Центробежный концентратор сегодня – базовый аппарат гравитационного цикла на россыпях, рудных ЗИФ и при переработке техногенного сырья. За последние три года рынок этого оборудования в России изменился радикально: уход зарубежных производителей заставил заново собирать линейку доступных аппаратов. Ниже – разбор принципов разделения, сопоставление промышленных линеек концентраторов (российских и импортных) и практические критерии их выбора.
Как работает центробежный концентратор
Рабочий орган любого центробежного концентратора – вращающаяся чаша (конус) с рифлями. Вращение создаёт поле, в котором центробежные силы, действующие на минеральные частицы, превышают силу тяжести в десятки и сотни раз. Разница в плотности минералов при этом, разумеется, не меняется – меняется величина разности разделяющих сил. Именно поэтому в центробежном поле удаётся извлекать частицы золота мельче 100–150 мкм, а на специальных аппаратах – и мельче 10 мкм, для которых в обычном шлюзе или на отсадочной машине силы сопротивления потоков и вязкости пульпы существенно снижают влияние воздействующей силы тяжести.
Тяжёлые частицы под действием центробежной силы прижимаются к поверхности чаши и накапливаются в рифлях, образуя минеральную постель. Лёгкие частицы выносятся из рифель и потоком пульпы направляются в хвосты. Чтобы постель не уплотнялась и не теряла способность принимать новые тяжёлые частицы, её разрыхляют. Способ разрыхления минеральной постели – главный конструктивный признак, по которому концентраторы различаются между собой.
Классификация центробежных концентраторов
По способу разрыхления минеральной постели
| Способ разрыхления | Тип разрыхления | Рекомендуемые концентраторы |
|---|---|---|
| Ожижающая (флюидизационная) вода | Классифицирующий | АИ-350, АИ-1350, Knelson CD, Falcon SB, iCON, STLB, Итомак КГ |
| Вибрация чаши | Сегрегационный | ЦВКП |
| Деформация чаши | Сегрегационный | Flexicone |
| Изменение скорости вращения | Сегрегационный | Шихан |
| Без разрыхления | Стратификационный | Falcon C, Falcon UF, Итомак КЦР-400 |
Классифицирующий тип разрыхления. Ожижающая вода подаётся через отверстия в чаше и поддерживает постель в разрыхленном (псевдоожиженном) состоянии. Разделение идёт не только по плотности, но и по крупности: в глубине рифель у поверхности чаши накапливаются крупные тяжёлые частицы, выше – средние тяжёлые вперемешку с крупными лёгкими, в верхнем слое – мелкие тяжёлые и средние лёгкие. Обратная сторона решения – поток воды способен выносить из рифельной зоны удержания пылевидное золото. Расход ожижающей воды – параметр настройки, а не паспортная константа, и подбирается под конкретное сырьё.
Сегрегационный тип разрыхления. Разрыхление минеральной постели вибрацией, деформацией чаши или переменной скоростью вращения, концентратор работает без ожижающей воды. Распределение частиц в постели обратное: внизу – мелкие тяжёлые, над ними – слой крупных тяжёлых с мелкими лёгкими, сверху – крупные лёгкие. Слой мелкого тяжёлого минерала оказывается защищён слоем крупного тяжёлого, а отсутствие восходящего потока воды исключает вынос ультратонких частиц.
Стратификационный тип разрыхления. В отличие от сегрегационных концентраторов, где разрыхление обеспечивает непрерывное перераспределение частиц внутри постели, здесь разделение происходит преимущественно в поверхностном движущемся слое за счёт центробежной стратификации и селективного смыва лёгких частиц. Формирование устойчивой многослойной структуры выражено слабее, а удержание тяжёлых минералов обеспечивается главным образом их накоплением в рифлях.
