книги из ГПНТБ / Полькин, С. И. Обогащение оловянных руд и россыпей

ным и хвостовым порогами 2 на две равные секции. Перед порогами имеются карманы 3 с отверстиями для выпуска концентрата, регу­ лируемыми сменными насадками 4. Над порогами прочно крепится съемная металлическая решетка 5. Между решеткой и дном кор­ пуса вдоль всей его длины расположены две перфорированные трубки 6 с отверстиями для направленной подачи напорной воды.

Режим вибрации регулируется сменными дебалансами на виб­ раторе и сменными шкивами на электродвигателе.

Рис. 14. Концентрационный элемент вибрационного концентратора BK-2JW

Вибрационный концентратор ВК-2М на первичной операции обо­ гащения обеспечивает достаточное разделение материала по плот­ ности как концентрационный стол; надежен в работе; прост в обслуживании и ремонте. Эластичная подвеска вибрируемой системы на пружинах исключает необходимость в сооружении фун­ дамента.

Сравнительные технологические показатели работы фабрики, оборудованной концентрационными столами и вибрационными кон­ центраторами, приведены в табл. 22.

Винтовые и конусные сепараторы, струйные концентраторы

предназначены для первичной концентрации при обогащении руд и россыпей [12, 13, 16]. Эти машины компактны, обладают высокой удельной производительностью, не имеют движущихся частей и не требуют высоких энергозатрат.

Винтовые сепараторы просты по конструкции, занимают неболь­ шую площадь, не требуют расхода электроэнергии и сложного ре­ монта. Винтовые сепараторы разделяют на два типа: с постоянным

ирегулируемым шагом винтового желоба.

Кпервому типу относят сепараторы Иргиредмета (модель М-1-2), «Гемфри» и сепараторы, изготовляемые в ГДР. Сепара­

торы «Гемфри» состоят из трех—шести витков диаметром 600— 750 мм с шагом 300—460 мм, изготовляются из стали или чугуна с термически обработанной внутренней поверхностью. В ГДР се­ параторы изготовляют из прессованной листовой стали толщиной 1,5 мм; имеют четыре витка диаметром 500 мм с шагом 150 мм.

Сепараторы Иргиредмета диаметром 610 мм с постоянным ша­ гом 310 мм изготовляют из чугуна. Винтовые сепараторы из чу­ гуна быстро изнашиваются. Их заменяют сепараторами, изготов­ ленными из силумина, они имеют малую массу и могут быть уста­ новлены на драгах и стационарных фабриках.

Ко второму типу относятся сепараторы с регулируемым шагом модели Иргиредмета СВМ-1200, СВМ-750А и М-3 с резиновым же­ лобом, с диаметром витка 1200—1340 мм. Сепараторы состоят из центральной стойки (колонны), металлического винтового желоба из штампованной листовой стали толщиной 3—4 мм. Желоб фу­ терован резиновыми пластинами.

Сепаратор СВМ-1200 при обогащении песков крупностью менее 0,5 мм имеет производительность около 8 т/ч. При обогащении крупных песков (мельче 15 мм) производительность увеличивается в 1,5—2 раза. Повышенное содержание глины и шламов в песках снижает производительность сепараторов. Извлечение ценных ми­ нералов в коллективный концентрат обычно составляет 90—97% при степени обогащения циркона, ильменита, рутила и других тя­ желых минералов примерно 5—10.

На рис. 15, а, б показан сепаратор СВМ-750А с витком диамет­ ром 750 мм и регулируемым шагом в пределах 450—550 мм. Опти­ мальные условия для работы этих сепараторов следующие: размер частиц ценных минералов в питании желательно иметь в пределах от 4 до 0,05 мм при минимальном содержании в исходных песках шламов. Максимальная крупность частиц пустой породы в исход­ ном питании не должна превышать 12—16 мм. Питание должно быть равномерным при отношении Т : Ж по объему, равном мини­ мально 1:3 и максимально 1 : 15. Техническая характеристика винтовых сепараторов приведена в табл. 23, а их производитель­ ность для различных руд и песков в табл. 24.

Винтовые сепараторы из силумина и железобетона изготовля­ ются в виде двухжелобных конструкций. Такие сепараторы имеют

84

удвоенную производительность и применяются для более тонких ма­ териалов (табл. 25).

На винтовых сепараторах эффективно обогащаются некласси­ фицированные рудные материалы крупностью до 2 мм. Для эффек-

Рис. 15. Винтовой сепаратор СВМ-750А (а) и схема выделения продуктов обо­ гащения на винтовом сепараторе СВМ-750 (б):

тивного обогащения шламов крупностью —0,074 мм служат вин­

товые шлюзы.

