RU2715491C1 - Способ разделения частиц по плотности методом тяжелосредной сепарации - Google Patents
Способ разделения частиц по плотности методом тяжелосредной сепарации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2715491C1 RU2715491C1 RU2019114443A RU2019114443A RU2715491C1 RU 2715491 C1 RU2715491 C1 RU 2715491C1 RU 2019114443 A RU2019114443 A RU 2019114443A RU 2019114443 A RU2019114443 A RU 2019114443A RU 2715491 C1 RU2715491 C1 RU 2715491C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- particles
- density
- xenon
- heavy
- separation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
- B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
- B03B5/28—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating by sink-float separation
- B03B5/46—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating by sink-float separation using dry heavy media; Devices therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
- B07B4/00—Separating solids from solids by subjecting their mixture to gas currents
- B07B4/08—Separating solids from solids by subjecting their mixture to gas currents while the mixtures are supported by sieves, screens, or like mechanical elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам сепарации из состава смесей полезных компонентов, разделения смесей твердых частиц по плотности и размерам, в частности, металлов, платины, золота из горнорудного сырья. Способ разделения частиц по плотности методом тяжелосредной сепарации включает смешение твердых веществ с несущей тяжелой средой, заданная плотность которой больше плотности легких частиц и меньше плотности тяжелых, придание несущей среде движения в рабочей полости сепаратора под действием перепада давления, в результате чего более плотные частицы под действием гравитационной силы смещаются относительно потока несущей среды, а более легкие - под действием Архимедовой силы всплывают, обеспечивая разделение частиц на тяжелую и легкую фракции с последующим их выводом из рабочей полости. В качестве несущей среды используют ксенон, плотность которого выбирают в зависимости от плотности разделяемых частиц путем изменения давления ксенона на входе в сепаратор с последующим снижением давления по мере оседания разных по плотности частиц. После вывода ксенона из рабочей полости сепаратора обеспечивают возврат ксенона к исходному состоянию для осуществления замкнутого цикла. Технический результат - более полное извлечение полезного ископаемого из руды, повышение производительности. 1 ил.
Description
Изобретение относится к способам сепарации из состава смесей полезных компонентов, разделения смесей твердых частиц по плотности и размерам, в частности металлов, платины, золота из горнорудного сырья. Изобретение может быть использовано в технологических процессах по отделению пустой породы в горнодобывающей, обогатительной, химической и других областях промышленности.
При извлечении мелкого и тонкого свободного золота или других полезных ископаемых из руд и россыпей остро стоят вопросы реализации простых и экономичных технологических схем без использования токсичных реагентов на базе гравитационных методов с повышенной точностью разделения. Известен метод тяжелосредной сепарации, иначе называемый обогащением в тяжелой среде, как наиболее простой и применяемый процесс гравитационного обогащения. В настоящее время возрос интерес к проблемам гравитационного обогащения из-за необходимости освоения экологически чистых технологий и уменьшения энергоемкости обогатительных производств, из-за снижения содержания в рудах полезных компонентов. Метод тяжелосредной сепарации основан на разделении минеральных компонентов руды (песков) по их удельному весу в устойчивой тяжелой среде, заданная плотность которой больше плотности самого легкого минерала и меньше плотности самого тяжелого минерала (Баранова Т.В., Соловьева Л.С. «Обогащение руд процессом тяжелосредной сепарации», ОАО «Иргиредмет» Золотодобыча, №118, Сентябрь, 2008). Отличительной особенностью процесса тяжелосредной сепарации по сравнению с другими методами гравитационного обогащения является то, что он характеризуется наибольшей точностью разделения по плотности, а это позволяет получить высокое извлечение ценного компонента.
Известен способ обработки добытой руды методом тяжелосредной сепарации путем разделения частиц по плотности в жидкой среде, плотность которой лежит между плотностью включений и плотностью руды (патент FR 2564749, публик. 29.11.1985), затонувшее вещество подвергают выведению и дальнейшей переработке, а плавающее вещество неоднократно просеивают, чтобы отделить крупные частицы от более мелких частиц.
Таким образом, необходимость неоднократности просеивания частиц оказывает негативное влияние на экономическую полезность системы.
