НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ СЕПАРАТОРОВ

С.И. Афанасенко
ЗАО «ИТОМАК» г. Новосибирск, Российская Федерация, e-mail: itomak@mail.ru

The new word in the extraction fine fractions of heavy particles are innovative developments of JSC "ITOMAK". Among them, first of all, we can mention the planetary separator and, also, complexes of multi rotor centrifugal concentrators.

Новым словом в извлечении тонких классов тяжелых частиц являются инновационные разработки ЗАО «ИТОМАК», и среди них, прежде всего, стоит отметить планетарный сепаратор.

Новый принцип разделения подаваемого материала в планетарном сепараторе заключается в простом вытеснении менее лёгких частиц более тяжёлыми в переменном центробежном поле чаши, за счёт вращения всей системы с несколькими чашами. Причем величина фактора разделения за период меняется от нуля до 100g. Принципиальная схема показана на рисунке.

Частички разделяются потому, что, имея разный удельный вес и размеры по разному ведут себя в переменном центробежном поле. Под действием серии переменных ускорений тяжелые частицы все глубже проседают в постель, вытесняя легкие. В момент, когда ускорение равно нулю наступает невесомость (постель разрыхляется). Таким образом, легкие частицы оказываясь на поверхности сносятся потоком воды в хвосты, которая подается с питанием.

Под действием центробежной силы тяжёлый продукт сползает по стенкам и по дну в тёмный угол чаши и концентрируется там. Лёгкий продукт также стремится в угол, но всем места не хватает, тяжёлый выжимает лёгкий.

В таком режиме, при интенсивном вращении, процесс разделения происходит в перекатывающейся песчаной призме, разжиженной в верхней части. При этом тяжёлые и лёгкие частички сами находят свою правильную траекторию. Чаши вращаются быстрее карусели, и за несколько переворотов призмы тяжёлые частички успевают занять место для концентрата в углу раньше, чем вращение карусели «сдует» их с пустой породой через край чаши. Разделение во встречных потоках происходит за счёт большей энергии тяжёлых частиц, а в воде – за счёт большей гидравлической крупности.

Поток пустой породы, перелетающий через край чаши, имеет определённую толщину. Чем больше производительность, тем толще слетающий поток, и тем больше может быть максимальная крупность перерабатываемого материала. Большой камень не сможет перекатиться через край чаши, если сносящий его поток гораздо тоньше.

Поведена целая серия тестовых экспериментов на модельных смесях. Тесты показали высокую эффективность извлечения тонких классов тяжелых частиц. Например, извлечение ферросилиция (удельный вес около 7 г/см. куб.) крупностью - 40 мкм составляет не менее 95-97%. Об этом будет отдельная статья.

Питатель - конструкции в виде крестовины из труб. Питание поступает в конуса под действием центробежной силы.

1. Не требуется обезвоживания питания
2. Можно подавать на обогащение более широкий класс питания
3. Нет нужды в чистой воде, в отличие от Фалкона и Кнельсона
4. Нет необходимости в чистке отверстий конусов
5. Нет нужды в мониторинге давления флюидизационной воды
6. Не нужны дополнительные насосы для подачи воды и её специальная очистка.

На месторождениях с высокой долей тяжелых минералов в рудах (или песках) центробежные концентраторы с периодической разгрузкой приходится часто останавливать для сполоска чаши. Это замедляет процесс, что в ряде случаев неприемлемо.

Решение проблемы, разработанное ЗАО «ИТОМАК», заключается в одновременном использовании нескольких концентраторов и автоматическом переключении между ними режимов питания и разгрузки. Практически несколько центробежных концентраторов собирают в единый комплекс и по мере заполнения чаши тяжелыми минералами поочередно отключают от питания для разгрузки. Автоматическое управление обеспечивает заданную последовательность переключения режимов между концентраторами.

Таким образом, мультироторный комплекс работает в автоматическом режиме, при этом можно задавать любое время разгрузки тяжелых минералов (от нескольких минут до 2 часов и более). Программа работы легко настраивается, таким образом, комплекс можно отрегулировать на нужный режим обогащения.

Преимущества мультироторных комплексов заключаются в простоте конструкции, возможности создать комплекс переменной производительности, легкости в управлении и ремонте, невысокой стоимости.

