Гравитациялық байыту әдістерін сұрыптау
Гравитациялық байыту әдістері күрделі көпкомпонентті және көпфазалық жүзгілерде атқарылады. Минералдық түйіршіктердің жіктелуі бөлінудің бір белгісімен гидро және аэродинамикалық әрекетімен атқарылады. Бөліну белгілері ретінде қызмет атқаратын: бөлуші ортаның реологиялық параметрлері; ортаның реологиялық параметрлеріне бірдей әсерін тигізетін электрлік және магниттік өрістер; өзгермелі сұйық ағынындағы түйіршіктердің қозғалу жылдамдығы; көлбеу бетпен ағатын сұйық ағынындағы түйіршіктердің жылдамдығы; тік бағытта ағатын сұйық ағынындағы түйіршіктердің жылдамдығы; жуып-шаю ж.т.б.
Гравитациялық байыту әдістері бөліну белгілердің түрлеріне байланысты келесідей боп сұрыпталады:
1. Гравитациялық байыту орталарында жіктелу:
гидравликалық, пневматикалық;
ауырсұйықтықты;
суспензиялық (гидравликалық және пневматикалық);
электролиттік (магнитогидродинамикалық сепарация)
2. Бөлуші ортаның іркілмелі ағынында түйіршіктердің жіктелуі:
гидравликалық және пневматикалық отсадкалау;
дірілді науаларда байыту;
пневматикалық сепарация;
пульсаторларда байыту.
3. Көлбеу бетпен ағатын су ағынында түйіршіктердің жіктелуі:
науаларда байыту;
шлюздерде байыту;
бөлшекті ағымды концентраторларда байыту;
винттік сепараторларда байыту;
концентрациялау столдарда байыту.
4. Қисық бағытты ағымдар орталарында түйіршіктердің жіктелуі:
гидроциклондарда байыту;
центрифугаларда байыту.
5. Тік бағытталған ағындар орталарында түйіршіктердің жіктелуі:
гидравликалық және пневматикалық сұрыптау.
6. Түйіршіктердің орталарда шөгіу:
қойылдыру.
7. Жуып-шаю
Пайдалы қазбаларды байыту тәжірибесінде гравитациялық әдістерді қолдану келесі көрсеткіштермен анықталады: байытылатын өнімнің заттық құрамымен; түйіршіктердің бөліну ірілігімен; байытылатын пайдалы қазбалардың сипаттамаларымен; региондардың климаттық жағдайларымен; технико-экономикалық көрсеткіштермен.
Минералдардың қасиеттері
Жер қыртысында 3000-дай минералдар бар. Гравитациялық байыту процестерінің технологиясында 250-дей минералдар қатысады. Кен байытуда, яғни минералдарды бір-бірінен бөлуде, олардың қасиеттерінің айырмашылықтары пайдаланылады. Оларға жататындар: минералдардың химиялық құрамы, физика-химиялық және физика-механикалық қасиеттері. Минералдардың физикалық қасиетіне жататындар: тығыздық немесе меншікті салмақ, ток, жылу өткізгіштік, магниттілік, кристалдар пішіні, түсі, жылтырлық, қаттылық, радиоактивтілік.
Химиялық немесе физика-химиялық қасиеттеріне минералдардың су жұқтыруы, суда, әртүрлі ерітінділерде еруі, су ішіндегі заттарды өз бетіне жинауы (адсорбция) жатады.
Гравитациялық процестерде минералдардың келесі айырмашылықтары пайдаланылады: тығыздығы, пішіні, қаттылығы, түсі, жылтырлығы, ток өткізгіштігі, су жұқтыру, магниттілігі.
Минералдың тығыздығы кен кесегіндегі минералдық түйіршіктің массасының оның көлеміне W қатынасы:
S=m/W, (1)
мұнда S- минерал тығыздығы, кг/м3;
m- түйіршік массасы, кг;
W- түйіршіктің көлемі, м3
Кестеде кейбір минералдар тығыздықтарының шамасы келтірілген. Минералдар тығыздықтарының абсолюттік мөлшерлері 1300 ден 19300 кг/м3-дейін өзгереді.
7-кесте. Минералдарды тығыздық бойынша сипаттау
Минерал |
Химиялық формула |
Тығыздық, кг/м3 |
Пайдалы компонент |
Минералдағы пайдалы компоненттің үлесі, % |
Сап алтын Галенит Молибденит Пирит Сфалерит Халькопирит Касситерит Кварц Ильменит Магнетит Хромит- хромшпинелидтер Кальцит Магнезит Сидерит Барит Шеелит
Гематит Пиролюзит Көмір |
Au PbS MoS2 FeS2 ZnS CuFeS2 SnO2 SiO2 (Mg,Fe)TiO3 Fe3O4 (Fe,Mg)Cr, AlFe2O4 CaCo3 MgCO3 FeCO3 BaSO4 CaWO4
Fe2O3 MnO2 C |
19300 дейін 7400-7600 4300-5000 4900-5200 3900-4100 4100-4300 6100-7300 2650 4400-5000 4500-5300 4000-4800
2700-2730 3000 3500-3900 4300-4500 6000
5000-5200 4820 1300-1800 |
Алтын Қорғасын Молибден Темір Мырыш Мыс Қалайы Кремний Титан Темір Екі тотықты хром Тотық Магний тотығы Темір Барий тотығы Вольфрамның үштотығы Темір Марганец - |
100 дейін 86,6 59,94 46,55 67,10 34,36 78,8 46,7 31,6 72,4 68,0
56,0 47,6 48,3 65,7 80,6
70,0 63,2 - |
Кенді өңдеу операцияларында заттың ірілігіне көп көңіл аударады, өйткені осы операциялардың өнімділігіне және тиімділігіне заттың ірілігі көп әсер етеді. Соған байланысты кеннің жеке кесектерінің және олардың аралас қоспасының ірілігін бағалау қажет. Пайдалы қазбаның жеке кесектері (түйіршіктері) әдетте дұрыс пішінді (мысалы куб, домалақ) болмайды. Сондықтан кесектің ірілігі оның орта диаметрін табу арқылы бағаланады. Егер кесектің массасы және кеннің не минералдың тығыздығы белгілі болса, онда орта диаметр кесектің орта эквивалентті диаметрі, демек пішіні дұрыс кесектің көлеміне тең шардың диаметрі ретінде табылады.
.
(2)
.
(3)
Түйіршіктердің пішіні минералдардың табиғатына тәуелді. Шашыранды кенорындарының минералдық түйіршіктер пішіні өзендердің ағын сулары әсерінен доғалдау боп келеді.
Түпкі кенорындарындағы минералдар түйіршіктерінің пішіні, дұрыс пішінді болмайды, кейбірде кристалдардың пішініне сәйкес боп келеді. Көмірдің пішіні қырлы, жанартастың –қатпарлы, асбестікі –инелі, магнетиттікі –кубқа жақын.
Түйіршіктердің пішіні, оның пішін коэффициентімен сипатталады, ол дұрыс пішінді шар бетіне теңестірілген (түйіршіктің эквивалентті диаметрі) түйіршік бетімен пішіні дұрыс емес түйіршік беті (пішіні дұрыс емес түйіршік размері) арасындағы қатынасқа тең:
,
(4)
мұнда
-пішін
коэффициенті; Sш-шар
беті;
S- пішіні дұрыс емес түйіршіктің беті.
Төменде пішін коэффициентінің ( )шамалары келтірілген:
шар түрлі -------------1,0:
доғаланған -----------0,8-0,9;
қырлы -----------------0,7-0,8;
қатпарлы -------------0,6-0,7