Известен способ разделения частиц по плотности, который включает подачу смеси частиц разной плотности в несущую среду, последующее расслоение частиц по глубине рабочего слоя среды и вывод их из ее объема, предварительное покрытие водой свободной поверхности разделительной жидкости, дробление или измельчение перед сепарацией разделяемых частиц. В качестве несущей среды используют квазиутяжеленный магнитным полем ферромагнитный коллоид, который покрывают слоем немагнитной жидкости, например, водой, слабо растворяющей ферромагнитный коллоид, при этом процесс осуществляют в ферромагнитном коллоиде с физической плотностью 0,96 г/см2 и намагниченностью насыщения 18 кА/м и тока в катушках 3,5-8,5 А (патент RU 2486962, опублик. 10.07.2013).
Недостатками данного способа являются низкое извлечение золота в концентрат при переработке мелкозернистого сырья из твердых частиц с малой разницей в плотности или высоким содержанием легких и средних по плотности частиц. Это обусловлено образованием агрегатов из частиц в виде длинных прядей, за счет действия горизонтальных составляющих магнитных выталкивающих сил в объеме магнитной жидкости. Агрегаты частиц формируются вдоль силовых линий магнитного поля, то есть поперек движения потока частиц. Это замедляет движение общего потока и препятствует высвобождению из него тяжелых частиц. В результате извлечение золота в концентрат уменьшается.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является способ разделения частиц по плотности методом тяжелосредной сепарации, в частности, способ сепарации благородных металлов из горнорудного сырья по патенту RU 2275229 (опублик. 27.04.2006). Способ включает подачу через окно ввода в рабочую полость гравитационного сепаратора несущей среды (жидкость/вода/воздух/газ), содержащей разные по плотности частицы примеси. Несущая среда движется под действием перепада давления. Гравитационный сепаратор для выделения частиц примеси более плотных, чем несущая среда состоит из корпуса, верхней крышки, пластин, образующих рабочие слои, кювет с отверстиями для вывода концентрата частиц примеси, накопительных камер.
Двигаясь вдоль пластин, несущая среда через какое-то время приобретает ламинарное стационарное и преимущественно одномерное течение в горизонтальном направлении под действием градиента давления, созданного, например, за счет перепада уровней жидкости на входе и выходе сепаратора. Для придания требуемой формы движению несущей среды - течения типа Хилли-Шоу требуется выполнение двух неравенств:
где: H - высота пластин, м; L>4H - длина пластин, м; d - характерный зазор между пластинами 0,001≤d≤0,01, м; А<Н - продольный размер окна ввода сепарируемой среды, м; ρ, μ - плотность кг/м3 и вязкость, кг/мс несущей среды (жидкости или газа); q - объемный расход жидкости или газа через слой, м3/с; Re*=1000 - критическое число Рейнольдса разрушения ламинарного стационарного и преимущественно одномерного течения в слое; ρТ - плотность частиц примеси, кг/м3; а - характерный размер частиц примеси м; n=1 - характерная величина перегрузки в слое; ϕ - угол наклона пластин к линии действия гравитационной силы, град; Ф(ϕ) - безразмерная функция влияния угла ϕ, определяемая по формуле Ф(ϕ)=(1+0,17|φ|)cos(πϕ/180) для диапазона ϕ≤20°. Таким образом, устраняется паразитный эффект вторичного перемешивания и под действием гравитационной силы более плотные, чем несущая среда частицы примеси смещаются вниз, концентрируются в кюветах вдоль нижней стенке рабочей полости и через специальные отверстия выводятся из нее в накопительную камеру и далее в выходной трубопровод, а более легкие частицы всплывают, и далее рабочую среду с легкими частицами выводят из рабочей полости сепаратора через окно выпуска на верхней крышке корпуса.
