Основи переробки та збагачення корисних копалин: «Розробка родовищ корисних копалин» (стр. 11 )

16.1 Ручне і механізоване рудорозбирання

Ручне рудорозбирання ведуть на стрічкових конвеєрах і рудорозбиральних столах, а іноді на жолобах або грохотах. Рудорозбиральна стрічка встановлюється частіше всього горизонтально. Ширина стрічки не більше 1200 мм, швидкість руху від 0,2 до 0,4 м/с. Вибірники розміщуються вздовж стрічки на відстані (1,5…2,0) м один від одного з однієї сторони якщо ширина стрічки не перевищує 0,8 м і з двох сторін при більшій ширині. Товщина шару матеріалу, що рухається на стрічці, не повинна перевищувати розміру найбільшого куска. Матеріал рухається по стрічці і вибірники руками відбирають куски пустої породи або штуфної руди, скидаючи їх у приймальні вагонетки. Пуста порода направляється у відвал, а штуфні куски руди приєднуються до концентрату. Матеріал, що залишився на стрічці, транспортується на такі операції обробки.

Рудорозбиральні столи - горизонтальні, круглі, що обертаються навколо вертикальної осі. Дека столу має форму диска або кільця. У останньому випадку вибірники розміщуються як по зовнішній, так і по внутрішній окружності кільцевої деки.

З метою поліпшення рудорозбирання матеріал зрошують водою для видалення пилу з поверхні кусків і застосовують спеціальне освітлення, що посилює розходження у кольорі і блиску мінералів.

Ручне рудорозбирання застосовується до матеріалу крупністю (50…100) мм. Розбирання більш дрібного матеріалу непродуктивне, а більш крупного - трудомістке.

Механізоване рудорозбирання основане на розходженні у світловідбивній спроможності, у радіоактивних властивостях, у спроможності послабляти проникаюче випромінювання або світитися в пучку рентгенівських променів.

Для виділення алмазів із грубих концентратів, отриманих при гравітаційному збагаченні алмазовміщуючого матеріалу, користуються такою схемою рентгено - люмінісцентного сепаратора рисунок 16.1.

Рисунок 16.1 - Схема рентгено-люмінісцентного сепаратора для збагачення алмазів

З бункера 1, грубий алмазний концентрат вібратором 2, по якому матеріал рухається моношаром скидається в воронку 3. Падаючи зерна перетинають потік рентгенівських променів 5, що випромінюються рентгенівською трубкою 4. При проходженні алмазних зерен через g-потік виникає люмінісцентне світло й у фотомножнику 6 під дією цього світла виникає електричний струм, що змушує спрацьовувати електромагніт 7, сердечник якого починає рухатися і зрушує вліво воронку 3 до жолоба для алмазів. Алмазне зерно потрапляє в накопичувач 8. Після зупинення струму від фотомножника 6 вооронка 3 пружиною повертається в нормальне положення. При падінні в воронку 3 неалмазних зерен імпульсу струму не виникає і потік матеріалу направляється в хвости, проходячи через контрольне виловлювання алмазів у другій воронці.

Продуктивність сепаратора в залежності від окружності живлення коливається від 0,3 до 2,4 т/год. Механізоване рудорозбирання застосовується при збагаченні крупних класів вугілля, уранових і інших радіоактивних руд, алмазних руд і вапняків.

16.2 Виборче подрібнення і декрипитація

Збагачення виборчим подрібненням засноване на тому, що після здрібнювання ударом і стиранням одні мінерали, які легше руйнуються, концентруються в дрібних класах, а інші, які важко руйнуються, зосереджуються в крупних класах. Розсів отриманого в такий спосіб матеріалу дозволяє розділити мінерали. Виборчим подрібненням виділяють крупну породу при збагаченні горючих сланців.

Декрипитація - розтріскування мінералів при їхньому нагріванні і швидкому охолодженні. Спроможність до декрипитації проявляють мінерали з ясно вираженою спайністю, які утворюють крупні кристали й існують у декількох аллотропічних модифікаціях. До таких мінералів відносяться: барит, плавиковий шпат, кальцій, деякі слюди.

