Способ отделения алмазов от сыпучего алмазоносного материала и устройство для его осуществления

Способ отделения алмазов от сыпучего алмазоносного материала и устройство для его осуществления

Реферат

 

Использование: изобретение используется при отделении алмазов от сыпучего алмазоносного материала. Сущность изобретения: масса сыпучих материалов разделяется на различные их виды в соответствии со смачиваемостью частиц маслом. Это достигается за счет предварительной обработки частиц, чтобы обеспечивалось выборочное придание частицам одного вида большей гидрофобности нежели частицам другого вида и введением частиц в массу пены. Частицы выводятся разделенными на фракции в соответствии со скоростью, с которой частицы тонут в пене. 2 н.п.ф-лы, 6 з.п.ф-лы. 3 ил.

Изобретение относится к устройству и способу сортировки. Изобретение может быть использовано для отделения частиц алмаза от сопутствующих частиц пустой породы алмазосодержащего гравия. Пенная флотация является одним из обычно используемых способов для разделения частиц, имеющих различные характеристики их поверхностей. Однако в случае с алмазными частицами с размерами в диапазоне 1 2,8 мм (т.е. для материалов, проходящих через решетки с размером ячейки 2,8 мм и не проходящих через решетку с размером ячейки 1 мм) обычный способ пенной флотации оказывается неэффективным, т.е. значительная часть алмазных частиц вместе с пустой породой гравия уходит в отходы.

В соответствии с первым аспектом изобретения речь идет о создании способа разделения определенных материалов на частицы различного вида, способа, включающего этапы предварительной обработки частиц с целью придания частицами одного вида гидрофобных свойств по сравнению с частицами другого вида, введение обработанных частиц в массу пены и вывод частиц из пены в соответствии со скоростью погружения частиц в массу пены.

Способ может предполагать относительное протекание пены через разделительное устройство таким образом, что разделительное устройство разделяет массу пены на верхний и нижний потоки, причем выделяемые частицы оказываются в потоке нижнего слоя, а остальные частицы в потоке верхнего слоя пены. Обычно масса пены образуется на поверхности объема воды и перемещается через указанное разделительное устройство. Предпочтительной мерой предлагаемого способа является устройство, ограничивающее верхнюю поверхность пены экранной решетки с размещением на этой решетке определенного материала, подлежащего сортировке. В тех случаях, когда экранная решетка составлена из гибких параллельных стержней, способ может предполагать индивидуальную вибрацию стержней, осуществляемую с целью разрушения агломератов отдельных частиц определенных сыпучих материалов.

Обычно частицы подвергаются предварительной обработке, в результате которой частицам, покрытым слоем масляной пленки, придаются по сравнению с другими частицами более гидрофобные свойства.

Предварительная обработка может включать погружение частиц в вещество, содержащее масло.

В соответствии с другим аспектом изобретения предполагается создание устройства для разделения конкретных материалов на частицы различного вида, устройства, включающего узел для образования массы пены, узел для ввода в массу пены, сыпучего материала, который предварительно обработан с целью придания частицам определенного вида более гидрофобных свойств по сравнению с частицами другого вида и узел для вывода частиц из массы пены с учетом скорости погружения указанных частиц в пену.

Устройство может включать дефлектор, через который пропускается пена для ее разделения на верхний и нижний потоки. В предпочтительном примере осуществления изобретения устройство включает первую, вторую и третью емкости, установленные последовательно, и узел для образования пены на поверхности воды в первой емкости и обеспечения перемещения пены по направлению от первой емкости ко второй, дефлектор, обеспечивающий направление нижнего потока пены во вторую емкость, а верхнего потока в третью емкость.

В данном примере осуществления изобретения предусмотрено устройство для подачи воздуха в воду, содержащую в первой емкости пенообразующий компонент. Пример осуществления изобретения включает также экранную решетку, ограничивающую верхнюю поверхность слоя пены, и устройство для подачи частиц на экранную решетку. Для обеспечения разрушения агломерата частиц экранная решетка может быть снабжена серией гибких параллельных стержней, причем устройство снабжено узлом, обеспечивающим индивидуальную вибрацию стержней.