Процесс обогащения рудного материала осуществляется в вин­ товом потоке пульпы. При движении по винтовому желобу мине­ ральные зерна расслаиваются по плотности и крупности. Под дей­ ствием центробежных сил инерции, массы и сил от гидродинами­ ческого давления водного потока расслоившиеся минеральные зерна

85

Т а б л и ц а 23

Техническая характеристика винтовых сепараторов *

* Сепараторы изготовляются Усольским заводом горного оборудования.

Т а б л и ц а 24

Ориентировочная производительность винтовых сепараторов для различных руд и песков

перераспределяются по сечению желоба: зерна полезных минера­ лов большой плотности концентрируются у внутренней границы по­ тока, а легкие зерна пустой породы — у внешнего борта.

Процесс обогащения на винтовых сепараторах протекает эф­ фективно при содержании твердого 15—40%. Производительность сепаратора зависит от его диаметра и плотности пульпы.

86

На внутренний борт винтового желоба подается смывная вода, способствующая отделению пустой породы от концентрата. Двухжелобной винтовой сепаратор состоит из двух четырехвитковых желобов, ввинченных друг в друга и работающих параллельно, двух пульпоприемников спиральной формы, двух водораспредели­ телей (винтообразные канавки с резиновыми бортами), устройств для вывода из процесса продуктов обогащения, несущего каркаса с подводящими трубками смывной воды и подставкой для светиль­ ников.

Винтовые сепараторы диаметром 1000 мм служат для обогаще­ ния крупнозернистых продуктов на фабриках большой производи­ тельности. На этих же фабриках для обогащения продуктов круп­ ностью менее 0,5 мм рекомендуется применять винтовые сепара­ торы диаметром 750 мм или винтовые шлюзы. Для контрольных операций следует применять аппараты, аналогичные используемым

на основных операциях.

Перечистку промежуточных продуктов винтовых сепараторов рекомендуется осуществлять на винтовых сепараторах диаметром

87

750 или 500 мм, а промежуточных продуктов винтовых шлюзов — на винтовых шлюзах.

На ряде фабрик винтовые сепараторы футеруют резиной и дру­ гими износоустойчивыми материалами, что увеличивает срок их службы в несколько раз.

В США изготовляют сепараторы с неопреновой футеровкой (синтетический каучук), которая очень устойчива. Применяют также винтовые сепараторы облегченного типа, выполненные из ас-

1

Рис. 16. Схема первичного обогащения песков на винтовых сепараторах:

{J — самосвал; 2 — бункер; 3 — питатель; 4 — ленточный конвейер; 5 — завалочный люк; 6 — скруббер-бутара; 7 — ленточный конвейер; 8 — труба; 9 — распределитель; 10 — желоба; / / — винтовые сепараторы; 12 — хвостовые желоба; 1 3 — сборный желоб для хвостов; 14 — желоба; 1 5 — концентрационные столы; 16 — хвостовой желоб; 17 — бункер для сбора коллективного концентрата; 18 — отвал

-бостеклянного материала, которые в пять раз легче сепараторов «Гемфри», что является очень важным преимуществом их при обо­ гащении песков на драгах и плавучих понтонах.

В Австралии применяют видоизмененную конструкцию бетон­ ных винтовых сепараторов, отличающихся от сепараторов «Гем­ фри» конфигурацией рабочей поверхности, способом подачи смыв­ ной воды и выделения концентратов.

На рис. 16 показана схема обогащения песков, где винтовые се­ параторы используют для основной концентрации и для перечистных операций с последующей перечисткой коллективного концент­ рата на столах. В этих песках ценные минералы имеют крупность около —0,25 + 0,074 мм. В схеме предусмотрен гидроциклон для уда­ ления шламов мельче 0,05 мм, что значительно улучшает техноло­ гические показатели обогащения.

«8

При большом количестве глины или шламов в питании сепара­ тора (более 20—25%) процесс сепарации неустойчив. В этом слу­ чае требуются предварительная дезинтеграция и обезыливание' песков.

Работа винтового сепаратора малоустойчива при питании ширококлассифицированным материалом, содержащим незначитель­ ное количество мелкой фракции (менее 10% материала класса —2 мм), а также при наличии в смеси большого количества круп­ ных зерен (более 30% размером 20; 16 и 12 мм).

На винтовых сепараторах хорошо извлекаются ценные мине­ ралы крупностью 4—0,25 мм, несколько хуже минералы с зернами крупностью —0,25 + 0,074 мм и плохо улавливаются минералы с зер­ нами крупностью —0,074 мм, особенно —0,05 мм.

Для тонкозернистых песков, содержащих ценные минералы крупностью —0,25 + 0,074 мм, применяют винтовые сепараторы в начале процесса и при двойной-тройной контрольной сепарации хвостов.

