2.2.2Флотационные машины

Аппараты, в которых осуществляется флотация, называются Флотацонными машинами. Известио много вариантов конструкций этих машин. Ниже приводится описание только тех из них, которые либо нашли широкое промышленноеприменение,либо отличаются принципиальной оригинальностью или характеризуют важные этапы эволюции в конструировании флотационных машин .

Основные технологические требования, предъявляемые к флотационным машинам:

1) машина должна наиболее совершенно аэрировать пульпу;

2) твердые частицы пульпы должны равномерно распределяться в ней, не оседая на дно;

3) машина должна работать нвпрерывно и хорошо поддаваться регулировке.

Таблица 2.1

Сгущение

Сгущение - процесс повышения содержания твердого в пульпе путем осаждения твердых частиц. В зависимости от устройства механизма разгрузки осадка и от расположения привода цилиндрические сгустители разделяются на два типа: с центральным приводом и с периферическим. Одноярусный сгуститель состоит из цилиндрического чана с коническим днищем и кольцевым сливным желобом на верху, загрузочной воронки и механизма для разгрузки осадка. Исходная пульпа поступает в центр сгустителя. Для гашения скорости потока пульпы устанавливается либо решетка, либо его делят на две струи. Граблины изготавливаются в виде крестовин с закрепленными гребками внизу, которые позволяют перемещать осадок вниз к разгрузочному отверстию. Массовая доля твердого в питании сгустителя на рудных пульпах колеблется порядка 12-16%, в разгрузке порядка 35-45%, содержание класса - 0,045 мм составляет 75-80%, удельная производительность около 1,6 т/м² в сутки.

2.3Обзор известных процессов и технологий

Опыт строительства и эксплуатации крупных медных и медно-никелевых обогатительных фабрик и мире показывает, что за последние 10 лет наиболее широкое применение находят схемы рудоподготовки с дроблением руды до 10— 15 мм с последующим одностадиальным измельчением в мельницах боль­шого объема [4,8] на фабриках «Сиеррита» (США), «Бугенвиль» (Папуа Новая Гви­нея), «Колон» (Чили), «Эрдэнэт» (Монголия) и др., а также схемы с исполь­зова­нием рудного самоизмельчения на фабриках «Айленд Коппер», «Пима» (США), «Лорнекс», «Симилкамин» (Кана­да), «Айтик» (Швеция), «Блэк», «Мангула» (Южная Роде­зия), «Байя Маре» (Румыния) и др. При обогащении свинцово-цин­ковых руд наибольшее распространение находят схемы рудоподготовки с ис­пользованием стадиального дробления (в три или две стадии) чаще всего с замк­нутым циклом в последней стадии и измельчением в стержневых и шаровых мель­ницах—фабрики «Кидд Крик», «Энвил», «Руттан» (Канада), «Тара» (Ирлан­дия) и др. Рудное самоизмельчение при обога­щении полиметаллических руд имеет пока ограниченное рас­пространение—фабрики «Вассбо», «Реншторм», «Лайзвеле» (Швеция), «Нептун» (Никарагуа) и «Байя Маре» (Румыния).

Однородность вещественного состава и физико-механических свойств руды, имеющих большое значение в процессах рудоподготовки, обычно решается при детальном изучении и технологическом картировании месторождения, перспек­тивном и оперативном планировании и контроле качества при добыче и транс­портировке руды, а также в результате усреднения ру­ды на руднике и фабрике. Усреднение руды обеспечивает повышение производительности фабрики на 5—7 %, снижение расхода реагентов на 10— 12 % и увеличение извлечения цен­ных компонентов с 0,5 до 3 %.

Предварительная концентрация руды приобретает большое значение вслед­ствие обогащения все более бедных руд. Она позволяет вовлечь в эксплуатацию забалансовые руды. Это до­стигается в результате выделения из руды еще при дроблении 10—35 % (иногда и больше) продукта с минимальным содер­жанием металлов, являющихся по существу отвальным про­дуктом, не требующим даль­нейшей переработки. В настоящее время предварительная концентрация может осуществляться путем предварительного обогащения руды в тяжелых суспен­зиях, отсадочных машинах и сепараторах для автоматической рудоразборки.

