CC BY
45
----------------------------- © Р.Н. Максимов, А.И. Мазко,
2009
Р.Н. Максимов, А.И. Мазко
ПЕРЕРАБОТКА МЕЛКОЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ ЦЕНТРОБЕЖНО-ВИБРАЦИОННЫМ МЕТОДОМ
Создан центробежно-вибрационный сепарационный комплекс, в основу технологической схемы которого положены методы центробежно-вибрационной и магнитожидкостной сепарации, что обеспечивает эффективное извлечение ценного компонента.
Ключевые слова: центробежные методы обогащения, сепарационный комплекс.
в я рименение существующего оборудования при перера-
А. Л. ботке бедных продуктов сложного вещественного состава в схемах гравитационного обогащения не всегда оправдано, вследствие недостаточной его эффективности.
Центробежные методы обогащения, широко применяемые в настоящее время, имеют определенные преимущества по сравнению с традиционными гравитационными методами, что позволяет извлекать из мелкозернистых материалов тонкие частицы с высокой степенью извлечения. Воздействие на разделяемый материал вибрацией способствует увеличению производительности и эффективности применяемого оборудования.
Одним из способов интенсификации процесса разделения и повышения его точности является сочетание центробежного и вибрационного воздействия на обрабатываемый материал.
Результатом проведенных исследований явилось создание центробежно-вибрационного сепарационного комплекса, в основу технологической схемы которого (рис. 1) положены методы центробежно-вибрационной и магнитожидкостной сепарации, что обеспечивает эффективное извлечение ценного компонента.
Указанная технологическая схема позволяет перерабатывать материал крупностью -2 мм, при более высокой крупности исходного продукта может быть предусмотрена стадия дробления с последующим измельчением, что существенно расширяет возможности применения данного сепарационного комплекса.
Рис. 1. Технологическая схема сепарационного комплекса
В соответствии со схемой концентрации подвергается классифицированный на грохоте материал (-2 + 0,5; -0,5 мм). Концентрация позволяет выделить легкие минералы пустой породы и сократить количество материала в 5-8 раз в зависимости от состава исходного продукта.
Доизвлечение ценного компонента из легкого продукта полученного при концентрации производится центробежногравитационной сепарацией. Оборудование для концентрации и центробежно-гравитационной сепарации состоит из отдельных модулей, что дает возможность при необходимости увеличивать его производительность.
Для выделения из тяжелой фракции, полученной при концентрации, полезного компонента применяется центробежновибрационная сепарация, что позволяет извлекать ценный компонент в концентрат, который направляется на магнитожидкостную сепарацию. В процессе магнитожидкостной сепарации материала с избытком влаги частицы объединяются в агрегаты, что снижает эффективность ведения процесса, а при разделении смесей крупностью менее 0,5 мм делает его невозможным. Таким образом, стадии обезвоживания и сушки являются обязательными т.к. способствуют повышению эффективности магнитожидкостной сепарации.
При необходимости переработки материалов содержащих магнитную фракцию в технологическую схему может быть включен магнитный сепаратор для выделения магнитной фракции в отдельный продукт.
Магнитогидростатическая центробежно-вибрационная сепарация предназначена для окончательного выделения частиц содержащих ценный компонент из немагнитных фракций. Разделение частиц осуществляется по плотности в объеме ферромагнитного коллоида, на который действует неоднородное магнитное поле. Эффективная плотность ферроколлоида регулируется в пределах 315 г/см3 изменением его концентрации.
Данную технологическую схему можно реализовать в промышленных условиях в виде сепарационного комплекса (рис. 2).
Концентратор (1) сепарационного комплекса предназначен для разделения минералов в восходящем винтовом потоке [1]. Канал концентратора снабжен деформаторами потока, создающими необходимые гидродинамические условия для разделения смеси минералов.
Рис. 2. Центробежно-вибрационный сепарационный комплекс:
1 - концентратор; 2 - центробежно-гравитационный сепаратор; 3 - центро-бежно-вибрационный сепаратор; 4 - магнитогидростатический центробежно-
вибрационный сепаратор
В канал подается вода, скорость потока которой регулируется. Питание подается в середину канала, при этом легкие зерна увлекаются восходящим винтовым потоком, тяжелые оседают вниз, разгружаясь в соответствующие приемники. Регулировка режима работы концентратора заключается в подборе оптимальной скорости потока воды.
В центробежно-гравитационном сепараторе (2) исходный материал, поступает в винтовой канал, где сталкивается с восходящим потоком воды, и движется по спирали [2]. Более плотные частицы, за счет центробежной силы, возникающей при движении материала по винтовому каналу, накапливаются у стенки канала. Менее плотные частицы располагаются ближе к центральной части винтового канала.