Большое значение имеет форма минеральных зерен. Зерна плас­ тинчатой формы благодаря силе трения скольжения, которая всегда больше, чем сила трения качения у сферических зерен, удержи­ ваются на стенке желоба и попадают в концентрат; зерна сферои­ дальной формы двигаются вблизи внешнего борта желоба и уходят в хвосты.

Пульпу необходимо подавать на сепараторы в направлении па­ раллельно касательной к сферической поверхности внутреннего се­ чения желоба. Тогда обогащение начинается уже со второго витка; первые полтора витка играют роль подготовительных. Если же это требование'не соблюдается, процесс выделения полосы минералов тяжелой фракции в связи с необходимостью более длительного времени его стабилизации начинается только на третьем витке, в результате чего снижается общее извлечение.

При высоком содержании в исходных песках минералов тяже­ лой фракции имеется возможность получить из первых отсекателей богатые коллективные концентраты. В этих случаях целесообразно предусматривать выведение таких продуктов отдельно от продук­ тов, получаемых из других отсекателей.

Для песков с содержанием минералов тяжелой фракции более 3—4% требуется двух- и трехстадийное обогащение. При этом для каждой последующей стадии обработки хвостов необходимо их перемешивание, так как пульпа в конце третьего или четвертого витков предыдущего сепаратора под действием центробежной силы расслаивается.

Испытание винтовых сепараторов и винтовых шлюзов конструк­ ции Иргиредмета при обогащении коренных оловянных руд и шла­ мов гравитационного обогащения показало целесообразность их использования для предварительной концентрации весьма убогих руд для сокращения в 3—5 раз объемов продуктов, обрабатыва­ емых на концентрационных столах. Испытания на фабрике № 1 Хрустальненского комбината на продуктах различной крупности

89

после гидравлической классификации дали положительные резуль­ таты, но последующая доработка хвостов и промежуточных продук­ тов на столах не позволили выявить существенных преимуществ применения их в схеме обогащения.

Винтовые сепараторы успешно применяли при доводке оловян­ ных концентратов. Флотогравитация сульфидов на винтовых сепа­ раторах позволяет за одну операцию отделить от 50 до 70% суль­ фидных минералов. Последующая доводка флотогравитацией позво­ ляет сократить количество перечисток на концентрационных столах. Применение винтовых сепараторов для флотогравитации не нашло широкого распространения в связи с тем, что не было найдено до­ статочно прочной защиты рабочей поверхности сепараторов от кор­ розии и разъедания флотационными реагентами.

Струйные желоба нашли применение для гравитационного обо­ гащения, в них основным общим элементом является желоб с плос­ ким днищем, суживающимся к разгрузочному концу. Желоб уста­ навливается под углом 16—22° к горизонту. Пульпа поступает на желоб с минимально возможной начальной скоростью, содержит 40—65% твердого по весу. При движении пульпы по желобу ми­ нералы расслаиваются в зависимости от их плотности. Тяжелые минералы концентрируются в нижнем, медленно текущем слое пульпы, а легкие выносятся в верхние слои. Высота слоя пульпы в конце желоба увеличивается, расслоившиеся по высоте потока пульпы минералы разгружаются в виде концентратов, хвостов и промпродуктов, направляемых отсекателями в различные прием­ ники.

Основными преимуществами струйных желобов являются: вы­ сокая производительность на 1 м2 занимаемой площади, достига­ ющая до 8 т/(ч-м 2), малый расход воды на обогащение (1—1,5 м3/т исходных песков), простота конструкции, легкость регулирования и возможность автоматизации процесса. Различные конструкции аппаратов с суживающимися желобами получили название струй­ ных и конусных сепараторов или концентраторов.

Наибольшее применение в США и Австралии нашли струйные сепараторы «Кеннона» и «Йорка».

В сепараторе «Кеннона» (рис. 17) пульпа по желобам движется от периферии к центру. Такое расположение желобов позволило объединить конечные продукты сепарации. По внешнему виду эти сепараторы имеют форму опрокинутого конуса с 48 желобами раз­ мером 125X15X900 мм.

Исходное питание пульподелителем, расположенным в центре сепаратора, равномерно распределяется по лоткам. Для лучшего разделения расслоившихся минералов по высоте устанавливают два концентрических делителя, имеющих независимое вертикальное перемещение и обеспечивающих более четкое разделение продуктов обогащения.

Сепаратор имеет диаметр около 2,2 м, высоту 1,9 м, он ком­ пактен, имеет большую производительность на единицу площади.

