4.4. Обогащение на концентрационных шлюзах и желобах

Обогащение на шлюзах. Стационарный шлюз представляет собой слабонаклонный прямоугольный неподвижный желоб, на дне которого укладываются специальные покрытия для создания необходимой турбулентности потока. Такие покры­тия не только задерживают опустившиеся тяжелые зерна, но и, способствуя вихреобразованию, взмучивают движущуюся по дну шлюза постель, обеспечивая расслаивание материала по плотности.

Стационарные шлюзы (гидравлические, дражные и др.) ис­пользуют для обогащения обычно неклассифицированных бед­ных материалов крупностью до 100 мм при переработке с вы­сокой производительностью руд и песков россыпных место­рождений редких и благородных металлов, минералы кото­рых обладают гораздо более высокой плотностью δ_Т, чем ми­нералы породы δ_Л. Для эффективного обогащения на шлюзах необходимо, чтобы значение соотношения (δ_Т - 1)/(δ_л - 1) было больше 3,5; в этом случае шлюз характеризуется высокой сте­пенью концентрации.

Технологические и конструктивные параметры шлюзов оп­ределяются в первую очередь максимальной крупностью d_max кусков в перерабатываемом материале. При увеличении ее с 6 до 100 мм скорость потока возрастает с 1,2—1,6 до 2,0—2,5 м/с, а разжижение пульпы (Ж : Т по объему) — с 8—10 до 16—20. Минимальная высота потока не превышает 1,3 d_max для само­го крупного и 10 d_max для самого тонкого материала. Шлюзы глу­бокого наполнения (с высотой потока более 30-—40 мм) приме­няют для обогащения материала крупнее 20(16) мм; шлюзы мел­кого наполнения (с высотой потока менее 30—40 мм) — для бо­лее мелкого материала. При крупном питании (d_max> 20(16) мм) и необходимости дополнительной дезинтеграции материала трафаретом в шлюзах служат деревянные торцы, камни или рельсы, укладываемые поперек потока; при средней крупно­сти питания (d_max < 20(16) мм) — металлические и деревянные решетчатые конструкции с высотой поперечных планок 25— 55 мм и расстоянием между ними 25—150 мм. При обогаще­нии мелких песков (-3 мм) и тонкоизмельченных руд приме­няют ворсистые покрытия из войлока, грубошерстного сукна, плюша, холста, рифленой резины и других мамериалов; пуль­па на шлюзы в этом случае подается слоем 3—5 мм.

Производительность шлюзов с трафаретным покрытием составляет 0,4—1,5 м3/м2·ч, с ворсистым — от 0,1 до 0,3 м3/м2 · ч. Она может быть увеличена примерно в 2 раза за счет интенси фикации разрыхления материала потока вибрацией всего шлю­за (при оборудовании его амортизаторами и вибраторами, например С-414).

Материал на шлюз подают непрерывно до тех пор, пока ячейки трафарета или покрытия не заполнятся тяжелыми зер­нами, после чего загрузку прекращают и производится сполоск шлюза, т. е. смыв концентрата со дна шлюза или с по­крытия в отдельный приемник. Высокое извлечение частиц золота обеспечивается при крупности их более 0,2—0,3 мм, а зерен касситерита и вольфрама — если они крупнее 1 мм.

Подвижные механизированные шлюзы (рис. 4.13),: поворачивающие­ся, опрокидывающиеся или с движущейся рабочей поверхно­стью, обеспечивают возможность сполоска концентрата без снятия улавливающего покрытия. Это позволяет сократить за­траты труда, повысить за счет уменьшения времени на сполоск производительность шлюзов и за счет более частого спо­лоска эффективность их работы.

Рис. 4.13. Схемы шлюзов:

а — ленточного; б — цилиндрического вращающегося

Металлический подвижной шлюз (ШМС) и шлюз с под­вижным резиновым покрытием (ШПРП), или ленточный шлюз (рис. 4.13, а), представляют собой слабонаклонную бесконеч­ную цепь стационарных металлических шлюзов или коробча­тую резиновую ленту, движущуюся навстречу загружаемому ма­териалу. Легкая фракция смывается водой и разгружается у нижнего барабана, а тяжелая смывается с подвижной поверх­ности шлюза у верхнего барабана. Недостатками являются слож­ность конструкции и небольшая производительность шлюзов.

Барабанный концентратор или цилиндрический вращаю­щийся шлюз (рис. 4.13, б) диаметром 800 мм и длиной 3600 мм имеет на внутренней поверхности резиновое покрытие 1 с на-рифлениями зубчатой формы высотой 2—4 мм и предназначен для улавливания зерен свободного золота в цикле измельче­ния из материала крупностью -5 мм при плотности пульпы 25—60 % твердого. Тяжелые мелкие зерна, захватываемые улав­ливающим рифленым покрытием, транспортируются вверх при вращении барабана (2—6 об/мин), где смываются верхним оро­сителем 3 в желоб для концентрата 2. Расслоению материалов в нижней части барабана способствует подача воды через бо­ковой ороситель 4.