По способу разгрузки концентратора
- Периодическая разгрузка – накопление концентрата в течение цикла (от пары десятков минут до нескольких часов) и смыв за 60–180 с. Основной вариант используемый в промышленнности;
- Непрерывная разгрузка – концентрат выводится постоянно, выход концентрата 3–40 % от питания (Falcon C);
- Псевдонепрерывная разгрузка – сброс через клапаны в корпусе конуса по мере накопления (Knelson CVD).
О силе G: чем больше – не значит лучше
Большинство современных аппараты работают в диапазоне 50–100 ед. G, некоторые позволяют развивать центробежную силу до 200 ед. G, отдельные модели для ультратонких частиц – до 600 ед. Прямой зависимости «выше G – выше извлечение» не существует. При избыточной центробежной силе постель переуплотняется, теряет приёмную способность, растёт износ рифлей, а эффективность извлечения стремительно падает. Работа концентраторов с центробежной силой более 100–150 ед. G требует подготовки питания концентратора и в первую очередь более узкую классификацию. Реальный результат определяется совокупностью параметров: минеральный состав, крупность материала и золота, содержание твёрдого в питании, длительность циклов между обновлениями постели (разгрузки концентрата), расход ожижающей воды. Всё это подбирается это испытаниями, а не по строке в паспорте, хотя первоначальные грубые настройки можно рассчитать.
Импортные центробежные концентраторы
Knelson (FLSmidth)
Наиболее известная в мире линейка центробежных концентраторов, изначально канадская (Лэнгли, Британская Колумбия), сегодня в составе FLSmidth (Дания). Предлагаются аппараты с периодической разгрузкой (серии CD, на смену которым пришли XD и QS) и псевдонепрерывной – CVD.
Knelson CD, XD и QS – периодическая разгрузка. Основное применение – извлечение золота из в циклах измельчения золотоизвлекательных и обогатительных фабрик, а также в операциях доизвлечения золота из хвостов.
| Типоразмер | 12″ | 20″ | 30″ | 48″ | 70″ |
|---|---|---|---|---|---|
| Производительность по твёрдому | 20 т/ч | 80 т/ч | 150 т/ч | 400 т/ч | 1000 т/ч |
| Производительность по пульпе | 27 м³/ч | 110 м³/ч | 205 м³/ч | 545 м³/ч | 1360 м³/ч |
| Крупность питания | до 6,0 мм | до 6,0 мм | до 6,0 мм | до 6,0 мм | до 6,0 мм |
| Диапазон силы G | 60–150 ед. | 60–200 ед. | 60–200 ед. | 60–200 ед. | 60–120 ед. |
| Мощность электропривода | 3,8 кВт | 7,5 кВт | 22 кВт | 75 кВт | 375 кВт |
| Расход ожижающей воды | 4–10 м³/ч | 6–18 м³/ч | 14–39 м³/ч | 28–86 м³/ч | 68–86 м³/ч |
| Время разгрузки концентрата | до 90 с | до 90 с | до 90 с | до 90 с | до 180 с |
Knelson CVD – псевдонепрерывная разгрузка. Пять моделей CVD6 … CVD64 обеспечивают производительность от 2 до 300 т/ч по твердому (от 4 до 635 м³/ч по пульпе) сила G изменяется в диапазоне 30–90 ед., крупность питания до 1,0 мм, привод в зависимости от модели 1,5–150 кВт. Применяются для олова, вольфрама и золотосодержащих сульфидов, в операциях предобогащения и доизвлечения из хвостов.
Falcon (Sepro Mineral Systems)
Канадская линейка из трёх типов концентраторов. В России и на постсоветском пространстве распространена меньше, чем Knelson, хотя по конструкции имеет ряд отличий, позволяющих составлять прямую конкуренцию, а в некоторых случаях превосходить.
