Основи переробки та збагачення корисних копалин: «Розробка родовищ корисних копалин» (стр. 2 )

Методи збагачення розділяються на процеси збагачення. Процес збагачення - це відділення одних мінералів від інших на підставі певним чином використовуваних відмінностей у властивостях мінералів.

Наприклад, відмінність в щільності мінералів можна використовувати їхнє розділення по-різному.

Можна мінеральні зерна різної щільності розділяти по швидкостях падіння в щільному середовищі, але можна їх розділяти й у важких рідинах, у яких легкі мінерали спливають, а важкі тонуть. Обидва випадки розділення відносяться до гравітаційного методу, але є різними процесами збагачення

Процеси збагачення складаються з операцій. Збагачення рідко можна завершити в один прийом і виділити відразу концентрат і хвости. Частіше буває так, що після першого прийому збагачення концентрат ще недостатньо багатий, а хвости ще недостатньо бідні і повинні бути піддані повторному збагаченню. Для цього застосовуються перечищення концентратів і контрольне дозбагачення хвостів. Всі ці послідовні прийоми називаються операціями збагачення, а продукти, що надходять із попередньої операції збагачення в наступну називаються промпродуктами (проміжними продуктами).

Корисні копалини на гірничо-збагачувальних фабриках проходять ряд послідовних процесів обробки, що по своєму призначенню в технологічному циклі можна розділити на: підготовчі, власно збагачувальні і допоміжні.

До підготовчих відносяться процеси подрібнення, здрібнювання, просіювання і класифікації, в яких досягається роз'єднання мінералів і розділення оброблюваної корисної копалини на класи за крупністю.

До збагачувальних відносяться процеси розділення мінералів, що дозволяють виділити з корисної копалини концентрати і хвости.

До допоміжних відносяться процеси збезводнювання концентратів і складування хвостів, у яких знижується вологість концентратів до встановленої границі і здійснюються очищення стрічних виробничих вод гірничо-збагачувальної фабрики.

Послідовні операції обробки, яким піддаються корисні копалини на гірничо-збагачувальній фабриці складають технологічні схеми збагачення:

- технологічні;

- якісно-кількісні;

- водно шламові (дані про кількість води);

- схема ланцюга апаратів.

ТЕМА 2. ТЕХНОЛОГІЧНІ ПОКАЗНИКИ ЗБАГАЧЕННЯ ТА ЇХ ВИЗНАЧЕННЯ

2.1 Технологічні показники збагачення

До основних технологічних показників збагачення відносяться: вміст компонентів у вихідній сировині і продуктах збагачення, ступінь концентрації корисного компонента, вихід продуктів збагачення, вилучення компонентів у продукти збагачення й ефективність операцій розділення.

Вмістом компонента називається відношення ваги компонента в продукті до ваги продукту.

Ступінем концентрації, що досягається в процесі збагаченні називається відношення вмісту корисного компонента в концентраті до його вмісту у вихідній сировині. Ступінь концентрації показує, у скільки разів концентрат багатіший вихідної сировини.

Виходом продукту збагачення називається відношення ваги продукту до ваги переробленого вихідного матеріалу. Вихід продукту прийнято виражати у відсотках або долях одиниці. Величина, обернена виходу, виражена в долях одиниці, показує число тонн вихідного матеріалу, із яких в процесі збагаченні утворюється одна тонна продукту.

Вилученням корисного компонента в продукт збагачення називається відношення ваги компонента в продукті до ваги того ж компонента у вихідній сировині. Вилучення прийнято виражати у відсотках або долях одиниці. Вилучення корисного компонента в концентрат показує, яка частина цього компонента перейшла з вихідного матеріалу в концентрат.

Ефективністю збагачення називається відношення прирощення ваги цінного компонента в концентраті в даному випадку збагачення до збільшення ваги компонента у випадку ідеального збагачення, коли у концентрат виділяється тільки весь цінний компонент. Прирощення ваги цінного компонента в концентраті обчислюється як різниця між вагою компонента у концентраті і вагою компонента у вихідному матеріалі, взятому в кількості, рівній вазі концентрату. Ефективність збагачення виражається в % або долях одиниці оцінює ступінь наближення дійсного процесу збагачення до ідеального.