К недостаткам ближайшего аналога следует отнести сложность конструкции, из-за необходимости формирования в несущей среде тонких слоев, образованных параллельными или почти параллельными плоскими удлиненными пластинами и требования выполнения вышеприведенных неравенств. Кроме того, при сепарации некоторых полезных ископаемых такой способ не всегда применим, т.к. накладывает жесткие требования на выбор материала пластин, который не должен взаимодействовать с элементами руды. Все это ведет к снижению его функциональных возможностей.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение функциональных возможностей способа.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе разделения частиц по плотности методом тяжелосредной сепарации, включающем смешение твердых веществ с несущей тяжелой средой, заданная плотность которой больше плотности легких частиц и меньше плотности тяжелых, придание несущей среде движения в рабочей полости сепаратора под действием перепада давления, в результате чего более плотные частицы под действием гравитационной силы смещаются относительно потока несущей среды, а более легкие - под действием Архимедовой силы всплывают, обеспечивая разделение частиц на тяжелую и легкую фракции с последующим их выводом из рабочей полости, новым является то, что, в качестве несущей среды используют ксенон, плотность которого выбирают в зависимости от плотности разделяемых частиц путем изменения давления ксенона на входе в сепаратор с последующим снижением давления по мере оседания разных по плотности частиц, причем после вывода ксенона из рабочей полости сепаратора обеспечивают возврат ксенона к исходному состоянию для осуществления замкнутого цикла.
Использование в качестве несущей среды ксенона позволяет реализовать простую и экономичную технологическую схему процесса разделения, применяя инертный газ, который не вступает в реакцию с металлами или другими минеральными веществами руды, при этом не надо использовать токсичные реагенты и дополнительные узлы, утяжелители среды.
Изменение плотности ксенона в зависимости от плотности разделяемых частиц путем изменения давления ксенона на входе в сепаратор позволяет расширить диапазон плотностей разделяемых частиц простым способом, т.к. возможность регулировки давления несущей среды и обеспечения требуемого значения легко выполнить, используя при этом серийно выпускаемые агрегаты. Кроме того, можно регулировать величину результирующей силы, действующей на частицы, то есть задавать режим выделения частиц заданной плотности.
Последующее постепенное снижение давления несущей среды в процессе оседания плотных частиц до вывода ксенона из рабочей полости сепаратора, позволяет обеспечить гравитационное расслоение всех частиц, плотность которых меньше плотности несущей среды. Граничной плотностью частиц, выделяемых в тяжелую фракцию, является плотность несущей среды, что увеличивает выход ценного компонента, уменьшая количество отвального продукта, расширяя функциональные возможности способа.
Возврат ксенона к исходному состоянию после его вывода из рабочей полости для осуществления замкнутого цикла обеспечивает рентабельность способа при технологичности и экономичности процесса, что расширяет область практического применения заявляемого способа.
На изображении представлена схема сепарационной системы, позволяющей реализовать заявляемый способ, где: 1 - баллон с ксеноном; 2 - бункер с рудой; 3 - вентиль для ввода ксенона; 4 - гравитационный сепаратор; 5 - расширение рабочей полости сепаратора; 6 - накопительная камера для концентрата плотных частиц; 7 - накопительная камера для концентрата менее плотных, чем ксенон частиц; 8 - выходной трубопровод для вывода концентрата более плотных, чем ксенон частиц; 9 - выходной трубопровод для вывода концентрата менее плотных, чем ксенон частиц; 10 - вентиль для вывода ксенона из рабочей полости; 11 - компрессор.
Примером конкретного выполнения сепарационной системы для осуществления заявляемого способа может служить система сепарации благородных металлов (золота, платины, палладия, редкоземельных металлов) или других полезных минералов (например, алмазов) из горнорудной руды. Сепарационная система включает баллон с ксеноном, бункер с рудой в виде сыпучей смеси из частиц разной плотности, гравитационный сепаратор для выделения частиц более плотных, чем ксенон. Большое влияние на показатели процесса разделения имеют физические характеристики исходного сырья и несущей среды, а также взаимодействия их друг с другом. Выбор ксенона (при состоянии ниже критической точки) в качестве несущей среды связан с тем, что он из числа химически чистых газов является одним из самых тяжелых. Ксенон имеет высокую плотность 5,9 кг/м3 (при температуре 0°C и нормальном давлении). Удобство использования ксенона связано также с его естественной радиационной чистотой. Сепаратор состоит из корпуса, с образованием рабочей полости, которая соединяется патрубками с системой трубопроводов. Рабочая полость выполнена с расширением. В нижней части сепаратора расположены кюветы с отверстиями для вывода концентрата более плотных, чем ксенон частиц в накопительную камеру, соединенную с выходным трубопроводом. В верхней части - расположены кюветы для сбора менее плотных, чем ксенон частиц для вывода концентрата в соответствующую накопительную камеру, соединенную с соответствующим выходным трубопроводом. Система трубопроводов снабжена вентилями для подачи в рабочую полость ксенона и для вывода из нее. Сепарационная система снабжена компрессорной установкой для осуществления процесса газоподготовки (сжатия газа до необходимого рабочего давления) перед закачкой ксенона в баллон и дальнейшего использования в цикле.
