Исследования, разработка, испытания, применение винтовых сепараторов и шлюзов при обогащении руд и песков

От редакции. В Иргиредмете за многие годы деятельности выполнены исследования и испытания всех типов обогатительного оборудования, разработанного в нашей стране и за рубежом. Как головному НИИ золотодобывающей промышленности СССР, Иргиредмету поручалось изучение всего нового в области горного дела, металлургии, обогащения. Благодаря тщательности и детальности наблюдений, многие исследования не потеряли ценности до настоящего времени. Ниже приведена одна из работ по винтовым сепараторам и шлюзам.
_____________________________________

Сборник. Анализ добыча и переработка полезных ископаемых.
Иркутск, Иргиредмет, 1998 

При реализации технологии обогащения руд на крупных обогатительных фабриках с использованием гравитационных процессов возникают серьезные технические и эксплуатационные трудности из-за низкой производительности существующего оборудования, главным образом, концентрационных столов. Создавшееся затруднение привлекло внимание многих исследователей. Были начаты поиски эффективных и экономичных способов обогащения, из которых заслуживают серьезного внимания процессы концентрации в винтовом и суживающемся потоках. На протяжении последних десятилетий проведены исследования процессов и разработано несколько типов высокопроизводительного оборудования. Одним из направлений были работы по исследованию процесса концентрации в винтовом потоке и разработкам винтовых сепараторов.

Исследования процесса концентрации

При этих исследованиях главное внимание было уделено выявлению влияния на процесс концентрации следующих основных геометрических параметров винтового желоба: формы и размеров поперечного сечения, диаметра, шага витка, длины и вида рабочей поверхности.

В результате сравнительных испытаний большого числа сепараторов (с различными сечениями в виде вогнутой и выпуклой окружностей, горизонтального и вертикального эллипсов разных размеров, наклонной и горизонтальной прямых) установлено, что наилучшие показатели получены на сепараторе, у которого поперечное сечение желоба выполнено в виде дуги горизонтального эллипса с длиной большой полуоси, равной 1/3 диаметра желоба. В последующие годы уточнено положение границы внутреннего борта — он располагается в точке с углом наклона профиля 5°, а наружный борт с учетом удаления избыточной воды — в точке с углом наклона профиля 45°. Для обогащения шламов, в которых ценный компонент имеет крупность минус 0,1 мм, поперечное сечение должно быть в виде прямой с углом наклона 5°.

Установлена зависимость между диаметром желоба и крупностью извлекаемого ценного компонента, при этом на сепараторах большого диаметра, например 2000 мм, эффективно извлекаются ценные компоненты крупностью 0,07–5,0 мм, а на сепараторе диаметром 1000 мм крупность меньше и составляет 0,7–2,0 мм. От диаметра желоба также зависит его производительность, величина которой пропорциональна квадрату диаметра.

Эффективность концентрации существенно зависит от величины шага витка или угла наклона поверхности винтового желоба. Оптимальной величиной шага витка является отношение его к диаметру в пределах 0,7–1,0.

Длина винтового желоба, которую принято определять числом витков, существенно влияет на показатели концентрации. Наиболее интенсивно процесс обогащения протекает на первых двух витках. При меньшей длине снижается степень концентрации и повышается содержание ценного компонента в хвостах. Оптимальное число витков винтового желоба зависит от физических свойств разделяемых минералов. Экспериментально установлено, что извлечение вольфрамита после двух витков составляет 60%, после 3-х и 4-х витков — соответственно, 70 и 74%, а на последующих возрастает всего на 1,5%. Поэтому в практике обогащения в основном применяются винтовые сепараторы с длиной желоба в 4 витка.

В последнее десятилетие проведены дополнительные исследования по уточнению оптимальной длины винтового желоба. На винтовом желобе длиной 2 витка проводили концентрацию рудного материала с получением на конце желоба трех продуктов: концентрата, промпродукта и хвостов. Концентрат выделялся, как конечный продукт, а промпродукт и хвосты раздельно подвергали концентрации на винтовом желобе длиною 2 витка. В результате такого обогащения, включающего три операции концентрации на винтовом желобе общей длиной в 4 витка, получены технологические показатели, которые существенно лучше результатов обогащения на четырехвинтовом желобе. Полученные результаты послужили основанием для разработки винтового сепаратора блочного типа, в котором реализуется многооперационный процесс концентрации. Изготовлен и испытан экспериментальный образец сепаратора диаметром 1500 мм, проведены сравнительные испытания в промышленных условиях, получены высокие технологические показатели (табл.). Разработана конструкция опытного образца сепаратора диаметром 1500 мм типа СВБ-15 (рис.1), техническая документация передана заводу-изготовителю.