2.2 Визначення технологічних показників збагачення

Для виводу формул введемо позначення:

Q, C, і T - відповідно вага вихідного матеріалу, концентрату і хвостів, Н;

a, b, b і - вміст компонента відповідно у вихідному матеріалі, у концентраті, у мінералах і хвостах, %;

g - вихід продукту, % або долі одиниці;

- вилучення %, або долі одиниці;

Е - ефективність збагачення, % або долі одиниці.

Визначимо вихід:

концентрату , (2.1)

хвостів . (2.2)

Сума виходів кінцевих продуктів збагачення дорівнює виходу вихідного матеріалу, прийнятому за 100 %,

. (2.3)

Складемо баланс:

- матеріалу , (2.4)

- компонента ,

. (2.5)

З рівняння (2.4) маємо:

, . (2.6)

Підставивши значення і у рівняння (2.5), отримаємо:

, (2.7)

, (2.8)

звідки

, (2.9)

. (2.10)

Тоді для виходів отримаємо розрахункові формули:

, (2.11)

. (2.12)

Визначимо вилучення компоненту:

у концентрат , (2.13)

у хвости . (2.14)

Сума вилучень компонента в кінцеві продукти збагачення дорівнює вилученню його у вихідний матеріал, прийнятому за 100 %

. (2.15)

Підставивши знайдені вище значення для відношень і у виразах для і , отримаємо розрахункові формули для вилучень:

, (2.16)

. (2.17)

Визначимо ефективність збагачення.

Якщо вага компонента в концентраті , а вага компонента у вихідному матеріалі, взятому в кількості, рівній вазі концентрату , то збільшення ваги компонента в даному випадку збагачення:

(2.18)

Прирощення ваги компонента у випадку ідеального збагачення:

(2.19)

де С- вага концентрату, який утворюється в процесі ідеального збагачення.

Ефективність збагачення:

(2.20)

Замінимо в останній формулі ваги концентратів виходами цих продуктів.

Вага концентрату дорівнює добутку виходу його на вагу вихідного матеріалу.

Отже, , (2.21)

. (2.22)

Вихід концентрату у випадку ідеального збагачення дорівнює вмісту цінного мінералу у вихідному матеріалі тоді

,

(2.23)

Інший вид цієї формули:

(2.24)

Знаменник представляє собою вміст породи у вихідному матеріалі і для даної руди буде розміром постійної, тому іноді за показник ефективності приймають розмір, пропорційний ефективності збагачення,

(2.25)

Визначення ефективності можна поширити на будь-які операції розділення з виходом двох продуктів, наприклад, на класифікацію.

Технологічні показники служать для оцінки процесів збагачення на збагачувальних фабриках.

Приклад: Продуктивність фабрики що збагачує мідну руду, Q=1000 т/добу. Вміст міді у вихідній руді a=19 %; у концентраті b=20 %; у хвостах s = 0,1 %. Цінний мінерал - холькопирит, містить міді b = 34 %.

Визначити: ваги і виходи концентрату і хвостів, вилучення міді в коцентрат і хвости, ефективність збагачення.

ТЕМА 3. ГРАНУЛОМЕТРИЧНИЙ СКЛАД І РОЗДІЛЕННЯ МАТЕРІАЛУ НА ФРАКЦІЇ

3.1 Гранулометричний склад: діаметр зерна і клас крупності

В процесі збагачення доводиться мати справу з пухкими сумішами зерен мінералів різноманітного розміру. Куски звичайно мають неправильну форму і їх розмір може бути охарактеризований лише кількома розмірами. Для практичних цілей бажано характеризувати розмір окремого куска одним розміром. Цей розмір звичайно називають діаметром куска. Для кусків неправильної форми діаметр визначається по головних вимірах - довжині l, ширині b і товщині t паралелепіпеда, в який вписується вимірюваний кусок.