Falcon SB – периодическая разгрузка с водным разрыхлением постели. Основное применение – извлечение золота из песков гидроциклонов в цикле измельчения золотоизвлекательных и обогатительных фабрик, а также переработка песков россыпей, текущих хвостов и эфельных отвалов.
| Типоразмер | SB400 | SB750 | SB1350 | SB2500 | SB5200 |
|---|---|---|---|---|---|
| Производительность по твёрдому | 1–15 т/ч | 10–80 т/ч | 50–150 т/ч | 100–250 т/ч | 200–400 т/ч |
| Производительность по пульпе | 30 м³/ч | 100 м³/ч | 200 м³/ч | 300 м³/ч | 450 м³/ч |
| Рекомендуемая крупность питания | 2,0 мм | 2,0 мм | 2,0 мм | 2,0 мм | 2,0 мм |
| Максимальная крупность питания | 2,5 мм | 4,0 мм | 4,0 мм | 4,0 мм | 4,0 мм |
| Диапазон силы G | 100–150 ед. | 50–200 ед. | 50–200 ед. | 50–200 ед. | 50–200 ед. |
| Мощность электропривода | 3,7 кВт | 7,5 кВт | 18,0 кВт | 45,0 кВт | 75,0 кВт |
| Расход ожижающей воды | 3–5 м³/ч | 8–12 м³/ч | 12–20 м³/ч | 15–28 м³/ч | 25–35 м³/ч |
| Масса | 485 кг | 1250 кг | 2900 кг | 4560 кг | 6900 кг |
Необходимо отметить, что рекомендуемая крупность питания для концентраторов Falcon SB – не более 2,0 мм, тогда как 2,5–4,0 мм – это абсолютный максимум, но который допустим эпизодически.
Falcon C – непрерывная регулируемая разгрузка без ожижающей воды. Выход концентрата может быть отрегулирован в диапазоне 3–40 % от питания в процессе работы концентратора. Четыре модели C400 … C4000 обеспечивают производительность от 1 до 100 т/ч по твердому (от 17 до 400 м³/ч по пульпе), крупность питания до 1 мм, сила G изменяется в диапазоне 50–300 ед., мощность привода в зависимости от модели 7,5–75 кВт. Задача этих концентраторов – не столько получить готовый концентрат, сколько откинуть пустой материал и сократить поток, поступающий на последующие технологические операции.
Falcon UF – периодическая разгрузка без разрыхления постели. Концентраторы данного типа предназначены для извлечение ультратонких частиц крупностью до 3 мкм. Выпускаются две модели – UF600 (до 0,5 т/ч по твердому) и UF1500 (до 2,0 т/ч по твердому). Т.к. разделение происходит в центробежных полях до 600 ед. G, рекомендуемая крупность питания составляет не более 0,038 мм. Данный тип концентраторов применяется на сливах сгустителей и дешламаторов с целью извлечения тонкого плавучего золота, а также для доводки флотационных концентратов и т.д.
Falcon L40 – лабораторная модель, 100–200 кг/ч, позволяет проверить эффективность обогащения для всех трёх типов концентраторов Falcon (C, SB, UF).
iCON (Sepro Mineral Systems)
Эти концентраторы конструктивно близки к Falcon SB, но обогатительный конус (чаша) подвешен на валу электромотора – это упрощает конструкцию и обслуживание. Поставляются с частотно-регулируемым приводом, но без системы автоматизации процесса, что позволяет снизить стоимость. Линейка включает две модели: i150 производительностью 1,5–2,0 т/ч по твердому (до 8 м³/ч по пульпе) и i350 – 10–15 т/ч по твердому (до 30 м³/ч по пульпе). Центробежная сила регулируется в диапазоне 50–150 ед. G, рекомендованная крупность питания не более 2,5 мм, мощность привода 1,5 кВт для i150 и 3,7 кВт для i350. Используются на шлиходоводочных установках, а также при мелкомасштабной добыче золота из руд и россыпей малыми артелями и частными старателями.