В одном из случаев применения описанные устройства и способ могут быть использованы для отделения алмазных частиц от других частиц.

На фиг. 1 представлено устройство в соответствии с изобретением; фиг. 2 представляет экранную решетку, использованную в устройстве, показанном на фиг. 1; фиг. 3 представляет собой способ изгиба каждого из стержней решетки.

На фиг. 1 поз. 10 обозначено устройство в соответствии с изобретением, включающее расположенные последовательно емкости 12, 14 и 16. Емкость 12 разделена стенкой 18 на два отделения 20 и 22. Каждая из емкостей 12, 14 и 16 имеет коническое дно, оканчивающееся соответственно трубопроводами 24, 26 и 28. Трубопроводы 24 и 26 объединены в общий трубопровод 30.

Устройство, представленное на фиг. 1, снабжено трубопроводом 32 подачи воздуха к двум пористым трубопроводами 34, обычно изготовляемым из тефлона или нержавеющей стали с размером пор в диапазоне от 10 х 10^-6 до 150 х 10^-6 м. Как показано на фиг. 1, трубопроводы 34 расположены в отделениях 20 и 22 емкости 12 погруженными в находящуюся в емкости воду. При использовании устройства воздух, подаваемый через трубопровод подачи 32 и пористые трубы 34 поступает в воду 36 в виде тонкодисперсных пузырьков. В воде содержится пенообразующий компонент для образования пены 37 на поверхности воды. В качестве пенообразующих компонентов в данном случае могут быть использованы такие препараты как Montan LIC 40 или MIBC (метилизобутилкарбинол).

В качестве альтернативной по отношению к описанной выше системе образования пены возможно осуществлять подачу воздуха в воду, содержащую пенообразователь, через распылительную форсунку. В этом случае водно-воздушная смесь проходит по направлению вниз через распылительное сопло, установленное на вертикальной трубе, обеспечивает при выходе из конца трубы под поверхностью воды образование на ее поверхности пены. Над открытой частью отделения 22 установлена тонкая сетка 35. Пена, образовавшаяся на поверхности воды в отделении 20, перетекает через сетку в емкость 14. Следует учесть, что благодаря этому создается поток движущегося слоя пены слева направо, как показано стрелками на фиг. 1.

Верхняя поверхность движущегося слоя пены ограничена экранной решеткой 38, образованной параллельными часто расположенными гибкими стержнями 39 (фиг. 2 и 3). Стержни 39 выставлены в ряд слева направо, как показано на фиг. 1. Стержни изготовлены из подходящего упругого материала и расположены таким образом, что между смежными стержнями имеется зазор величиной 2 мм.

Обращаясь к фиг. 2, видим, что каждый стержень стержневой решетки 38 одним своим концом закреплен в продольном стрингере 37. Другой конец каждого стержня свободно проходит через отверстие большого диаметра, выполненное в другом стрингере 41, таким образом, что концы стержней 43 выходят за стрингер 41, как показано на фиг. 2.

Над экранной решеткой 38 расположен бункер 40, содержащий запас алмазосодержащего материала 42, из которого предполагается выделить алмазы. Расходный материал 42 подвергается предварительной обработке, как это будет описан ниже. Материал 42 под собственным весом поступает из бункера на экранную решетку 38.

Устройство кроме того включает узел изгиба стержней в виде бесконечной ленты 46, на которой по направлению вниз установлены резиновые кулачки 48. Лента постоянно движется в направлении, перпендикулярном к стержням 39, т.е. в горизонтальной плоскости фиг. 1, таким образом, что кулачки задевают за концы 43 стержней. Свободный проход стержней через стрингер 41 обеспечивает им возможность изгибаться в поперечном направлении, как в качестве примера показано изображением стержня 39А на фиг. 2. Конструкция такова, что зазор 50 между смежными стержнями в месте максимального изгиба составляет 3 мм и таким образом частицы алмазосодержащего материала с размерами в диапазоне от 1 до 2,8 мм могут падать вниз через зазоры в экранной решетке.

