EA014356B1 - Способ и устройство для обогащения материалов, находящихся в виде твердых частиц - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу и устройству для обогащения дисперсного материала, содержащего по меньшей мере две компоненты с различной массовой плотностью, при этом указанный способ включает центрифугирование пульпы (15), содержащей дисперсный материал, в камере (11) центрифугирования, нагнетание в пульпу текучей среды (16) в тангенциальном направлении для генерирования в пульпе центростремительных импульсов и отвод из камеры (11) тяжелой фракции (20) и легкой фракции (17).

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к обогащению материалов, находящихся в виде твердых частиц, включающих несколько органических и/или неорганических компонент с различной плотностью.

Изобретение, в частности, относится к более совершенному способу обогащения по плотности очень мелких частиц подобных материалов, в котором используется принцип отсадки (разделения по плотности с помощью пульсирующих колебаний или импульсов) в камере центрифугирования. Кроме того, изобретение относится к устройству для осуществления этого более совершенного способа.

Уровень техники

Отсадка является хорошо известным методом обогащения твердых материалов, содержащих компоненты с различной плотностью [например, освобожденная от легких компонент руда (характерно для аллювиальных и элювиальных месторождений или для руды после измельчения), очистка грунта, загрязненного буровой дробью, или какой-либо другой смеси различных материалов].

Отсадка включает несколько физических принципов, которые позволяют разделять твердые частицы в соответствии с их плотностью, предотвращая в то же время проявление эффекта эквивалентности во время свободного падения этих частиц, когда крупная легкая частица имеет такую же скорость осаждения, как и мелкая тяжелая частица.

Имеются в виду следующие физические принципы:

перемещение частиц во время кратковременного ускорение зависит только от плотности материала частиц;

скорость свободного осаждения способствует осаждению самых крупных частиц;

замедленное осаждение (в процессе осаждения частицы мешают одна другой и сталкиваются одна с другой) способствует осаждению самых мелких частиц. Этот эффект проявляется, в особенности, в конце процесса осаждения и может компенсировать действие второго принципа, благоприятного для крупных частиц.

Метод отсадки может быть подразделен на два основных вида: отсадка под действием гравитации, и отсадка с центрифугированием. Отсадка, осуществляемая под действием гравитации, обычно использует две движущие силы разделения, одна из которых реализует первый физический принцип, указанный выше, а другая - два других физических принципа. Однако с уменьшением размеров частиц увеличивается удельная площадь поверхности, и поверхностные силы (сопротивление трения) становятся преобладающими по отношению к объемным силам (масса), которые конкурируют в процессе разделения. Один из путей решения этой проблемы заключается в центрифугировании материала для того, чтобы увеличить объемные силы. Метод разделения в поле центробежной силы редко использует первую движущую силу разделения, поскольку средства, обычно используемые для придания твердым частицам кратковременного ускорения, как правило, являются недостаточными и ухудшают надлежащее функционирование отсадочного аппарата. В патентном документе \¥О 90/00090 описано устройство (центробежный отсадочный аппарат) для разделения под действием центробежной силы и генерируемых импульсов, в котором используются две вышеуказанные движущие силы разделения. В этом известном устройстве пульпа, содержащая обогащаемый дисперсный материал, подвергается для разделения центрифугированию в цилиндрической камере, окружная стенка которой представляет собой сетку, покрытую фильтровальным слоем, и в процессе центрифугирования фильтрующий слой повергается импульсному центростремительному перемещению (от периферии к центру), в результате чего на пульпу в камере действуют локализованные центростремительные силы. Совместное действие этих локализованных центростремительных сил и постоянно действующей на пульпу центробежной силы постепенно производит расслоение твердых частиц материала в радиальном направлении в камере центрифугирования в соответствии с их плотностью, при этом указанное расслоение, по существу, не зависит от размеров частиц, или же размеры частиц оказывают весьма незначительное влияние. При этом частицы с большей плотностью собираются в периферийной зоне пульпы, а частицы с меньшей плотностью концентрируются в центральной ее зоне. В устройстве согласно патентному документу \УО 90/00090 вышеупомянутую сетчатую стенку камеры окружает ряд полостей с гибкими стенками, наполняемыми водой. Камера, сетка и полости перемещаются с высокой скоростью для центрифугирования пульпы, а гибкую стенку полостей приводят в движение в соответствии с заданной частотой с тем, чтобы через сетку удалить воду, которая находится в полостях, и воздействовать на фильтрующий слой центростремительными импульсами. В известном устройстве пульсации, передаваемые пульпе, вызваны механическим воздействием, недостаток которого заключается в том, что частота генерируемых импульсов ограничена механической инерцией. Однако для того, чтобы создать очень кратковременные ускорения, необходимые для разделения очень мелких (тонких) частиц, необходима очень высокая частота. Чем мельче частицы, тем более кратковременными должны быть эти ускорения. Это обусловлено тем, что чем мельче эти частицы, тем больше их удельная поверхность и больше сопротивление трения. При этих условиях период ускорения, во время которого эффект сопротивления трения может быть пренебрежимо малым, является очень коротким. Поэтому чем выше частота последовательных ускорений, тем меньше влияние сопротивления трения.