Hy-G, STLB, Flexicone
Hy-G – четыре модели центробежных концентраторов с периодической разгрузкой и ожижающей водой, выпускаемые в Канаде с 1984 года, с производительностью от 150 кг/ч (чаша 7″) до 60 т/ч (чаша 40″), центробежная сила G в диапазоне 70–80 ед., крупность питания до 4–6 мм.
STLB – гравитационные аппараты китайского производства с периодической разгрузкой и ожижающей водой, производительность от 1 т/ч до 100 т/ч по твердому (от 7 до 180 м³/ч по пульпе), крупность питания до 3–6 мм, мощность привода, в зависимости от модели, 0,75–18,5 кВт. Выпускаются множеством заводов, разброс качества исполнения очень большой.
Flexicone – концентратор с периодической разгрузкой с разрыхлением за счёт деформации эластичного полимерного конуса, обжимаемого стационарными роликами: постель в рифлях пульсирует, сжимаясь и разжимаясь в такт деформациям. Производительность составляет от 200 кг/ч (для концентратора с чашей 110 мм) до 20 т/ч (с чашей 400 мм), крупность питания до 3–5 мм, ожижающая вода не требуется.
Российские центробежные концентраторы
АИ-350 и АИ-1350 – российские аналоги линейки Falcon SB
Концентраторы АИ разработаны и производятся в Екатеринбурге на базе локализованной конструкции концентраторов Falcon SB и iCON. АИ-1350 – прямой аналог SB1350 по производительности, развиваемой центробежной силе и крупности питания; АИ-350 – конструктивно повторяет и занимает ту же нишу, что SB400 и iCON i350. Обе модели работают с периодической разгрузкой и водяным разрыхлением минеральной постели в рифлях и применяются как самостоятельная единица оборудования, так и в составе промприборов и нестационарных обогатительных комплексов.
| Типоразмер | АИ-350 | АИ-1350 |
|---|---|---|
| Производительность по твёрдому | до 15 т/ч | до 150 т/ч |
| Производительность по пульпе | до 30 м³/ч | до 200 м³/ч |
| Плотность пульпы | до 65 % тв. | до 65 % тв. |
| Максимальная крупность питания | 2,5 мм | 4,0 мм |
| Диапазон силы G | 50–150 ед. | 50–200 ед. |
| Мощность электродвигателя | 4,0 кВт | 18,5 кВт |
| Требования к электропитанию | 380 В, 3 фазы, 50 Гц | 380 В, 3 фазы, 50 Гц |
| Расход технологической воды | до 5 м³/ч | 12–20 м³/ч |
| Давление технологической воды | 4 бар | 4 бар |
| Время промывки | 60–90 с | 90–120 с |
| Вес концентрата за цикл | 2–6 кг | 14–42 кг |
| Габариты (Д × Ш × В) | 1380 × 1050 × 1206 мм | 1910 × 2250 × 2710 мм |
| Масса (нетто) | 450 кг | 2950 кг |
АИ-350 и АИ-1350 в базовой комплектации поставляется со шкафом управления и системой байпаса питания на пневматическом пережимном клапане для отключения подачи питания при смыве концентрата. Оборудование сертифицировано, обеспечено запасными частями, сервисным обслуживанием и механической гарантией на территории РФ. Подробнее об АИ-350 и Подробнее об АИ-1350
Итомак
Аппараты новосибирского производства с периодической разгрузкой и ожижающей водой. В линейке КГ(Н) – гидравлическое разрыхление постели через отверстия в конусе с водяной рубашкой; КЦР-400 – аппарат без разрыхления постели для керновых проб и крупнообъёмного опробования. Конструктивная особенность моделей КГ – горизонтальное расположение обогатительного конуса.