Гибкость стержней 39 обеспечивает их колебания в моменты, когда их концы 43 приходят в контакт с кулачком и выходят из этого контакта. Эти колебания являются важным обстоятельством, присущим изобретению, если иметь ввиду, что подаваемый материал 42 может включать не только и скорее не столько отдельные частицы, а их агломераты.

Когда слипшиеся между собой частицы попадают на экранную решетку, вибрация стержней обеспечивает их предпочтительное отделение друг от друга.

Как показано на фиг. 3, ограничивающий эффект экранной решетки 38 на пену 37 выражается в том, что верхняя поверхность пены располагается на одном уровне с стержнями экранной решетки. Разделенные частицы, которые способны проваливаться через экранную решетку вследствие изгиба ее стержней 39, поступают в пену 37 и увлекаются ею вниз по потоку в направлении слева направо фиг. 1 к дефлектору 56.

Дефлектор 56 образован изогнутой верхней кромкой стенки 58, которая разделяет емкости 14 и 16, и представляет собой кромку 59, расположенную примерно на уровне середины слоя пены 37. Дефлектор 56 разделяет слой пены соответственно на нижнюю 60 и верхнюю 62 части, причем нижняя часть 60 направляется в емкость 14, а верхняя часть 62 потока перетекает над дефлектором в емкость 16, как показано на фиг.

Выше указывалось, что расходный материал обычно в виде алмазосодержащего гравия, полученного из наносных алмазных россыпей либо из кимберлитовых образований, подвергается предварительной обработке. Цель предварительной обработки заключается в придании частицам алмаза в материале высокой степени гидрофобности. Для достижения этой цели используются свойства покрытой масляной пленкой, поверхности алмаза. В качестве первого этапа материал очищается, чтобы вскрыть поверхности алмазных частиц. Это может быть осуществлено путем абразивного воздействия на гравий ферросиликоновой суспензией.

Затем материал подвергается воздействию смесей, содержащих масло и летучие компоненты, в т.ч. масла хвойных деревьев. Альтернативно смесь может содержать масляные, повышающие гидрофобность поверхности компоненты например расплавленный воск из нефти. Рассматриваемый этап предварительной обработки может заключаться в помещении частиц гравия под слой соответствующей смеси. В результате на внешних поверхностях частиц алмаза появляется масляная пленка, которая отсутствует на частицах пустой породы. Затем предварительно обработанные таким образом частицы подвергают промывке водой для удаления избыточного количества смеси.

Следует признать, что увлажнение частиц пустой породы в процессе предварительной обработки, описанной выше, увеличивает способность этих частиц к слипанию и повышает роль явления разрушения агломерата с помощью экранной решетки 38.

Поскольку частицами алмаза выборочно придана большая степень гидрофобности, силы поверхностного натяжения, действующие на них в пене 37, не в состоянии удержать их во взвешенном состоянии. Вследствие этого частицы алмаза более быстро опускаются вниз в пене чем частицы пустой породы, которые удерживаются силами поверхностного натяжения в слое пены.

Некоторые из частиц алмаза выпадают из слоя пены еще даже до того момента, как он достигнет дефлектора 56. Эти частицы собираются на дне емкости 12. Другие частицы алмаза не успевают выпадать из слоя пены до достижения ею дефлектора 56, располагаются в нижнем слое 60 пены и направляются дефлектором в емкость 14. Частицы пустой породы располагаются в верхнем слое 62 пены и направляются в емкость 16.