Устройство, известное из XVО 90/00090, имеет дополнительный недостаток, заключающийся в сложности конструкции. В частности, существуют серьезные трудности в том, чтобы выполнить устрой

- 1 014356 ство герметичным. Кроме того, необходимость в наличии на решетке фильтрующего слоя создает другую проблему, связанную, в частности, с тем, что затруднено практическое изготовление сетки со сверхмалыми размерами отверстий. В результате конструкция получается дорогостоящей и затруднена эксплуатация устройства.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в устранении недостатков известных устройств для центрифугирования, описанных выше.

Более конкретной задачей изобретения является обеспечение нового и более эффективного способа обогащения материалов в виде твердых частиц, содержащих несколько органических и/или неорганических компонент с различными плотностями, осуществляемого с помощью метода отсадки с центрифугированием.

Задача изобретения, в частности, заключается в обеспечении способа, который позволяет просто и экономично осуществить быстрое и эффективное обогащение частиц таких материалов, имеющих очень малые размеры.

Задача изобретения состоит также в обеспечении устройства для обогащения таких материалов с помощью метода отсадки с центрифугированием, при этом указанное устройство имеет простую, удобную и экономичную конструкцию, к тому же обеспечивает большую надежность и высокую эффективность работы.

По определению, используемый в остальной части настоящего описания термин дисперсный материал означает твердый материал в виде частиц, имеющих различные размеры и формы, содержащий по меньшей мере две органические и/или неорганические твердые компоненты. Дисперсный материал может, например, представлять собой руду, в состав которой в качестве компонент входят минеральные вещества.

Термин полезное вещество означает твердую или минеральную компоненту, которую необходимо извлечь в концентрированном состоянии из дисперсного материала, а термин бесполезное вещество означает твердую или минеральную остаточную компоненту, которую необходимо отделить от полезного вещества (веществ).

Термин пульпа означает водную дисперсию или взвесь вышеупомянутого дисперсного материала в воде или другой подходящей жидкости (органической или неорганической). Выбранная подходящая жидкость должна иметь плотность ниже плотности дисперсного материала.

Таким образом, изобретение относится к способу обогащения дисперсного материала, содержащего по меньшей мере две компоненты с различной плотностью, включающему центрифугирование пульпы, содержащей указанный дисперсный материал, наложение на пульпу центростремительных импульсов в камере центрифугирования и отвод тяжелой фракции пульпы и легкой фракции пульпы из камеры центрифугирования, при этом способ отличается тем, что для создания центростремительных импульсов в пульпу подают текучую среду, причем направление подачи текучей среды имеет составляющую, тангенциальную направлению центрифугирования.

В способе в соответствии с изобретением функция центрифугирования заключается в том, чтобы придать частицам дисперсного вещества центробежное ускорение и, как результат, подвергнуть их действию центробежных сил, которые будут классифицировать твердые частицы дисперсного материала в радиальном направлении в соответствии с их массами. Центрифугирование может быть осуществлено с помощью какого-либо подходящего известного средства, используя, например, вращающуюся центрифугу. Центрифугирование производится в камере центрифугирования. Последняя обычно представляет собой вращающуюся камеру. Она может быть, например, цилиндрической, конической или в виде усеченного конуса. Для характеристики изобретения это является несущественным, пояснения будут приведены ниже. Скорость центрифугирования будет создавать определенную величину центробежного ускорения пульпы и соответственно величину центробежных сил, действующих на частицы дисперсного материала. Для характеристики изобретения это не является существенным. При прочих равных условиях эта скорость при реализации способа будет обуславливать величину производительности и точность отделения легкой фракции от тяжелой фракции дисперсного материала. Оптимальная скорость центрифугирования будет зависеть от различных параметров, в том числе от плотности конкретного или каждого полезного вещества дисперсного материала, плотностей бесполезных веществ, распределения частиц дисперсного материала по размерам и размеров камеры, используемой для центрифугирования. Эти параметры должны быть определены в каждом конкретном случае специалистами в данной области техники с помощью типовых лабораторных испытаний или научных исследований, проведенных в отделе исследований.