Тяжелая фракция поступает в бункер и удаляется через патрубок разгрузки. Легкая фракция уносится потоком в верхнюю часть винтового канала. Частицы, находящиеся в верхней части винтового канала попадают последовательно в зоны вихреобразования, создаваемые деформаторами потока, также делятся на менее плотные и более плотные частицы, образуя легкую фракцию и пром-продукт.
Легкая фракция выводится из аппарата, промпродукт опускается по дну в нижнюю часть винтового канала, попадая в зоны разделения в местах установки деформаторов потока. Колебания высокой частоты, создаваемые вибраторами, способствуют равномерной подаче материала из бункера в винтовой канал.
Центробежно-вибрационный сепаратор (3) необходим для разделения материала на два продукта. Исходное питание подается во вращающийся ротор. Вращение обеспечивается электродвигателем посредством клиноременной передачи и передается пустотелому валу, установленному в подшипниках. Вал приводит во вращение дополнительный конус, установленный в нем соосно, посредством пружин. Под действием центробежных сил происходит разделение смеси. Более плотные частицы попадают на поверхность ротора, образуя слой материала, а менее плотные всплывают и разгружаются через патрубок для вывода легкой фракции.
Для более полного разделения частиц, попавших на поверхность ротора, через перфорационные отверстия с помощью вибраций из пространства между конусами подается вода.
Показатели обогащения лежалых хвостов
О/ Содержание, % Извлечение, %
РЬ | Zn РЬ | Zn
Предварительное обогащение песков на хвостохранилище
Г равиоконцентрат 9,6 1,42 2,66 64,9 75,2
Хвосты гравитации 90,4 0,06 0,09 25,1 24,8
Лежалые хвосты 100,0 0,21 0,34 100,0 100,0
При ходе ротора вниз, относительно дополнительного конуса, вода через перфорационные отверстия поступает в ротор. Слой материала, содержащий частицы разной плотности, отрывается от его поверхности, перемещаясь в горизонтальном направлении. При ходе ротора вверх частицы расслаиваются по его поверхности в вертикальном направлении, при этом менее плотные частицы восходящими потоками выносятся из ротора в легкую фракцию. Более плотные перемещаются вниз для разгрузки тяжелой фракции. Регулировка режима работы сепаратора осуществляется путем подбора оптимальных параметров частоты вращения ротора и его вибрации [3].
Принцип действия магнитогидростатического центробежновибрационного сепаратора (4) состоит в следующем. Сепарацион-ная камера-ротор заполняется ферроколлоидом до уровня, который определяется центробежным и магнитным полем. Исходное сырье поступает в сепарационную камеру, попадая в ферроколлоид, расслаивается в зависимости от плотности частиц на два потока, которые за счет гравитационных сил непрерывно выводятся из рабочей зоны. Этому способствуют вертикальные колебания сепарацион-ной камеры, создаваемые вибратором [4].
В таблице приведены ожидаемые показатели гравитационнофлотационной технологии обогащения лежалых хвостов с использованием предлагаемой технологии.
----------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пат. 2164816 Российская Федерация, МПК7 В 03 В 5/62. Концентратор / Максимов Р.Н., Солоденко А.Б., Евдокимов С.И.; заявитель и патентообладатель Северо-кавказский горно-металлургический ин-т. - № 99125226/03; заявл. 29.11.99; опубл. 10.04.01, Бюл. № 10 - 3 с.: ил.
2. Пат. 2182520 Российская Федерация, МПК7 В 03 В 5/62. Центробежногравитационный сепаратор / Максимов Р.Н.; заявитель и патентообладатель Северо-кавказский горно-металлургический ин-т. - № 2000125550/03; заявл. 11.10.00; опубл. 20.05.02, Бюл. № 14 - 4 с.: ил.
3. Пат. 2189280 Российская Федерация, МПК7 В 03 В 5/32. Центробежновибрационный сепаратор / Максимов Р.Н.; заявитель и патентообладатель СевероКавказский горно-металлургический ин-т. - № 2000129494/03; заявл. 24.11.00; опубл. 20.09.02, Бюл. № 26 - 4 с.: ил.
4. Пат. 2190480 Российская Федерация, МПК7 В 03 С 1/32. Магнитогидростатический центробежный сепаратор / Максимов Р.Н., Солоденко А.Б.; заявитель и патентообладатель Северо-кавказский горно-металлургический ин-т. - № 2001100898/03; заявл. 09.01.01; опубл. 10.10.02, Бюл. № 28 - 5 с.: ил.
Maksimov R.N., Mazko A.I.
PROCESSING OF FINE MATERIALS BY CENTRIFUGAL-VIBRATION METHOD
A centrifugal-vibration complex for separation is created. The technological scheme of it is based on methods of centrifugal-vibration and magnetic-liquid separation that guarantees effective recovery of material.
Key words: centrifugal methods of processing, separation complex.
— Коротко об авторах --------------------------------------------
Максимов Р.Н., Мазко А.И. - Северо-Кавказский горно-металлургический институт (ГТУ)), skgtu@skgtu.ru
