Основи переробки та збагачення корисних копалин: «Розробка родовищ корисних копалин» (стр. 8 )

а) вихід і середню зольність кожної фракції, зазначеної в таблиці;

б) сумарний вихід і середню зольність концентрату ( фракцій, що спливли), а також сумарний вихід і середню зольність відходів (потоплених фракцій);

в) теоретично якісно-кількісні результати збагачення з поділом вихідного продукту на три основні частини: концентрат, промпродукт, породу.

11.4 Криві збагачення

Результати фракційного аналізу можуть бути виражені також графічним шляхом у виді кривих, збагачення (рисунок 11.2). На кожній діаграмі будуються 4-ри криві:

1. Крива l , що показує залежність між виходом і зольністю будь-якої елементарної фракції, будується за даними граф 3 і 4 таблиці 11.2.

2. Крива b, що показує залежність між сумарним виходом і середньою зольністю фракцій, що спливли, (концепцій), будується за даними граф 8 і 9.

3. Крива u, що показує залежність між сумарним виходом і середньою зольністю потопленої фракції (хвостів), будується за даними граф 11 і 12.

4. Крива d, що показує залежність між сумарним виходом що спливли і потонули фракцій і питомої ваги поділу.

Креслення кривих збагачення відбувається на міліметровому папері, на якому виділяється квадрат із стороною 200 мм. Ліва вертикальна сторона квадрата приймається за вісь ординат і на ній у масштабі 2 мм = 1 % відкладається вихід фракцій. Нижня горизонтальна сторона квадрата приймається за вісь абсцис і на ній у тому ж масштабі відкладається зліва направо зольність у відсотках.

Розрізняють легке, середнє, важке і дуже важке збагачення вугілля, що обумовлюється різноманітною кількістю проміжних фракцій, що утримуються в ній.

Легким вважається збагачення вугілля, якщо в ньому міститься проміжних фракцій до 4 %, середнім - при вмісті проміжних фракцій від 4 до 8 %, важким - від 8 до 14 % і дуже важкої > 14 %.

Грубу оцінку збагачення вугілля можна провести за характером кривої l (рисунок 11.2). При оцінці варто звертати увагу на вигин кривой при переході її з вертикального положення в горизонтальне. Чим гостріший намічається перегин кривої, тим легше збагачення вугілля, і навпаки.

ТЕМА 12. ГРАВІТАЦІЙНІ МЕТОДИ ЗБАГАЧЕННЯ

12.1 Збагачення у важких середовищах

У промисловості застосовуються водяні суспензії, які часто називають важкими суспензіями. Нижче наводяться обтяжувачі, які використовують для приготування суспензій.

Таблиця 12.1 - Обтягувачі для суспензій

№	Обтяжувач	Щільність, г/см	Засіб регенерації
1	Галенит (Pb)	7,5	Флотація
2	Магнетит (Fe3O4)		Магнітна регенерація
3	Ферросилицій (15-22% Si)	6,3 - 6,7	Магнітна регенерація
4	Кварцовий пісок	2,65	Класифікація, згущення

Крупність обтяжувача в суспензіях як правило складає (0,1...0,15) мм. Щільність суспензії D в долях одиниці і вміст р в ній обтяжувача відомої щільності d зв'язані наступним рівнянням:

, (12.1)

Варто пам'ятати, що р дорівнює відношенню ваги обтяжувача до ваги твердого і рідини в даній кількості суспензії. При деякому високому вмісту твердої речовини в суспензії її вязкість стає настільки великою, що суспензія втрачає властивості текучості. Найбільша щільність суспензії, достатньо рухливої і текучої, придатної для розділення мінеральних сумішей, приблизно дорівнює половині щільності обтяжувача. Чим дрібніше здрібнений обтяжувач, тим вище вязкість суспензії при тому ж вмісті твердого. Для підвищення стійкості суспензії в неї іноді добавляють глини, наприклад, бентоніт.

Збагачення у важких суспензіях можна застосовувати до будь-яких корисних копалин, що при порівняно крупному подрібненні (приблизно до 25 мм) забезпечують достатньо повне розкриття мінералів і з яких розділенням виділяється не менше (15...20) % продукту з відвальним вмістом цінного компонента. Збагачення у важких суспензіях забезпечує підвищення вмісту цінного компонента в матеріалі, що надходить на подальше збагачення.

Для збагачення у важких суспензіях застосовуються конусні сепаратори, барабанні сепаратори з внутрішньою транспортуючою спіраллю, спіральні класифікатори з зануреною спіраллю, суспензійні циклони.

12.2 Конусний сепаратор

У металевому конусному баку (рисунок 12.1 ) повільно обертається мішалка для підтримки в зваженому стані суспензії, що заповнює конус. Матеріал, який збагачується, подається на поверхню суспензії. У верхній циліндричній частині конуса є зливний поріг для видалення дрібної фракції, яка спливла. Осілий продукт (важка фракція) розвантажується знизу аероліфтом через вершину конуса.

Зжате повітря підводиться до нижнього кінця вертикальної труби, бульбашки повітря насичують суспензію в трубі, внаслідок чого щільність суспензійно-повітряної суміші знижується і вона разом з осілою важкою фракцією вижимається стовпом більш щільною суспензією в конусі. Суспензія подається в конус через воронку, що має випускні труби на різну глибину, що сприяє врівноваженню щільності суспензії на висоті конуса.