Функция центростремительных импульсов заключается в том, чтобы подвергнуть центрифугируемую пульпу действию локализованных центростремительных сил в течение короткого периода времени, сравнимого с ударным воздействием, и с выбранной частотой.

В соответствии с изобретением центростремительные импульсы получают путем нагнетания текучей среды в пульпу, подвергаемую центрифугированию, при этом направление нагнетания текучей среды имеет компоненту, тангенциальную направлению центрифугирования.

- 2 014356

Текучей средой может быть неизменно газ или жидкость. Она должна быть, по существу, инертной (химически неактивной) по отношению к компонентам пульпы. В случае жидкости последняя, как правило, не может быть веществом, которое растворяет компоненты дисперсного материала. Она может быть, что безразлично, органической жидкостью или водянистой жидкостью. В особенности, рекомендуются такие жидкости, которые могут быть смешаны с жидкостью пульпы. Выгодно использовать такую же жидкость, которая входит в состав пульпы, при этом предпочтительна вода.

Текучую среду нагнетают в пульпу в виде локальной струи, причем эта струя содержит компоненту, тангенциальную направлению вращения пульпы и периферийной стенке камеры центрифугирования. Подача текучей среды может производиться строго тангенциально периферийной стенке камеры центрифугирования. Предпочтительно, чтобы она производилось под углом так, чтобы струя имела также и радиальную составляющую скорости.

Нагнетание текучей среды предпочтительно осуществляют непрерывно, по существу, с постоянной скоростью и/или, по существу, с постоянным расходом. Предпочтительно непрерывное нагнетание, по существу, с постоянной скоростью. Нагнетание текучей среды в пульпу в тангенциальном направлении создает в последней локализованные центростремительные импульсы напротив зоны ввода текучей среды. В результате такого ввода частицы дисперсного материала в пульпе подвержены тангенциальным и центростремительным локализованным ускорениям, которые накладываются, по существу, на постоянное центробежное ускорение. Частота центростремительных ускорений, которые воздействуют на каждую частицу дисперсного материала, зависит от скорости движения пульпы в камере центрифугирования. Совместное действие центробежного ускорения и локализованных центростремительных ускорений приводит к постепенному расслоению частиц дисперсного материала в пульпе в соответствии с их плотностью, при этом частицы с наибольшей плотностью перемещаются к периферии вращающейся пульпы, а частицы с меньшей плотностью перемещаются в противоположном направлении.

Качество расслоения частиц дисперсного материала, содержащегося в пульпе, и соответственно выход продуктов обогащения дисперсного материала будет зависеть от различных параметров, в число которых входят размеры камеры центрифугирования, расход пульпы, скорость, с которой она вводится в камеру центрифугирования, и, кроме того, расход и скорость подачи текучей среды в пульпу. Оптимальные значения этих параметров также будут зависеть от различных факторов, в частности от обрабатываемого дисперсного материала, от соответствующих плотностей полезного вещества и бесполезных веществ, от распределения частиц по размерам в дисперсном материале в пульпе, от концентрации пульпы и, кроме того, от плотностей жидкости в пульпе и жидкости, нагнетаемой в пульпу. Эти оптимальные значения должны быть последовательно определены в каждом конкретном случае специалистами в данной области техники, путем проведения типовых лабораторных испытаний.

В способе, соответствующем настоящему изобретению, тяжелая фракция пульпы и легкая фракция отводятся из устройства. При этом тяжелая фракция обычно отводится на периферии вихревого потока центрифугируемой пульпы, как правило, в направлении, тангенциальном направлению завихрения.

В конкретном воплощении способа согласно настоящему изобретению камера центрифугирования выполнена цилиндрической, пульпа вводится в нее с заданной скоростью тангенциально периферийной стенке камеры, а тяжелую фракцию отводят тангенциально указанной стенке.

Термин тангенциально используется, чтобы указать, что направление, в котором пульпа вводится в камеру, и направление, в котором отводится тяжелая фракция, включают каждое компоненту, тангенциальную стенке камеры. Эти направления могут быть строго тангенциальным или с угловым наклоном соответственно. Предпочтительно, чтобы эти направления были строго тангенциальным или практически тангенциальными.

