Обогащение в центробежных концентраторах и сепараторах

Среди гравитационного обогатительного оборудования особое место занимают центробежные аппараты, в которых разделение материала по плотности происходит под действием центробежных сил, во много раз превосходящих силы тяжести разделяемых частиц. Среди центробежных сепараторов наибольшее распространение получили центробежные безнапорные сепараторы периодического и непрерывного действия. Применяются они в основном для извлечения золота. В этих сепараторах создается центробежное поле высокой интенсивности с подачей дополнительной воды для рыхления материала.

Рабочим органом во всех типах центробежных сепараторах, работающих по принципу центрифугирования, является чаша в виде полусферы сложного профиля, которая изнутри футерована рифленой резиной. Исходный материал подается в центральную часть вращающейся чаши. Тяжелые частицы под действием центробежной силы отбрасываются к периферии конуса и попадают в рифы ( рис.103), куда под давлением подается вода для создания эффекта

Рис. 103. Схема работы центробежного сепаратора

псевдоожижения. При накоплении частиц тяжелых минералов в рифахони разгружаются в нижней части чаши через отверстие, легкие частицы увлекаются восходящим потоком воды и удаляются в верхней части чаши в виде хвостов.

Наибольшее распространение в промышленной практике получили центробежные концентраторы Нельсона ( Knelson), которые применяются в основном при обогащении золотосодержащих россыпей и руд, для улавливания золота из сульфидных и окисленных руд, на драгах, при переработке лежалых хвостов ( техногенных отвалов) более чем в 70 странах. В этих сепараторах, которые отличаются диаметром чаши, конструкций рабочего органа и видом разгрузки, центробежное ускорение может изменяться от 60 до 300 g, в среднем 90g.

На рис. 104 представлена схема и разрез центробежного концентратора Нельсона. В этих сепараторах исходное питание крупностью до 6 мм и плотности пульпы 25…40% твердого подается в нижнюю часть центральной чаши . Под действием центробежных сил тяжелые частицы оседают в рифах чаши, в которых имеются отверстия, куда подается под давлением вода, разрыхляющая слой осевших частиц, что приводит к также к сегрегации частиц, т.е. к распределению частиц не только по плотности , но и по крупности. Тяжелые частицы остаются в рифах конуса и по окончании цикла обогащения разгружаются вручную или автоматически. Легкие частицы потоком поступающей воды разгружаются через верхний край конуса. Время концентрирования в сепараторах составляет от 0,5 до 4 часов, а время выгрузки – 1 – 2 мин. В концентраторах Нельсона при подаче промывной воды создаются условия для извлечения частиц золота крупностью до 10 мкм. Степень концентрации в таких концентраторах может составлять до 1000…1500 при высоком извлечении золота. В табл. 47 приведена техническая характеристика основных типоразмеров центробежных концентраторов Нельсона.

Таблица 47. Техническая характеристика центробежных концентраторов Нельсона

KC MD–концентраторы с ручной разгрузкой, KC XD – с автоматической разгрузкой, KC CD – с центральной разгрузкой, KC VS – с виброгрохотом.

Центробежные концентраторы Фалкон (Falcon) отличаются от концентраторов Нельсоте тем, что количество улавливающих колец ( рифов) у них значительно меньше, а глубина их больше.

Скорость вращения чаши значительно больше, поэтому величина центробежного ускорения достигает 300g. Концентраторы, схема и разрез которых представлены на рис. 105, используются для извлечения тонкого свободного золота из руд и россыпей, техногенного минерального сырья при доводке золотосодержащих, оловянных и др. концентратов.

Рис.105. Схема центробежного концентратора Фалкон

1 – коническая чаша; 2 – ватержакет; 3 – полый вал для подачи воды; 4 – сальник; 5 – выгрузка концентрата; 6 – кран; 7 – приводной шкив

В настоящее время применяется три типа центробежных концентраторов Фалкон:

С – сепараторы с постоянной разгрузкой концентрата без прекращения подачи питания,

В – сепараторы с периодической разгрузкой через полый вал и

SB – сепараторы периодического действия с разгрузкой концентрата через выпускные клапаны.

В концентраторах с периодической разгрузкой имеется зона промывки, расположенная в верхней части вращающегося ротора. При вращении чаши ротора тяжелые частицы поднимаются по гладким стенкам чаши и удерживаются в рифлях верхней части чаши. Вода, поступающая в рифли, позволяет частицам мигрировать внутри «постели» и удерживаться в рифлях. При высоком значении центробежного ускорения извлекаются тяжелые частицы крупностью 10 и даже 5 мкм. При накоплении в рифлях слоя концентрата подача питания автоматически прекращается на 30 сек, вращение чаши замедляется, а вода из встроенных форсунок вымывает концентрат в желоб. Эти концентраторы отличаются высокой производительностью дл 390 т/ч, простотой эксплуатации, невысоким расходом смывной воды, возможностью работы при плотности пульпы до 45% твердого.

В табл. 48 приведена техническая характеристика основных типоразмеров центробежных концентраторов Фалкон.

Таблица 48. Техническая характеристика центробежных концентраторов Фалкон

Отечественной промышленностью выпускаются центробежные концентраторы типа ЦВК, в которых чаша концентратора совершает гармонические планетарные колебания высокой частоты с амплитудой 1…3 мм., что позволяет разрыхляться осевший на дне материал. Центробежное ускорение в этих сепараторах достигает 100 g. Тяжелые частицы задерживаются в рифлях, а легкие выносятся потоком наверх чаши.. Производительность таких концентраторов достигает 20 т/ч

Принцип концентрации в центробежном поле используется в центробежной отсадочной машине ЦОМ, которая состоит из двух цилиндрических отсадочных камер, вращающихся на независимых вертикальных осях, эксцентрикового балансирного привода и диафразмы, создающей пульсирующие колебания подрешетной воды. Разделение минеральных частиц по плотности происходит при одновременном воздействии на них возвратно-поступательного потока пульпы, как в отсадочной машине, и вращательного движения ротора, как в центробежном концентраторе. Исходный материал подается через пустотелый вал к основанию ротора и равномерно распределяется по его внутренней поверхности. Под действием пульсирующего потока воды частицы малой плотности взвешиваются в ней и направляются к сливному порогу. Тяжелые частицы проходят через слой естественной постели и через проницаемую стенку ротора попадают в днище, откуда разгружаются в виде концентрата.

Центробежные отсадочные машины ( табл.49) обеспечивают мобильную разгрузку надрешетного продукта и искусственной постели из отсадочного отделения, имеет эжекторную систему транспорта продуктов обогащения.

Таблица 49. Техническая характеристика центробежных отсадочных машин ЦОМ

Модуль+1 – ЦОМ-2 + ЦОМ-1М;

Модуль-2 - ЦОМ-3 + ЦОМ-1М