3 Ұсату
3.1 Ұсату операцияларының қолданылуы
Ұсату және ұнтақтау деп сыртқы күштердің әрекетінен пайдалы қазбалардың белгіленген кесектіктерге дейін бұзылу үдірісін, қойылатын түйіршікөлшемдік құрамға немесе минералдардың қажетті деңгейге дейін ашылуын атаймыз. Ұсату және ұнтақтау дегеніміз шартты ұғымдар, себебі олар бір негізді үдірістер. Егер кесектердің диаметрі 5 мм-ге дейін қысқартылса үдіріс ұсату деп аталынады, ал одан ары ұсату әрекеті ұнтақтау деп аталынады. Бұл үдірістер кенді байытуға дайындау үшін жүргізіледі. Кенді қай мөлшерге дейін ұсату не ұнтақтау қажеттігі тұтас кен кесегіндегі бөліп алуға керекті бағалы минерал түйіршіктерінің диаметрлерімен анықталады. Байыту үдірістерінде бағалы минерал түйіршіктері тек бос түрде ғана болса бөлініп алынады. Соған байланысты ұсату және ұнтақтау үдірістерімен минералдар бір-бірімен неғұрлым толығырақ босатылса байыту кезінде соғұрлым бір-бірінен тиімді бөлінеді. Әдетте оларды бір-бірінен толық босату қиын. Белгілі мөлшерде олар қабысқан түрде қалады. Осындай екі не бірнеше минералдардан тұратын қабысты түйіршіктер қалдықта қалып қояды. Сонымен қатар ұсақтау және ұнтақтау кезінде бағалы зат түйіршіктерінің белгілі мөлшері өте ұнтақталып кетеді. Бұл жай байыту үдірістерінің тиімділігін төмендетіп жібереді. Мысалы, түйіршік диаметрі 0,01 мм-ден азайса оларды байытудың қай әдісімен болмасын бөліп алу қиындайды, ал 0,005 мм-ден азайса іс жүзінде бөлінілмей қалдықта қалады. Осы жағдайларға байланысты, кен байытуда ұсату және ұнтақтау үдірістерінің маңызы зор. Демек, ұсату не ұнтақтау дәрежесі жеткіліксіз болса минералдар қабысты түрде қалады, ал ұнтақтау дәрежесі жоғары болса тым майдаланып кетеді. Әдетте тиімді ұнтақтау дәрежесі тек тәжірибе жүргізу арқылы ғана анықталады. Ұсақтау және ұнтақтау үдірістерінде көп энергия шығындалады. Мысалы, кен байыту фабрикасында шығындалатын барлық энергияның 60-75 проценті ұсақтау және ұнтақтау үдірістеріне жұмсалады. Сондықтан бұл үдірісте «зат қажетсіз ұсатылмасын» деген принципті жүзеге асыру қажет. Ол үшін әдетте көмекші үдірістер – елеу және классификациялау қолданылады.
Ұсату және ұнтақтау кезінде келесі бұзылу тәсілдері қолданылады (3.1 - сурет): жаншу (а), жару (б), омыру (в), кесу (г), аса майдалау (д) және соғу (е). Олардың негізгілері – жаншу және соғу.
Бұзылу тәсілінің сол немесе басқа түрі ұсатылатын материалдың физика-механикалық қасиетіне және кесектің ірілігіне байланысты таңдалады.
Ұсату үдірісінде кен кесегінің бастапқы диаметрінің неше есе кішірейетінін көрсететін санды ұсату дәрежесі деп атайды. Ол ұсату алдындағы ең ірі кен кесегінің не кесектердің орта диаметрін ұсатудан алынған кеннің ең ірі кесегінің не кесектерінің орта диаметріне бөлгендегі бөліндісіне тең, яғни
і = D maх / d maх не болмаса і = D орт / d орт, (3.1)
мұндағы і – ұсату дәрежесі;
D maх және D орт – ұсату алдындағы ең ірі кесектердің және кесектердің орта диаметрі;
d maх және d орт – ұсатудан кейінгі ең ірі кесектің және кесектердің орта диаметрі.
