PL194018B1 - Sposób oczyszczania i odwadniania surowców mineralnych oraz urządzenie do stosowania sposobu - Google Patents

Abstract

1. Sposób oczyszczania surowców mineralnych polegający na płukaniu zanieczyszczeń pod ciśnieniem, wyhamowaniu nadanych prędkości i ich odwadnianiu, znamienny tym, że nadawę zawierającą surowce mineralne wraz z zanieczyszczeniami przesyłaną hydrotransportem o odpowiedniej prędkości i ciśnieniu, poddaje się nagłemu rozprężeniu w komorze oczyszczania i rozbiciu o przeciwległą ścianę tej komory, po czym wzburzoną nadawę poddaje się procesowi regulowanej sedymentacji oraz procesowi odwodnienia, które to procesy łączy się z procesem jednoczesnego usuwania zanieczyszczeń.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania i odwadniania różnego rodzaju surowców mineralnych, zwłaszcza zawierających zanieczyszczenia w postaci gliny i iłów oraz urządzenie do oczyszczania, odwadniania i osuszania surowców mineralnych.

Znane i powszechnie stosowane są odwadniacze kołowe przeznaczone do odwadniania i odzyskiwania piasku z mieszaniny wody z piaskiem powstałej w procesie uszlachetniania kruszyw mineralnych. Odwadniacze te składają się z koła czerpakowego, na obwodzie którego zamocowane są kubełki oraz z wanny, do której doprowadzana jest mieszanina piasku z wodą. W czasie ruchu obrotowego koła czerpakowego kubełki wydobywają z dna wanny osadzony tam piasek z zanieczyszczeniami. Podciśnienie wytworzone pod kubełkiem wypełnionym piaskiem w chwili jego wynurzania się zwody przyspiesza proces odwodnienia piasku. Zanieczyszczenia pylaste oraz ziarna poniżej 0,5 mm, jako lżejsze od pozostałych frakcji piasku dłużej unoszą się w kąpieli wodnej i wraz z nadmiarem wody zostają odprowadzone z wanny rynienkami na zewnątrz do zbiornika pulpy, natomiast oczyszczony piasek po odwodnieniu, układem przenośników jest transportowany na składowisko produktu gotowego. Wadą tego odwadniacza są duże straty drobnych frakcji piasku od 0,063 do 0,5 mm, które są wypłukiwane z nadawy i jako odpad spływają do osadnika pulpy oraz ograniczone jego stosowanie tylko do procesu wzbogacania piasków.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 163 331 sposób płukania surowców mineralnych, polegający na wypłukaniu zanieczyszczeń, przesiewaniu, klasyfikacji oraz odwadnianiu surowców mineralnych o określonym uziarnieniu. Surowiec ten wprowadza się na silnie zawirowaną strugę wody, a następnie powstałą mieszaninę przesyła się do pomp wirowych, gdzie mieszanina poddawana jest dynamicznemu ruchowi wirowemu, procesowi wyhamowania dużych prędkości oraz procesom klasyfikacji i odwadniania.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 106 903 sposób uzdatniania kruszywa naturalnego polegający na przemywaniu nadawy w płuczkach bębnowych przy przeciwprądowym przepływie wody z jednoczesnym rozgniataniem przerostów gliniasto-ilastych za pomocą elementów rozgniatających, umieszczonych swobodnie w wydzielonym sektorze rozdrabniającym płuczki bębnowej.

Z polskiego opisu patentowego nr 145 441 znany jest sposób wzbogacania w ośrodku wodnym za pomocą osadzarki pulsacyjnej. Sposób ten polega na prowadzeniu operacji podawania urobku kopaliny do skrzyni roboczej z wodą, kolejno powtarzających się pulsacji cieczy wraz z kopaliną, wymuszonej przez obroty koła wynoszącego produkt tonący, transporcie kopaliny na długości skrzyni w warstwie górnej jako koncentrat, a w warstwie dolnej jako odpad lub przerost.

Niedogodnościami znanych sposobów jest stosowanie dodatkowo ciężkich maszyn o dużych gabarytach i skomplikowanej budowie zużywających duże ilości energii, duże straty oczyszczanego materiału, duży stopień uwodnienia oczyszczonego materiału i wysoki stopień zapylenia oczyszczonego surowca.

Istotą oczyszczania i odwadniania surowców mineralnych sposobem według wynalazku jest nadanie odpowiedniej prędkości i ciśnienia transportowanej nadawie, zawierającej zanieczyszczony surowiec mineralny z wodą w zależności od rodzaju i własności fizycznych oczyszczanego surowca, nagłemu rozprężeniu nadawy i jej rozbiciu w komorze oczyszczania. Tak wzburzona nadawa jest poddana następnie procesowi regulowanej sedymentacji oraz procesowi odwodnienia. Proces sedymentacji przebiega na zasadzie różnicy gęstości pozornej oczyszczanego surowca i zanieczyszczeń. W pierwszej fazie procesu następuje sedymentacja frakcji grubszych, a następnie drobnych frakcji piaskowych, po czym rozpoczyna się proces odwodnienia połączony z usuwaniem wymytych w procesie oczyszczania zanieczyszczeń.