На шлюзах обогащаются некласси­фицированные или имеющие широкий диапазон крупности бедные золото- и платиносодержащие, касситеритовые руды и пески россыпных месторождений. Материал крупностью —100+16 мм обогащается на шлюзах глубокого наполнения; крупностью -16+0 мм - на шлюзах ма­лого наполнения (подшлюзках). Технические характеристики шлюзов приведены в табл. 4.21.

После заполнения ячеек трафаретов шлюза тяжелой фракцией подачу материала на шлюз прекращают и производят съем осевшего концентрата (сполоск шлюза). В зависимости от конструкции шлюза сполоск может быть ручным, механизированным и автоматизированным. На шлюзах с неподвижной рабочей поверхностью интервал между сполосками изменяется от нескольких часов до 10-15 дней. Разжижение пульпы в неподвижных гидравлических шлюзах достигает 25 и выше.

Таблица 4.21

Технические характеристики шлюзов

Параметры	Шлюзы	Подшлюзки
Длина минимальная, м	18-20	6
Ширина, м	0,37-0,8	0,7-1,0
Уклон на 1 м длины, мм	110	100-110
Высота трафаретов, мм	50-55	25-30
Расстояние между планками трафаретов, мм	90-150	25-30
Наполнение шлюза (глубина потока), мм	80	50
Средняя скорость движения потока, м/с	1,67	0,7

Общую ширину шлюзов В можно определить по формуле

(4.18)

где В - ширина шлюзов, м;

Q — объемная производительность, м /с;

и - скорость потока пульпы, м/с (при минимальной крупности 6-12 мм скорость 1,2-1,6 м/с, при 100 мм - 2-2,5 м/с);

d — минимальная высота потока пульпы, м.

Поток пульпы можно определить по формуле

h = аd, (4.19)

где а - коэффициент, зависящий от крупности материала (при максимальной крупности 6-12 мм а = 2-2,2; при крупности до 100 мм 0=1,2-1,3);

d — наибольший размер кусков, мм.

Расход пульпы определяется из соотношения

, (4.20)

где Q - расход пульпы, м³/с;

q - количество твердого, поступающего на шлюз, т/с;

δ_т — плотность твердого, т/м³;

К — разжиженность пульпы (Ж:Т) по объему (при крупности 6-12 мм Ж:Т = 8-10; при крупности 100-200 мм Ж:Т = 16-20).

Ширина одного шлюза практически колеблется от 0,4 до 1,5 м (ча­ще в пределах 0,6-0,8 м). Если ширина шлюза превышает указанные ве­личины, то устанавливают несколько параллельно работающих шлюзов.

Минимальная длина шлюзов глубокого наполнения золотосодер­жащих песков составляет 20 м, шлюзов мелкого наполнения (подшлюзков) - 6м. Для оловосодержащих песков - соответственно 30 и 10 м. Отдельную группу представляют шлюзы с подвижной улавливающей поверхностью. Они делятся на три вида: с периодически поворачиваю­щимися желобами; с подвесным резиновым покрытием и вибрационные.

Обогащение в желобах. Струйный или суживающийся желоб (рис. 4.14), имею­щий плоское дно 3 и сходящиеся под некоторым углом боко­вые стенки 2, устанавливается с минимальным уклоном (15—20°), обеспечивающим прохождение подаваемой питателем 1 пуль­пы плотностью 50—60 % твердого по желобу без заиливания (со средней скоростью 0,3—1,0 м/с). Благодаря сужению же­лоба высота потока увеличивается от 1,5—2 мм у загрузочного конца до 7—8 мм у разгрузочного, а характер движения пото­ка изменяется от ламинарного в начале желоба к турбулент­ному в конце его.

Рис. 4.14. Схема суживающегося желоба

При движении пульпы по желобу происхо­дит расслоение материала по плотности и крупности. Основ­ным процессом разделения частиц, вследствие высокого содер­жания твердого в питании, является сегрегация, которая допол­няется процессом взмучивания частиц турбулентными вихря­ми, выносящими вверх из придонного слоя крупные легкие ча­стицы и частицы малой гидравлической крупности. В резуль­тате взаимодействия этих процессов в нижних слоях (у дна же­лоба) концентрируются зерна тяжелых минералов, а в верх­них слоях — зерна легких минералов. Пульпа сходит с желоба в виде веера 4, в котором плотность минеральных зерен воз­растает сверху вниз. При помощи делительных перегородок или отсекателей 5 продукты различной плотности направля­ют в соответствующие приемники.

В моечных желобах, в отличие от шлюзов, осевший тяжелый продукт выделяется непрерывно через разгрузочную камеру. Ширина же­лоба колеблется от 300 до 800 мм, а производительность соответственно составляет от 40-60 до 135-160 т/ч. Расход воды на 1 т обогащаемого материала колеблется в пределах 2-4 м³. Моечные желоба в настоящее время на фабриках почти не применяют. Они заменены от­садочными машинами и шнековыми противоточными сепараторами.