Бастапқы кен кесегінің диаметрін (500-1200 мм) белгілі мөлшерге дейін (5-10 мм) ұсатуды бір аппаратта жүргізу өте қиын. Себебі аппараттың өнімділігі өте төмен болар еді. Сондықтан іс жүзінде кен біртіндеп, яғни сатылай ұсатылады. Әдетте ұсату сатылары шартты түрде ірі ұсату, орташа ұсату және ұсақ ұсату деп бөлінеді. Кейбір қатты кен түрлерін ұсатқанда төрт сатылы ұсату жүргізіледі. Ұсатуға қолданылатын аппараттардың ұсату дәрежесі 3-тен 8-ге дейін өзгереді (і = 3...8). Ірі ұсату сатысында кесек диаметрі 500-1200 мм-ден 100-350 мм-ге дейін, орташа ұсату сатысында 100-350 мм-ден 40-100 мм-ге дейін, ұсақ ұсату сатысында
40-100 мм-ден 10-30 мм-ге дейін кішірейеді. Сонда жалпы ұсату дәрежесі әр сатының ұсату дәрежесінің көбейтіндісіне тең:
іжалпы = і1 . і2 . і3.
Ұсатуды неше сатымен жүргізу қажеттігі кен кесектерінің бастапқы диаметрімен және қандай диаметрге дейін кішірейтілу керек екендігіне байланысты. Ұсату үдірісін жүргізгенде «зат қажетсіз ұсатылмасын» принципін іске асыру үшін ұсату үдірістерімен бірге көмекші үдіріс – елеу қолданылады. Елеу көбінде ұсату алдында (алдын ала елеу), кейде ұсатудан кейін (бақылау елеуі) жүргізіледі. Алдын ала елеу үдірісінде кен ішіндегі сол сатыда ірілігі жағынан ұсатуды қажет етпейтін даяр бөлігі бөлінеді. Ұсатуға тек елеуіштен өтпеген зат түседі де, ал өткен зат тура келесі сатыға жөнелтіледі. Ұсату кезінде кесектердің диаметрі белгілі бір мөлшерге дейін кішірейтіледі делік. Бірақ, әдетте, аппараттың ұсатылған кен өтетін жырығынан диаметрі белгіленген мөлшерден үлкен кесектер өтіп кетеді. Олардың диаметрін белгіленген мөлшерге жеткізу үшін бақылау елеуі қолданылады. Елеуіштен өтпеген кен бөлігі ұсатқышқа қайта қайтарылып, ал өткен бөлігі келесі ұсату сатысына жөнелтіледі.
Алдын ала елеу әсіресе бастапқы затта ұсатуды сол сатыда қажет етпейтін зат мөлшері неғұрлым көп болса соғұрлым тиімді. Ал, оның мөлшері өте аз болса, онда алдын ала елеуді қолданбауға болады. Сол сияқты, егер байыту фабрикасының өнімділігі жоғары болып ірі ұсату сатысында жоғары өнімді конусты ұсатқыштар қолданылса алдын ала елеу үдірісінің тиімділігі өте төмен болады да, көпшілік жағдайда қолданылмайды. Бақылау елеуі тек ұсақ сатысында қолданылады. Қосымша ұсатуды керек ететін затты бөліп алу үшін ақырғы ұсатқыштан шыққан зат сол ұсатқыштың алдында жүргізілетін алдын ала елеу үдірісіне қайтарылады. Демек, алдын ала елеу және бақылау елеуі көбінде бір елеуіште жүргізіледі, яғни екі үдіріс бір жүргізіледі. Соңғы ұсатқыштан шыққан зат алдын ала елеу үдірісіне қайтарылса ұсату тұйық циклде жүргізіледі. Ірі және орташа ұсату тек ашық циклде жүргізіледі. 3.2 – суретте ұсату үдірістерінің әртүрлі схемалары келтірілген.
3.1 – сурет – Бұзылу тәсілдері: а – жаншу; б – жару; в – омыру; г – кесу;
д - аса майдалау; е – соғу
3.2 – сурет – Ұсату схемалары: а - I стадияда алдын ала елеусіз екістадиялық және II стадияда бақылау елеуі; б – екі стадияларда алдын ала елей екістадиялық; в – I және II стадияларда алдын ала елей үшстадиялық және III стадияда алдын ала елей
Ұсату үдірістері негізінде құрғақ түрінде жүргізіледі. Тек балшықты кендерді ұсатқанда заттың ұсатқыш арқылы жылжуын арттыру үшін қосымша су қолданылуы мүмкін. Не болмаса шаң басу үшін өте аз мөлшерде су бүркітіледі. Байыту фабрикаларында кен ұсату үшін қолданылатын машиналарды ұсатқыштар деп атайды Көп таралған ұсатқыштар төрт типке бөлінеді: жақты (щекалы) конусты, білікті (валкалы) және балғалы ұсатқыштар. Ұсатқыштардың жұмысының тиімділігі ұсатылған кеннің әр тоннасына шығындалатын энергия (квт. сағат) мөлшерімен сипатталады.