Технологія відсадки

На ефективність процесу відсадки впливає багато факторів, які можна розділити на три групи:

– технологічні, котрі поєднують якісно-кількісні характеристики збагачуваного матеріалу (гранулометричний і фракційний склад, форма і міцність зерен, питома продуктивність);

– гідродинамічні, що характеризуються параметрами стисненого повітря і підрешітної води (амплітуда і частота пульсацій, тиск і витрата повітря, витрата підрешітної і транспортної води);

– конструктивні, обумовлені головним чином способами розвантаження важких продуктів.

Оптимальним режимом відсадження вважають такий, при якому якість концентрату, величина втрат цінних компонентів і питома продуктивність відповідають реально можливим при максимальній техніко-економічній ефективності збагачення.

У схемах збагачувальних фабрик відсадження може застосовуватися як:

- основна операція збагачення з одержанням кінцевих продуктів;

- допоміжна операція в комбінації з іншими процесами збагачення: магнітною сепарацією, флотацією та ін.

Типовою схемою відсадження при збагаченні коксівного вугілля, попередньо класифікованого на два машинних класи +13 (10) мм і –13 (10) мм, є схема з виділенням трьох кінцевих продуктів – концентрату, промпродукту і відходів з перезбагаченням дробленого крупного промпродукту разом із дрібним машинним класом (рис. 3.12).

Якщо крупний машинний клас збагачується важкосередовищною сепарацією, то схема відсадження включає лише переробку дрібного машинного класу з виділенням кінцевих продуктів.

Лекція 8.

^{Гравітаційне збагачення. Збагачення на концентраційних столах, ґвинтових сепараторах, у шлюзах. Пневматичне збагачення.} [1] c.112-137

ЗБАГАЧЕННЯ У СТРУМЕНІ ВОДИ НА ПОХИЛІЙ ПЛОЩИНІ

Теоретичні основи процесів розділення

Розділення частинок у потоці води, що тече по похилій площині, здійснюється в шлюзах, ґвинтових сепараторах і на концентраційних столах.

Пульпа в цих апаратах рухається по похилій площині під дією сили ваги. Струмінь води, що тече по похилій площині, із завислими в ньому частинками, зазнає при цьому опору, створюваного шорсткістю поверхні, рифлями, осілими частинками. Таким чином, на частинку, що рухається в потоці, діють такі сили (рис. 3.15):

– гравітаційна:

; (3.17)

– динамічного тиску потоку:

; (3.18)

– динамічного впливу вертикальної складової швидкості вихрових водних потоків, що утворюються при турбулентних режимах:

; (3.19)

– тертя:

; (3.20)

де – маса частинки, кг; , – густина частинки і середовища, кг/м³; – розмір частинки, м; – прискорення вільного падіння, м/с²; – коефіцієнт гідродинамічного опору середовища; – середня швидкість потоку, її вертикальна складова і швидкість руху частинки у потоці, м/с; – коефіцієнт тертя ковзання; – кут нахилу поверхні, град.

Мінеральні зерна залежно від їхньої форми під дією сукупності сил ковзають або перекочуються по дну, періодично піднімаються вихровими струменями і переміщаються водним потоком у завислому стані, потім знову торкаються дна і т.д.

З умови рівноваги сил швидкість переміщення частинок:

– у потоці:

, м/с; (3.21)

– по дну ( ):

, м/с, (3.22)

де – кінцева швидкість падіння частинки, м/с.

Рис. 3.15. – Схема сил, які діють на мінеральну частинку у струмені

води, яка тече по похилій поверхні.

При малих кутах нахилу робочої поверхні можна прийняти і, якщо знехтувати вертикальною складовою швидкості потоку, величина якої дуже мала, то вирази (3.21) і (3.22) спрощуються і набувають вигляду:

, м/с. (3.23)

З виразу (3.23) видно, що при частинки будуть переміщатися водним струменем, при – ні. Швидкість поздовжнього переміщення частинки потоком буде тим більша, чим менша швидкість її падіння . З цієї причини дрібні і легкі частинки будуть переміщатися водним струменем по похилій площині з більшою швидкістю, ніж великі і важкі, тому що швидкість падіння частинки залежить від її розміру і густини.

Збагачення на шлюзах

Шлюзи застосовуються для збагачення корисних копалин зі значною контрастністю густини складових компонентів (напр., золото- і олововмісні розсипи).

У найпростішому виконанні шлюз являє собою нерухомий жолоб прямокутного перетину, установлений з нахилом 5 – 8^˚ (рис. 3.16). На його дно укладаються трафарети, виготовлені з матеріалів, уступна або шорсткувата поверхня яких сприяє утриманню осілих частинок важких мінералів. Наявність трафаретів на днищі шлюзу сприяє як збільшенню сил тертя частинок об їхню поверхню (за рахунок підвищення коефіцієнта тертя), так і утворенню вихрових потоків. Як трафарети використовують крупногрудкову гальку, решітчасті дерев'яні конструкції, гумові килими з чарунками різної глибини і форми. При збагаченні дрібних розсипів і тонкоподрібнених руд застосовують ворсисті покриття у вигляді матів з рослинних або штучних волокон, плюшу, повсті, полотна, вовни й ін.

