Производство винтовых сепараторов и оборудования

Винтовые аппараты представляют особую разновидность аппаратов, работающих по принципу разделения материала в безнапорном наклонном потоке малой глубины. В отличие от всех известных аппаратов этого типа у винтовых аппаратов неподвижный наклонный гладкий желоб выполнен в виде спирали с вертикальной осью. Пульпа загружается в верхнюю часть желоба и под действием силы тяжести стекает вниз в виде тонкого разной глубины по сечению желоба потока. При движении в потоке помимо обычных гравитационных и гидродинамических сил, действующих на зерна, развиваются центробежные силы. Тяжелые минералы концентрируются у внутреннего борта желоба, а легкие - у внешнего. Желоб винтовых сепараторов в поперечном сечении представляет собой 1/4 окружности или вытянутого эллипса.

Разновидностью винтовых аппаратов являются винтовые шлюзы. Винтовые шлюзы имеют более широкий желоб с малым наклоном его днища. Они предназначены для обогащения тонкозернистых материалов (менее 0,074 мм) при малых скоростях движения потока в желобе.
Винтовые аппараты быстро нашли широкое применение для обогащения мелкозернистых песков, содержащих ильменит, циркон, рутил,шлам угольный,шлам железосодержащий и другие полезные минералы. Применение высокопроизводительных и дешевых винтовых аппаратов и шлюзов на многих гравитационных фабриках позволило увеличить производительность фабрик в 1,5 - 2 раза без увеличения площади и снизить себестоимость продукции.

Движение зерен по желобу винтового аппарата

Минеральное зерно, движущееся в потоке пульпы по винтовому желобу, испытывает одновременно воздействие сил, различных по величине и направлению. Равнодействующая их определяет траекторию движения зерна и его положение в поперечном сечении потока.
В отличие от поведения зерен в прямых наклонных потоках в винтовом потоке зерна имеют перемещение относительно друг друга не только вдоль желоба, но и в поперечном направлении. В итоге легкие зерна, имеющие большую скорость перемещения по потоку, не только обгоняют зерна придонного слоя потока, но и смещаются под влиянием большей центробежной силы и поперечной циркуляции к внешнему борту потока, образуя, таким образом, веер продуктов на желобе.

Сущность процесса концентрации на винтовом сепараторе

Процесс разделения зернистого материала на винтовом желобе согласно представлениям ряда исследователей имеет два этапа (фазы)
1. Расслаивание материала по вертикали и переход тяжелых минералов в придонный слой.
2. Смещение (перераспределение) зерен в радиальном направлении, образование минерального веера продуктов сепарации.

Достигнув равновесного состояния, далее зерна движутся по своим винтовым траекториям.

Первый этап является общим для всех процессов разделения в тонком слое пульпы, движущейся по наклонной поверхности. Расслоение зерен проходит в соответствии с принципами, изложенными выше. Большое значение при этом имеют турбулентные пульсации потока, а также явления сегрегации при движении сплоченного придонного слоя. На этом этапе в придонные слои избирательно переходят крупные тяжелые зерна и менее избирательно —тяжелые мелкие зерна. Основными факторами разделения здесь одновременно являются и крупность, и плотность зерен. Придонный слой обогащается тяжелой мелкой фракцией.

Второй этап концентрации многими авторами связывается с явлением поперечной циркуляции потока. Однако поперечное перемещение зерен вызывается также: неодинаковой продольной скоростью легких зерен, занимающих верхние слои, и тяжелых зерен, движущихся в придонных слоях, что приводит к возникновению неодинаковых центробежных сил. Верхние зерна вынуждены под действием этих сил
сместиться к внешнему борту; тангенциальной составляющей от веса зерна, которая возникает из-за наклона винтовой поверхности в сторону оси винтового желоба (угол b ) для зерен, движущихся в сплоченном состоянии по дну желоба.

Конструкция винтовых аппаратов

Винтовые аппараты разделяют на аппараты для обогащения неклассифицированных или ширококлассифицированных материалов крупностью от 0,1 до 3 мм и шлюзы для обогащения тонкозернистых материалов от 0,02 до 0,5 мм (см. рис.). Винтовой аппарат состоит из винтового желоба, пульпоприемника, устройства для разделения и вывода продуктов обогащения, распределителя смывной воды и несущего каркаса.

