6 Гравитациялық байыту әдістері
6.1 Негізгі түсініктер
Пайдалы қазбаларды гравитациялық әдіспен байытуды адамзат көне замандардан бері қолданып келеді. Бұл әдіспен минералдарды бөлу олардың түйіршіктерінің белгілі ортада (суда не ауада) шөгу жылдамдықтарының арасындағы айырмашылыққа негізделген. Ал шөгу жылдамдығы түйіршіктердің массасына байланысты. Массаны анықтайтын шамашарттар: минералдардың тығыздығы және түйіршіктердің диаметрлеріне байланысты көлемі. Кейінгі шамашарт өзгермелі өлшем, ал тығыздық әр минералға тәуелді өзгермейтін қасиет. Осыған байланысты гравитациялық байыту әдісі минералдардың тығыздық қасиетіне негізделген.
Бұл әдісте түйіршіктердің шөгуі әртүрлі ортада жүргізілуі мүмкін, мысалы, суда, ауада және ауыр ортада. Іс жүзінде кенді гравитациялық байыту әртүрлі үдірістерді қолдану арқылы жүргізіледі. Оларға жататындар: бөлектеу (отсадка), концентрациялау (топтастыру) столында байыту, шлюздерде және винтті бөлгіштерде байыту, ауыр ортада байыту және тағы басқалары. Олардың барлығы минералдардың тығыздықтарының арасындағы айырмашылыққа негізделгенмен әртүрлі жағдайларда және әртүрлі аппараттарда жүргізіледі.
Гравитациялық байытуда көптеген үдірістердің қолданылуына себеп болатын негізгі жай – байытуға түсетін пайдалы қазбалардың ірілігі және олардың ұсақтылығының кең шекте өзгеруі. Мысалы, түйіршіктердің диаметрлері 0,1-ден 300 мм-ге дейін жетеді. Ал ұсақ және ірі кесектердің бәрін тек бір ғана үдіріспен жоғарғы өнімділікпен байыту мүмкін емес. Гравитациялық әдістің жылдан-жылға дамуына байланысты әртүрлі үдірістер табылып іске қосылып отырды.
Төменгі кестеде әртүрлі үдірістер қандай ірілік шегінде қолданылатыны келтірілген.
6.1 - кесте – Түйіршіктердің ірілік шектеріне байланысты әртүрлі үдірістердің қолданылуы
Үдірістер |
Түйіршік-терді бөлектеу |
Концентра- циялау столында байыту |
Шлюз- дерде байыту |
Винтті бөл- гіш түрде байыту |
Ауыр ортада байыту |
Ірілік, мм |
0,2-100 |
0,1-3,0 |
0,1-20 |
0,1-10 |
0,2-300 |
Келтірілген мәліметтерден түйіршіктерді бөлектеу және ауыр ортада байыту үлкен диаметр шек аралығында қолданылатыны көрінеді. Ал шындығында бұл үдірістерде әртүрлі ірілікке сәйкес әртүрлі аппараттар қолданылады. Осының арқасында әртүрлі ірілікті зат өнімді байытылады.
6.2 Бөлектеу (отсадка)
Гравитациялық байыту үдірісінің ішінде бөлектеу ең жиі қолданылатын және ең өнімді үдіріс. Бөлектеуді бөліп алынатын компоненттердің тығыздығына және байытылатын материалдың ірілігіне байланысты қолдануға болады. Егер кен байытылса түйіршіктерді бөлектеу 0,2-50 мм аралықта, ал көмір байытылса 0,5-250 мм аралықта қолданылады. Бөліп алынатын компоненттердің тығыздығы 1200-15600 кг/м3 құрауы тиісті.
Бөлектеу деп әртүрлі минералдар түйіршіктерінің тік бағытта жоғары-төмен қозғалатын су не ауа әсерімен тығыздықтарына қарай бөліну үдірісін атайды. Бастапқы материал сумен бірге тоқтаусыз бөлектеу торына түсіріледі, тор тесігі арқылы алма-кезек өрлеме және құлама бағытпен тік су ағысы өтеді. Өрлеме ағысы кезінде материал көтеріледі және қопсытылады, ал құлама ағысы кезінде материал түсіріледі және тығыздалады.