Тяжелую фракцию обычно отводят ниже по потоку от места ввода пульпы в камеру центрифугирования, при этом термины выше по потоку и ниже по потоку определены относительно направления вращения вихревого потока пульпы в камере центрифугирования.

В конкретном воплощении, которое только что было описано, легкая фракция пульпы может быть отведена из камеры центрифугирования в осевом направлении. Предпочтительно, чтобы эта фракция отводилась тангенциально вышеупомянутой периферийной стенке камеры, ниже по потоку от места отвода тяжелой фракции.

В конкретном воплощении, которое только что было описано, тангенциальная скорость ввода пульпы в камеру будет обуславливать скорость ее вращения в камере и соответственно величину центробежного ускорения.

В этом конкретном воплощении цилиндрическая камера может быть горизонтальной, наклонной или вертикальной. Предпочтительно, чтобы камера была, по существу, вертикальной.

При практическом осуществлении способа в соответствии с настоящим изобретением необходимо откачивать из камеры текучую среду, которая служит для генерирования в пульпе центростремительных импульсов. Откачивание можно производить с помощью какого-либо подходящего средства, причем, как правило, ниже по потоку от места отвода легкой фракции.

В выгодном воплощении конкретного воплощения, которое только что было описано, текучую среду, которая служит для генерирования центростремительных импульсов, подают через вышеупомянутую

- 3 014356 периферийную стенку камеры центрифугирования, по существу, по всей ее длине.

В одном варианте осуществления воплощения, описанного выше, производится по меньшей мере один дополнительный отвод дополнительной фракции пульпы, при этом указанный дополнительный отвод производят ниже по потоку от места отвода тяжелой фракции и выше по потоку от места отвода легкой фракции. В этом варианте осуществления изобретения содержание полезного вещества в дополнительной фракции является промежуточным между соответствующими содержаниями полезного вещества, в первую очередь, тяжелой фракции и, во вторую очередь, легкой фракции. В результате реализации этого варианта воплощения изобретения осуществляется разделение дисперсного материала на несколько фракций с различными степенями обогащения полезным веществом. В остальной части этого описания вышеупомянутый дополнительный отвод будет называться промежуточным отводом, а соответствующая дополнительная фракция будет называться промежуточной фракцией.

В только что описанном варианте осуществления изобретения результат обогащения в отношении полезного вещества может быть существенно повышен за счет рециркуляции промежуточной фракции с ее возвращением в поток пульпы посредством ввода в камеру центрифугирования.

В способе в соответствии с изобретением и его конкретными воплощениями тяжелая фракция образует полезную фракцию (обогащенную полезным веществом) или побочный продукт (обогащенный бесполезными веществами, содержащимися в дисперсном материале), в зависимости от того, будет ли плотность полезного вещества выше плотности бесполезных веществ или ниже плотности последних.

Способ в соответствии с изобретением является в особенности подходящим для обогащения дисперсного материала с небольшими размерами частиц, в частности с частицами диаметром менее 800 мкм, как правило в пределах от 1 до 500 мкм, при этом диаметр частицы, по определению, представляет собой диаметр сферы, имеющей такой же объем, как и объем этой частицы.

В конкретном воплощении способа, соответствующего настоящему изобретению, который является в особенности подходящим для указанного выше дисперсного материала, центрифугирование регулируют таким образом, чтобы пульпа подвергалась центробежному ускорению более чем 3000 м/с², а подачу текучей среды регулируют так, чтобы центростремительные импульсы имели ускорение, составляющее, по существу, от 1 до 5 величины ускорения центрифугирования.

Изобретение, кроме того, относится к устройству для осуществления способа, соответствующего изобретению, содержащему камеру центрифугирования, средство для ввода пульпы, образованной из дисперсного материала, в камеру центрифугирования, средство генерирования центростремительных импульсов в пульпе, находящейся в камере центрифугирования, средство отвода плотной фракции пульпы и средство отвода легкой фракции пульпы, при этом в соответствии с изобретением средство для генерирования центростремительных импульсов в пульпе включает канал, который, проходя сквозь периферийную стенку камеры, выходит в вышеупомянутую камеру и сообщается со средством нагнетания текучей среды.

В устройстве согласно настоящему изобретению периферийная стенка камеры центрифугирования является вращающейся стенкой. Она может иметь любую подходящую форму. Например, она может быть цилиндрической стенкой, конической стенкой или стенкой в форме усеченного конуса. Предпочтительно использовать цилиндрические стенки. Периферийная вращающаяся стенка может быть расположена горизонтально, вертикально или с наклоном. Предпочтительно, по существу, вертикальное расположение стенки.