Пульпоприёмник устанавливается в начале аппарата или шлюза и служит для уменьшения скорости потока пульпы, поступающего из пульпопровода, а также для предварительного формирования потока с целью плавного ввода его на винтовой желоб. Наиболее распространен улитковый пульпориемник спиральный желоб с возрастающим радиусом кривизны.
Устройства для разделения продуктов обогащения (отсекатели). Отделение продуктов обогащения из веера на витках винтового желоба производят поворотными ножами, устанавливаемыми у отверстия с отводящим трубопроводом интервалом 0,5-1 виток. На верхних витках отбирают концентрат, а на нижних промпродукты. Хвосты разгружаются в конце желоба.
Также разработано устройство для выделения продуктов обогащения. Его устанавливают в конце желоба (на выходе всего потока) для рассекания встречного потока на отдельные вертикальные слои по всему его поперечному сечению. Такой делитель потока позволяет легко регулировать выход продуктов.
Распределители смывной воды обеспечивают равномерную подачу ее по всему периметру внутреннего борта желоба. Наиболее простыми являются распределители желобчатого типа. У этих конструкций к рабочему желобу примыкает маленький желобок для воды. Он может быть с внутренней или внешней стороны. С помощью трубок, установленных навстречу потоку (из внешнего желобка), или просто через прорези (из внутреннего желобка) в стенке вода поступает к внутреннему борту.
Применение работы винтовых аппаратов
Установка винтовых аппаратов в начале процесса обогащения обеспечивает выделение сразу значительного количества отвальных хвостов, а это позволяет существенно увеличить производительность остального оборудования и снизить расходы на обогащение.
Простота в обслуживании, отсутствие механического привода и потребления энергии, малая площадь и высокая надежность в работе отличают винтовые сепараторы.

Применение винтовых аппаратов качественно изменило гравитационные фабрики. Значительно упростились технологические схемы и управление процессами. Обслуживание аппаратов состоит в соблюдении заданного режима загрузки и внешнем осмотре состояния желобов аппарата. Нормы обслуживания на крупных фабриках доходят до 200-300 аппаратов на одного оператора.
С появлением винтовых аппаратов стало возможным строительство автоматизированных фабрик с низкой себестоимостью обогащения редкометальных песков.
Первоначально установленные винтовые аппараты М-3 в настоящее время заменены современными, более эффективными аппаратами СВ-2-1000 с силуминовыми желобами. Эти аппараты позволяют иметь большую степень концентрации (в сравнении с М-3) и лучшее извлечение тяжелой фракции. Внедрение новых аппаратов на одной из драг позволило сократить на две операции технологическую схему, уменьшить фронт доводочных операций, сократить численность обслуживающего персонала на 40 % и повысить производительность драги на 4 %.

Хвосты обогащения являются неизбежным побочным продуктом производственной деятельности предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых. Невозможно точно оценить количество хвостов, скопившихся за все время. По самым скромным оценкам, мировой объем всех хвостов исчисляется миллиардами тонн.
Продолжающееся накопление хвостов представляет собой серьезную экологическую проблему, поскольку они занимают огромные площади земли и, как правило, содержат тяжелые металлы и опасные вещества, которые в случае утечки могут нанести вред окружающей среде. При этом в хвостохранилищах содержится значительное количество разнообразных ценных компонентов, не извлеченных в процессе обогащения руды и угля.
Вовлечение хвостов в повторную переработку позволяет доизвлечь ценные компоненты, повысив прибыль и общую эффективность добычи полезных ископаемых. Повторная отработка является важным процессом для снижения негативного воздействия на окружающую среду, сокращения занимаемых площадей и высвобождения земли под другие нужды, попутного извлечения тяжелых металлов и дезактивации опасных химических веществ.

Повторная переработка хвостов требует наличия технологий, позволяющих обеспечить высокую рентабельность и производительность этого процесса, достаточный уровень извлечения, простоту аппаратурного оформления, минимальное или полное отсутствие строительных работ и низкие эксплуатационные затраты.

Наиболее подходящим процессом, с точки зрения максимального соответствия всем этим требованиям, бесспорно, является процесс обогащения на винтовых аппаратах.
• Производительность. Производительность винтовых аппаратов зависит от многих факторов, таких как: тип минерального сырья, гранулометрический состав, форма спирали, ее размер, скорость подачи и т. д. Невозможно указать единое точное значение производительности, поскольку оно может сильно различаться в зависимости от случая и условий применения винтовой сепарации. Между тем в целом винтовые аппараты достаточно производительны и могут обрабатывать большие объемы материала.
• Показатели извлечения. Несмотря на то что извлечение на винтовых аппаратов зависит от размера, формы и соотношения различных минералов, скорости подачи материала, условий эксплуатации и т. д., для большинства минералов промышленно значимых элементов показатель извлечения находится на высоком уровне, в том числе более 90 %.
• Эксплуатационные расходы. Винтовые аппараты— один из немногих типов оборудования, в которых нет движущихся механизмов, или электроприводов. Изготовленные из легких, но прочных и устойчивых к истиранию материалов, они требуют минимального технического обслуживания и ремонта. Винтовые аппараты относятся к оборудованию с наименьшими капитальными и эксплуатационными затратами.

МОК представляет собой комплект оборудования непрерывного действия, предназначенный для мокрого обогащения ГМТ и классифицированного рядового угля класса крупности -40,0 мм+0,01мм методом гравитационной сепарации в тяжелой среде с производительностью сухого материала не более 120 т/ч. Отличительной особенностью МОК является то, что он представляет собой сборно-разборную конструкцию контейнерного типа. Все основное оборудование смонтировано на заводе-изготовителе. На месте эксплуатации производится сборка под руководством представителей завода-изготовителя.