Предварительное обогащение в тяжелых суспензиях в на­стоящее время на­ходит широкое применение в схемах рудопод­готовки особенно при обогащении полиметаллических руд. Этот процесс обладает высокой точностью разделения при низких эксплуатационных расходах, но требует относительно высоких капи­таловложений.

В России проведены исследования по применению отсадки для предвари­тельного обогащения руд цветных металлов. Установлено, что этот процесс об­ладает некоторыми сущест­венными преимуществами по сравнению с обогаще­нием в тя­желых суспензиях (более низкие капитальные затраты и воз­можность проведения процесса сепарации при более высокой плотности разделения до 4 г/см³ и выше). Однако исследова­ния показали, что при отсадке обычно выход легкой фракции (хвостов) более низкий по сравнению с обогащением в тяже­лых суспензиях при одинаковом содержании в ней ценных компонентов.

Предварительная концентрация с использованием аппара­тов для автомати­ческой рудоразборки, работающих на основе различия электропроводимости, ра­диоактивного излучения или цвета минералов, находит применение при обога­щении урано­вых руд, алмазов, неметаллических полезных ископаемых, не­кото­рых руд цветных, редких и благородных металлов. Имеются данные об исполь­зовании таких аппаратов в Канаде, Австралии и Южной Африке при обогащении некоторых руд цветных металлов, в основном на опытных установках.

Схемы измельчения, применяемые при обогащении руд цветных металлов, характеризуются большим разнообразием как по числу стадий, так и по харак­теру технологического про­цесса, числу и назначению операций классификации. В зависи­мости от числа стадий схемы измельчения бывают одностадиальные, двухстадиальные и многостадиальные. В промышлен­ной практике наибольшее применение находят одно- и двух­стадиальные схемы. Многостадиальные схемы применяются реже, обычно в сочетании с межцикловыми операциями обогаще­ния.

В зависимости от применяемого процесса измельчения схе­мы можно раз­делить на три основные группы: Первая группа. Схемы измельчения в барабанных мель-ницах с примене­нием в качестве измельчающей среды стальных стержней и шаров: одностади­альные схемы (чаще всего с применением шаровых мельниц); двухстадиальные схе­мы со стержневыми мельницами в I стадии и шаровыми во II стадии (реже с шаровыми мельницами в обеих стадиях).

Вторая группа. Схемы с первичным и вторичным рудногалечным (руд­ным) самоизмельчением: схемы с первичным рудногалечным самоизмсльчепием в I стадии, при котором в качестве измельчающей среды используют крупные классы поступающей руды размером —300+150 (100) мм; двухстади­альные схемы с первичным и вторичным или только вторич­ным рудногалечным само­измельчением (чаще всего во II ста­дии, в барабанных мельницах с соотношением D: L от 1:1 до 1 :2) с использованием в качестве измельчающей среды рудной гали крупностью —150(—100) +50 мм и питанием продуктом с I стадии крупно­стью менее 2—3 мм.

Третья группа. Схемы, в которых руда после первич­ного дробления до —350 (—250) мм подвергается рудному самоизмельчению или полусамоизмельчению: одпостадиальные схемы рудного мокрого самоизмельчения или полусамоизмель-чения в мельницах типа «Каскад» с добавкой 5—8 % сталь­ных шаров; двухстади­альные схемы с самоизмельчением в первой стадии и шаровым измельчением во второй стадии; двухстадиальные схемы с самоизмельчением в первой стадии и рудногалечным измельчением во второй стадии или додрабливанием так назы­ваемых зерен «критической» крупности в короткоконусных дробилках.

Схемы первой группы находят наибольшее применение на действующих фабриках и продолжают быть основными при проектировании и строительстве новых фабрик. Одностадиальные схемы (рис. 2.1.)см.прил. с контрольной классификацией в замкнутом цикле применяются на фабриках малой и средней производительно­сти. Однако за последние годы эти схемы по­лучили наибольшее распростране­ние при строительстве круп­ных медных и медно-молибденовых фабрик, на кото­рых ис­пользуются мельницы с центральной разгрузкой объемом более 100 м³ при измельчении мелкодробленой руды крупностью менее 10—15 мм.

