u_lectures

51

Рис. 7.5 Мельница «Аэрофол»

1 – барабан; 2 – лифтеры;

3 – торцевые крышки; 4 – балки.

Для мокрого самоизмельчения применяется мельница «Каскад» диаметром 5-11 м и получается готовый продукт содержащий 60% класса -0,074 мм. Исходное питание может быть принято 600 мм. Отношение D : L = 3 : 1.

Применяются для железных, золотосодержащих и других руд. Преимущества мельниц самоизмельчения:

-при самоизмельчении отпадает необходимость в среднем, мелком дроблении. Иногда даже в крупном и в грубом измельчении в стержневых мельницах;

-резко снижаются капитальные затраты и эксплуатационные расходы на операции дробления и измельчения;

-улучшаются условия измельчения, скрытие идет по слабым плоскостям спайности). Руда не переизмельчается, меньше образуется шламов;

-благодаря более благоприятным условиям измельчения (снижение шламов) улучшаются технологические результаты.

Отрицательные особенности процесса:

-в мельнице накапливается избыточное количество кусков «критической» крупности, когда они малы по весу и размеру чтобы служить измельчающими телами и слишком крупные чтобы быть измельченными другими кусками;

-повышенный расход электроэнергии и футеровки;

-меньшая удельная производительность;

-пригодны не для всех руд. При изменении физических свойств руды наблюдается значительное колебание в производительности.

Одним из специальных методов измельчения является способ измельчения по методу Снайдера (взрывной метод).

52

Принцип измельчения заключается в следующем:

Вкамеру, куда подается руда нагнетается пар или газ под большим давлением (60 кг/см2), который проникает в поры руды и заполняет их, а затем с

большой скоростью подается в вакуумную камеру, где давление снижается в 20 раз (до 0,6 кг/см2) в течение 5 секунд. В результате пар из межзернового пространства начинает вырываться, вызывая расщепление сырья.

Вэтом случае сокращается расход энергии на тонкое дробление, осуществляется избирательное раскрытие руд по плоскостям спаянности минералов, что является важным технологическим преимуществом.

7.3 Скоростные режимы мельниц

Критический режим При очень большой скорости вращения барабана мельницы шары под

действием центробежной силы прижимаются к внутренней поверхности барабана и вращаются вместе с ним (рис. 7.6).

Рис. 7.6 Критический режим вращения

В этом случае шары первого слоя работают как футеровка и не производят дробления руды. Такая скорость называется критической. Определяется по формуле:

nкр = 42,3

D

где n – частота вращения мельницы (число оборотов мельницы в мин.); D – диаметр барабана мельницы, м

Для того, чтобы шары первого слоя производили дробление, необходимо, чтобы скорость вращения барабана мельницы была меньше критической. Наивыгоднейшая скорость шаровой мельницы 75-88% nкр. или:

53

n = 32 − 37

D

При водопадном режиме нагрузка поднимается по круговым траекториям на большую высоту и падает водопадом по параболическим траекториям, нанося удар по руде находящейся на круговых траекториях (рис. 7.7). Измельчение руды происходит главным образом ударом измельчающей среды и частично истиранием. Водопадный режим широко применяется при I стадии шарового измельчения (первичное самоизмельчение).

Рис. 7.7 Водопадный режим вращения

При небольшой скорости вращения мельницы шары будут скатываться вниз, не поднимаясь вверх. При этом они одновременно будут вращаться вокруг своей оси, между шарами и внутренней поверхностью мельницы будет происходить истирание руды (рис. 7.8).

Каскадный режим применяется в стержневых и шаровых мельницах II стадии.

Рис. 7.8 Каскадный режим вращения

54

7.4 Технология измельчения

Существуют открытые и замкнутые циклы измельчения.

При открытом цикле измельчения (рис. 7.9) измельчаемый материал проходит через мельницу один раз, и измельченный продукт получается сравнительно крупный (до 2-3 мм).