На практиці для виміру діаметра куска використовують наступні формули:

а) d=b - ширина паралелепіпеда;

б) d=l+b/2 - середнє арифметичне довжини і ширини;

в) d=l+b+t/3 - ті ж, із довжини, ширини і товщини;

г) d= - середнє геометричне з довжини і ширини;

д) d= - ті ж, із довжини, ширини і товщини, що відповідає ребру куба, рівновеликого паралелепіпеду по обєму;

е) d= - ребро куба, рівновеликого паралелепіпеду по поверхні;

ж) d= - ребро куба, еквівалентного паралепіпеду по питомій поверхні.

Перераховані фпрмули визначення діаметра куска неправильної форми використовуються під час вивчення окремих кусків. Формула для обчислення вибирається в залежності від способу вимірів і мети, для яких підраховується діаметр куска. За допомогою сит можна отримати один розмір куска. У цьому випадку користуються формулою (а). За допомогою мікроскопа визначають два розміри, що дає можливість користуватися формулами (б) і (г) і т. д. При просіюванні для масових визначень розміру зерен, за їхній діаметр приймають розмір найменшого квадратного отвору, через яке це зерно може проходити. Групу зерен, що проходять через сито з отворами d, називають класом дрібніше d

або мінус d (-d). Зерна, що залишилися на ситі, складають клас крупніше d або плюс d (+d). Група зерен, що проходять через сито з отворами d і залишаються на ситі d, складає клас крупності, розмір якого вказують так: мінус d плюс d (-d + d), d - d або d-d.

Крупність суміші зерен характеризується вмістом у ній класів певної крупності, тобто гранулометричним складом.

Гранулометричний склад матеріалу визначають за допомогою аналізів:

- ситового - розсів на ситах на класи крупності для матеріалів крупніше 0,04 мм;

- седиментаційний - розділення матеріалу на фракції по швидкостям падіння частинок у рідкому середовищі для матеріалів крупністю від 50 до 5 мкм; для частинок менше (5…10) мкм застосовують седиментацію у відцентровому полі;

- мікроскопічного - вимір частинок під мікроскопом і класифікація їх на групи у вузьких межах певних розмірів для матеріалів крупністю менше 50 мкм до десятих часток мікрометра.

3.2 Ситовий аналіз

Для ситового аналізу застосовують набори лабораторних сит із квадратними отворами. Ряд абсолютних розмірів отворів сит називають шкалою сит. Найбільше поширення отримала шкала сит, у якій розміри отворів, розташовані в порядку зменшення розмірів, утворюють геометричну прогресію. Знаменник цієї прогресії, тобто постійне відношення двох суміжних розмірів отворів сит (більшого до меншого) називається модулем шкали сит.

Для ситових аналізів часто користуються шкалою, в основу якої прийнято сито з отворами розміром 0,074 мм і модуль . Для дослідницьких цілей користуються більш "вузькою" шкалою з модулем , тобто між кожними двома ситами шкали з модулем (шкали Тайлера ) вставляється ще в одне сито.

Вага проби для ситового аналізу залежить від крупності матеріалу. Рекомендуються наступноі мінімальні маси проб:

Розмір найбільшого куска, мм … 0,1 0,3 0,

Мінімальна маса проби, кг … 0,025 0,050 0,1 0,2 0,3 2,25 18

У лабораторних ситах сітка натягується в циліндричному ободі (обечайці) діаметром 200 мм і висотою 50 мм. Обечайки можуть вставлятися одна в одну. До набору сит входить чашка-піддон і кришка. Матеріал можна просіювати на декількох ситах одночасно. На піддон ставиться саме дрібне сито і потім сита в порядку збільшення розмірів отворів. На верхнє (саме крупне) сито засипається проба і воно закривається кришкою. Для просіювання проб (колонка) сит установлюється на механічний струшувач. Тривалість просіювання в механічному вструшувачі (10…30) хв. Після просіювання залишок на кожному ситі і вміст піддона зважуються. Сумарна маса всіх продуктів не повинна відрізнятися від маси вихідної навіски більш ніж на один відсоток. Виходи класів розраховуються як відношення маси класу до суми мас усіх продуктів. Якщо в продукті, що підлягає ситовому аналізу, багато дрібного матеріалу (дрібніше 0,074 мм), тоді ситовий аналіз виконують мокрим способом. Пробу засипають на сито з найбільше дрібними отворами й обмивають дрібний клас слабким струменем води або багаторазовим зануренням сита у воду. Промивання проводять до тих пір, поки вода не стане прозорою. Залишок на ситі висушують, зважують і по різниці мас визначають масу відмитого шламу. Висушений залишок просівають сухим засобом на ситах, включаючи і саме дрібне, на якому відмивали шлам. Вага просіву через це останнє сито додають до ваги раніше відмитого шламу. Результати ситового аналізу записують у таблицю, при цьому обчислюють окремі виходи класів, а також сумарні виходи по плюсу або мінусу, що представляють суму виходів усіх класів крупніше або дрібніше отворів даного сита.