Средство для подачи пульпы в камеру центрифугирования представляет собой канал, который выходит в камеру, проходя через ее периферийную стенку, и, кроме того, сообщается с элементом, обеспечивающим непрерывное нагнетание пульпы. Канал для подачи пульпы расположен тангенциально или под углом относительно периферийной стенки. Предпочтительно, чтобы этот канал был расположен относительно стенки тангенциально.

Канал для нагнетания текучей среды, которая служит для генерирования импульсов, выходит под углом или тангенциально в камеру центрифугирования через ее периферийную стенку. Направление канала имеет тангенциальную компоненту, которая предпочтительно ориентирована таким же образом, как и тангенциальная компонента направления канала для ввода пульпы. Нагнетатель текучей среды спроектирован таким образом, что подача текучей среды осуществляется непрерывно и, по существу, с постоянным расходом и/или скоростью.

Средство отвода тяжелой фракции предпочтительно включает в себя канал, который проходит сквозь периферийную стенку камеры центрифугирования и ориентирован так, что он имеет тангенциальную компоненту того же направления, что и тангенциальная компонента канала для ввода пульпы.

Средство отвода легкой фракции предпочтительно включает канал, который проходит сквозь периферийную стенку камеры центрифугирования, ниже по потоку от канала для отвода тяжелой фракции, и ориентирован так, что он имеет тангенциальную компоненту того же направления, что и тангенциальная компонента канала для ввода пульпы.

В конкретном воплощении устройства, соответствующего изобретению, камера центрифугирования содержит по меньшей мере одно дополнительное средство для отвода некоторой фракции пульпы, при этом указанное дополнительное средство отвода представляет собой канал, который проходит через пе

- 4 014356 риферийную стенку камеры центрифугирования, между каналами для отвода тяжелой фракции и легкой фракции. Выгодно, чтобы указанный дополнительный канал отвода был подобен каналам для отвода тяжелой и легкой фракций. В качестве варианта дополнительный канал отвода может быть присоединен к средству для подачи пульпы в камеру с тем, чтобы с помощью него обеспечить рециркуляцию отведенной фракции.

В выгодном воплощении устройства, соответствующего изобретению, канал для нагнетания текучей среды, служащей для создания импульсов, представляет собой щель, которая проходит через периферийную стенку камеры центрифугирования, по существу, по всей длине указанной стенки. Термин по существу, по всей длине стенки камеры используется здесь для указания длины, составляющей более половины общей длины камеры, как правило, по меньшей мере равной 75% (предпочтительно 80%) общей длины камеры. По определению общая длина камеры представляет собой длину камеры от средства для подачи пульпы до средства отвода легкой фракции.

Устройство в соответствии с настоящим изобретением, как правило, содержит средство откачивания текучей среды, используемой для генерирования в пульпе центростремительных импульсов. Средство откачивания обычно включает в себя канал, который проходит сквозь стенку периферийной стенки камеры центрифугирования, ниже по потоку от средства отвода легкой фракции. В качестве варианта указанное средство может представлять собой канал, проходящий в осевом направлении сквозь расположенный ниже по потоку торец камеры центрифугирования.

Способ и устройство в соответствии с изобретением имеют различные применения. В частности, они применимы для обогащения грунтов или руд, находящихся в природе в зернистом или порошкообразном состоянии, таких, например, как аллювиальные продукты. Способ и устройство в соответствии с изобретением являются в особенности подходящими для осуществления процесса обогащения руд в виде очень мелких частиц, в частности, для извлечения остаточных мелких частиц после измельчения, и для обработки минералов, извлеченных из аллювиальных и элювиальных отложений, или после их измельчения. Наибольшего внимания заслуживает применение способа и устройства в соответствии с изобретением для обогащения золотосодержащих руд, алмазосодержащих руд и каких-либо других ценных рудных минералов (касситерит, вольфрамит, колтан, турмалин, гранат, хризоберилл, шпинель, циркон, родонит, рубин, сапфир и т.п.), плотность которых отличается от плотности окружающей породы. Способ и устройство в соответствии с изобретением, кроме того, применимы для обработки загрязненных грунтов, например, для обработки ила, добытого в результате подводной выемки грунта в водоемах, загрязненных тяжелыми металлами; для очистки грунтов, загрязненных буровой дробью; для очистки промышленных зон, загрязненных органическими и/или неорганическими материалами.

