Свойства тяжёлых суспензий
В качестве промышленной тяжёлой среды используется тяжёлая суспензия, то есть взвесь мелких удельно тяжёлых частиц (утяжелитель) в среде. Средой обычно является вода и редко – воздух. Чаще всего применяются гидравлические тяжёлые суспензии. Тяжёлые суспензии можно разделить на несколько реологических типов в зависимости от их поведения при действии касательных напряжений сдвига
Суспензии, применяемые в практическом обогащении, разделяются на 2 основные группы:
Бесструктурные, которые по реологическим свойствам приближаются к ньютоновским жидкостям.
Структурные, которые приближаются к вязко пластичным системам.
Вязкость бесструктурной суспензии зависит от количества утяжелителя. Наиболее распространённой формулой для определения вязкости суспензии является формула Ванда:
µc = µ(1+2,5λ +7,35λ+ 16,2λ…)
µ - вязкость воды; λ – объёмная концентрация твёрдого.
Структура суспензии, образующаяся при различной объёмной концентрации утяжелителя (2 тип суспензии) в зависимости от удельной поверхности, а следовательно крупности утяжелителя.. Чем мельче утяжелитель, то есть чем больше удельная поверхность, тем при меньшей объёмной концентрации образуется структура. При меньшей объёмной концентрации твёрдого суспензии являются бесструктурными системами и подчиняются следующему закону:
τ =µ (dV/dһ)
dV
dһ - градиент скорости
Динамическое напряжение сдвига τ0 и коэффициент структурной вязкости (η) зависит от удельной поверхности и объёмной концентрации утяжелителя. С их увеличением эти два параметра увеличиваются. Химическая природа и форма частиц утяжеляется - от них тоже зависит. Чем более округлая форма, тем напряжение сдвига и η меньше.
Наличие поверхностно – активных веществ зависит от флотационных реагентов – собирателей. В их присутствии существенно повышается динамическое напряжение сдвига и только незначительно коэффициент вязкости.
С технологической точки зрения структурные суспензии применяемые в практическом обогащении, могут быть разделены на 3 типа:
Слабоструктурные, τо меньше Па
τо больше 3, но меньше 8Па – структурные.
Сильноструктурные, τо больше 8Па
Эффективность обогащения в суспензии сильно зависит от её вязкости. При росте вязкости суспензии эффективность обогащения падает. Максимальная плотность суспензии определяется максимально возможным объёмным содержанием утяжелителя. Обычно для измельчённого утяжелителя, то есть для частиц неправильной формы, объёмное содержание твёрдого может быть до 36 %, а для гранулированного утяжелителя до 42-45%. Дальнейшее увеличение объёмной концентрации утяжелителя ведёт к резкому увеличению напряжения сдвига суспензии, к резкому нарушению эффективности разделения.
С
=⅄
(ρу
–
1) +1
⅄– объёмная концентрация утяжелителя; ρу – плотность утяжелителя.
В качестве утяжелителя могут применятся любые достаточно плотные, нетоксичные, легко отделяемые от полезных ископаемых вещества.
Характеристика утяжелителей:
|
Плотность утяжелителя |
Максимальная плотность суспензии |
барит |
4,4 |
2,2 |
пирит |
5,0 |
2,5 |
пиррогин |
4,6 |
2.3 |
арсенопирит |
6,0 |
2.8 |
галенит |
7,5 |
3,3 |
магнетит |
5,0 |
2.5 |
Измельчённый ферросиниций |
6,9 |
3,1 |
Граннулированный ферросиниций |
6,9 |
3,5-3,8 |
Наиболее часто используются последние 3 вида утяжелителей. Ферросилиций содержит 85% железа и 15% кремния. Наибольшая частота используемого ферросилиция и магнетита объясняется простотой их регенерации. Так как эти вещества обладают сильными магнитными свойствами и регенерируются с помощью магнитной сепарации. Все остальные приходится регенерировать при помощи увеличения дорогого процесса флотации.