Способ разделения частиц по плотности осуществляли следующим образом.
После газоподготовки ксенон под давлением 20 атмосфер и плотностью, например, 7 кг/м3 (для извлечения золота, плотность которого 14 кг/м3) из баллона 1 через открытый вентиль 3 закачивают в зону сепарации - рабочую полость гравитационного сепаратора 4, после чего вентиль 3 закрывают. При этом сыпучую смесь из частиц разной плотности из бункера 2 также подают в рабочую полость сепаратора 4. Под действием гравитационной силы более плотные частицы смеси смещаются вниз, при этом сначала осаждаются самые плотные частицы, далее по направлению движения потока осаждаются остальные частицы, имеющие плотность большую, чем ксенон, который двигаясь в рабочей полости и попадая в ее расширенную часть, теряет давление и, соответственно снижается его плотность. При этом частицы, плотность которых меньше плотности ксенона под действием Архимедовой силы продвигаются по ходу потока, всплывают и концентрируются в верхней части рабочей полости. Плотные частицы концентрируются в кюветах на нижней стенке сепаратора 4 и через специальные отверстия (не показано на изображении) выводятся из его рабочей полости в накопительную камеру 6, а далее выводятся по выходному трубопроводу 8. Частицы, плотность которых меньше плотности ксенона, выводятся в накопительную камеру 7 и далее выводятся по выходному трубопроводу 9. Меняя давление ксенона можно регулировать величину результирующей силы, действующей на частицы, то есть задавать режим выделения частиц нужной плотности, что обеспечивает расширенные функциональные возможности способа разделения. Ксенон без полезного компонента и отвала через открытый вентиль 10 выводится из рабочей полости для дальнейшего использования после газоподготовки с помощью компрессорной установки 11.
Таким образом, заявляемый способ имеет расширенные функциональные возможности и обеспечивает более полное извлечение полезного компонента из руды и высокую производительность.
Claims (1)
- Способ разделения частиц по плотности методом тяжелосредной сепарации, включающий смешение твердых веществ с несущей тяжелой средой, заданная плотность которой больше плотности легких частиц и меньше плотности тяжелых, придание несущей среде движения в рабочей полости сепаратора под действием перепада давления, в результате чего более плотные частицы под действием гравитационной силы смещаются относительно потока несущей среды, а более легкие - под действием Архимедовой силы всплывают, обеспечивая разделение частиц на тяжелую и легкую фракции с последующим их выводом из рабочей полости, отличающийся тем, что в качестве несущей среды используют ксенон, плотность которого выбирают в зависимости от плотности разделяемых частиц путем изменения давления ксенона на входе в сепаратор с последующим снижением давления по мере оседания разных по плотности частиц, причем после вывода ксенона из рабочей полости сепаратора обеспечивают возврат ксенона к исходному состоянию для осуществления замкнутого цикла.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019114443A RU2715491C1 (ru) | 2019-05-08 | 2019-05-08 | Способ разделения частиц по плотности методом тяжелосредной сепарации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019114443A RU2715491C1 (ru) | 2019-05-08 | 2019-05-08 | Способ разделения частиц по плотности методом тяжелосредной сепарации |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2715491C1 true RU2715491C1 (ru) | 2020-02-28 |
Family