Табл. Показатели обогащения отмытых ильменитсодержащих песков фабрики Лемненского рудннка Иршинского ГОКа на винтовых сепараторах блочного и обычного (CB3Л-1500) типов

Рабочая поверхность винтового желоба под воздействием абразивности минеральных зерен подвержена интенсивному износу, поэтому она должна быть выполнена из износостойкого материала. Кроме того, свойства рабочей поверхности должны способствовать эффективному разделению минеральных зерен. С целью выбора материала были проведены исследования по оценке эффективности процесса концентрации на винтовых желобах с различными покрытиями, в том числе из листовой стали, бетона, линолеума и резины. Лучшие технологические показатели процесса обогащения были получены на сепараторе с резиновым покрытием.

Эффективность концентрации на винтовом сепараторе существенно зависит от характеристики обогащаемого рудного материала. Особенно влияет плотность, крупность и форма зерен ценных минералов, а также минеральный состав тяжелой фракции. Экспериментальным путем установлено, что чем выше плотность ценного компонента, тем эффективнее протекает процесс концентрации. Наиболее благоприятной формой зерен ценных минералов является пластинчатая или игольчатая, а для минералов пустой породы — округлая.

На эффективность процесса концентрации оказывает влияние содержание тяжелых минералов или тяжелой фракции. Так, при их содержаниях от 10 до 20% показатели концентрации достигают наибольших значений. При низких содержаниях ценных компонентов и тяжелой фракции снижается степень концентрации. Оказывает положительное влияние на процесс концентрации и способствует эффективности разделения присутствие в обогащаемых рудных материалах, кроме ценных компонентов, других тяжелых минералов промежуточной плотности, например, сульфидов.

Конструкции винтовых сепараторов и шлюзов

Вопросами конструирования и изготовления отечественных винтовых сепараторов занимались многие институты, организации и заводы. Разработки и испытания проводились в институтах «Иргиредмет», «Механобр», «ВИМС», «Механобрчермет», «Гиредмет» и ряде других. На первом этапе проведения конструктивных разработок за основу принимались геометрические параметры, заимствованные у зарубежных сепараторов, а в последних разработках использовались параметры, разработанные в Иргиредмете.

Изготовление первых образцов винтовых сепараторов производилось, в основном, в механических мастерских институтов, а серийное производство различных типов аппаратов было организовано на новосибирском заводе «Труд», мастерских Иршинского ГОКа (Украина), Свердловском заводе горноспасательного оборудования, Усольском заводе горного оборудования.

Винтовой сепаратор и шлюз включают следующие основные устройства: винтовой желоб, устройства для выделения продуктов обогащения, систему распределения смывной воды, пульп делитель, пульп приемники и каркас. Основное требование, предъявляемое к винтовому желобу, состоит в том, чтобы геометрическая форма и его размеры были строго выдержаны по всей длине. Кроме того, технология изготовления не должна быть сложной, трудоемкой и дорогостоящей.

В Иргиредмете разработана технология изготовления винтовых желобов в армоцементном исполнении, которая апробирована при производстве большого количества экспериментальных и промышленных образцов на действующих предприятиях. Заводская практика производства винтовых желобов из различных материалов показала, что наиболее приемлемым является способ изготовления в литом исполнении из силумина с футерованием рабочей поверхности износостойкой резиной. Сепараторы и шлюзы в силуминовом исполнении получили наибольшее применение на отечественных предприятиях.

Разработана технология изготовления винтовых желобов в стеклопластиковом исполнении, у которых рабочая поверхность футеруется пластбетоном с абразивным наполнителем, и др.

Сравнительными испытаниями определено, что продукты обогащения, с учетом технологических показателей и эксплуатационных данных, более целесообразно выделять на конце винтового желоба. Исходя из этого, у всех типов отечественных сепараторов и шлюзов на конце каждого винтового желоба установлены делители продуктов обогащения. У много желобных сепараторов и шлюзов для выделения продуктов обогащения и объединения одноименных продуктов в отдельные потоки устанавливают дистрибуторы.

На внутренний борт винтового желоба должна подаваться смывная вода, которая позволяет удалять из веера концентрата зерна пустой породы, исключать возможность заиливания внутреннего борта и создавать условия для лучшего транспортирования концентрата. С этой целью сепаратор и шлюз снабжаются системой смывной воды, включающей распределитель-дозатор и водораспределители, с помощью которых вода распределяется равномерно по всей длине внутреннего борта винтового желоба. Существует большое множество конструкций распределителей смывной воды, из которых следует отдать предпочтение распределителю желобчатого вида.