| Типоразмер | КГ-5 | КГ-10 | КГ-20 | КГ-30 | КГ-40 |
|---|---|---|---|---|---|
| Производительность по твёрдому | до 5,0 т/ч | до 10 т/ч | до 20 т/ч | до 30 т/ч | до 40 т/ч |
| Производительность по пульпе | до 18 м³/ч | до 35 м³/ч | до 70 м³/ч | до 110 м³/ч | до 140 м³/ч |
| Крупность питания, мм | до 3,0 мм | до 3,0 мм | до 3,0 мм | до 3,0 мм | до 3,0 мм |
| Мощность электропривода | 3,0 кВт | 5,5 кВт | 5,5 кВт | 7,5 кВт | 11,0 кВт |
| Расход ожижающей воды | до 18 м³/ч | до 19,7 м³/ч | до 25,4 м³/ч | до 28,2 м³/ч | до 46,2 м³/ч |
| Время разгрузки концентрата | 60 с | 60 с | 60 с | 60 с | 60 с |
Мезон ЦК-1700
Иркутский аппарат с периодической разгрузкой и комбинированным (механическим + гидравлическим) разрыхлением постели – вода подаётся через полые штыри, подведённые почти вплотную к поверхности конуса в рифли. Производительность концентратора составляет 30–40 т/ч по твёрдому (80–100 м³/ч по пульпе), крупность питания до 6 мм для аллювиальных песков и до 3 мм для руды. Особенность конструкции – привод чаши как от электро-, так и от гидромотора. По рекомендациям производителя разгрузка концентрата осуществляется раз в сутки, объём разгрузки концентрата 100–120 л за раз, мощность привода 11/15 кВт.
ЦВКП (концентраторы Пугачёва)
Вибрационные концентраторы сегрегационного типа с разрыхлением постели знакопеременной круговой вибрацией конуса, ожижающая вода не требуется.
| Типоразмер | ЦВКП-3 | ЦВКП-5 | ЦВКП-10 | ЦВКП-25 |
|---|---|---|---|---|
| Производительность по твёрдому | 2,0–3,0 т/ч | 3,0–5,0 т/ч | 7,0–10 т/ч | 15–25 т/ч |
| Производительность по пульпе | до 6,0 м³/ч | до 15 м³/ч | до 20 м³/ч | до 45 м³/ч |
| Крупность питания | до 3,0 мм | до 3,0 мм | до 3,0 мм | до 3,0 мм |
| Мощность электропривода | 0,55 кВт | 1,3 кВт | 1,5 кВт | 3,7 кВт |
| Расход ожижающей воды | не требуется | не требуется | не требуется | не требуется |
| Время разгрузки концентрата | 90 с | 90 с | 90 с | 90 с |
Производитель отмечает технологическую особенность данного типа концентраторов – при переработке рудного материала производительность снижается на 25–30 %, что стоит закладывать в расчёт схемы.
Шихан
Аппараты компании «Гиромашины» с разрыхлением постели за счёт крутильных колебаний, то есть периодического изменения скорости вращения чаши. Основное назначение – обогащение сырья флотационной крупности. Производительность: до 0,2 т/ч (Л-01, Л-01-Н) и 2–5 т/ч (ПП-2), крупность питания 1–2 мм, привод 1,1–2,2 кВт, ожижающая вода не требуется.
Сводное сопоставление по задачам
| Задача | Крупность питания | Подходящие решения |
|---|---|---|
| Пески россыпей, промприборы | до 2,5 мм | АИ-350, АИ-1350, ПРОК, Итомак КГ, ЦВКП |
| Цикл измельчения ЗИФ (пески гидроциклонов) | до 2,0 мм | АИ-1350, Falcon SB, Knelson CD, Итомак КГ, ЦВКП |
| Доизвлечение из текущих хвостов | до 2,5 мм | АИ-1350, Knelson CD/CVD, Falcon SB/C, Итомак КГ |
| Лежалые хвосты, эфельные отвалы | до 2,5 мм | АИ-350 / АИ-1350 в составе НОК, Knelson CD, Falcon SB, Итомак КГ, ЦВКП |
| Ультратонкое золото (< 20 мкм) | до 0,04 мм | Falcon UF, ограничено аппараты сегрегационного типа |
| Геологоразведка, крупнообъёмные пробы | до 2,5–10 мм | АИ-350 в составе промприборов «Разведчик», Итомак КЦР-400, лабораторные модели |
Как выбрать центробежный концентратор: практический порядок действий
- Определите количество гравитационно-извлекаемого золота (GRG). Без результатов GRG теста подбор центробежного концентратора – это лотерея. GRG тест покажет достижимое извлечение, а также степень измельчения руды.