Рис. 3.16. – Схема збагачення на шлюзі:

1 – днище; 2 – мат; 3 – трафарет.

І – шар завислих зерен; ІІ – шар первинної концентрації;

ІІІ – шар остаточної концентрації.

На шлюзах звичайно здійснюється первинна обробка корисної копалини. Вихідний продукт і вода спільно подаються в завантажувальний кінець шлюзу. При русі потоку суспензії по похилій площині жолоба зерна мінералів, що знаходяться в ній, будуть рухатися з неоднаковою швидкістю, яка залежить від їх густини. Більш важкі частинки під дією сили тяжіння осідають на дні жолоба і рухаються з меншою швидкістю, більш легкі знаходяться у верхньому шарі потоку і рухаються з швидкістю, близькою до швидкості потоку. При створенні на шляху руху потоку перешкод у вигляді рейок створюється турбулентний (вихровий) характер руху потоку суспензії в нижньому шарі і ламінарному (спокійний) у верхньому. Важкі зерна мінералів затримуються рейками, а легкі несуться потоком. Внаслідок турбулентного характеру руху потоку в нижньому шарі відбувається перемішування осілих зерен і винесення легких частинок у верхній шар потоку. На цьому принципі розділення мінералів за густиною базується робота багатьох апаратів: шлюзів, концентраційних столів, струминних, конусних і ґвинтових сепараторів. Використовуючи однаковий принцип розділення мінеральних частинок, вони відрізняються способами уловлювання і розвантаження важких і легких фракцій.

Вихідна пульпа подається на шлюз безупинно доти, поки чарунки трафаретів не заповняться зернами важких мінералів, після чого завантаження припиняється і здійснюється споліскування, призначення якого – видалення зі шлюзу важкого продукту (концентрату). У залежності від конструкції шлюзу споліскування може бути зроблене вручну (зняття трафарету і змив важкого продукту у відповідний приймач), механічно або автоматично. Залежно від властивостей збагачуваного матеріалу, вмісту в ньому важкої фракції і його крупності інтервал між споліскуваннями може складати від декількох годин до декількох днів. Вихід концентрату на шлюзі складає десяті і соті частки відсотка, однак при збагаченні бідних розсипних руд шлюз характеризується високим ступенем концентрації.

Відповідно до умов роботи шлюзи підрозділяють на такі групи:

– шлюзи глибокого наповнення – працюють на рядових, не підготовлених до збагачення рудах, в них одночасно виконується дві операції – дезинтеграції і концентрації;

– шлюзи дрібного наповнення – працюють на попередньо дезинтегрованому і розкласифікованому за крупністю матеріалі;

– ворсисті шлюзи – працюють на тонкозернистому матеріалі крупністю до 1 мм, вони армуються лише м'яким уловлюючим покриттям і не мають трафарету;

– рухомі шлюзи і шлюзи з рухомим уловлюючим покриттям – за характером процесу концентрації належать до шлюзів другої і третьої груп, але за конструктивними особливостями виділені в самостійну групу.

Застосування шлюзів з рухомим уловлюючим покриттям дозволяє підвищити продуктивність збагачувальної установки в 3 рази за рахунок скорочення часу технологічного циклу – споліскування здійснюється безупинно без демонтажу трафаретів і уловлюючих покриттів.

Шлюз з рухомим уловлюючим покриттям ШПРП (рис. 3.17) являє собою нескінченну гумову стрічку коробчатого перетину з покриттям у вигляді нарифлень.

Рис. 3.17. – Схема шлюзу з рухомим уловлюючим покриттям.

Стрічка натягнута між двома барабанами (приводним і натяжним), закріпленими на рамі. Конструкцією передбачена можливість регулювання кута нахилу робочої поверхні. Вихідний матеріал завантажується на верхню (робочу) вітку стрічки, що рухається назустріч потоку пульпи. Легкі фракції змиваються водою і розвантажуються з нижнього барабана, а осілі на стрічку важкі фракції змиваються за допомогою бризкала після огинання стрічкою ведучого барабана.

Шлюзи мають високу продуктивність, великий ступінь концентрації і найбільш економічні при збагаченні розсипів.

Об'ємна продуктивність шлюзів залежить від розрідженості пульпи, вмісту і густини твердої фази в живленні і розраховується за формулою:

, м³/год, (3.24)

де – продуктивність шлюзу по твердій фазі, т/год; – густина твердої фази, т/м³; – розрідженість пульпи, частки од.

Основна умова підготовки матеріалу до збагачення на шлюзах – його дезинтеграція, промивка і грохочення. Схема збагачення золотовмісних розсипів з використанням шлюзів наведена на рис. 3.18.

Рис. 3.18. – Схема збагачення золотовмісних розсипів

на драгах із використанням шлюзів.

Головними технологічними і конструктивними параметрами, що впливають на показники роботи шлюзів, є гідродинамічні характеристики потоку (швидкість, розрідженість, глибина потоку і витрати пульпи), розміри жолобу (ширина, довжина і нахил поверхні), стан уловлюючого покриття (характер покриття і шорсткість поверхні).