Министерство образования и науки Российской Федерации

Сибирский федеральный университет

Гравитационные методы обогащения

Методические указания

к выполнению курсового проекта для студентов

специальности 130400 «Горное дело», специализация

«Обогащение полезных ископаемых»

Красноярск

СФУ

2012

УДК 622.7

ББК 33.42я73

Г 752

Г 752 Гравитационные методы обогащения: метод. указания к выполнению курсового проекта для студентов специальности 130400 «Горное дело», специализация «Обогащение полезных ископаемых» [Текст] / сост. Н.И. Коннова. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. - 34с.

Издание включает такие разделы как порядок выполнения курсового проекта, тематика, содержание, объем и оформление основных глав пояснительной записки

Методические указания предназначены для студентов специальности 130400 «Горное дело», специализация «Обогащение полезных ископаемых», дневной и заочной форм обучения.

УДК 622.7

ББК 33.42я73

© Сибирский

федеральный

университет, 2012

Введение

Гравитационные методы обогащения полезных ископаемых – это разделение минеральных частиц различной плотности, различного размера и различной формы путем их относительного перемещения в рабочей зоне аппарата, в текущей среде, под влиянием силы тяжести, силы Архимеда, силы сопротивления движению частиц относительно жидкости.

Значимость гравитационного метода обогащения велика. Общий объем горной массы, перерабатываемый гравитационными методами обогащения, превышает объем горной массы, перерабатываемый другими методами обогащения.

Переработке гравитационным методом обогащения подвергаются угли, руды черных металлов – железа, марганца и хрома, руды и россыпи редких металлов (ванадия, тантала, ниобия), титаноциркониевые россыпи, руды и россыпи благородных металлов – золота, серебра, платины, оловянные руды и россыпи.

Оснащение современных гравитационных фабрик высокопроизводительными машинами, обеспечивающими достаточно высокую селективность, позволяет: - упрощать технологическую схему обогащения; - устанавливать меньшее число машин для достижения заданной производительности; более экономично использовать производственные площади, объемы зданий, в результате чего снижаются удельные капитальные затраты на строительство, уменьшается численность обслуживающего персонала, возрастает производительность труда, снижается себестоимость переработки в результате снижения удельной энергоемкости, металлоемкости, количества необходимого вспомогательного оборудования: трубопроводов, сгустительных воронок, зумпфов и насосов, т.е. эксплуатационных расходов.

Умение правильно выбрать, обосновать и рассчитать технологическую, основное обогатительное оборудование позволит студентам-обогатителям стать хорошими специалистами.

1. Актуальность применения гравитационных

МЕТОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ

Необходимым условием, обеспечивающим возможность применения гравитационного метода, является разница плотности разделяемых минеральных компонентов, т.е. наличие коэффициента контрастности.

Коэффициент контрастности К определяется по формуле

, (1)

где К – коэффициент контрастности;

δ₁ – плотность более тяжелого минерала, кг/м³;

δ₂ – плотность более легкого минерала, кг/м³.

Разница плотностей разделяемых минералов должна быть не менее 1 кг/м³ (для обогащения в тяжелых средах – не менее 0,1 кг/м³).

Второе условие связано с крупностью частиц разделяемых минеральных компонентов. Диапазон крупности частиц обогащаемого гравитационными методами материала составляет 0,1…5 мм. Оптимальный вариант 0,5…3 мм. Отдельные методы (в частности, обогащение в тяжелых суспензиях) позволяют работать с частицами, верхний предел крупности составляет 100…300 мм, а нижний предел крупности – 6 мм.

Частицы крупностью менее 0,02…0,01 мм могут быть обогащены на шламовых концентрационных столах и концентраторах «Knelson».

Для руд черных металлов – марганцевых, фосфоритов и угля – верхний предел крупности частиц может составлять 25…50 мм.

Преимущества гравитационных методов обогащения состоят в простоте управления аппаратами, их малой энергоемкости и металлоемкости, а также экологической чистоте технологического процесса. Вода не требует специальных методов очистки и не содержит вредных примесей.

Методы обогащения требуют большого количества воды (8…10 м³/т), поэтому гравитационные фабрики строятся у водоемов (рек, озер и т.д.).

При разработке технологических схем обогащения минерального сырья гравитационными методами обогатительные операции – отсадка, обогащение на винтовых сепараторах и шлюзах, конусных сепараторах, концентрационных столах, столах «Jemeney», сепараторах «Knelson», шлюзах с неподвижной и движущейся поверхностью – обязательно соединяются с операциями подготовительными, т.е. гидравлической классификацией и транспортирующими, т.е. подающий материал от машины к машине.

Операции гидравлической классификации предусматривают разделение материала либо на разные классы крупности (особенно это целесообразно перед обогащением материала на концентрационных столах), либо разделение материала по какому-либо граничному зерну (гидроциклоны, песковые и шламовые конуса, механические спиральные классификаторы, сгустительные воронки, зумпфы).

Шламами гравитации считается материал крупностью менее 0,1…0,15 мм, частицы такого размера имеют весьма малую скорость движения под действием силы тяжести, а потому производительность аппарата будет очень низкой и процесс гравитационного обогащения становится экономически невыгодным.

Гидравлическая классификация, как правило, происходит в восходящей струе и если частица под действием силы тяжести с учетом силы Архимеда преодолевает силу сопротивления среды (динамическую, вязкости или смешанную), то она движется вниз, к разгрузке через песковое отверстие. В противном случае она выносится вверх - в слив.

Только в гидроциклонах разделение частиц по крупности происходит в поле центробежной силы, которое образуется в цилиндрической части гидроциклона в результате подачи пульпы тангенциально и под давлением 100…350 кПа от центробежного пескового насоса. Центробежная сила в сотни раз превышает силу тяжести, поэтому гидроциклоны практически вытеснили механические спиральные классификаторы из замкнутых циклов измельчения, поскольку позволяют вести классификацию по крупности менее 150…200 мкм [2, 4, 5].