90

К недостаткам относятся: необходимость высокой точности в из­ готовлении и регулировании разгрузочного устройства, учитывая, что визуальный контроль за процессом затруднен. На сепараторах «Кеннона» могут обогащаться пески крупностью мельче 2 мм. В Австралии эти аппараты часто устанавливают на драгах, раз­ рабатывающих россыпи. Извлечение тяжелых минералов в коллек­ тивный концентрат при работе на сепараторах «Кеннона» равно более 90% при содержании суммы тяжелых минералов 80%.

Сепаратор «Йорка» имеет довольно значительные размеры же­ лоба 750X66X1500 мм. Гашение скорости пульпы и равномерное

5

Рис. 17. Сепаратор «Кеннона» (а) и поперечный разрез желоба сепаратора «Кен­

нона» (б):

I — питание; 2 — опорные кольца; 3 — направляющий лоток; 4 — делители; 5 — концентрат; 6 — промпродукт; 7 — хвосты

распределение питания по ширине желобов осуществляется благо­ даря загрузочной коробке с двумя наклонными направленными в противоположную сторону пластинками. Щели между этими плас­ тинками и стенками выбраны таким образом, чтобы не происходило забивания их крупными зернами минералов. В конце желоба уст­ роен узкий канал с параллельными стенками. Днище этого канала может передвигаться в направляющем устройстве рычагом. Обра­ зующаяся при этом щель в днище служит для разгрузки концент­ рата. Исходная пульпа подается на желоб плотностью около 50%

твердого.

С 1962 г. в Австралии получил широкое распространение новый образец сепаратора «Йорка» («Звездный концентратор Йорка»). Он состоит из 15 желобов, расположенных по кругу с загрузкой материала по периферии и разгрузкой готовых продуктов в центре.

На плавучей установке компании «Каджен Р. С.» производи­ тельностью 600 т/ч исходных песков, содержащих 3% тяжелых

91

минералов, установлено 9 концентраторов «Йорка». На операции основной концентрации работает 6 аппаратов, выдающих отваль­ ные хвосты, концентрат, промпродукт; два сепаратора служат для первичной перечистки концентрата, один установлен для очистки хвостов перечистной концентрации и промпродукта основной кон­ центрации. Производительность одного концентратора 100 т/ч. На многих других предприятиях Австралии успешно работают се­ параторы «Йорка» в сочетании с винтовыми сепараторами. Компа­ ния «Вайонг Минерале Лимитед» изготовляет эти сепараторы из фанеры, покрытой линатексом.

Институтом Гиредмет (А. Д. Богатовым и Ю. Л. Зубыниным) разработана конструкция струйного концентратора, показанного на рис. 18. Концентратор состоит из трех основных частей: пульподелителя и двух секций — верхней и нижней. Каждая секция имеет 12 желобов. Технологический процесс в нем осуществляется на струй­ ных желобах размером 250X20X1000 мм каждый, имеющих в конце днища четыре щели и более для лучшей разгрузки тяжелой фрак­ ции. Ширина щели регулируется от 0 до 3 мм. Пульподелитель («сегнерово колесо») распределяет пульпу на 12 точек. Угол на­ клона желобов регулируется от 12 до 20°. Крупность исходного питания —2+ 0,044 мм, содержание твердого в питании 45—60%. Производительность по свежему питанию в зависимости от его крупности составляет 3—8 т/ч, циркулирующая нагрузка •—60— 100%. Производительность на 1 м2 занимаемой площади 0,9— 2,3 т/ч. Габариты струйного концентратора: 1420X2400X3000 мм (диаметр пульподелителя 1000 мм, высота 1400 мм). Масса аппа­ рата 800 кг.

В концентраторе совмещены операции первичного обогащения, перечистки концентратов и очистки хвостов, причем каждую секцию можно использовать как самостоятельный агрегат [16, 17]. Схема струйного концентратора показана на рис. 19.

Исходное питание поступает в пульподелитель, из которого рав­ номерно распределяется на 12 желобов первой секции. Продукты обогащения, полученные на верхней секции, перечищаются на же­ лобах нижней секции. В результате получают концентрат, отваль­ ные хвосты и промпродукт, который возвращается в исходное пи­ тание и является циркулирующей нагрузкой.

Для обеспечения равномерного питания по плотности пульпы может быть использован струйный зумпф в сочетании с насосом необходимой производительности. Струйный зумпф имея значитель­ ный объем является как бы бункером для мокрых зернистых быстроосаждающихся материалов, которые могут быть направлены на любую точку технологического процесса. Струйный зумпф и схема пульподелителя показаны на рис. 20.

При пуске заполненного зумпфа в работу при открытом кла­ пане 1 включается насос 2. Вода из верхней зоны зумпфа по тру­ бам 3 и 4 засасывается в насос и промывает напорную магистраль. После промывки напорной магистрали клапан 1 закрывают, и

92