11. Специфические свойства различных видов горючих ископаемых: дробимость, истираемостъ, микротвердостъ, пористость тги.
В силу различной химической структуры твердые, жидкие и газообразные горючие ископаемые, а также продукты их переработки имеют ряд присущих их агрегатному состоянию физических свойств, характерных только для данного вида ГИ. Например, механическая прочность, характерна лишь для ТГИ. Конкретным выражением механической прочности является дробимость (М40), которая зависит от способности кусков угля сопротивляться появлению новых отдельностей, главным образом, в результате взаимного их соударения или удара другим твердым телом. Она определяется совокупностью таких свойств угля, как: твердость — свойство тела сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела; пластичность — свойство твердого тела сохранять произведенную деформацию после снятия напряжений; хрупкость — свойство материала разрушаться в необратимой форме без заметного поглощения механической энергии. Другим важным показателем прочности углей и других углеродистых материалов, как природных, так и искусственных, является истираемость (М10). Истираемость отличается от дробимости тем, что здесь работа разрушения является результатом сил взаимного трения кусков угля или их трения о другую твердую поверхность, поэтому об истираемости судят по количеству образовавшейся пыли и других мелких частичек материала. Прочностные свойства, как указывалось ранее, связаны с твердостью материала, в частности с микротвердостью. Микротвердость углей определяют путем нанесения алмазной опрокинутой пирамидкой отпечатка на поверхности куска угля и измерения размеров отпечатка. Каменные угли имеют большую микротвердость. К физическим свойствам ископаемых углей можно отнести также и пористую структуру. Под пористостью горной породы понимается наличие в ней пор (пустот). Пористость характеризует способность горной породы вмещать жидкости и газы. Пустоты в кусках угля могут быть в виде пор, капилляров, каналов, трещин или принимать другие формы.
14. Физико-химические основы разделения горючих ископаемых: химические, физические, адсорбционные, ректификационные, комбинированные .
15. Разделение тги гравитационными и флотационными методами продукты обогащения и их характеристика
Гравитационными методами обогащения называют такие, в которых разделение минеральных частиц, отличающихся плотностью, размером и формой, обусловлено различием в характере и скорости их движения в текучих средах под действием силы тяжести и сил сопротивления. Гравитационные методы занимают ведущее место среди других методов обогащения. Они могут быть собственно гравитационными (разделение в поле силы тяжести – обычно для относительно крупных частиц) и центробежными (разделение в центробежном поле – для мелких частиц). Если разделение происходит в воздушной среде, то процессы называют пневматическими; в остальных случаях – гидравлическими. Наибольшее распространение в обогащении получили собственно гравитационные процессы, осуществляемые в воде.
По типу используемых аппаратов гравитационные процессы можно разделить
на отсадку,
обогащение в тяжелых средах
обогащение на наклонной плоскости в потоке воды: концентрацию на столах, обогащение на шлюзах, в желобах, винтовых сепараторах.
применяют также относительно новые гравитационные процессы – обогащение в вибрационных концентраторах, противоточных сепараторах, обогатительных циклонах с водной средой и др.
Наиболее распространенным методом гравитационного обогащения является отсадка. Отсадкой называется процесс разделения минеральных частиц по плотности в водной или воздушной среде, пульсирующей относительно разделяемой смеси в вертикальном направлении.
Этим методом можно обогащать материалы крупностью от 0,1 до 400 мм. Отсадка применяется при обогащении углей, сланцев, окисленных железных, марганцевых, хромитовых, касситеритовых, вольфрамитовых и других руд, а также золотосодержащих пород. В процессе отсадки (рис.I.12) материал, помещенный на решете отсадочной машины, периодически разрыхляется и уплотняется. При этом зерна обогащаемого материала под влиянием сил, действующих в пульсирующем потоке, перераспределяются таким образом, что в нижней части постели сосредотачиваются частицы максимальной плотности, а в верхней – минимальной (размеры и форма частиц также оказывают влияние на процесс расслоения). Часто на решето укладывают искусственную постель из материала, плотность которого больше плотности легкого минерала, но меньше плотности тяжелого. крупность постели в 5-6 раз больше крупности максимального куска исходной руды. В настоящее время известно около 100 конструкций отсадочных машин. Наиболее распространена гидравлическая отсадка. А среди машин чаще всего применяют беспоршневые.
Обогащение полезных ископаемых в тяжелых средах основано на разделении минеральной смеси по плотности.
ФЛОТАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ
Флотацию применяют для обогащения большинства руд цветных металлов, апатитовых, фосфоритовых, графитовых, флюоритовых и других руд, широко используют в сочетании с другими методами при обогащении руд черных металлов, угля. Широкая распространенность флотации объясняется универсальностью процесса, связанной с возможностью разделения практически любых минералов, обогащения бедных руд с весьма тонкой вкрапленностью полезных минералов.
Флотация основана на различном закреплении частиц разделяемых минералов на межфазной границе, что определяется различием в поверхностных свойствах минералов.
Флотационные методы обогащения — это процессы разделения полезных ископаемых, основанные на различии физико-химических свойств поверхности разделяемых минералов.
Крупность угля менее 1,0 мм.
Температура пульпы 20-25 С.
температуры
Снижается устойчивость гидратных оболочек (вследствие увеличения теплового движения молекул воды)
Уменьшается вязкость аполярных реагентов и возрастает дисперность их эмульсии.
В момент нагревания пульпы из нее выделяются растворенные газы.
При температуре пульпы выше 25-30 С снижается извлечение горючей массы за счет увеличения гидратированности поверхности.
Плотность пульпы в пределах 150-200 г/л. Выше- повышение зольности флотореагентов, ниже- уменьшается производительность флотомашин.
Эти свойства проявляются в различной способности минералов закрепляться на границе раздела фаз.
Фазой называется часть разнородной системы, которая отделена от других частей видимой границей раздела и обладает одинаковыми химическими и термодинамическими свойствами.
Различная способность удерживаться на межфазовой поверхности определяется смачиваемостью частиц.
Известны вещества, хорошо смачиваемые водой. Они называются гидрофильными, что в переводе с греческого означает «любящие воду». Например, на стекле капля воды хорошо растекается по его поверхности.
И есть такие вещества, которые не смачиваются или плохо смачиваются водой, т.е. «бояться воды». Они называются гидрофобными. Например, самыми гидрофобными веществами являются парафин и тефлон, капля воды на них не растекается, а сохраняет округлую форму.
Задача собирателей - повысить гидрофобизации угольной поверхности при закреплении реагента на угле. Собиратели - это органические вещества, содержащие в своей молекуле углеводородную цепочку. В зависимости от строения молекулы собиратели бывают аполярными и гетерополярными. Тракторный керосин; нефрас а-150/330; печное бытовое топливо; поглотительное масло.
Молекулы аполярных собирателей (керосин, смазочные масла) содержат только углеводородную цепочку. Их широко применяют при флотации естественно-гидрофобных минералов (уголь, сера и др.)
Назначение вспенивателей - способствовать созданию устойчивой минерализованной пены. (увеличивают прочность пузырьков воздуха, уменьшают их размеры и способствуют устойчивости пены.) В качестве вспенивателей используют органические соединения, в основном, из класса спиртов (кобс, т-66,т-80).
Одним из распространенных вспенивателей является сосновое масло, которое применяют на многих обогатительных фабриках.
Назначение депрессоров - повысить гидрофильность неизвлекаемого минерала. В качестве депрессоров применяют различные минеральные соли, кислоты и основания. Например, цианистые соли (NaCN) используют для подавления флотации медных минералов.
Задача активаторов - усилить действие собирателя на извлекаемый минерал. В качестве активаторов применяют различные минеральные соли, кислоты и основания. Например, сульфид натрия (Na2S) широко используется для улучшения флотации окисленных минералов.
Назначение регуляторов среды - поддерживать рН пульпы в требуемых пределах. Если необходимо сдвигать рН в кислую область (< 7), то чаще используют серную кислоту; если в щелочную (> 7), то щелочи (CaO, Na2CO3, NaOH).
Флотомашины
Механического типа
Пнематического типа
Комбинированные