Рис. 7.9 Открытый цикл

Обычно для этой цели применяются стержневые мельницы, которые при этом работают эффективно и обеспечивают высокую производительность. Продукты измельчения стержневых мельниц работающих в открытом цикле, могут направляться на гравитационное и магнитное обогащение.

При замкнутом цикле измельчения (рис. 7.10), измельчаемый материал из мельницы поступает в классификатор, который делит его на слив и пески. Слив поступает на обогащение, а пески возвращаются в мельницу для доизмельчения. Измельчаемый материал проходит через мельницу многократно, до тех пор, пока не достигнет крупности зерен, разгружаемых в слив.

Рис. 7.10 Замкнутый цикл

При установившемся режиме замкнутого цикла весовое количество обо-

55

ротных песков стабилизируется и называется циркулирующей нагрузкой (рис. 7.11).

Рис. 7.11 Циркулирующая нагрузка

Установлено, что сравнительно небольшие циркулирующие нагрузки (до 400 %) заметно повышают производительность мельниц. Увеличение скорости прохождения материала через мельницу при увеличении циркулирующей нагрузки способствует повышению эффективности работы измельчающих тел и предопределяет меньшее переизмельчение материала, что в свою очередь вызывает увеличение производительности мельниц.

Обычно задают циркулирующую нагрузку равную 200-250 %, свыше 400 % нецелесообразно.

Чрезмерно большие циркулирующие нагрузки приводят к уменьшению производительности вследствие переполнения мельницы пульпой.

Таким образом, циркулирующая нагрузка замкнутого цикла измельчения

– это отношение массы песков, возвращаемых в мельницу к массе исходной руды, поступающей в мельницу, т.е.

C = QS ×100, %

где C – циркулирующая нагрузка, %; S – масса песков, т;

Q – количество свежей руды, поступающей в мельницу, т.

56

Циркулирующую нагрузку можно определить по ситовым анализам продуктов измельчения и классификации или по их плотности.

C = αβ --αϑ ×100, %

где α – содержание класса -0,074 мм в сливе мельницы; β – содержание класса -0,074 мм в сливе классификатора;

υ – содержание класса -0,074 мм в песках классификатора.

C= 60 - 28 ×100 = 400 % 28 - 20

C = R2 - R ×100, %

R - R1

где R – отношение Ж : Т в сливе мельницы;

R1 – отношение Ж : Т в песках классификатора; R2 – отношение Ж : Т в сливе классификатора.

57

Лекция 8. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПАДЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ЗЕРЕН

План лекции

8.1Закономерности свободного падения частиц 8.1.1 Закон Риттингера 8.1.2 Закон Аллена 8.1.3 Закон Стокса

8.2Метод Лященко

8.1 Закономерности свободного падения частиц

Минеральная частица, падающая в какой-либо среде, обладает гравитационной силой, зависящей от скорости ее движения. Характер падения тел в жидкой или газообразной среде определяется взаимодействием трех сил: силы тяжести, направленной вниз, подъемной (выталкивающей, архимедовой) силы, направленной вверх и силы сопротивления среды, направленной тоже вверх.

Сила тяжести зависит от плотности и объема твердого тела. Подъемная сила – от объема тела и плотности среды.

Сила сопротивления среды – от режима движения (турбулентного или ламинарного) и слагается из сопротивления сил инерции (динамического) и сопротивления сил трения (вязкостного). Оба вида сопротивления среды движущемуся в ней телу действуют одновременно, но с неодинаковой силой.

Преобладание динамического сопротивления наблюдается при турбулентном движении и характерно для больших размеров движущихся частиц (2 мм и выше) и больших скоростей движения.

Преобладание вязкостного сопротивления наблюдается при ламинарном движении (характерно для движущихся частиц небольшого размера – 0,1 мм и ниже) и небольших скоростях движения, а также при высоких значениях вязкости среды.

Для частиц промежуточной крупности (от 0,1 до 2 мм) характерен переходных режим, при котором наблюдается действие обоих видов сопротивления.