Краткое описание чертежей

Особенности и подробности изобретения станут понятными из нижеследующего описания сопровождающих чертежей, которые иллюстрируют конкретные воплощения изобретения.

Фиг. 1 - вид в перспективе первого конкретного воплощения устройства, соответствующего настоящему изобретению.

Фиг. 2 - схематическое изображение части устройства, представленного на фиг. 1, в поперечном разрезе вдоль плоскости ΙΙ-ΙΙ на фиг. 1.

Фиг. 3-6 - схематические изображения, подобные фиг. 2, четырех вариантов части устройства, представленной на фиг. 2.

Фиг. 7 - схематическое изображение, подобное фиг. 2, дополнительного варианта части устройства, представленной на фиг. 2.

Фиг. 8 - вид в перспективе другого воплощения устройства в соответствии с изобретением.

Фиг. 9 - вид в продольный разрезе устройства, показанного на фиг. 8.

Фиг. 10 - дополнительное воплощение устройства, соответствующего изобретению, вид в продольном разрезе.

Фиг. 11 - модифицированное воплощение устройства, показанного на фиг. 10, вид в продольном разрезе.

На указанных фигурах одинаковые элементы конструкции обозначены одинаковыми номерами позиций. Фигуры выполнены не в масштабе.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Устройство, представленное на фиг. 1, включает камеру 11 центрифугирования, ограниченную вертикальной боковой цилиндрической стенкой 2.

Два канала 3 сообщаются с днищем камеры 11 и проходят тангенциально цилиндрической стенке 2, при этом входы каналов в камеру находятся на противоположных концах одного и того же диаметра днища. Каналы 3 служат для ввода пульпы, содержащей дисперсный материал, в камеру 11 таким образом, чтобы пульпа в камере приобрела вращательное движение в направлении, показанном на фиг. 2 стрелкой X.

Камера 11 сообщается также с узким вертикальным каналом 4, который проходит через стенку 2 приблизительно по всей высоте камеры и направлен примерно тангенциально относительно указанной стенки. Канал 4 ориентирован так, чтобы вводить текучую среду в камеру 11 в направлении стрелки X.

- 5 014356

Назначение канала 4 будет объяснено ниже.

Камера 11 сообщается также вблизи ее верхнего торца с каналом 5 и в промежуточной зоне с каналом 6. Эти два канала служат для отвода фракций пульпы, обработанных в камере 11.

Каналы 3, 4, 5 и 6 ориентированы таким образом, чтобы они входили в камеру 11 тангенциально относительно ее боковой стенки 2.

Устройство, представленное на фиг. 1, предназначено для практического осуществления способа, соответствующего изобретению. С этой целью дисперсный материал в виде частиц очень малых размеров диспергируют в воде с образованием пульпы. Пульпу вводят в каналы 3 со скоростью, которая не изменяется по времени и регулируется так, чтобы пульпа циркулировала в камере 11, совершая вращательное движение. Кроме того, через канал 4 в слой пульпы, находящийся в камере 11, подают воду под давлением. Нагнетание воды осуществляют непрерывно, по существу, с постоянным расходом, производя тем самым в пульпе импульсы напротив канала 4. Под действием этих импульсов частицы дисперсного материала, при их прохождении в камере 11 напротив канала 4, приобретают локализованные тангенциальное и центростремительное ускорения. Локализованные центростремительные ускорения налагаются на непрерывно действующее и, по существу, постоянное центробежное ускорение. Величина центростремительных ускорений определяется путем надлежащего выбора расхода, давления и скорости потока воды, нагнетаемого в канал 4. Фиг. 2 схематически иллюстрирует совместное действие непрерывно действующего центробежного ускорения и локализованных центростремительных ускорений. На этой фигуре линиями 7 схематически условно показаны линии циркулирующего потока пульпы, подверженной центрифугированию в камере 11, а линиями 8 схематически показаны линии потока воды, введенной в камеру 11 через канал 4.

В результате совместного действия непрерывно действующего центробежного ускорения и локализованных центростремительных ускорений в камере 11 происходит классифицирование твердых частиц дисперсного материала в радиальном направлении, в соответствии с их плотностями: частицы 9 с наибольшей плотностью перемещаются к периферии камеры 11, в то время как легкие частицы 10 перемещаются в направлении центра камеры. Тяжелые частицы отводятся вместе с жидкостью из пульпы через канал 6, а легкие частицы отводятся с жидкостью из пульпы по каналу 5. В том случае, когда полезное вещество дисперсного материала имеет большую плотность, чем содержащиеся в дисперсном материале бесполезные вещества, фракция пульпы, отводимая из камеры 11 через канал 6, представляет собой полезную фракцию, обогащенную полезным веществом, в то время как фракция, отводимая по каналу 5, содержит в основном бесполезные вещества.