- Оцените морфологию и крупность золота. Пылевидное золото мельче 20-30 мкм плохо удерживается в аппаратах классифицирующего типа при избыточном расходе ожижающей воды – здесь либо тонкая настройка, либо концентраторы без ожижающей воды с высокой центробежной силой.
- Посчитайте емкость рифлей концентратора. Определяющий параметр – не паспортные данные тонн в час, а количество тяжёлой фракции, поступающей в рифли за цикл. Высокое содержание тяжелой фракции требует увеличения частоты разгрузки концентрата аппаратов с периодической разгрузкой, либо применение концентраторов с непрерывной и пcевдонепрерывной разгрузкой.
- Предусмотрите подготовку питания. Крупность не более чем указано в паспорте (для большинства концентраторов – до 2,5 мм), дезинтеграция глинистых песков, измельчение руды, стабильное поддержание содержания твёрдого. Нарушение подготовки – причина большинства проблем с извлечением, а не «плохой концентратор».
- Проверьте степень сокращения и схему доводки. Концентратор – это не конец схемы. Объём и качество концентрата определяют, куда вы его направите: на концентрационный стол, в шлихообогатительную установку или в гидрометаллургический передел.
- Оцените наличие сервиса и запасных частей. Наличие запасных частей на территории РФ и сроки их доставки и возможность обеспечить высокое КИО на результат извлечения влияют сильнее, чем разница в 10-50 ед. G.
Часто задаваемые вопросы
Золото какой минимальной крупности извлекает центробежный концентратор?
Промышленные аппараты с периодической разгрузкой уверенно извлекают свободное золото крупностью от 40-50 мкм, при корректной подготовке питания – от 20–30 мкм. Для частиц золота крупностью 3–20 мкм уже нужны специальные концентраторы с высоким центробежным полем и без ожижающей воды.
Почему ограничена крупность питания?
У большинства промышленных аппаратов рекомендуемая крупность не более 2,5 мм. Превышение крупности приводит к ускоренному износу рифлей чаши и вымыванию золота из рифлей концентрата, блокированию желобов и технологических отверстий разгрузки концентрата.
Нужна ли ожижающая вода?
В аппаратах классифицирующего типа – да, это основной элемент процесса разделения по плотности. В сегрегационных аппаратах (вибрационное разрыхление, деформация чаши, переменная скорость вращения) – не требуется, что снижает водопотребление и исключает вынос в хвосты ультратонких частиц.
Можно ли поставить концентратор в цикл измельчения?
Да, это основное применение концентраторов средней и высокой производительности для извлечения свободного золота из рудного материала. Если цикл измельчения с гидроциклонами, то обычно эффективнее ставить концентратор на питание гидроциклона, а не на его пески.
Есть ли российские аналоги импортных концентраторов?
Да. Линейка АИ-350 и АИ-1350 относится к тому же типу концентраторов, что Falcon SB, производится в Российской Федерации и обеспечена запасными частями, сервисным обслуживанием и механической гарантией на территории РФ.
Подбор оборудования
Наша команда готова подобрать центробежные концентраторы, а также вспомогательное оборудование, под конкретное сырьё: от отдельного набора основных единиц оборудования до комплектного модуля центробежной гравитации на салазках или нестационарного обогатительного комплекса под ключ. Мы работаем с россыпями, рудой и техногенным сырьём, выполняем технологический аудит и ТЭО.
Отправьте заявку – рассчитаем схему и подберём типоразмер под ваши параметры питания.