книги / Обогащение полезных ископаемых

Величина коэффициента трения определяется в основном формой минеральных частиц, которая, в свою очередь, зависит от природы минералов и типа руд (россыпные или коренные). Минеральные частицы россыпных месторождений, как правило, являются сферическими, а частицы коренных месторождений имеют неправильную (пластинчатую) форму (обломки).

Частицы могут перемещаться под действием собственной силы тяжести (при движении по наклонным плоскостям), центробежной силы (при движении по горизонтальной плоскости вращающегося диска), в результате комбинированного действия сил собственной тяжести, центробежной и трения (винтовые сепараторы).

Для обогащения по трению и форме используются плоскостные, лотково-барабанные, ленточные, дисковые, винтовые и вибрационные сепараторы. На рис. 67 приведена принципиальная схема устройства наиболее простого плоскостного сепаратора, применяемого для обогащения слюды.

Рис. 67. Схема сепаратора для обогащения по трению

Каждая плоскость сепаратора имеет длину 1350 мм и ширину 1000 мм. Угол наклона (нижней плоскости) больше, чем верхней, точно так же и ширина щели на нижней плоскости больше, чем ширина на верхней. На плоскость подается сухой материал крупностью –70+25 мм. Перед щелью устанавливают небольшой порог прямо-

181

угольной формы для создания условий отрыва движущихся кусков пустой породы от наклонной плоскости.

Куски пустой породы, перелетая через щель, разгружаются вконце плоскости. Куски слюды, имея пластинчатую форму, движутся по наклонной плоскости медленнее кусков породы и, проваливаясь черезщель, попадаютнаследующуюплоскость, гдеперечищаются.

3.6.2. Обогащение по упругости

Обогащение по упругости основано на разнице траекторий, по которым отбрасываются частицы минералов, имеющие различную упругость, при падении на плоскость. При падении на наклонную плоскость тела отражаются от нее под некоторым углом.

Минералы, имея разные значения упругости, будут двигаться по разным траекториям, что и позволяетотделятьихдругот друга.

Схема сепаратора для разделения по упругости представлена на рис. 68. В этом сепараторе исходный материал из бункера 1 по вибропитателю 2 монослоем подают на плиту 3, отражаясь от которой частицы 4 и 6 попадают в приемники продуктов разделения 5.

3.6.3. Обогащение по избирательности разрушения

Процесс обогащения с использованием этих методов основан на избирательном разрушении минералов в результате их различной механической прочности при дроблении и измельчении или на свойствах минералов избирательно разрушаться (растрескиваться) при нагревании и последующем быстром охлаждении. Процесс разрушения в последнем случае называется декрипитацией.

182

Разрушение руды при декрипитации происходит в результате различной электропроводности и коэффициентов расширения при нагревании и охлаждении, вызывающих сильные напряжения, приводящие к растрескиванию минералов, а также вследствие наличия в минералах воды, котораяпри нагреваниивызываетразрушениекристаллов.

После дробления, измельчения и декрипитации различные минералы приобретают определенную крупность и форму зерен. Дальнейшее их обогащение может осуществляться грохочением, гравитацией или другими методами.

Избирательное дробление и измельчение руды производят в молотковых и других дробилках, стержневых, шаровых, рудногалечных мельницах и мельницах самоизмельчения.

3.6.4. Обогащение на жировых поверхностях

Обогащение на жировых поверхностях (адгезионная сепарация) основано на избирательном закреплении некоторых минералов на поверхности, покрытой слоем жира. При протекании пульпы по слою жирового покрытия гидрофобные частицы прилипают к ней,

агидрофильные сносятся потоком воды в хвосты.

Впромышленной практике процесс обогащения на жировых поверхностях используется в основном в операциях доводки черновых алмазных концентратов, выделяемых при обогащении руд коренных и россыпных месторождений.

Аппараты, предназначенные для извлечения алмазов на липких поверхностях, называются жировыми столами.

Ленточный жировой стол (рис. 69) с непрерывным съемом алмазов представляет собой бесконечную резиновую ленту 2 шириной 1000 мм с жировым покрытием, натянутую на двух барабанах, расположенных на расстоянии 2000 мм друг от друга. Лента установлена под углом 12° к горизонтальной плоскости. На переднем конце ленты устанавливается скребок 3 для снятия верхнего слоя жира с алмазами, которые падают в приемник 4, а на заднем конце – вибрационный питатель 1 для жировой массы. Весь стол, включая раму 6, совершает возвратно-поступательное движение в направлении, перпендикулярном движению ленты.