Двухстадиальные схемы, относящиеся к первой группе, представлены схе­мами с полностью открытым циклом в I ста­дии (рис. 2.2, а)см.прил., схемами с полно­стью замкнутым цик­лом в I стадии (рис. 2.2, б)см.прил.. Эти схемы характери­зуются большой универсальностью и могут применяться для многих типов руд. В I ста­дии измельчения наиболее распространены.

Схемы, относящиеся ко второй и третьей группам, начали внедряться с раз­витием процесса самоизмельчения с конца пя­тидесятых годов при переработке золотосодержащих, урановых и железных руд, а с 1965—1970 гг. и при обогаще­нии медных и медно-молибденовых руд. Наибольшее распространение полу­чают схемы из второй и третьей групп с применением мельниц «Каскад» и «Аэ­рофол». Схемы с применением мельниц «Аэрофол» приме­нены только на таких фабриках для обогащения медных руд, как «Мангула» и «Мессина» (Южная Ро­дезия) и «Гольфстрим» (Канада). Все остальные фабрики, перерабатывающие руды цветных металлов и применяющие рудное самоизмельчение или полусамо­измельчение, оборудованы мельницами типа «Каскад». В настоящее время в этих мельницах перерабатывают около 180 млн. т/год руды, из которых 127 млн. т/год—железных руд и 53 млн. т/год—медных и медно-молибденовых. Сущест­вует тенденция перехода на все более крупные мельницы типа «Каскад». Их объем при этом будет возрастать как за счет увеличения диаметра, так и за счет частичного удлине­ния (например, мельницы на канадской фабрике «Айленд Коппер» имеют объем 320 м³ и размеры 9760Х4270 мм, а на фабрике «Лорнекс», введенной в эксплуатаци позднее, мельни­цы имеют объем 350 м³ и размеры 9760Х4720 мм). Мельницы «Каскад», установленные на фабрике «Лорнекс», яв­ляются крупнейшими в мировой практике обогащения руд цветных металлов, а самые крупные мельницы этого типа объемом 430 м³ и размерами 11000х4540 мм установлены на фабрике «Хибинг» (США) для переработки железных руд.

Применение этих мельниц приводит, как показала миро­вая практика, к снижению капитальных затрат и расхода ста­ли, сокращению сроков строитель­ства, а в некоторых случаях и к улучшению технологических показателей. Осо­бенно эффек­тивно применение схем третьей группы при повышенной влаж­ности руды и большом содержании глинистых примесей в ней, затрудняющих работу II и III стадии (особенно и замкнутом цикле) дробления при применении так назы­ваемых «стандарт­ных» схем рудоподготовки.

Схемы второй группы находят применение на золотых, ура­новых и поли­металлических фабриках в Канаде («Онтарио», «Ренаби»—золотые; «Коукр», «Нордик», «Мимексн»—урано­вые и др.), ЮАР («Ренд», «Мирайсприйт»), США («Бьютт»), Финляндия («Оутокумпу», «Керетти», «Коталахти»), Швеции («Ренгштрем», «Лаигзеле», «Айтик» I очередь), Никарагуа («Нептун») и др. Са­мое большое распространение из них получили двухстадиальные схемы со стержневым или шаровым измельчением в I стадии и рудногалечным измельче­нием во II стадии (рис. 2.3.)см.прил. Например, на фабрике «Айтик».

Схемы третьей группы находят все большее применение осо­бенно на фаб­риках большой производительности.

О дностадиальные схемы с полным рудным самоизмельче­нием применя­ется сравнительно редко в случае крайне благоприятных физико-механической характеристики руды и характера месторождения (фабрика «Кобар», Австра­лия).

Наибольшее распространение получили двухстадиальные схемы самоиз­мельчения. В этих схемах исходная руда иногда классифицируется на классы —300+100 и —100+0 мм для стабилизации питания мельниц I стадии. Схемы с ша­ровым из­мельчением во II стадии (рис. 2.4. )см.прил. нашли применение при строитель­стве крупных обогатительных фабрик: «Айленд. Коппер» и «Лорнекс» (Канада), «Пима», IV очередь (США) и др.

Схемы с рудогалечным самоизмельчением во II стадии: нашли широкое применение при измельче­нии медных [фабрика «Айтик», II очередь (Швеция)] и некото­рых полиметаллических (фабрики «Вассбо», Швеция и «Байя Марс», Ру­мыния) руд (рис.2.5.)см.прил.