Просіювання матеріалу після декрипитації дозволяє відокремити мінерали розтріскані від мінералів що не розтріснулися. Декрипитація не одержала практичного застосування.

16.3 Збагачення по тертю і формі зерен

Характер поверхонь мінеральних зерен і їхня форми визначають швидкість руху зерен по похилих поверхнях. Зерно округлої форми буде котитися, долаючи тертя хитання, а зерно плоскої форми сповзати, долаючи тертя ковзання.

Округлі частинки будуть рухатися з більшою швидкістю, чим плоскі зерна. Зерна із шероховатими поверхнями повинні сповзати повільніше зерен із гладкими поверхнями.

Під час сповзання по похилій площині зерна з меньшим тертям мають більшу швидкість, зійшовши з площини, відлітають дальше зерен, які мають при русі меншу швидкість. Це і використовується при розділенні.

Для цих цілей застосовують вібраційний сепаратор, в якому використовуються відмінність в коефіцієнтах тертя ковзання, крупності і форми зерен. Сухий здрібнений матеріал подається на вібраційну деку нижче її середини. Ухил деки регулюється в поперечному і продольному напрямках. Округлі зерна з малим коефіцієнтом тертя ковзання зкочуються вниз по уклону деки, а плоскі частинки з більшим коефіцієнтом тертя ковзання підіймаються по деці вверх. Вібраційні сепаратори знайшли застосування при збагаченні асбестових руд і при розділенні абразивних порошків.

ТЕМА 17. ЗБЕЗВОДНЮВАННЯ ПРОДУКТІВ ЗБАГАЧЕННЯ

Збагачення корисних копалин у більшості випадків здійснюється у водяному середовищі. Збагачувальні фабрики з мокрими процесами витрачають велику кількість води на технологічні цілі. Вся технологічна вода розподіляється по продуктах збагачення, а тому вони утворюються сильно обводненими. Наприклад, флотаційні концентрати можуть містити до 3 м , а хвости до 10 м води на 1 т твердого.

Концентрати збезводнюються для того, щоб довести їхню вологість до кондиційних норм і виключити змерзання під час транспортування в зимовий час. Промпродукти збезводнюються в тому випадку, коли необхідно видалити з них частину води перед наступною обробкою.

Хвости збезводнюються з метою їх складування й одержання оборотної води, яка повертається на фабрику для повторного використання в технологічному процесі.

17.1 Збезводнювання дренуванням

Дренуванням називається видалення води з продуктів природною фільтрацією під впливом сили ваги через шар збезводнюваного матеріалу і пористої перегородки. Дренування роблять у ковшових збезводнювальних елеваторах, на грохотах, у класифікаторах, у бункерах і на дренажних складах.

Збезводнювальні ковшові елеватори установлюються на відсаджувальних машинах, мийних жолобах і зумпфах збірниках. У ковшах, що знаходяться вище рівня води в кожусі, рідина фільтрується через матеріал і отвори в його стінках. Вісь елеватора нахилена до горизонту під кутом 60-70°. Стікаюча з верхніх ковшів вода не повинна потрапляти в нижні. Вологість продуктів збезводнювання в ковшових елеваторах коливається від 9 до 30 % і залежить від крупності продуктів і тривалості збезводнювання.

Збезводнюючі грохоти мають щілиновидні сита з латунного або сталевого нержавіючого дроту трапеціїдального перетину. Ширина щілин: 0,25; 0,5; 0,75; 1 мм.

Нерухомі грохоти встановлюються для попереднього видалення води перед збезводнюванням на рухливих грохотах. Нерухоме збезводнююче сито може бути плоским або дуговим. Вода збирається під ситом і направляється далі в технологічний процес, а матеріал пересувається по жолобу на рухомий збезводнюючий грохіт. Для звбезводнювання застосовуються швидкохідні хитні, вібраційні і резонансні грохоти.

