книги / Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых. Обогатительные процессы и аппараты
.pdfство материала, поступающего из бункера 1 на ленту питате ля, регулируют с помощью шибера 2 или посредством измене ния скорости движения ленты.
Ленточные питатели (рис. 4.20, в) с шириной ленты до 400 мм и производительностью до 175 т/ч по своему устройст ву близки к пластинчатым. Мелкодробленый материал из бункера 1, снабженного шиберем 2 , поступает на прорезинен ную ленту 4, натянутую на барабаны приводной 3 и натяжной 6 станций и поддерживаемую между ними роликами 5. Произ водительность питателя регулируется подъемом и опусканием шибера 2 или изменением скорости движения ленты с помо щью коробки скоростей, встроенной в приводной механизм.
Тарельчатые питатели (рис. 4.20, г) производительностью до 130 м3/ч предназначены для подачи мелкозернистых мате риалов. Они представляют собой горизонтально расположен ную тарель 4 диаметром до 2500 мм, вращающуюся с часто той 4— 16 мин’ 1 на вертикальном валу 5. Материал на нее по ступает через патрубок 2 , надетый на горловину бункера и разгружается косо поставленным ножом 1. Количество мате риала регулируют опусканием или поднятием патрубка 2 с помощью винтов 2 , а также изменением угла наклона ножа 1 и частоты вращения тарели 4. Питатели отличаются просто той конструкции и надежностью в работе, но не пригодны для подачи влажных, глинистых и слеживающихся материалов.
Электровибрационные лотковые питатели (рис. 4.20, О)
производительностью до 750 м/ч предназначены для подачи мелкокусковых и зернистых материалов. Они состоят из на клонного лотка 1 и жестко связанного с ним электромагнит ного вибровозбудителя 4, подвешенных к бункеру или пере крытию на пружинных подвесках 2. Материал перемещается по лотку под действием вибраций, получаемых от якоря элек тромагнита. Производительность питателя регулируют изме нением угла наклона лотка (от 0 до 20 ) или амплитуды (от 1,4 до 2,5 мм) и частоты (до 3000 мин’1) колебаний, а также по ложением шибера 3. Достоинствами вибропитателя является высокая производительность, отсутствие вращающихся час тей и малый удельный расход электроэнергии; недостатком —
забивание лотка при работе на влажных, слипающихся и гли нистых материалах.
Барабанные питатели (рис. 4.20, е) производительностью от 6 до 25 м3/ч применяют для равномерной подачи и вы грузки из бункера мягких сыпучих материалов с крупностью кусков до 30 мм. Они состоят из литого или сварного корпуса 1, ячейкового барабана 2 (диаметром до 250 мм и длиной до 400 мм) и приводного механизма, обеспечивающего его вра щение с частотой 7—30 мин"1 в зависимости от необходимой производительности питателя.
ПРОЦЕССЫ ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ.
5 Ф ИЗИКО -ХИМ ИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И ХИМ ИЧЕСКОГО СОСТАВА
РАЗДЕЛЯЕМ Ы Х М ИНЕРАЛОВ
5.1. Термохим ические проиессы
Изменение физических, физико-химических свойств и хи мического состава материала в процессе различных видов об жига достигается за счет термической диссоциации (разложе ния) минералов, окисления или восстановления металлов, вхо дящих в их состав, сульфатизации, хлорирования, сульфидизации и сплавления (спекания) минералов, сегрегации восста новленных соединений до металла.
5.1.1. Обжиг с термической anccounaunen извлекаемых минералов
Обжиг с термической диссоциацией извлекаемых минера лов в настоящее время используется:
• при переработке карбонатных редкометалльных, магне зитовых и бедных фосфатных руд. Целью процесса является разложение карбонатов МеСОэ кальция и магния до их водо растворимых окисей МеО и углекислого газа СО2 по реакции: МеСОз -> МеО + СО2, которые затем можно удалить простой промывкой материала водой. Это достигается обжигом в те чение 2—3 ч крупного материала (более 5 мм) в трубчатых вращающихся печах, а мелкого (менее 5 мм) — в печах кипя щего слоя при температуре 1170— 1320 К, не вызывающей из менения технологических свойств других минералов. Удале ние карбонатов кальция и магния промывкой обеспечивает эффективное последующее обогащение материала;
• при переработке труднообогатимых окисленных и кар бонатных марганцевых руд и продуктов. Обжиг их в трубча тых вращающихся и шахтных печах в атмосфере воздуха при температуре 870— 1270 К позволяет перевести и сконцентри ровать практически весь марганец в виде кристаллов крупно стью 30—50 мкм химически и термически устойчивого окисла марганца — гаусманита, обладающего хорошей флотируемостью, что обеспечивает получение высококачественных кон центратов с высоким извлечением в них марганца при после дующей флотации материала;
• при переработке пиритсодержащего сырья цветной ме таллургии с целью термического разложения немагнитного пирита на магнитный пирротин и элементарную серу. При пирротинизирующем обжиге без доступа воздуха в шахт ной ступенчатой печи в течение 30—60 мин при температу ре 970— 1270 К образуются сульфиды железа (состава Fe5S6
— Fe8S9), которые в поле напряженностью 95,5— 119,4 кА/м полностью переходят в магнитную фракцию при последую щей магнитной сепарации, значительно облегчая разделение ос тавшихся сульфидов цветных или окислов и силикатов редких металлов другими методами обогащения. Резкому улучшению показателей обогащения способствует при этом также сульфидизация окисленных минералов цветных металлов выделяю щейся при обжиге парообразной серой, что позволяет повы сить общее извлечение их из руды, происходящая декрипитация сростков минералов, снижение механической их прочно сти и энергетических затрат на раскрытие минералов.
5.1.2. Окпслптельный обжпг
Окислительный обжиг используется:
• при переработке труднообогатимых сульфидных руд, кол лективных концентратов или промпродуктов цветных метал лов с целью перевода извлекаемых металлов из труднорас творимых сульфидов в водорастворимые сульфаты, а железа
пирита — в нерастворимые в воде окислы. Обжиг называется сульфатизирующим и осуществляется обычно в печах кипяще го слоя при температуре от 850 до 1100 К;
• при переработке сидеритовых железных руд с целью пе ревода немагнитного сидерита FeC03 в магнетит Fe30 4) легко извлекаемый в концентрат при последующей магнитной се парации. Магнетизирующий окислительный обжиг сидерито вых руд осуществляется при температуре 1020—1170 К в шахт ный вращающихся печах в результате протекания реакции:
3FeC03 -> Fe30 4 + СО + 2С02 - 35 700 кал.
5.1.3. Восстановительный обжиг
Восстановительный обжиг широко используется для ре шения следующих задач:
• сульфидизации трудноизвлекаемых окисленных минера лов цветных металлов (особенно никеля и кобальта) и пре вращения их в сульфиды, которые затем легко извлекаются из измельченной обожженной руды флотацией, как из природ ных сульфидных руд. Обжиг называется сульфидизирующим и осуществляется при температуре 1120— 1370 К в присутствии сульфидизатора (пирита, серы, сульфата натрия, высокосер нистого угля или кокса, гипса, сернистого газа) в восстанови тельной атмосфере с добавками угля;
• перевода немагнитных и слабомагнитных окислов и со единений железа в сильномагнитный искусственный магнетит Fe30 4 или ферромагнитную окись железа y-Fe20 3 (маггемит), легко извлекаемый в концентрат из обожженной руды или материала магнитной сепарацией. Обжиг называется магне тизирующим.
При переработке труднообогатимых бурожелезняковых, лимонитовых и гидрогетитовых руд и других железосодержа щих материалов он осуществляется в трубчатых вращающихся или шахтных печах, печах ступенчато-взвешенного или ки пящего слоя при температуре от 873 до 1373 К в присутствии
газообразного (окиси углерода, водорода, метана) или твер дого (бурого или каменного угля, коксовой мелочи и др.) восстановителя в результате протекания следующих основ ных реакций:
3Fe20 3 + СО 2Fe30 4 + С02 + 8870 кал, С02 + С -> 2СО - 37 710 кал,
3Fe20 3 + Н2 -> 2Fe30 4 + Н20 - 1000 кал.
В качестве топлива при этом используется обычно при родный газ. Предварительный магнетизирующий обжиг обес печивает: высокое извлечение железа (до 80 %) при последую щей магнитной сепарации даже из «упорных» руд в концен траты, содержащие 50—65 % железа; эффективное удаление железосодержащих минералов (в виде магнетита, маггемита или металлического железа) магнитной сепарацией из черно вых и коллективных редкометалльных (ниобиевых, цирконо вых, ильменитовых) концентратов, необходимое для после дующего их разделения методами обогащения; эффективную переработку высокожелезистых бокситов после магнитной се парации (при напряженности поля 80— 100 кА/м) обогащен ного и выщелоченного красного шлама и удаления из него железа, перешедшего в процессе обжига в маггемит; восста новление свободных и связанных окислов металлов в труднообогатимых рудах, промпродуктах или черновых концентра тах до металла или его нижших окислов. Обжиг при этом мо жет быть металлизирующим, как, например, при переработке медных, железных и никелевых руд, или дистилляционным, например, при переработке сурьмяных и ртутных руд.
Металлизирующий обжиг окисленных медных руд осуще ствляется в печах кипящего слоя при температуре 1120 К, оки сленных бедных железных руд — в трубчатых вращающихся печах при температуре от 1270 до 1620 К, окисленных никель содержащих латеритовых и серпентитовых руд — в многопо довых печах при температуре до 1020 К в сильно восстанови тельной среде.
Образующиеся корольки металлической меди крупностью от 0,01 до 0,3 мм извлекают (на 75—80 %) по гравитационно флотационной схеме, корольки железа — магнитной сепара цией с получением концентратов, содержащих 80—90 % желе за. Для извлечения металлического никеля из руд использует ся аммиачное выщелачивание.
Дистилляционный обжиг руд, содержащих сурьму, осуще ствляется при 970— 1770 К в трубчатых вращающихся или шахт ных печах в присутствии коксика или древесного угля (при мерно 12 % массы руды), а ртутных руд — при температуре от 670— 1170 К в трубчатых вращающихся, многоподовых, ту фельных печах и печах кипящего слоя в течение 25—90 мин. В процессе обжига сурьма возгоняется (на 80—86 %) в виде ле тучей трехокиси, а ртуть — (на 96—98 %) в виде металличе ской, которые улавливаются специальными фильтрами.
5.1.4. Хлорпруюшпп обжиг
Хлорирующий обжиг используется:
•для удаления меди из никелевых концентратов путем пе ревода ее в легкорастворимые в воде хлориды и оксихлориды при сохранении никеля, кобальта и железа в виде нераствори мых окислов. Обжигу подвергается никелевый огарок (про дукт окислительного обжига) при температуре 970—820 К с до бавлением поваренной соли или сильвинита (10— 12 % массы огарка) в трубчатом реакторе;
•для хлорирования трудноизвлекаемых из окисленных и смешанных руд соединений и минералов цветных металлов и одновременного восстановления их до металла, образующего при этом зерна и частицы, легко извлекаемые методами обо гащения. Обжиг называется сегрегационным. Он проводится с добавкой твердых хлоридов (NaCl, СаС12 и др.) до 60 % массы руды и твердого восстановителя до 4 % массы руды при 1170— 1270 К и выше (вплоть до температуры начала спека ния руды). Высокое извлечение меди (до 80 %) в 50%-ный кон
центрат из продукта сегрегационного обжига окисленных мед ных руд обеспечивается флотацией.
Для выделения ферроникеля из огарка сегрегационного обжига окисленных никелевых руд наряду с флотацией ус пешно может быть применена магнитная сепарация. Сегрега ционный обжиг труднообогатимых сульфидных руд и продук тов проводится после их окислительного обжига. Применение его, например, к никельсодержащим пирротиновым концентра там позволяет получить: 17—23%-ный никелевый концентрат с извлечением в него 85—93 % никеля (в виде флотационного концентрата), железный концентрат (хвосты флотации), серную кислоту или элементарную серу (из газов предварительного окислительного обжига).
5.1.5. Спекающий обжиг
Спекающий обжиг используется для перевода извлекаемых металлов в водорастворимые формы их соединений, которые затем выщелачиваются из спека водой или технологическими оборотными растворами. Наиболее широкое применение он получил:
• при производстве глинозема из бокситов, нефелинов и другого алюминийсодержащего сырья, измельченного до 0,088 мм, с целью получения водорастворимого алюмината на трия NaA102 по реакциям:
АЬОз • Н20 + Na2C03 = 2NaA102 + С02 + Н20, Fe20 3 • Н20 + Na2C03 = 2NaFeO: + С02 + Н20,
Na20 • А120 з • 2Si02 + 4СаСО., = 2NaA102 + 2(2СаО • Si02) + 4С02;
• при спекании боксито-содо-известняковой шихты при температуре 1420— 1520 К или по реакции:
(Na, К)20 • А120 з • 2Si02 + 4СаО = 2(Na, К)А102 + 2(2СаО • Si02);
• при спекании нефелино-известняковой шихты при тем пературе 1520— 1570 К;
• при переработке труднообогатимых вольфрамсодержа щих продуктов с целью перевода труднорастворимых вольф
раматов кальция, железа и марганца в легко растворимый в воде вольфрамат натрия Na2W04 путем спекания их с содой при температуре 1170— 1220 К. Аналогичный процесс исполь зуется в технологии извлечения ванадия из железных руд, а также селена, теллура, тантала, ниобия в раствор в виде рас творимых солей натрия.
5.2. Пооиессы подготовки м инеральны х частии к разделению
Процессы подготовки минеральных частиц к разделению с целью усиления разницы в свойствах разделяемых компо нентов используются при осуществлении основных процессов обогащения и могут включать следующие операции:
• промывку, обдирку, удаление шламовых и загрязняющих покрытий с поверхности минералов перед фотометрической, люминесцентной сепарацией и некоторыми другими метода ми обогащения с применением вибрационных и ультразвуко вых воздействий, добавок реагентов-пептизаторов и абразив ных веществ (например, кварцевого песка);
• обработку химическими реагентами при флотации, элек трической и магнитной сепарации. Для повышения избира тельности адсорбции (закрепления) реагентов на минералах используют электрические, термические, радиационные, ультра звуковые и магнитные методы обработки минералов, пульпы и растворов реагентов. Обработка реагентами перед флота цией может сопровождаться кондиционированием пульпы с использованием аэрации для избирательного окисления неко торых (например, сульфидных) минералов и твердых сорбен тов (активированного угля, цеолитов и др.) для удаления из жидкой фазы пульпы нежелательных ионов и молекул;
• электростатическую зарядку поверхности частиц перед их разделением электрическим, трибоадгезионным и термо электронным методами;
• радиоактивацию частиц под действием рентгеновских и ультрафиолетовых лучей, у- и p-излучений электронов, ней тронного излучения перед радиометрической сортировкой, а также иногда перед флотацией и электрической сепарацией;
•термическую обработку методами обжига, декрипитации, пропарки, а также токами высокой частоты и инфракрасным облучением перед основными процессами обогащения;
•обработку кислотами, щелочами, комплексообразователями перед электрической сепарацией, флотацией и в процес сах химического обогащения.