183

Рис. 69. Ленточный жировой стол

Пульпа подается сверху и движется перпендикулярно направлению движения ленты. Алмазы прилипают к жиру и выносятся лентой к скребку, а минералы пустой породы смываются водой

влоток 5 и удаляются в отвал.

Вкачестве жирового покрытия применяются смеси, имеющие

всвоем составе в разных соотношениях петролеум, машинные масла, иногда вазелин, парафин и другие, в зависимости от свойств руды и температуры воды.

Втех случаях, когда необходимо повысить гидрофобность алмазов, их обрабатывают реагентами-собирателями.

Контрольные вопросы

1.Классификация процессов гравитационного обогащения.

2.Разделение частиц в вертикальном пульсирующем потоке воды или воздуха.

3.Разделение частиц в вертикальном потоке жидкости, в потоке воды на наклонной плоскости.

4.Разделение частиц в тяжелых средах.

5.Пневматические сепараторы и отсадочные машины.

6.Принцип процессов обогащения в отсадочной машине.

7.Принцип процессов обогащения на концентрационном столе.

184

8.Принцип процессов обогащения на шлюзах, на струйных концентраторах.

9.Принцип процессов обогащения в тяжелосредном гидроци-

клоне.

10.Принцип процессов обогащения на винтовых сепараторах

ишлюзах, в центробежных концентраторах.

11.Принцип процессов обогащения в шнековых и крутонаклонных сепараторах.

12.Принцип процессов обогащения в колесном тяжелосредном сепараторе.

13.Способы разделения частиц по магнитным свойствам.

14.Принцип действия и область применения сепараторов высокоградиентных магнитных сепараторов.

15.Принцип действия и область применения магнитных сепараторов со слабым магнитным полем.

16.Принцип действия и область применения магнитных сепараторов с сильным магнитным полем.

17.Основные способы зарядки частиц в процессах электрической сепарации.

18.Принцип действия электростатического сепаратора.

19.Принцип действиякоронно-электростатическогосепаратора.

20.Принцип действия пироэлектрического сепаратора.

21.Принцип действия диэлектрического сепаратора.

22.Классификация процессов флотации.

23.Принцип действия и область применения механической флотационной машины.

24.Принцип действия и область применения пневмомеханической флотационной машины.

25.Принцип действия и область применения пневматической флотационной машины.

26.Назначение и классификация флотационных реагентов, их действие.

27.Принцип действия радиометрического сепаратора.

28.Классификация радиометрических методов обогащения.

185

29.Основные процессы химического обогащения.

30.Чанный, автоклавный, кучный и подземный способы выщелачивания минералов.

31.Процесс предварительного разложения рудных минералов.

32.Способы выделения минералов из растворов.

33.Принцип действия и область применения сепараторов для обогащения по форме, трению, упругости.

34.Обогащение по избирательности разрушения.

35.Обогащение на жировых поверхностях.

36.Амальгамация.

186

4. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

4.1. Обезвоживание продуктов обогащения

Различные стадии обогащения протекают благоприятно при определенном содержании твердого в пульпе. В конечных концентратах содержание влаги лимитируется. Например, предельные нормы влажности для концентратов, отправляемых железнодорожным транспортом, для угля составляют 5–10 %, для руды – 2–12 %. Поэтому продукты обогащения в той или иной степени нуждаются в обезвоживании, т.е. в удалении излишней воды.

Основную массу воды, которая содержится в продуктах процессов мокрого обогащения, составляет гравитационная влага, свободно перемещающаяся между частицами твердого под действием силы тяжести. Кроме гравитационной влаги, в операциях обезвоживания при необходимости удаляется пленочная, капиллярная и гигроскопическая влага.

Пленочная влага удерживается на поверхности частиц, молекулярными силами притяжения, капиллярная заполняет промежутки между частицами, гигроскопическая адсорбиуется на поверхности частиц тончайшей пленкой и заполняет структурные поры и трещины в частицах.

Гигроскопическую влагу называют также связанной влагой воздушно-сухого состояния продукта.

Во избежание смерзания продуктов обогащения при перевозках в зимнее время внешняя влага продукта не должна превышать (%): угольных концентратов – 5; концентратов железных руд – 4; флотационных концентратов руд цветных металлов – 5.