На рухомих збезводнюючих грохотах матеріал часто піддається додатковому промиванню водою для видалення з крупних кусків шламу і глинистих частинок, що знижує кінцеву вологість матеріалу. Вологість крупних вугільних концентратів після збезводнювання на грохотах коливаються від 6 до 9 %.

Збезводнюючі механічні класифікатори мають знижену швидкість обертання спіралі (або зменшене число ходів скребкової рами) і більший кут нахилу корита. Застосовуються для збезводнювання дрібних матеріалів із високою щільністю. Збезводнювання відбувається дренуванням пісків при транспорті їх по днищу вище рівня пульпи. Іноді піски зрошуються свіжою водою для відмивання шламів. Вологість матеріалів, збезводнених у класифікаторах, коливається від 15 до 25 %.

Збезводнюючі бункера складаються з ряду залізобетонних комірок, кожна з яких має призматичну форму з пірамідальною нижньою частиною з двома або чотирма випусками збезводненого продукту. Число комірок визначається продуктивністю по збезводненому продукту і тривалістю збезводнювання. Вологий продукт завантажується в коміроках бункера і витримуються в них протягом декількох годин. Вода фільтрується через шар матеріалу в бункері і видаляється через решіточні затвори. Вологість крупнокускових концентратів за (4…8) годин знижується з (12…18) % до (5…10) %; для збезводнювання дрібнозернистих концентратів потрібна витримка до (20…24) годин.

Дренажні склади - спорудження великої ємкості. Пульпа важкого дрібнозернистого матеріалу подається у відстійники складу для видалення основної маси води. Осад відстійників грейферним краном укладається в штабель на похилу бетонну стать дренажної частини складу. Вода зі штабеля видаляється по дренажних канавах, що проходить у підлозі складу. На дренажних складах збезводнюються, наприклад, залізні концентрати до вологості (6…10) %.

17.2 Згущення

Згущенням називаються процеси збезводнювання дрібнозернистих пульп осадженням зважених твердих частинок і видаленням рідини у виді зливу.

Для згущення застосовують: пірамідальні відстійники, конусні згущувачі, циліндричні (радіальні) згущувачі, шламові відстійники, у яких осадження зерен здійснюється під дією сили ваги; гідроциклони й осаджувальні центрифуги, у яких збезводнювання відбувається під дією відцентрової сили.

Під час збезводнювання у відстійниках і згущувачах у верхніх шарах пульпи вміст твердого незначний, а тому частинки тут осаджуються в умовах вільного падіння зі швидкостями, обумовленими їхньою крупністю і щільністю.

У середніх шарах внаслідок зростанні концентрації твердого відбувається перехід до умов природного падіння. Частинки осідають всією масою, тому швидкість осадження зменшується. У нижніх шараз концентрація твердої фази досягає максимуму ((43…44) % за об¢ємом), а швидкість осадження стає практично рівною нулю. У цих шарах осад ущільнюється і з нього тиском шарів, що лежать вище, нагору вижимається вода.

Для прискорення осадження тонких частинок добавляють спеціальні реагенти-коагулянти: вапно, H SO , CaCl, FeCl , поліакриламид.

17.2.1 Пірамідальні відстійники і конусні згущувачі (згущувальні воронки)

Призначені для збезводнювання грубозернистих пульп. У зливі цих апаратів крупність твердих частинок складає до 0,1 мм. Пірамідальний відстійник являє собою залізобетонний сосуд, у донній частині якоговулаштовані пірамідальні чарунки з центральними отворам, патрубками і випускними екранами.

Вихідна пульпа заповнює сосуд і рухається по ньому від місця завантаження до змивного порога, через який видаляється вода. Тверді частинки осідають, накопичуються в пірамідальних чарунках і випускаються через випускні крани в збірний жолоб.

17.2.2 Циліндричні (радіальні) згущувачі

Циліндричні (радіальні) згущувачі призначені для сгущення дрібнозернистих пульп. У зливі згущувачів губляться тверді частинки крупністю не більше (0,005…0,01) мм. Згущений матеріал містить твердого (50…60) %.

