗ, данный продукт отправляется на вторичный переплав, на конвейере 3 после прохождения обеих камер 6а и 66 ос- тается металлический феррохром с незначительными включениями шлака и яв- ляющийся товарным концентратом.
ПРИМЕР 2.
Рассмотрим сепарацию высококачественных угольных концентратов из ан- трацита Горловского месторождения (см. фиг.1). Задачей является получение су- пернизкозольного концентрата, потребность в котором резко увеличилась в по- следние годы, и повышение суммарной стоимости товарных продуктов получае- мых в результате переработки угля. Производительность технологической линии составляет 500 т/ч. При переработке уголь классифицируется на машинные клас- сы, и на переработку поступает уголь с крупностью менее 13 мм, который в свою очередь делится на классы 0-6 и 6-13 мм, каждый из которых перерабатывается по отдельности. Частицы крупностью 0-6 мм подаются на ленточный конвейер 3, с полотном выполненным из сетки с ячейкой 1 мм и шириной 1000 мм, движущего- ся со скоростью 1.0-2.0 м/с, над которым установлено четыре прямоугольные ка- меры 6а, 66, 6в и 6г с сечением 1000x200 мм и высотой 1200 мм. Камеры соеди- нены с камерами гравитационного осаждения 8а - 8г диаметром 1800 мм и высо- той 2500 мм. Частицы угля с размером менее 1 мм просыпаются под сетку кон- вейера 3 и попадают на вибрирующий желоб 4, удаляющий продукт из под кон- вейера. Воздушный поток в камерах 6а - 6г подбирается таким образом, что в первой камере 6а выделяется продукт с минимальной зольностью 2.4%, являю- щимся ценным сырьем для без коксовой металлургии, во второй камере 66 выде- ляются зерна угля, имеющие суммарную зольность не более 9% и использующий- ся для производства электродов для алюминиевой промышленности, в третьей камере 6в выделяется высококачественный энергетический концентрат имеющий зольность не более 17%, а в четвертой камере 6г - низкокачественный концентрат с зольностью до 26%. На сетке конвейера 3 остается продукт представленный не- горючими минералами с зольностью не менее 78-80%. Антрацит с крупностью 6- 13 мм перерабатывается на аналогичной установке, отличающейся тем что размер ячеек сетки конвейера 3 составляет 5 мм. Вертикальные камеры 6а-6г выполнены размером 1000x250 мм с высотой 1500 мм, камеры осаждения 8а-8г диаметром 2000 мм и высотой 3500 мм.
ПРИМЕР 3.
Рассмотрим сепарацию золота из полиметаллической руды сложного мине- рального состава на установке, представленной на фиг 2. Руда представлена ми- нералами различной плотности: карбонатными породами и кварцем имеющими плотность 2.6-2.9 т/м ; сростками сульфидных минералов с кварцем имеющих плотность 2.9-3.5 т/мЗ; сульфидными минералами, имеющими плотность 3.5-4.3 т/м ; сульфидными минералами с незначительными включениями золота, имею- щими плотность 4.3-5.0 т/м 3 ; сульфидными минералами имеющих существенные включения золота с плотностью 5.0-8.0 т/м 3 ; самородки золота с включениями по- род и имеющими плотность 8.0-18 т/м . Производительность линии составляет 5 т/ч по исходной руде Предварительно руда измельчается в размер крупности 0-4 мм обеспечивающей начало вскрытия зерен минералов. Частицы крупностью 0-4 мм подаются на вибрационный конвейер 15, с полотном выполненным из сталь- ного полотна с отверстиями 0.5 мм и шириной 600 мм, над которым установлено пять прямоугольных камер 6а-6д с сечением 600x100 мм высотой 1000 мм. Каме- ры соединены с камерами гравитационного осаждения 8а-8д диаметром 800 мм и высотой 1500 мм. Мелкий продукт с крупностью менее 0.5 мм просыпается через сетку на желоб 4 и выводятся за границы устройства (направляются на дальней- шую переработку флотационными методами). В первой камере 6а выделяется пустая порода с плотностью менее 2.9 т/м , которая удаляется в отвал, что позво- ляет снизить нагрузку на дальнейшие процессы переработки и снизить себестои- мость переработки. Во второй камере 66 выделяются сростки сульфидных мине- ралов и кварца, которые направляют на дополнительное дробление с целью вскрытия сростков, и повторно отправляются на переработку. В третьей камере 6в выделяется концентрат сульфидных минералов, который направляется на измель- чение и дальнейшую переработку по флотационной технологии. Концентрат чет- вертой камеры 6г, содержащий золото в количестве не менее 120 г/т направляется на выщелачивание. Концентрат пятой камеры 6д, содержащий достаточно высо- кие содержания золота отправляются на участок гравитационной доводки золото- содержащих концентратов. Самородки золота которые остались на ленте конвей- ера, представляют из себя концентрат, направляемый на аффинаж.
ПРИМЕР 4.
Рассмотрим сепарацию клинкера цинкового производства (см. фиг.4). При производстве металлического цинка образуется шлаковый клинкер, представ- ляющий из себя смесь не прореагировавшего кокса и алюмосиликатной глыбы. Данный продукт достаточно сложно утилизируется, так как содержит до 20 % кокса, который может возгораться, а так же не позволяет использовать клинкер в составе строительных материалов. После охлаждения клинкер дробится в размер менее 20 мм, и поступает на конвейер, выполненный в виде барабана 20 с ячеей 1.0 мм. Над конвейером 20 установлена одна камера 6а размером 1000x100 мм, с потоком воздуха настроенным на извлечение кокса. Большая разница в плотности кокса и шлака позволяет получить качественное разделение материалов в широ- ком диапазоне крупности частиц.
Таким образом, заявляемый способ позволяет эффективно осуществлять пневматическую сепарацию различного минерального сырья.
Next Patent: COMPLEXITY SCALABLE FRAME RATE UP-CONVERSION