Параметр, характеризующий режим течения жидкости, называется числом Рейнольдса (Re). При значениях Re ≥ 1000 течение жидкости турбулентное, при Re ≤ 1 – ламинарное и при Re = 1000- 1 режим течения жидкости промежуточный.

Начальный момент движения тела в среде характеризуется нулевым значением скорости его движения и максимальным значением ускорения. В дальнейшем, по мере возрастания скорости падения тела, увеличивается сила сопро-

58

тивления среды, ускорение уменьшается и за короткий промежуток времени эта сила достигает величины движущей силы. В этот момент падающее тело достигает своей предельной (максимальной) скорости. Скорость становится постоянной, ускорение равно 0. Конечная или постоянная скорость обозначается υ0.

Разница в конечных скоростях падения различных минеральных частиц в основном определяет процесс их разделения при классификации и гравитационном обогащении.

Для определения скорости свободного падения υ0 (м/с) частиц крупности 0,1 мм и ниже можно пользоваться уравнением Стокса (для воды):

υ0= 0,545d2(δ-1000)/μ, м/сек

где d – диаметр частицы, м;

δ – плотность частиц, кг/м3;

–плотность среды, кг/м3;

μ– коэффициент вязкости, Н·с/м2 (для воды μ = 0,001; для воздуха μ

=0,000018).

Для воздуха уравнение Стокса:

υ0= 30 278d2(δ-1,23), м/сек.

Более крупные зерна имеют другую формулу для определения скорости свободного падения. Для частиц крупностью 2 мм и выше используется уравнение Риттингера:

для воды

υ0 = 0,16× d(δ -1000) ;

для воздуха

υ0 = 4,6× d(δ -1,23) .

Для частиц крупностью 0,1-2 мм Алленом выведены другие уравнения: для воды

59

для воздуха

υ0 = 40,6 × d3(δ -1,23)2 .

Все эти формулы выведены для частиц идеальной (шарообразной) круглой формы. Для частиц неправильной формы υ0´ < υ0. Это влияние учитывается эмпирическими коэффициентами К. Например в формуле Риттингера КR равно: для частиц пластинчатой формы – 22,7

угловатой - 33,4 продолговатой - 35,8 округлой - 42,2

8.2 Универсальный метод определения конечной скорости движения частиц (метод Лященко)

Применяется для определения конечных скоростей движения частиц любой крупности и плотности в различной среде.

1. Определяем силу тяжести частицы, зная ее размер, плотность и среду: G0 = πd3 (δ- ) g/6

где d – размер частицы, м;

δ– плотность частицы, кг/м3;

–плотность среды, кг/м3;

g– ускорение свободного падения, м/с2.

2.Определяем значение параметра Лященко по формуле:

Re2ψ = G0 / μ2

3. Зная значение параметра Лященко, по диаграмме Лященко Re2 ψ - Re определяем значение параметра Рейнольдса (Re).

4.Определяем конечную скорость падения частицы по формуле:

υ0 = Re μ / (d ).

Зависимость между конечной скоростью падения зерен u0 , их диаметром d и плотностью можно изобразить графически диаграммой Чечотта (рис. 8.1):

Если в формуле Риттингера υ0 = k d(δ -1) k δ -1 принимаем А и А-const числа d =x, то уравнение υ=Ax – это уравнение прямой. По оси абсцисс откладываем d , а по оси ординат υ.

Рис. 8.1 Диаграмма Чечотта

Допустим, имеем смесь кварца и галенита, которая подвергается разделению в гидравлическом трехкамерном классификаторе. Если скорость восходящей струи в первой камере =υ1, то в первой камере выпадут зерна галенита (d1- d2), так как скорость этих зерен >υ1. Зерна кварца в этом отделении не выпадут, так как наибольшее зерно кварца имеет размер d1 и в лучшем случае оно будет во взвешенном состоянии. Все оставшиеся зерна SiO2 и PbS перейдут во вторую камеру, так как у них конечная скорость падения меньше υ1. В следующей камере ΙΙ, где скорость восходящего потока υ2 выпадут зерна

В ΙΙΙ камере, где υ3 выпадут зерна