Циліндричні згущувачі бувають із центральним приводом (діаметром не більше 25 м) і з переферичним приводом (діаметром не меньше 15 м). Згущувач із центральним приводом являє собою відкритий залізобетонний або металевий циліндричний чан із похилим конічним днищем (кут нахилу до горизонту 6-12°). По вертикальній осі чана розташований вал, що обертається в підшипниках, установлених на фермі, яка спирається на борти згущувача. На нижньому кінці вала заріплена хрестовина 4 із гребками. Лапи хрестовини встановлені паралельно днищу згущувача, а гребки розташовані так, щоб при обертанні вала осілий матеріал підгрібався до розвантажувального отвору в центрі згущувача. Вихідний матеріал транспортується по жолобу або трубі в циліндричний приймач, розташований у центрі згущувача. Нижній відкритий кінець приймача, через який пульпа надходить у чан згущувача занурений під рівень води до горизонту вільного падіння частинок. У чані пульпа розтікається по радіальних напрямках від центру до бортів. При цьому тверді частинки осідають, а вода зливається в кільцевий жолоб через бічну кромку. Згущений продукт по трубопроводу по мірі накопичення або неперервно відкачується диафрагмовим (відцентровим) насосом.

17.3 Фільтрування

Фільтруванням називаються процеси збезводнювання пульп шляхом відділення води від твердих частинок на пористих перегородках.

З різних сторін пористої перегородки створюється різниця тисків. Пульпа намагається переміститися з області підвищеного тиску в область зниженого тиску, тобто пройти через пористу перегородку тверді частинки затримуються й утворюють на перегородці шар осаду, а вода проходить (фільтрується) через шар осаду і перегородку.

В якості пористих перегородок застосовуються технічні бавовняні і вовняні тканини, а також тканини із синтетичних матеріалів або металеві сітки з чарунками розміром (0,1…0,2) мм.

Перепад тисків по обидві сторони фільтруючої перегородки можна створити двома способами.

1. Подачею пульпи на перегородку під тиском вище атмосферного. При цьому в камері по іншу сторону перегородки підтримується атмосферний тиск.

2. Подачею пульпи на перегородку при атмосферному тиску, а в камері перед перегородкою створюється вакуум.

Апарати для фільтрування пульп, засновані на першому принципі називаються фільтпресами, а на другому - вакуум-фільтрами.

За конструкцією вакуум-фільтри розділяються на барабанні з зовнішньою і внутрішньою фільтруючою поверхнею, дискові, план-фільтри, стрічкові і фільтр-

згущувачі.

Вакуум-фільтри працюють при вакуумі (300…650) мм рт. ст. надлишковий тиск при отдувці осаду (0,4…0,7) атм. Витрата повітря: при створенні вакууму (0,4…2) м/хв. і при отдувці (0,05…0,5) м/хв. на 1 м фільтруючої поверхні, (об¢єм повітря приведений до атмосферних умов). Питома продуктивність (0,1…1) м/год на 1 м фільтруючої поверхні. Вологість осаду, знімаємого з фільтрів, складає (9…14) %.

17.4 Центрифугування

Центрифугуванням називаються процеси збезводнювання тонких продуктів із використанням відцентрової сили для видалення води.

Конічний ротор із сітчастої (перфорованої) або суцільною бічною поверхнею обертається з великою швидкістю навколо своєї осі. Центрифуги із сітчастим ротором називаються фільтруючими і переважно застосовуються для збезводнювання дрібних вугільних концентратів, попередньо збезводнених у ковшових елеваторах або на грохотах. Завантажений всередину обертового ротора матеріал відцентровою силою притискається до сітчастої поверхні ротора й утворює осад, який повільно сповзає вниз. Під впливом тієї ж сили фільтрується через осад, проходить через отвори сітки і видаляється через зливні патрубки.

Центрифуги із суцільним ротором називаються осаджувальними і застосовуються для збезводнювання рідких пульп. Збезводнений продукт через вікна в барабані, на верхній поверхні якого закріплена шнекова спіраль, відцентровою силою викидається в ротор центрифуги і притискається до суцільної бічної стінки ротора. Вода вичавлюється з осаду, зливається через отвори у великій торцевій кришці ротора і видаляється по зливальному патрубку. Осад шнеком переміщується по стінці ротора до іншої торцевої кришки і видаляється через отвори в бічній поверхні в розвантажувальну воронку. Ротор осаджувальної центрифуги і шнек обертаються в одну сторону, але з різною швидкістю. Ротори центрифуги обох типів закриті кожухом.

Фільтруючі центрифуги при збезводнюванні вугільних концентратів крупністю – (13+0) мм і вологістю (15…30) % видають продукт з вологістю (8…10) % і мають продуктивність (30…40) т/год по твердому.

Осаджувальні центрифуги під час збезводнювання вугільних шламів крупністю - (1+0) мм видають осад вологістю (16…18) % за продуктивності (40…60) т/год за твердим.

17.5 Сушіння

Сушінням називаються процеси збезводнювання матеріалу за допомогою випаровування води під час нагрівання.

Сушінню піддаються концентрати тоді, коли іншими процесами збезводнювання неможливо знизити вологість до встановленої норми. В сушіння спрямовують концентрати, вже збезводнені після сгущення і фільтрування. Іноді сушінню піддають матеріали перед їхнім збагаченням, наприклад, перед пневматичним збагаченням, електростатичним збагаченням та ін.

На збагачувальних фабриках у даний час застосовуються барабанні сушки і труби-сушки; ведуться дослідно-конструкторські роботи по створенню сушильних апаратів у киплячому прошарку.

Барабанна сушка (рисунок 17.5) складається з барабана з насадженими на нього бандажами, якими він спирається на ролики. Барабан обертається навколо своєї осі, привід здійснюється від електродвигуна через редуктор і зубцювату передачу на закріплений на барабані зубцюватий вінець. Вісь барабана нахилена до горизонту під кутом від 1 до 5° убік розвантаження сухого матеріалу.

Рисунок 17.5 - Барабанна сушка

Можливий подовжній зсув барабана усувається упорними роликами. Вихідний матеріал завантажується по жолобу всередину барабана в завантажувальному його кінці, де встановлюється кільце, яке перешкоджає просипанню продукту. На протилежному кінці барабана висушений матеріал розвантажується. Тут є підпірний устрій для збільшення заповнення барабана. Всередині барабана влаштовуються насадки для кращого перемішування матеріалу і заповнення барабана. Завантажувальний кінець барабана примикає безпосередньо до топки зі змішувальною камерою, розвантажувальний - входить у розвантажувальну камеру, із якої виводиться витяжна труба. У топці спалюється паливо. Гарячі гази, що утворилися, вентилятором, встановленим у витяжній трубі сушки, висасуються в барабан і рухаються уздовж його осі. Матеріал при обертанні барабана піднімається насадками, пересипається вниз і рухається в потоці гарячих газів в одному напрямку з ними. При цьому він нагрівається і волога, яка міститься в ньому, випаровується. Утворені пари води видаляються із сушки разом із відпрацьованими газами. Гази, які виходять із сушарки, виносять багато дрібного матеріалу і тому їх перед викидом в атмосферу обов'язково піддають очищенню.

ТЕМА 18. ПИЛЕВЛОВЛЮВАННЯ

18.1 Сухі пиловловлювачі

Пиловловленням називаються процеси вловлювання пилу в місцях її утворення відсосом витяжною вентиляцією з наступним виділенням твердої фази з потоків повітря або газів.

Повітря або гази, очищені від пилу, частіше всього викидаються в атмосферу; іноді здійснюється повний або частковий оборот газів.

Промисловим пилом називається пил з розміром твердих частинок від 0,001 до 0,1 мм. Частинки пилу в повітрі або газі можуть знаходитися тривалий час у зваженому стані. У спокійному середовищі вони осідають з постійною швидкістю, обумовленою законом Стокса. Вміст твердого в запиленому повітрі контролюється вагою пилу в одиниці об'єму повітря (мг/м).