Результаты обезвоживания зависят от гранулометрического состава продуктов обогащения. Чем мельче частицы, тем большая поверхность удерживает влагу и тем труднее обезвоживается продукт.

Обезвоживание – процессы удаления избыточной влаги из продуктов обогащения.

Основными процессами обезвоживания являются дренирование, центрифугирование, сгущение, фильтрование и сушка.

187

4.1.1. Дренирование

Дренированием называется процесс удаления гравитационной влаги из кускового и крупнозернистого материала путем естественного просачивания влаги под действием силы тяжести в промежутках между отдельными зернами. Дренирование осуществляется в обезвоживающих элеваторах, механических классификаторах, грохотах, обезвоживающих бункерах и на дренажных складах.

Обезвоживающие ковшовые элеваторы применяются для транспортирования и обезвоживания продуктов обогащения, получаемых в отсадочных машинах, и для выдачи продуктов из отстойников (например, из баггер-зумпфов). Они устанавливаются под углом 60–70° к горизонту и выдают материал влажностью 25–30 % и ниже. Применяются для обезвоживания продуктов крупностью не менее 2 мм.

Обезвоживание продуктов в механических классификаторах происходит по мере их транспортирования по днищу классификатора. В зависимости от крупности материала и режима работы классификатора можно получать продукты влажностью 15–25 %.

Для обезвоживания продуктов в широком диапазоне крупности – от кусков до шламов – применяются грохоты тех же типов, что и для грохочения. В качестве рабочих поверхностей обезвоживающих грохотов чаще всего используются щелевидные сита из профилированной латунной или стальной проволоки. Перемещение материала по ситу грохота значительно интенсифицирует дренирование.

Обезвоживание в бункерах осуществляется главным образом на углеобогатительных фабриках. Эти бункеры представляют собой железобетонные ячейки прямоугольной (в плане) формы с пирамидальной нижней частью и выпусками, оборудованными специальными затворами с перфорированными отверстиями для стока воды.

Дренажные склады представляют собой сооружения большой вместимости, выполненные из бетона и железобетона, с наклонным дном, в котором проложены дренажные канавы. Они применяются для удаления влаги из материала после предварительного его сгущения в отстойниках. Время обезвоживания – до 24 ч и более. В результате обезвоживания влажность снижается с 30 до 8,5 %.

188

4.1.2. Сгущение

Сгущением называется процесс обезвоживания обводненных тонкозернистых продуктов путем осаждения твердых частиц и выделения жидкой фазы в виде осветленного слива. Процесс осуществляется в различного типа отстойниках, сгустительных воронках и цилиндрических сгустителях.

При сгущении в отстойниках, конических и цилиндрических сгустителях (рис. 70) осаждение происходит под влиянием силы тяжести, при этом в условиях установившегося режима в верхнем слое сгустителя образуется зона осветления А, в средней части – зона осаждения Б и внизу – зона уплотнения осадка Г. Иногда между двумя последними зонами выде-

размера и плотности частиц. В средней зоне происходит накапливание частиц, в результате чего создаются стесненные условия падения. При этом мелкие частицы задерживают осаждение более крупных, их скорости падения выравниваются, и частицы в этой зоне осаждаются сплоченной массой. Внизу находится зона уплотнения осадка. В этой зоне вода выжимается из осадка под давлением вышележащих частиц и перемещается снизу вверх, скорость осаждения частиц практически становится равной нулю, плотность осадка достигает максимума и составляет 43–44 % по объему.

Для ускорения сгущения в пульпу добавляют специальные реагенты, вызывающие коагуляцию или флокуляцию, т.е. слипание мельчайших минеральных частиц и образование относительно крупных, быстро осаждающихся агрегатов.

Наиболее широко для сгущения различных продуктов на отечественных обогатительных фабриках применяются цилиндрические

189

(радиальные) сгустители. Радиальный сгуститель (рис. 71) представляет собой цилиндрический чан с механической выгрузкой сгущенного осадка. В зависимости от устройства приводного механизма сгустители бывают с периферическим и центральным приводом. Сгустители с центральным приводом могут быть одно-, двух- и многоярусными, т.е. с одним или несколькими чанами, установленными один над другим, с общим центральным приводом.

Рис. 71. Одноярусный радиальный сгуститель с центральным приводом: 1 – чан; 2 – сливной желоб; 3 – загрузочная воронка; 4 – центральный вал;