Суживающие желоба применяются при обогащении песков, глав­ным образом, россыпных месторождений. Их применяют также на некоторых железорудных обогатительных фабриках и фабриках, перерабатывающих коренные руды олова и редких металлов. Крупность обогащаемого материала -2,5+0,04 мм.

На суживающихся желобах получают, как правило, черновые концентраты. Наиболее распространенные размеры суживающихся желобов: длина 610-1200 мм; ширина у загрузочного конца 230 мм, у разгрузочного - 25 мм; угол наклона 15-20°. Исходная пульпа содержит м>-60 % твердого (по массе) или 25-30 % по объему.

Суживающиеся желоба отличаются простотой конструкции, отсутствием движущихся частей, высокой удельной производительностью.

Аппараты, конструкции которых основаны на использовании суживающихся желобов, разделяются на две группы.

1. Аппараты, состоящие из набора нескольких желобов в различ­ных компоновочных вариантах - струйные концентраторы.

2. Аппараты, состоящие из одного или нескольких конусов, представляющие собой радиально установленные суживающиеся желоба, направленные узкой частью к центру — конусные сепараторы. Конусные сепараторы изготовляют одно-, двух-, трех- и шестидечными.

Технические характеристики струйных концентраторов и конусных сепараторов приводятся в табл. 4.22 и 4.23.

Таблица 4.22

Технические характеристики струйных концентраторов

Параметры	СКГ-2М	СКГМ-3М
		для основной и перечистной концентрации	для перечистки хвостов
Число желобов	24	8	4
Размеры желобов, мм: длина ширина в приемной части шрина в разгрузочной части	1000 250 20	1400 750 60	1090 400 30
Число регулируемых щелей в тише желоба	5	7	5
Общая площадь желобов, м2	3,24	5,47	5,47
Пределы регулирования угла наклона желоба, град.	15-20	15-20	15-20
Содержание твердого в питании по массе), %	40-60	50-60	50-60
Производительность, т/ч	3-10	8-25	8-25
Мощность вибратора, кВт	0,25	0,25	0,25
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота	2400 1420 4065	2500 2050 4275	2500 2050 4275

Таблица 4.23

Технические характеристики конусных сепараторов

Параметры	Одноярусные		Двухъярусные
	СК2-М	СК-3	СК2-2	СКЗ-2
Диаметр основания конуса, мм: верхнего среднего нижнего	2000 - -	2880 - -	2000 2000 -	2880 2880 2880
Длина образующей, мм	800	1190	770	1100
Угол образующей конуса с горизон­тальной плоскостью, град.	14-20	14-20	14-20	14-20
Площадь рабочей поверхности, м2: одного конуса без клиньев общая	2,95 -	6,40 -	2,90 5,70	6,0 11,88
Содержание в питании (по массе), %	45-60	45-60	45-60	45-60
Производительность, т/ч	20-40	40-80	25-45	45-90
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота	2160 2160 2290	3060 3060 2800	2500 2480 2650	3350 3100 3250
Масса сепаратора с конусами, т: чугунными из алюминиевого сплава из стеклопластика	1,46 1,04 -	2,5 1,5 -	2,9 2,1 -	5,0 3,2 -
Параметры	Трехъярусные		Шестиярусные
	СК2-3		СКЗ,6/3-6
Диаметр основания конуса, мм: верхнего среднего нижнего	2000 2000 2000		3600 3000* 3000
Длина образующей, мм	770		1350-1650
Угол образующей конуса с горизонталь­ной плоскостью, град.	14-20		16-18
Площадь рабочей поверхности, м2: одного конуса без клиньев общая	2,85 8,55		7-10,5 45,2
Содержание твердого в питании (по массе), %	45-60		45-60
Производительность, т/ч	20-40		80-120
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота	2160 2250		5300 5300
Масса сепаратора с конусами, т: чугунными из алюминиевого сплава из стеклопластика	3,3 - -		- - 7,74

*Для второго, считая сверху, и всех последующих конусов площадь рав­на 7м².

Удельную производительность струйных и конусных сепараторов (q, т/ч∙м ) можно определить по следующей эмпирической формуле:

(4.21)

где К - коэффициент, равный 10-14, меньшее значение относится к мел­кому питанию, а большее - к крупному;

d_ср- средневзвешенный размер зерен в питании, мм;

δ₁, δ₂- плотности пустой породы и полезного минерала, т/м³.

Производительность сепараторов возрастает с увеличением круп­ности питания и разницы в плотностях разделяемых минералов. Общая производительность струйных и конусных сепараторов будет:

Q= qF, (4.22)

где Q - общая произвалительность сепаратора, т/ч; F-площадь сепаратора (сепараторов), м .