Простота конструкции определяется тем, что комплекс состоит из нескольких однотипных концентраторов небольшой производительности (10-40 т/ч). Они серийно выпускаются больше 15 лет, хорошо испытаны и надежны. Запасные части и расходные материалы для них всегда в наличии, они удобны для обслуживания и ремонта. Комплекс может включать два, три, и более концентраторов; соответственно, его производительность можно увеличивать по мере необходимости.

Преимущества комплекса особенно ощутимы для высокопроизводительных устройств. Дело в том, что создание центрифуг производительностью более 40-50 т/ч является технически сложной задачей. Простое увеличение размеров неприменимо прочность узлов не выдерживает нагрузки. Сложность и цена высокопроизводительных комплексов растут непропорционально. Технически проще и надежнее скомпоновать несколько небольших концентраторов в единый комплекс. Например, производительность 100 т/ч легко достигается в комплексе из трех концентраторов по 40 т.

Первый трехроторный центробежный концентратор создан в конструкторском бюро ЗАО «ИТОМАК» в 200б году и успешно прошел испытания на одном из рудников. Во время сполоска одного конуса питание перекрывали на 20-40 секунд и на это время переключали на два конуса, работающих в режиме обогащения. Автоматика позволяла задавать интервал между сполосками и регулировать выход тяжелой фракции.

К настоящему времени на горнодобывающие предприятия поставлено более 20 мультироторных комплексов с автоматическим управлением (в Киргизию производительностью 80 т/ч; ЗАО «Тонода» производительностью 80 т/ч; ОАО «Сибирьполиметаллы» производительностью 60 т/ч (рис. 1); комплексы производительностью 100 т/ч установлены в ЗАО «Полюс» (рис. 2), ОАО «Казхром», «Мирнинский ГОК», «рудник Веселый», ОАО «Коммунаровский рудник», ООО «Агат» и др.).

В заключение необходимо подчеркнуть, что мультироторные комплексы в основном предназначены для месторождений с высокой долей тяжелых минералов. Это могут быть россыпи, содержащие кроме золота или платины такие минералы, как магнетит, гематит и др., а также коренные месторождения золотосульфидного типа.

Для россыпных месторождений можно рекомендовать комплексы ЗКГ-10 на базе трех центробежных концентраторов КГ-10. Производительность такого комплекса по фракции минус 3 мм составляет 25 т/ч. Этой производительности достаточно для россыпных месторождений при промывке 50 м'/ч исходных песков. Технология хорошо отработана. После промывки песков на шлюзе эфеля направляются на виброгрохот, с которого фракция минус 3 мм поступает на мультироторный концентратор ЗКГ-10.

На золотоизвлекательных фабриках можно установить комплексы ЗКГ-40ДК производительностью 100-120 т/ч при крупности обогащаемого материала до 1 мм.

ЗАО «Итомак» оснащает свои концентраторы системой автоматического управления, которая позволяет осуществлять обогащение в непрерывном режиме или использовать одновременно несколько концентраторов, которые собираются в мультироторный комплекс и по мере заполнения чаши тяжелыми минералами поочередно отключаются от питания для разгрузки. Программа работы имеет «дружественные» интерфейс и функциональность, что позволяет контролировать работу не только основного, но и дополнительного оборудования, включая задвижки, клапаны, пробоотборники и насосы.

Система полностью автоматизирована, имеет пульт автономного управления и программируемый контроллер. Система оснащена модулем Wi-Fi, что позволяет контролировать основные параметры системы не только через цветной ЖК сенсорный дисплей, но и с планшета или мобильного телефона.

В заключении отметим, что количество объектов с большой долей тяжелых минералов, для которых разработаны мультироторные комплексы, ограничено. Имеется множество месторождений (особенно золота) с незначительной долей тяжелых минералов. Встречаются также условия, когда тяжелые минералы большей частью извлечены из руды (песков) в ходе предыдущих стадий обогащения. Как показывает практика, когда доля тяжелых минералов невелика, отличных результатов извлечения мелкого золота можно добиться, используя обычные одиночные центробежные концентраторы (см. табл.). В них разгрузка концентратов механизирована и производится за 20-30 секунд без полной остановки ротора. Чтобы процесс был непрерывным, достаточно иметь накопительную емкость с регулируемой подачей.