3.3 Характеристики крупності

Характеристикою крупності називається графічне зображення гранулометричного складу сипучого матеріалу.

Характеристики крупності будують у прямолінійній системі координат: окремі - по виходах окремих класів і сумарні (кумулятивні) - по сумарних виходах класів.

Під час побудови окремої характеристики по осі абсцис відкладають розмір отворів сит, що застосовувалися при ситовому аналізі, а по осі ординат виходи відповідних класів у відсотках.

Сумарну характеристику крупності будують як звичайну криву , тобто по точках, положення яких знаходять по абсцисах d - діаметрам кусків і ординатам у - сумарним виходам дрібніше або крупніше d.

Якщо по осі ординат відкладені виходи мінералу крупніше даного діаметра, то характеристика побудована по "плюс d", якщо дрібніше - по "мінус d". Обидві криві характеристики дзеркально відображають одна одну і, будучи побудовані на одному графіку, перетинаються в точці, яка відповідає виходові матеріалу, рівному 50 %. Сумарні характеристики по "плюс d" бувають опуклими, увігнутими і прямолінійними. Опукла крива утворюється при перевазі в матеріалі значних зерен, увігнута - дрібних, прямолінійна - при рівномірному розподілі зерен.

По виду окремої характеристики висновки про розділення у матеріалі великих кусків і дрібних зерен зробити не можна, тому що її вид залежить від набору сит, що застосовувалися в ході ситового аналізу. Зміна шкали сит змінює і вид окремої характеристики. Із кривої сумарної характеристики можна визначити вихід будь-якого класу крупності. Із окремої характеристики такі визначення зробити не можна, тому що по ній точно можна визначити тільки виходи класів, отриманих в процесі ситового аналізу.

При побудові сумарних характеристик у широкому діапазоні крупностей відрізки на осі абсцис в області дрібних класів утворюються дуже малого розміру. У цьому випадку сумарні характеристики варто будувати в системі координат із напівлогарифмічною або логарифмічною шкалами.

Напівлогарифмична сумарна характеристика будується в системі координат lgx, lgy, де x=l - розмір отворів сита, у - сумарний вихід класів. Перевага напівлогарифмичної кривої над звичайною складається в тому, що відстані між сусідніми значеннями отворів сит на осі абсцис в області дрібних зерен збільшується, а в області значних скорочуються. Точність відліку в області дрібних зерен росте.

Логарифмічна сумарна характеристика крупності будується в системі координат lgx, lgy, де x=l - розмір отворів сита, у - сумарний вихід класів. Логарифмічна характеристика дозволяє в деяких випадках установити закономірність розділення в матеріалі зерен по крупності.

ТЕМА 4. ПРОСІЮВАННЯ І ФАКТОРИ ЯКІ ВПЛИВАЮТЬ НА ЦЕЙ ПРОЦЕС

4.1 Просіювання

Просюівання (ситова класифікація) - процес розділення сипучих матеріалів на класи по крупності просіюванням через одне або декілька сит.

Матеріал, який поступає на просіювання, називається вихідним, що залишається на ситі - надрешітним (верхнім) продуктом, що провалюється через отвори сита - підрешітним (нижнім) продуктом.

Просіювання широко застосовується на гірничо-збагачувальних фабриках як: