Гравитационные процессы

Гравитационные процессы обогащения – это методы разделения, основанные на действии гравитационных сил, которые зависят от плотности разделяемых минералов.

Гравитационные процессы можно подразделить на основные виды:

- обогащение в тяжелых средах (жидкостях);

- обогащение отсадкой;

- обогащение винтовой сепарацией;

- концентрация на столах.

6.1 Обогащение в тяжелых средах

В основе процесса лежит всем известный закон Архимеда, вследствие которого тела, помещенные в жидкую среду и имеющие меньшую плотность, чем плотность среды, всплывают, а характеризующиеся большей плотностью – тонут.

Как разделить смесь спичек и гвоздей? Поместить ее в емкость с водой и слить всплывший слой с легким продуктом. Однако в природе не существует минералов легче воды и она в «чистом» виде не может быть средой для разделения.

Известны растворы и жидкости с плотностью более 1000 кг/м³ (бромоформ, тетрабромэтан). Но применение подобных жидкостей в промышленных масштабах весьма дорого. Есть другой способ создания тяжелой среды для разделения минералов – получение суспензий.

Если тонкоизмельченный порошок какого-либо тяжелого вещества размешать в воде, то он будет некоторое время находиться во взвешенном состоянии. Взвесь будет тем устойчивее, чем больше тонких частиц будет находиться в суспензии. Таким образом, образуется тяжелая (рабочая) среда.

Суспензии готовят из смеси воды и тонкоизмельченных твердых частиц (утяжелителя).

В качестве утяжелителя применяются минералы или продукты различных производственных процессов. Наиболее распространены при обогащении углей магнетит (магнетитовый концентрат, плотность 4500 – 5000 кг/м³), при обогащении руд и неметаллических полезных ископаемых – гранулированный ферросилиций (плотность 6900 – 7000 кг/м³) и их смесь.

Плотность суспензии регулируется концентрацией в ней утяжелителя. Для многократного использования утяжелителя применяется регенерация суспензий методом магнитной сепарации.

Впервые применять тяжелую среду (растворы неорганических солей, например, хлорида железа и др.) для промышленного обогащения в 1858 г. предложил английский изобретатель Генри Бессемер.

Обогащение в тяжелых средах применяется в промышленности для обогащения угля с 1932-33 г. и обогащения руд с 1936 г.

В СССР работы по исследованию обогащения в тяжелых средах были начаты в 1925 г., а распространение этот метод получил с 1961 г. в угольной промышленности, а затем для обогащения руд и занимает 2-е место после обогащения отсадкой.

Метод применяется для всех видов твердых горючих ископаемых (углей, антрацитов, сланцев), руд черных и цветных металлов, фосфатных руд и строительного щебня.

Обогащение в тяжелых средах – метод обогащения полезных ископаемых в тяжелой среде, плотность которой является промежуточной между плотностями разделяемых компонентов.

Сущность процесса обогащения в тяжелых средах заключается в том, что если компоненты обогащаемого полезного ископаемого (например, угольная и породная части) различаются по плотности, то при погружении этого полезного ископаемого в среду промежуточной плотности получаются две фракции (осевшая и всплывшая). В одной из них сосредотачиваются полезные минералы (концентрат), в другой – пустая порода (отходы).

Частицы, плотность которых выше плотности суспензии, погружаются на дно; менее плотные всплывают на поверхность.

Достаточно четкое разделение компонентов достигается даже при небольшом различии в плотности.

Преимущество метода – способность обогащать сырье крупностью до 300 мм при высокой производительности с получением кондиционных продуктов, а также в возможности разделения компонентов, имеющих незначительное различие в плотностях.

Основной недостаток метода – невозможность разделения тонкого материала и необходимость отмывки от продуктов обогащения утяжелителя и его улавливания.

Процесс улавливания утяжелителя, например, магнетита, облегчается тем, что он обладает достаточно сильными магнитными свойствами и легко улавливается и возвращается в процесс. Для этого служат системы регенерации суспензии, которые одновременно освобождают рабочую среду от тонких глинистых частиц, отрицательно влияющих на эффективность разделения.

Обогащение в тяжелых средах осуществляется с помощью ряда последовательных операций:

- классификация материала по крупности,

- обогащение по плотности,

- отделение суспензии от продуктов обогащения,

- возврат рабочей (кондиционной) суспензии в систему,

- регенерация некондиционной (разбавленной) суспензии и возврат утяжелителя;

- обезвоживание продуктов обогащения.