Обогащение полезных ископаемых. Учебно-методические указания

большой производительности) и гидроциклоны, технологическая эффективность которых выше.

Слив поверочной классификации направляют на следующую стадию измельчения или в операцию обогащения. Пески поверочной классификации возвращают в операцию измельчения, и они образуют циркулирующую нагрузку. Фактическая циркулирующая нагрузка в циклах измельчения достигает значений 200…300 %.

Измельчение руды в замкнутом цикле позволяет достичь равномерного по крупности продукта и повысить производительность мельниц.

Часто операции предварительной и поверочной классификации объединяют и схему называют схемой измельчения с совмещенной предварительной и поверочной классификацией.

На рис. 1.5, б приведена двухстадиальная схема измельчения руды с поверочной классификацией в первой стадии и совмещенной предварительной и поверочной классификацией во второй стадии измельчения.

Рис. 1.5. Двухстадиальная схема измельчения руды

21

Расчет схемы измельчения

Рассчитывают выходы продуктов измельчения и классификации (см. рис. 1.5, б):

γ1 = 100 %;

γ5 = С1, γ9 = γ8 = С2,

где С1 и С2 – циркулирующая нагрузка в первой и второй стадии измельчения;

Рассчитывают объем пульпы в операциях и продуктах измельчения и классификации, м3/ч:

где R – разжижение пульпы; ρт – плотность руды, т/м3 (2,7…3,1 т/м3).

Выбор и расчет оборудования для измельчения

Широкое распространение в практике измельчения руд нашли мельницы барабанного типа: стержневые и шаровые.

В стержневые мельницы направляют руду крупностью –25(30)+0 мм. Мельницы работают в первой стадии измельчения, при этом получают равномерный по крупности измельченный продукт, направляемый на вторую стадию измельчения. Для продукта крупностью –15+0 мм в первой стадии измельчения используют шаровые мельницы с разгрузкой через решетку, позволяющие получить более мелкий по крупности продукт.

Во второй стадии измельчения предпочтительнее использовать шаровые мельницы с центральной нагрузкой, которые позволяют получать более тонкий продукт, направляемый

22

на флотационное обогащение. Производительность мельниц

сразгрузкой через решетку на 10…15 % выше по сравнению

сшаровыми мельницами с центральной разгрузкой, но выше крупность готового продукта (примерно на 15…20 %).

Производительность барабанных мельниц оценивается как количество вновь образованного расчетного класса крупности полезного ископаемого образующегося в единицу времени. Производительность мельниц зависит от измельчаемости руды, крупности дробленой руды и крупности измельченного продукта, типа мельницы, ее объема и частоты вращения барабана мельницы, циркулирующей нагрузки, содержания твердого в питании и др.

Содержание твердого в пульпе при измельчении составляет 65…75 %. Соотношение твердого к жидкому определяет текучесть измельчаемой пульпы и ее способность проходить через мельницу. При низком содержании твердого пульпа быстро проходит через мельницу, что приводит к закрупнению продукта измельчения. При высоких содержания твердого снижается текучесть пульпы, что также вызывает увеличение содержания крупного класса в продукте измельчения и может вызвать забивание мельницы.

Вдробленом продукте, поступающем на измельчение, уже содержится некоторое количество расчетного класса крупности (–0,074+0 мм или –0,044+0 мм), поэтому производительность мельницы рассчитывают по удельной производительности по вновь образованному классу:

где q – удельная производительность мельницы по вновь образованному классу, т/(м3∙ч); Q – производительность мельницы по руде, т/ч; βк и βи – содержание расчетного класса в измельченном продукте и руде, направляемой на измельчение, доли ед.; D – внутренний диаметр барабана мельницы, м; L – внутренняя длина барабана мельницы, м.

Технические характеристики некоторых шаровых и стержневых мельниц приведены в таблице 1.6.

23

Ориентировочные содержания расчетного класса крупности в дробленом продукте, направляемом на измельчение, и

впродуктах измельчения для руды средней крепости приведены

втабл. 1.7 и 1.8.

Таблица 1.7

Содержание расчетного класса в дробленом продукте

Для расчета мельниц необходимы следующие исходные данные: производительность отделения измельчения, т/сут, т/ч; крупность дробленой руды; содержание расчетного класса в исходной руде и измельченном продукте, %, или доли ед.; типоразмер и производительность эталонной мельницы по руде, т/ч; удельная производительность эталонной мельницы по вновь образованному классу, т/(м3∙ч); содержание расчетного класса в исходной эталонной руде и измельченном продукте, т/м3∙ч; значение коэффициента Ки, учитывающего отличия в измельчаемости исследуемой и эталонной руды.

Методика расчета мельниц

Удельная производительность проектируемой мельницы по вновь образованному расчетному классу определяется по формуле, т/(м3∙ч):

где qэ – удельная производительность эталонной мельницы по вновь образованному классу, т/(м3·ч); kи – коэффициент, учитывающий различие в измельчаемости проектируемой к переработке и эталонной руды; kк – коэффициент, учитывающий различие в крупности исходного и конечного продуктов измельчения на

25

эталонной и проектируемой обогатительных фабриках; kт – коэффициент, учитывающий различие в типе проектируемой и эталонной мельниц; kD – коэффициент, учитывающий различие

вдиаметре барабана проектируемой и эталонной мельниц; kL – коэффициент, учитывающий различие в длине мельниц.

Удельную производительность эталонной мельницы определяют на основе экспериментальных данных и рассчитывают по фор-

муле (1.19). В случае отсутствия экспериментальных данных за эталонную мельницу принимают МШЦ 3600×5500, для которой

ориентировочная удельная производительность в 1 стадии измельчения принимается равной 1,03…1,5 т/(м3∙ч) при крупности

дробленой руды –15 мм и крупности измельченного продукта 65 % класса –0,074+0 мм, а во второй стадии – 0,8…1,0 т/(м3∙ч) при крупности измельчения 80 % класса –0,074 мм.

Значения коэффициента kи определяют по экспериментальным данным как отношение производительности мельницы по вновь образованному классу при измельчении исследуемой

руды (Qп) к производительности той же мельницы по вновь образованному классу при измельчении эталонной руды (Qэ). Как правило, kи > 1,0, если планируемая к переработке руда по прочностным характеристикам мягче эталонной. Если исследуемая

руда крепче эталонной, то kи < 1,0. Для этих случаев крупность руды, режимы ее измельчения и содержание расчетного класса

визмельченном продукте должны быть одинаковыми:

kи = QQп . (1.21)

э

При одинаковой измельчаемости руды в расчетах следует принять kи = 1.

Значения коэффициента kк определяют по формуле

kк = mmп , (1.22)

э

где mэ и mп – относительная производительность мельницы по расчетному классу для руды, перерабатываемой на эталонной обогатительной фабрике, и для руды, планируемой к переработке, при крупности исходного и конечного продуктов, принятых на эталонной и проектируемой обогатительных фабриках.

26

Для приближенных расчетов можно принять, что зависимость производительности мельницы от крупности исходного и конечного продуктов для эталонной и планируемой к переработке руды одинакова и соответствует данным, приведенным в табл. 1.9. В таблице приведены значения относительной производительности мельниц по вновь образованному классу –0,074 мм, рассчитанные для руд средней твердости.

Таблица 1.9

Значения относительной производительности мельниц по вновь образованному классу –0,074 мм в зависимости от максимальной крупности исходного материала и крупности конечного продукта для руд средней твердости

где Dп и Dэ – внутренний диаметр барабана эталонной и проектируемой мельницы без футеровки, м; bп и bэ – толщина футеровки проектируемой и эталонной мельницы (bп = bэ = 0,12 м, принять для расчетов).

Значение коэффициента kт принимают 1,10…1,15 при переходе от мельницы с центральной разгрузкой к мельнице с разгрузкой через решетку и 0,90…0,85 при переходе от мельницы с разгрузкой через решетку к мельнице с центральной разгрузкой.

Значения коэффициента kL рассчитывают:

где Lэ и Lп – внутренняя длина барабана эталонной и проектируемой мельницы с учетом футеровки, м.

27

Производительность мельницы по вновь образованному классу определяют по следующей формуле:

где q – удельная производительность мельницы по вновь образованному классу, т/(м3 ч).; V – объем барабана мельницы, м3.

Необходимое число мельниц рассчитывают по формуле

где Qп – требуемая производительность отделения измельчения, т/ч.

Расчеты проводят для трех вариантов мельниц в каждой стадии измельчения. К установке надо принять вариант с минимальным количеством мельниц.

В практике обогащения окончательный выбор проводят на основе технико-экономического сравнения вариантов (количество, потребляемая мощность, металлоемкость, стоимость и др.).

1.2.Расчет схемы переработки

иобогащения полезного ископаемого

Рассчитать неизвестные данные в схеме (рис. 1.6), включающей операции усреднения, грохочения, дробления и обогащения.

В табл. 1.10 для каждого из вариантов даны значения качественных или количественных показателей, по которым можно определить остальные.

Для расчетов следует воспользоваться уравнениями, связывающими выходы продуктов, содержания компонентов и извлечения, проставить в эти уравнения известные значения. Основными уравнениями являются уравнения материального баланса и баланса по ценным компонентам.

28

Если в операцию поступает один продукт, выход которого можно принять за 100 %, то уравнения материального баланса и баланса по ценному компоненту имеют следующий вид:

где γ1, γ2 и т.д. – выход продуктов, % (при грохочении – γн и γп, при обогащении – γк и γо); β – содержание компонентов в исходном, %; β1, β2 и т.д. – содержание компонента в продуктах, % (при обогащении βк и βо).

При расчетах операций грохочения можно пользоваться формулами для определения эффективности грохочения:

где η – эффективность грохочения, %; γп – выход подрешетного продукта грохочения, %; а – содержание мелочи, т.е. класса менее размера отверстий сит в исходном, %; b – содержание мелочи в надрешетном продукте, %.

При расчете операций обогащения можно пользоваться формулами:

где εк и εо – извлечение компонента в концентрат и отходы, %; γк, γо – выход концентрата и отходов, %; βк, βо – массовая доля компонента в концентрате и отходах, %.

Исходные данные для расчета заданной схемы по 20 вариантам приведены в табл. 10, где приняты следующие обозначения: γ1, γ2 – выходы горной массы из участков № 1 и № 2, %; β1, β2 – содержание компонента в горной массе участков № 1 и № 2, %; β – содержание компонента в исходном полезном ископаемом, поступающем на обогащение, %; γн, γп – выходы надрешетного

29

и подрешетного продуктов после грохочения, %; а – содержание мелочи в исходном полезном ископаемом, поступающем на грохочение, %; b – содержание мелочи в надрешетном продукте, %; η – эффективность грохочения %.

Усреднение

Исходный продукт

Грохочение

Дробление

Обогащение

Рис. 1.6. Схема переработки и обогащения полезного ископаемого

30