В устройстве, представленном на фиг. 1 и 2, канал 4 должен быть ориентирован таким образом, чтобы поток воды, который поступает в камеру 11, имел радиальную составляющую скорости.

Фиг. 3-6 иллюстрируют различные расположения канала 4 относительно камеры, которые удовлетворяют вышеуказанному условию.

При расположении канала 4, показанном на фиг. 3, он входит в камеру 11 тангенциально к ее периферийной стенке 2, при этом ниже по потоку от канала 4 (кольцевая) камера имеет большую ширину.

При расположениях канала 4 согласно фиг. 4 и 5 он входит в цилиндрическую камеру 11 под углом, а диаметр камеры не меняется.

При расположении согласно фиг. 6 канал 4 входит в цилиндрическую камеру 11 под углом, а камера ниже по потоку от канала 4 имеет меньшую ширину.

В устройстве, схематически показанном на фиг. 7, несколько каналов 6, 6', 6 расположено со смещением друг относительно друга на некоторое угловое расстояние. Эти каналы служат для отвода тех фракций пульпы, которые отличаются плотностью входящих в их состав твердых веществ. При заданном направлении X вращения пульпы в камере 11 плотность отводимых фракций уменьшается от канала 6 (который расположен ближе всего к каналу 4 для подачи воды) к каналу 6 (который наиболее удален от канала 4). Это воплощение изобретения позволяет разделить дисперсный материал на несколько фракций, имеющих различные концентрации полезного вещества. Эти фракции могут быть извлечены по отдельности. В качестве варианта может быть осуществлена рециркуляция самой легкой фракции 6 (или каждой из фракций 6' и 6), например, с ее возвратом через каналы 3 ввода дисперсного материала.

В устройстве, представленном на фиг. 8 и 9, цилиндрическая камера 11 включает цилиндр 12, стенка которого выполнена с отверстиями (фиг. 9), при этом ось цилиндра совпадает с осью камеры 11. Цилиндр 12 установлен в подшипниках 13 так, чтобы он мог свободно вращаться внутри камеры для уменьшения потерь давления во вращающейся пульпе. Как вариант, цилиндр 12 может приводиться во вращение с помощью электрического двигателя (не показан). Цилиндр 12 продолжен суженной горловиной 14, которая проходит через соответствующую суженную горловину камеры 11. Суженная горловина 14 открыта и сообщается с внешней средой.

При функционировании устройства, представленного на фиг. 8 и 9, пульпу 15 вводят в камеру 11 через канал 3 таким образом, что внутри указанной камеры 11 она подвергается центрифугированию. Пульпа разделяется с образованием слоя 21, контактирующего со стенкой 2 камеры 11. В указанный слой пульпы через канал 4 (фиг. 8) непрерывно подается вода 16 (фиг. 9). Вода, прошедшая через слой пульпы, далее проходит через стенку с отверстиями цилиндра 12 и откачивается из устройства через гор

- 6 014356 ловину 14. Легкая фракция 17 пульпы удаляется через кольцевое отверстие 5, расположенное в устройстве ниже по потоку, тяжелая фракция отводится через отверстие 6, а фракции промежуточных плотностей отводятся через отверстия 6', 6 и 6', расположенные между отверстием 6 и отверстием 5.

Устройство, схематически изображенное на фиг. 10, отличается от устройства, показанного на фиг. 8 и 9, наличием двух кольцевых порогов (выступов) 18 и 22, выполненных в стенке 2 камеры 11. Эти пороги 18 и 22 расположены между каналом 3 (на фигуре не виден) для ввода пульпы 15 и каналом 5 (не виден) для удаления легкой фракции 17. Вместе эти пороги образуют кольцевую полость 23, в которую выходят канал 4 (не показан, служит для нагнетания воды 16 с целью создания импульсов) и канал 6 (не показан, служит для откачивания тяжелой фракции 20).

В процессе работы устройства, иллюстрируемого на фиг. 10, тяжелая фракция 12 пульпы отводится из кольцевой полости 23, а легкая фракция 17 проходит поверх порога 18. При прочих равных условиях устройство на фиг. 10 осуществляет более точное разделение между легкими частицами пульпы и частицами, имеющими большую плотность.