Өрлеме және құлама су ағыстарының алма-кезектік әрекеттерінің арқасында бастапқы материал қандайда бір уақыт аралығынан кейін қабатшаларға бөлінеді. Бөлектеу торда тығыздығы жоғары түйіршіктер, ал жоғарғы қабатшаларда тығыздығы төмен түйіршіктер орналасады. Демек түйіршіктердің тығыздықтары бойынша мұндай идеальды бөлінісі тек қана мынадай жағдайда мүмкін, егер олардың өлшемдері және пішіндері біркелкі болса.
Төсек деп тор үстіндегі материал қабатшасын атайды. Ірі материалдың бөлектенуі кезінде пайда болған төсек материал түйіршіктерінен тұрады және табиғи төсек деп аталады. Материал қыртысын күштеп соғу арқасында ауыр түйіршіктер төсектің төменгі қабатшасына енеді, ал жеңіл түйіршіктер жоғарғы қабатшаға жайғасады. Ұсақ материалдарды байыту кезінде (3-5 мм-ге дейінгі кендерді; 6-10 мм-ге дейінгі көмірлерді) тор үстінде жасанды төсек деп аталатын ұяшық пайда болады. Ол табиғи ауыр немесе жасанды материалдардан (резеңкелі шариктерден, қорғасынды бытырадан, малшындырылған галениттерден және т.б.) тұрады. Олардың ірілігі жобалап айтқанда тор тесігімен салыстырғанда екі есе үлкен, ал тығыздығы байытылатын минерал қоспаларының ауыр фракциясының тығыздығына жуықтау. Бұл жағдайда жасанды төсек ауыр минерал түйіршіктерін өткізуші және жеңіл минерал түйіршіктерін бөгеттеуші фильтрлік (сүзгілік) қабатша болып саналады. Машинаның шетінде ағызынды босаға бар. Ағызынды босаға бөлектеу торынан бірнеше сантиметр жоғары орналасқан. Одан жеңіл фракциялар шығарылады.
Ірі және ұсақ материалдарды байыту кезінде бөлектеу машинасында минерал түйіршіктерінің бөліну үдірісін қарастырайық (6.1 - сурет).
Бөлектеу үдірісі кезінде бөлектеу машинасының корпусына (1) орналасқан торда (2) сумен бірге шығарылатын шетке солдан оңға жылжитын бөлінетін материал қыртысы пайда болады. Машинаның шетінде материал жеңіл және ауыр фракцияларға қабатшаланып бөлінеді. Жеңіл фракциялар су ағысымен ағызынды босағасы (3) арқылы шығарылады, ал ауыр фракциялар машиналардың ірі материалдармен жұмысы кезінде (6.1 –сурет, а) тор тесігінің саңылауларына және машинаның шетінде орналасқан ағызынды босағасына сырғиды. Олар секторлық, роторлық және басқада құрылғылардың көмегімен шығарылады. Ұсақ материалды бөлектеу кезінде (6.1 –сурет, б) ауыр фракция «төсек» атты жасанды қабатша арқылы өтеді және тор астына шығарылады. Тор тесігінің өлшемі мұндай жағдайда байытылатын материал түйіршіктерінің өлшемінен максимальды үлкен болуы қажет. Жеңіл фракциялар бөлектеу машинасынан ағызынды босағасы (3) арқылы шығарылады.
6.1 – сурет – Ірі (а) және ұсақ (б) материалдарды байыту кезінде бөлектеу машинасында минерал түйіршіктерін бөлу үдірісі: 1 – бөлектеу машинасының корпусы; 2 – тор; 3 – ағызынды босағасы
Бөлектеу машинасының торындағы ауыр фракциялардың деңгейі арнайы қалтқы құрылғысымен реттеледі. Ауыр материалдың қабатша қыртысы үлкейген немесе кішірейген кезде ауыр фракциялардың шығарылу қарқыны автоматты түрде өседі немесе азаяды.
Соның нәтижесінде бастапқы кеннен үш өнім алынады: ауыр фракция (концентрат), жеңіл фракция (қалдық) және орта тығыздықты фракция. Кейінгі фракцияны одан әрі құрамындағы минералдар ажыратылғанша ұсақтау не ұнтақтау қажет. Содан кейін байыту үдірісіне қайта түседі. Ал ауыр фракция даяр концентрат түрінде алынуы мүмкін. Егер оның сапасы төмен болса (тау жыныс минералдар құрамында көп болса) онда оны ұсақтап барып қайта байыту қажет.