ID=69768195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019114443A RU2715491C1 (ru) | 2019-05-08 | 2019-05-08 | Способ разделения частиц по плотности методом тяжелосредной сепарации |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2715491C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2029637C1 (ru) * | 1991-12-23 | 1995-02-27 | Петр Иванович Пашник | Способ разделения сыпучих материалов в псевдоожиженном слое и устройство для его осуществления |
RU2275229C2 (ru) * | 2004-05-27 | 2006-04-27 | Сергей Михайлович Дроздов | Способ сепарации частиц примеси из жидкостей и газов и устройство для его осуществления (варианты) |
EP2857352A2 (en) * | 2013-10-03 | 2015-04-08 | Air Products And Chemicals, Inc. | System and method for xenon recovery |
JP2015080731A (ja) * | 2013-10-21 | 2015-04-27 | 岩谷瓦斯株式会社 | 比重分離方法及び比重分離液 |
RU2668818C2 (ru) * | 2014-12-30 | 2018-10-08 | Таншань Шэньчжоу Мэньюфэкчеринг Ко., Лтд | Сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом, в котором применяется слой для отделения в тяжелой среде сухим способом, и устройство для отделения |
-
2019
- 2019-05-08 RU RU2019114443A patent/RU2715491C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2029637C1 (ru) * | 1991-12-23 | 1995-02-27 | Петр Иванович Пашник | Способ разделения сыпучих материалов в псевдоожиженном слое и устройство для его осуществления |
RU2275229C2 (ru) * | 2004-05-27 | 2006-04-27 | Сергей Михайлович Дроздов | Способ сепарации частиц примеси из жидкостей и газов и устройство для его осуществления (варианты) |
EP2857352A2 (en) * | 2013-10-03 | 2015-04-08 | Air Products And Chemicals, Inc. | System and method for xenon recovery |
JP2015080731A (ja) * | 2013-10-21 | 2015-04-27 | 岩谷瓦斯株式会社 | 比重分離方法及び比重分離液 |
RU2668818C2 (ru) * | 2014-12-30 | 2018-10-08 | Таншань Шэньчжоу Мэньюфэкчеринг Ко., Лтд | Сепаратор для отделения в тяжелой среде сухим способом, в котором применяется слой для отделения в тяжелой среде сухим способом, и устройство для отделения |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Nayak et al. | Application of enhanced gravity separators for fine particle processing: An overview | |
Schriner et al. | Centrifugal concentration of rare earth minerals from calcitic gangue | |
RU2715491C1 (ru) | Способ разделения частиц по плотности методом тяжелосредной сепарации | |
RU2200632C2 (ru) | Способ обогащения окисленных никельсодержащих руд | |
Balasubramanian | Overview of mineral processing methods | |
Mitchell et al. | A review of gold particle-size and recovery methods | |
Koppalkar | Effect of operating variables in knelson concentrators: a pilot-scale study | |
Stone | The evolution of paste for backfill | |
Balasubramanian | Gravity separation in ore dressing | |
Grewal | Introduction to mineral processing | |
Turner | Gravity concentration, past, present and future | |
Grigorova et al. | Granulometric separation in laminar flow | |
Gungoren et al. | Introduction to Mineral Research | |
Aziz AbdulKareem | Improvement and modelling of the Knelson concentrator | |
RU2780443C1 (ru) | Способ обогащения тяжелой тонкодисперсной фракции гидровзвеси | |
RU2814041C1 (ru) | Способ гравитационного извлечения золота при обогащении россыпей | |
RU2814037C1 (ru) | Способ гравитационного извлечения золота при обогащении россыпей | |
CN204523282U (zh) | 一种可用于微细颗粒分选的水力旋流分选装置 | |
RU2814038C1 (ru) | Способ гравитационного извлечения золота при обогащении россыпей | |
RU2750896C1 (ru) | Способ доводки концентратов драгоценных металлов | |
CN218690376U (zh) | 一种前鼓式可调水力流场的锯齿波跳汰机 | |
RU2814049C1 (ru) | Способ гравитационного извлечения золота при обогащении россыпей | |
RU2816970C1 (ru) | Способ гравитационного обогащения ураносодержащих руд | |
RU2816972C1 (ru) | Способ гравитационного обогащения ураносодержащих руд | |
RU2817242C1 (ru) | Способ гравитационного обогащения ураносодержащих руд |