Korzystnym jest, aby sposób według wynalazku był prowadzony w jednym urządzeniu, w którym realizowane są wszystkie procesy sposobu oczyszczania i odwadniania surowców mineralnych.

Urobiony surowiec mineralny o granulacji 0do 120 mm podlegający oczyszczaniu i odwadnianiu sposobem według wynalazku jest przesyłany hydrotransportem rurowym do górnej części komory oczyszczania urządzenia odwadniającego. Szerokość i wysokość komory oczyszczania jest tak dobrana, aby wprowadzana pod ciśnieniem 0,2 do 0,4 MPa nadawa uderzała w przeciwległą ścianę, poniżej otworu wlotu. Odległość ściany, w którą uderza nadawa po wyjściu z rury transportowej i rozprężeniu jest tak dobrana aby zawarte w niej większe bryły surowca spadały na odchyloną od pionu ścianę poniżej rury transportowej, po której następnie zsuwają się bezpośrednio na taśmę urządzenia odwadniającego odbierającego nadawę spod komory oczyszczania, natomiast pozostała część nadaPL 194 018 B1 wy łukowo wygiętym w dół strumieniem uderza w przeciwległą ścianę komory oczyszczania, na której ulega częściowemu rozbiciu i wprowadzeniu w ruch zbliżony do wirowego. Ściana przeciwległa od wlotu nadawy jest odchylona od pionu o kąt 8 do 20° w kierunku wlotu nadawy. Kąt odchylenia tej ściany od pionu uzależniony jest od rodzaju i uziarnienia nadawy. O ten sam kąt jest nachylona ściana poniżej otworu wlotowego nadawy, która jest równoległa do ściany, o którą uderza nadawa. Ściany te jak i pozostałe ściany komory od wewnątrz wyłożone są materiałem odpornym na ścieranie, korzystnie wykładziną poliuretanową. Wysokość komory oczyszczania oraz kąt nachylenia jej ścian położonych na linii przepływu strugi nadawy jest tak dobrana, aby wewnątrz niej nastąpił dynamiczny ruch zbliżony do zawirowanego oczyszczonego surowca, powodując rozbicie nie rozmoczonych części ilastych. Dolna część komory oczyszczania jest tak usytuowana nad taśmą urządzenia odwadniającego, aby opuszczająca komorę mocno spieniona nadawa nie rozpryskiwała się poza taśmę tego urządzenia. Po wyjściu z komory oczyszczania spieniona nadawa zostaje poddana procesowi sedymentacji, a następnie odwodnienia. Proces sedymentacji jest prowadzony na taśmie urządzenia odwadniającego, której regulowany kształt jest zbliżony do litery „U. Ukształtowanie taśmy na przenośniku odwadniającym uzależnione jest od poszczególnych faz procesu sedymentacji oraz od rodzaju nadawy i ilości zawartych w niej zanieczyszczeń. Regulacja procesu sedymentacji na taśmie urządzenia odwadniającego jest prowadzona poprzez podnoszenie lub opuszczanie bocznych rolek, po których przesuwa się taśma oraz poprzez wydłużanie lub skracanie drogi sedymentacji oczyszczonej nadawy zgodnie z kierunkiem przesuwu taśmy. Poprzez podniesienie na bocznych wspornikach skrajnych uchwytów bocznych rolek przesuwu taśmy uzyskuje się wzdłuż drogi przesuwu taśmy głęboką nieckę, na której dno następuje swobodne opadanie początkowo grubszych frakcji oczyszczonego surowca, a następnie frakcji drobniejszych i drobnych frakcji piaskowych. Natomiast wzburzona jeszcze woda z rozmytymi w niej zanieczyszczeniami glinowo-ilastymi wraz z lekkimi zanieczyszczeniami organicznymi wypełnia górną część utworzonej niecki i jej nadmiar wzdłuż przesuwu taśmy, przelewając się przez brzegi taśmy spływa do koryt zamontowanych wzdłuż przenośnika po jego obu stronach, z których poprzez odpływy jest usuwana poza przenośnik do osadnika pulpy. Po zakończonym procesie sedymentacji, na określonej długości przenośnika wyznaczonej przez szybkość przesuwu taśmy jak i przez rodzaj oczyszczanego surowca następuje kolejne obniżanie skrajnych rolek przesuwu taśmy, co powoduje podniesienie się poziomu transportowanej nadawy i przelew przez brzegi taśmy zanieczyszczonej wody do koryt usytuowanych po obu bokach urządzenia odwadniającego wzdłuż kierunku transportu, poniżej przesuwającej się taśmy. W końcowej fazie odwadniania boczne rolki podtrzymujące taśmę są w swoim najniższym położeniu, likwidując tym samym utworzoną wcześniej nieckę. Oczyszczony surowiec aż do opuszczenia przenośnika jest transportowany prawie poziomą taśmą. Korzystnym jest, aby końcowa część przenośnika posiadała zwiększone odchylenie transportu taśmy ku górze w celu spłynięcia resztek pozostałej po procesie odwadniania wody.