Сепараторы много желобного исполнения снабжаются пульп делителями, с помощью которых поступающая на сепаратор пульпа равномерно распределяется по всем желобам. Отечественные сепараторы оснащаются пульп делителями реактивного типа.

Испытания винтовых сепараторов и шлюзов

Промышленные испытания винтовых сепараторов проводили на рудах и песках, содержащих благородные, цветные, редкие, черные металлы и алмазы.

Сравнительными испытаниями винтовых сепараторов и шлюзов в промышленных условиях на вольфрам содержащих рудах Инкурского, Холтосанского и Спокойненского месторождений установлено, что эти аппараты обеспечивают технологические показатели, равноценные со столом более высокие, чем аппараты струйного типа, виброконцентраторы и коротко конусные гидроциклоны. По результатам испытаний разработаны технологические схемы обогащения с использованием винтовых сепараторов и шлюзов, которые значительно упрощают техническую реализацию и условия эксплуатации, улучшают экономические показатели работы фабрик. После сравнения действующих и рекомендуемых технологий по техническим, экономическим и эксплуатационным показателям винтовые сепараторы и шлюзы были рекомендованы к применению на трех фабриках Джидинского и двух фабриках Орловского ГОКов.

Промышленные испытания винтовых сепараторов и шлюзов проведены на оловосодержащих рудах Шерловогорского, Солнечного и Депутатского ГОКов. При испытаниях получены равноценные технологические показатели со столом. Учитывая существенные преимущества винтовых сепараторов и шлюзов по техническим и эксплуатационным данным в сравнении со столами, они рекомендованы к внедрению на действующих фабриках этих комбинатов.

Промышленные испытания винтовых сепараторов и шлюзов проведены на различных продуктах технологических схем обогащения редкометалльных руд на фабриках Ловозерского ГОКа. При испытаниях получены положительные результаты, разработаны и рекомендованы к внедрению схемы, в которых используются винтовые сепараторы.

Особый интерес представляют исследования по разработке технологии обогащения редкометалльных песков. В институте «Иргиредмет» были проведены исследования по разработке технологии первичного обогащения песков Самотканского, Кумольского, Тобольского, Лемненского, Междуреченского, Бунинского, Иршинского месторождений. В результате испытаний по техническим, экономическим и эксплуатационным показателям рекомендованы схемы с применением винтовых сепараторов.

Рядом исследований, полупромышленных и промышленных испытаний показана возможность применения винтовых сепараторов для извлечения свободного золота на ЗИФ. Промышленными испытаниями винтового сепаратора во второй стадии измельчения ЗИФ рудника им.Матросова показано, что сепаратор обеспечивает большее извлечение золота, чем отсадочные машины. Также установлено, что стол и винтовой сепаратор при перечистке концентратов отсадочных машин обеспечивают идентичные показатели. Так, на Араратской ЗИФ (Армения) винтовые сепараторы рекомендованы к внедрению в узле перечистки концентратов отсадочных машин. На этой же ЗИФ после испытаний винтовые сепараторы рекомендованы к внедрению в контрольной операции перед флотацией.

Промышленными испытаниями винтовых сепараторов также установлена целесообразность их применения вместо отсадочных машин на Омсукчанской ЗИФ (Магаданская обл.).

Лабораторными исследованиями и полупромышленными испытаниями золотосодержащих руд Сухоложского месторождения (Иркутская обл.) показана целесообразность использования винтовых сепараторов в технологии гравитационного обогащения этих руд.

Впервые в мировой практике винтовые сепараторы нашли применение в технологии обогащения алмазосодержащих руд на отечественных предприятиях Якутии. Для обогащения алмазосодержащих руд были разработаны параметры и конструкция винтового сепаратора диаметром 1500 мм. Первые промышленные испытания такого сепаратора проводились на продукте гидроклассификации крупностью ~2 мм. Испытания показали, что при выходе концентрата 10,8% извлечение алмазов составило 98%. Винтовой сепаратор диаметром 1500 мм в двухжелобном исполнении обеспечивает высокую (40–50 т/ч) производительность. На основании положительных результатов испытаний винтовые сепараторы рекомендованы к использованию для обогащения рудных материалов крупностью ~2 мм на действующих фабриках.

-0+0

• Содержание сайта
• Комментарии
• Главная страница