Периодически обогащенный алмазами концентрат удаляется из емкостей 12 и 14 через трубопровод 30, а частицы пустой породы в качестве отходов выводятся через трубопровод 28. В качестве пенообразующего компонента, используемого для создания слоя пены 37, применяются такие пенообразователи, которые обеспечивают создание объемной пены в начальный момент, которая затем легко разрушается в зоне емкостей 14 и 16, что обеспечивает более легкий выход обогащенного алмазами концентрата.

Следует заметить, что эффективность процесса разделения зависит от его длительности (скорости) в том смысле, что операция разделения, осуществляемая дефлектором 56, должна выполняться после определенного промежутка времени, достаточного, чтобы частицы алмаза смогли занять место в четко выраженной нижней части слоя пены по сравнению с частицами пустой породы. С другой стороны разделение частиц дефлектором не должно осуществляться с большой задержкой, т. е. вплоть до того момента, когда частицы пустой породы успевают погрузиться в нижний слой 60 до достижения ими дефлектора 56.

Как показывают испытания лабораторного образца, описанные устройства и способ обеспечивают с высокой степенью надежности разделение частиц алмазов и пустой породы.

Формула изобретения

1. Способ отделения алмазов от сыпучего алмазоносного материала, отличающийся тем, что предварительно обрабатывают сыпучий материал масляным веществом таким образом, что алмазы селективно покрываются маслом в результате их олефильности и приобретают гидрофобные свойства, формируют движущийся слой водной пены, вводят предварительно обработанные частицы материала в движущийся слой пены и в нижней части потока извлекают алмазы из более нижней части слоя пены, при этом предварительная обработка сыпучего материала и сформированная водная пена являются такими, что поверхностное натяжение, действующее в пене, не способно удержать алмазы против силы тяжести, в результате чего алмазы быстрее, чем другие частицы, оседают в пене и могут быть извлечены из нижней части слоя пены в движущемся вниз потоке.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеспечивают проход слоя пены через дефлектор, который расщепляет слой пены на верхний и нижний потоки пены, и отдельно извлекают алмазы из нижнего потока пены, а другие частицы из верхних потоков пены.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что ограничивают верхнюю поверхность слоя пены с помощью экранной решетки и размещают частицы сыпучего материала, которые должны быть отсортированы на экранной решетке.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют экранную решетку, содержащую гибкие параллельные стержни, и осуществляют индивидуальную вибрацию стержней для разрушения связей между частицами сыпучего материала.

5. Устройство для отделения алмазов от частиц сыпучего алмазоносного материала, отличающееся тем, что оно содержит первую, вторую и третью емкости, смонтированные в батарею, первая из которых имеет переток, ведущий во вторую и третью емкости, средство для введения воздуха в воду, содержащую вспенивающий агент в первой емкости таким образом, чтобы слой водной пены, который непрерывно образуется на поверхности воды, перетекал из первой емкости в направлении к второй и третьей емкости, средство для размещения в слое сыпучего материала, предназначенного для сортировки и предварительно обработанного масляным веществом таким образом, что алмазы в материале селективно покрываются маслом и приобретают гидрофобные свойства в результате их олеофильности, дефлектор для разделения пены, перетекающей из первой емкости, на верхний и нижний потоки пены и для направления верхнего потока пены в третью емкость, а нижнего потока пены во вторую емкость и средство для выведения алмазов из второй емкости, которые не могут быть удержаны за счет поверхностного натяжения в пене и которые быстрее, чем другие частицы, падают в нижний поток пены, когда достигают дефлектора.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно содержит средство для извлечения алмазов из первой емкости, прошедших через слой пены до его перетечения из первой емкости.

7. Устройство по п. 5 или 6, отличающееся тем, что оно содержит экранирующую решетку для ограничения верхней поверхности слоя пены и средство для расположения сыпучего материала, предназначенного для сортировки на экранирующей решетке.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что экранирующая решетка содержит серию гибких параллельных стержней и средство, обеспечивающее индивидуальную вибрацию стержней для разрушения связи между частицами сыпучего материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3