Zaletą sposobu oczyszczania i odwadniania surowców mineralnych sposobem według wynalazku są niewielkie straty oczyszczanego surowca, zwłaszcza minimalne straty frakcji piaskowych, prosty i nie wymagający skomplikowanych urządzeń proces oczyszczania i odwadniania, który można prowadzić w jednym urządzeniu odbierającym wydobyte surowce z hydrotransportu kopalnianego, możliwość przystosowania procesu do każdego rodzaju oczyszczanego surowca.

Przykładowe urządzenie do realizacji sposobu według wynalazku pokazano na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie w rzucie aksonometrycznym w wykonaniu końcowej części urządzenia odchylonej ku górze, fig. 2 przedstawia komorę oczyszczania, fig. 3 przedstawia wycinek początkowej części urządzenia z zamontowaną komorą oczyszczania, fig. 4 przedstawia w widoku sposób ułożenia rolek przesuwu taśmy wzdłuż urządzenia, fig. 5 przedstawia wycinek końcowej części urządzenia w miejscu odchylenia jego ostatniego odcinka ku górze, natomiast fig. 6 przedstawia schemat ułożenia rolek przesuwu taśmy w poszczególnych fazach sedymentacji usuwania pulpy i odwodnienia.

Przykładowe urządzenie do oczyszczania surowców mineralnych sposobem według wynalazku składa się z komory oczyszczania 5, posiadającej wlot nadawy 1, równoległe do siebie ściany tylną 2 i przednią 3 wyłożone warstwami odpornymi na ścieranie oraz wylot oczyszczonej nadawy 4. Poniżej wylotu 4 znajduje się taśma urządzenia do oczyszczania surowców mineralnych, której kierunek przesuwu jest zgodny z kierunkiem wejścia surowca poprzez wlot nadawy 1 do komory oczyszczania 5. Taśma ta przesuwa się po rolkach przesuwu taśmy, których skrajne rolki są mocowane do bocznych wsporników rolek 6, posiadających otwory umożliwiające mocowanie końcówek rolek przesuwu taśmy pod żądanym kątem nachylenia rolki bocznej względem rolek środkowych.

PL 194 018 B1

Przykład:

W kopalni kruszywa surowce mineralne o uziarnieniu 0-63 mm, zawierające 70% frakcji piaskowych, eksploatowane pogłębiarką ssącą były przesyłane w celu uszlachetnienia hydrotransportem pod ciśnieniem 0,285 MPa. Surowce te były zanieczyszczone glinami w ilości 2,6% wagowych, iłami w ilości 6,4% wagowych oraz innymi zanieczyszczeniami obcymi takimi jak kora, korzenie itp. w ilości 1,1 % wagowych. Średnica rurociągu tłocznego wynosiła 250 mm, a jego długość do wejścia do komory oczyszczania przenośnika odwadniającego według wynalazku wynosiła 180 m. Zawartość części stałych w transportowanym surowcu wynosiła ok. 20%. Całkowita długość robocza taśmy w urządzeniu odwadniającym według wynalazku wynosiła 55,0 m, a jej szerokość wynosiła 1800 mm. W trakcie hydrotransportu nadawy na skutek wysokiego ciśnienia oraz długiej drogi tłoczenia następowało częściowe oddzielenie się i rozmycie zanieczyszczeń glinowo-ilastych. Ciśnienie nadawy na wejściu do komory oczyszczania urządzenia odwadniającego według wynalazku wynosiło 0,26 MPa. Dla tego surowca i dla zawartych w nim zanieczyszczeń glinowo-ilastych odległość ściany tylnej komory oczyszczania od końcówki rury wprowadzającej nadawę wynosiła 2,6 m, a jej odchylenie od pionu wynosiło 15°. O taki sam kąt odchylona od pionu była równoległa do ściany tylnej, ściana przednia komory oczyszczania. Wysokość komory oczyszczania wynosiła 1,5 m. Na skutek nagłego rozprężenia nadawy oraz jej silnego rozbicia wewnątrz komory oczyszczania o jej ściany tylną i po odbiciu i częściowym zawirowaniu, również w dolną część ściany przedniej, w silnym i częściowo zawirowanym ruchu nadawy nastąpiło oddzielenie części glinowo-ilastych oraz zanieczyszczeń obcych pozostałych po hydrotransporcie. Mocno spieniona nadawa poprzez otwór wylotowy komory oczyszczania wpadała na taśmę o szerokości 1800 mm urządzenia odwadniającego, tworzącego nieckę o głębokości 0,45 m. W trakcie przesuwu taśmy wzdłuż przenośnika, bezpośrednio pod wylotem zkomory oczyszczania, oraz na długości pierwszych 5 do 10 m przesuwu taśmy wraz z oczyszczonym surowcem, nadmiar spienionej wody porywał zanieczyszczenia i wraz z nimi wypływał poza taśmę, do koryta usytuowanego w bocznych częściach przenośnika. Natychmiast po wejściu oczyszczonego surowca do niecki utworzonej przez przesuwającą się taśmę, następował proces sedymentacji oczyszczonego surowca wzdłuż przesuwu taśmy. Proces ten był prowadzony na długości 30,0 m od wlotu surowca na taśmę w czasie 115 sekund (przy prędkości taśmy wynoszącej 0,26 m/sek). Na dalszej długości przesuwu taśmy, poprzez zmianę kąta ustawienia rolek bocznych, w sposób płynny nastąpiło zmniejszanie się głębokości niecki wzdłuż przesuwającej się taśmy, na której zgromadzony został oczyszczony surowiec po procesie sedymentacji oraz zanieczyszczona woda, a tym samym w sposób płynny wzdłuż przesuwu taśmy, następował odpływ zanieczyszczonej wody poprzez brzegi taśmy do koryt usytuowanych poniżej przesuwającej się taśmy. Na odcinku tym prowadzony był również końcowy proces sedymentacji drobnych frakcji oczyszczonego surowca o granulacji 0,125 do 0,3 mm. Odcinek odwodnienia surowca posiadał długość 17,0 m, po którym prowadzony był proces osuszania oczyszczonego surowca początkowo na płaskim odcinku urządzenia odwadniającego, o długości 5 m, a następnie na podniesionej do góry o kąt 12° końcowej części przenośnika o długości 12,0 m, na którym nastąpił odpływ resztek pozostałej w oczyszczanym surowcu wody.

Skuteczność oczyszczania z zanieczyszczeń przykładowo prowadzonego procesu wyniosła 98,2%, przy czym oczyszczony i odwodniony surowiec zawierał jedynie 0,65% pyłów mineralnych, 0,01% zanieczyszczeń obcych i 8% wilgotności.

Claims (6)

1. Sposób oczyszczania surowców mineralnych polegający na płukaniu zanieczyszczeń pod ciśnieniem, wyhamowaniu nadanych prędkości i ich odwadnianiu, znamienny tym, że nadawę zawierającą surowce mineralne wraz z zanieczyszczeniami przesyłaną hydrotransportem o odpowiedniej prędkości i ciśnieniu, poddaje się nagłemu rozprężeniu w komorze oczyszczania i rozbiciu o przeciwległą ścianę tej komory, po czym wzburzoną nadawę poddaje się procesowi regulowanej sedymentacji oraz procesowi odwodnienia, które to procesy łączy się z procesem jednoczesnego usuwania zanieczyszczeń.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciśnienie nadawy na wejściu do komory oczyszczania wynosi 0,2 do 0,4 MPa.

PL 194 018 B1

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pozostała część nadawy po jej rozprężeniu, łukowo wygiętym w dół strumieniem uderza w przeciwległą ścianę komory oczyszczania poniżej otworu wejściowego nadawy.

4. Urządzenie do oczyszczania surowców mineralnych zasilane nadawą poprzez hydrotransport, przemywające nadawę oraz osuszające nadawę na taśmie przenośnika, znamienne tym, że składa się z komory oczyszczania (13), posiadającej dwie równoległe ściany (2 i 3) odchylone od pionu o kąt od 8 do 20°, której wylot (4) jest usytuowany nad nieckowym wgłębieniem taśmy urządzenia odwadniającego poruszającej się na rolkach, których zewnętrzne walce są mocowane do skrajnych wsporników (6), zawierających wzdłuż swojej wysokości otwory do mocowania końcówki rolki na dowolnej wysokości wspornika (6).

5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że długość strefy sedymentacji oczyszczonego surowca wyznaczona przez odpowiednie ustawienie na wspornikach (6) skrajnych rolek przesuwu taśmy, a tym samym długość nieckowego wgłębienia wynosi 8 do 20 m, natomiast długość strefy powolnego odwodnienia oczyszczonego surowca wynosi 10 do 30 m, a długość strefy podsuszania oczyszczonego surowca wynosi 10 do 25 m.

6. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że strefa podsuszania oczyszczonego surowca jest nachylona od prawie poziomo przesuwającej się taśmy ku górze o kąt 8 do 20°.