В устройстве, показанном на фиг. 11, выше по потоку от порога 22 камера 11 представляет собой камеру гидроциклона 24. Канал 3 для ввода пульпы 15 выходит в гидроциклон 24. При работе устройства пульпа проходит через гидроциклон 24 и перемещается к кольцевой полости 23. Циклон 24 служит для отделения от дисперсного материала слишком мелких частиц, и эти частицы отводятся через осевой ствол 25.

Claims (15)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ обогащения дисперсного материала, содержащего по меньшей мере две компоненты с различной плотностью, при котором осуществляют центрифугирование пульпы (15), образованной из указанного дисперсного материала, и воздействуют на нее центростремительными импульсами в камере (11) центрифугирования, отводят тяжелую фракцию (20) пульпы и легкую фракцию (17) пульпы из камеры центрифугирования, для создания центростремительных импульсов в пульпу нагнетают текучую среду (16) в направлении, имеющем составляющую, тангенциальную относительно направлению центрифугирования, отличающийся тем, что пульпу (15) вводят в камеру (11) тангенциально к периферийной стенке (2) указанной камеры и отводят тяжелую фракцию (20) тангенциально к указанной стенке.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что текучую среду (16) нагнетают в пульпу, по существу, непрерывно.
3. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для разделения дисперсного материала на несколько фракций с различной степенью обогащения в отношении полезного вещества осуществляют по меньшей мере один дополнительный отвод дополнительной фракции пульпы ниже по потоку от места отвода тяжелой фракции (20) и выше по потоку от места отвода легкой фракции (17).
4. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что для повышения качества радиальной стратификации частиц дисперсного материала текучую среду (16) инжектируют через вышеупомянутую цилиндрическую стенку (2), по существу, по всей длине камеры (11).
5. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что вышеупомянутому направлению нагнетания текучей среды (16) в пульпу сообщают радиальную составляющую.
6. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что для лучшего смешивания с пульпой текучей средой (16) является жидкость, входящая в состав пульпы (15).
7. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что текучая среда (16) представляет собой воду.
8. 8. Способ по любому из пп.2-7, отличающийся тем, что центрифугирование регулируют таким образом, чтобы на пульпу действовало центробежное ускорение величиной более 3000 м/с², а расход непрерывного нагнетания текучей среды (16) регулируют так, чтобы центростремительные импульсы имели ускорение, составляющее, по существу, от 1 до 5 величин вышеупомянутого центростремительного ускорения.
9. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что дисперсный материал находится в виде твердых частиц, диаметр которых составляет, по существу, от 1 до 500 мкм.
10. 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что дисперсный материал представляет собой руду.
11. 11. Устройство для обогащения дисперсного материала, в состав которого входят по меньшей мере две компоненты с различной плотностью, содержащее камеру центрифугирования, средство для ввода пульпы, содержащей указанный дисперсный материал, в камеру центрифугирования, средство генерирования центростремительных импульсов в пульпе в камере центрифугирования, содержащее канал (4), входящий в камеру (11) центрифугирования через ее периферийную стенку (2), который сообщается со средством для нагнетания текучей среды, средство для отвода тяжелой фракции пульпы и средство отвода легкой фракции, отличающееся тем, что средство для ввода пульпы содержит канал (3), который входит в вышеупомянутую камеру (11) тангенциально периферийной стенке (2) и сообщается со средством непрерывного нагнетания пульпы, и вышеупомянутый канал (4) входит в вышеупомянутую камеру (11) тангенциально или наклонно по отношению к периферийной стенке (2).

    - 7 014356
12. 12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что канал (4), который сообщается со средством нагнетания текучей среды, занимает, по существу, всю длину периферийной стенки (2) камеры (11) ниже по потоку от канала (3) для ввода пульпы.
13. 13. Устройство по п.11 или 12, отличающееся тем, что периферийная стенка (2) камеры центрифугирования (11) выполнена цилиндрической.
14. 14. Устройство по любому из пп.11-13, отличающееся тем, что периферийная стенка (2) камеры (11) выполнена с двумя кольцевыми порогами (18, 22), расположенными между каналом (3) для ввода пульпы (15) и каналом (5) для отвода легкой фракции (17), при этом указанные два порога образуют вместе кольцевую полость (23), в которую входит канал (4) ввода текучей среды (16) и канал (6) отвода тяжелой фракции (20) соответственно.
15. 15. Устройство по любому из пп.11-14, отличающееся тем, что камера (11) центрифугирования представляет собой камеру гидроциклона, в которую выходит канал (3) ввода пульпы (15).