Рисунок 12.1 - Конусний сепаратор із зовнішнім аероліфтом.

1- конус; 2- мішалка; 3- вал мішалки; 4 - воронка для подачі суспензії; 5- труба для суспензії; 6- зливний жолоб; 7- труба для видалення важкої фракції; 8- башмак аероліфта; 9- стояк аероліфта; 10- голівка аероліфта.

Діаметр основи корпуса досягає 6 м. Периферична окружна швидкість грабель підтримується в межах (0,5...2,0) м/с. У конусах можна збагачувати матеріал крупністю до 80 мм, більш крупний матеріал буде забивати трубу аероліфта. Продуктивність конусних сепараторів по вихідній руді складає (10...50) т/год на 1м площі дзеркала суспензії в сепараторі, по вугіллю - (10...40) т/год на 1м площі. Конусні сепаратори мають велику висоту і вміщають більший об¢єм суспензії, тому вимагають пристрої значних запасних ємностей на випадок випуску суспензії. Можливі також забивання аероліфта. Ці недоліки обмежують їхнє застосування.

12.3 Отсадка й осаджувальні машини

Осадженням називається процес розділення мінеральних зерен по щільності в пульсуючому потоці води.

Найпростіша осаджувальна машина (рисунок 12.2 ) являє собою прямокутне в плані корито, розділене подовжньою вертикальною перегородкою, що не доходить до дна, на два відділення - осаджувальне з горизонтальним решетом, на якому відбувається розділення зерен, і поршневе, у якому рухається поршень, що створює в осадочному відділенні пульсуючі потоки води.

Рисунок 12.2 - Схеми осаджувальних машин

а - з нерухомим решетом; б - безпоршнева; в - з рухомим решетом.

Розглянемо випадок, коли решето в осаджувальному відділенні має отвори більш дрібні, чим найменший розмір зерен у мінеральній суміші і вся маса зерен лежить на решеті. Вихідний матеріал безупинно подається водою на решето і рухається вздовж нього перпендикулярно площини рисунка. На кінці отсаджувальної машини є поріг, установлений на декілька сантиметрів вище решета. Під час роботи машини внаслідок затримуючої дії порога на решеті утворюється шар матеріалу, який називається постіллю. Над цим шаром і рухається потік матеріалу, що надходить у машину. Поршень приводиться в рух за допомогою екцентрикового (кривошипно-шатунного) механізму. Під час ходу поршня вниз вода спрямовується через решето нагору і утворений висхідний потік розпушує матеріал на решеті, внаслідок чого зерна переміщуються відповідно до їхніх розмірів і щільностей. Важкі зерна відстають від легких при русі їх із водою нагору.

У разі ходу поршня нагору над решетом утворюється спадний потік і зерна рухаються до решета до ущільнення постелі. При цьому важкі зерна встигають просунутися ближче до решета, випереджуючи легкі частинки. Під час повторення пульсацій води матеріал на решеті розшаровується по щільностях. Внизу виявляться найважчі зерна, а поверх - найменшої щільності. Розшарування йде інтенсивно, тобто поршень чинить (100...300) ходів за хвилину ( в залежності від крупності і щільності матеріалу, який розділяється).

У безупинно діючій машині вздовж решета створюється потік матеріалу й у поперечних перетинах машини по її довжині можна спостерігати різний ступінь розшарування суміші. На початку машини в місці завантаження матеріал перемішаний, а в кінці машини він цілком розшарований. Безупинно діючу осаджувальну машину можна розглядати як апарат для розділення зерен у горизонтальному потоці з особливими умовами їх переміщення під дією вертикального пульсуючого потоку рідини.

Шар зерен, що лежить на ситі, під дією висхідного потоку води повинен важитись. Вода, що проходить у проміжках між зернами, не повинна виносити окремі зерна нагору незалежно від їхньої щільності. Тому швидкість висхідного потоку, утвореного в машині, залежить від крупності і щільності розділяємих зерен і товщини постелі. В процесі розділення дрібних класів невеликої щільності за малою товщиною постелі вимагаются коливання малої амплітуди і високої частоти. Навпаки, для крупного матеріалу великої щільності при значній товщині шару потрібно створити помірне число ходів при великій амплітуді. Легка фракція при роботі на крупному матеріалі розвантажується з решета спеціальними пастками, робота яких заснована на витесненні важкого матеріалу

через перегородку під дією більш високого шару суміші мінералів (рисунок 12.3).

Рисунок 12.3 - Розвантажувальний пристрій для надрешітного концентрату осаджування

1 - Шар; 2 – Шар ; 3 – Шар.

Під час осаджування дрібного матеріалу важку фракцію виділяють у виді підрешітного продукту. На решето машини укладається штучна постіль із крупних зерен матеріалу (мінералу), щільність якого близька до щільності важкого мінералу, але більше ніж щільність проміжного продукту і хвостів. Решето має отвори трохи більше, чим максимальна крупність оброблюваного матеріалу. При збагаченні вугілля в якості штучної постелі використовують зерна польового шпату, для руд - чавунний дріб або грубозернистий концентрат, виділений із збагаченої руди.

Штучна постіль в процесі розпушення пропускає зерна важкого мінералу до решета, що потім провалюються через решітки. Осадження широко застосовується для вугілля, залізних руд, марганцевих руд, олов'яних, вольфрамових руд і рідкісних металів.

Верхня межа крупності 50 мм для руд, вугілля 100 мм.

Нижня межа для руд 0,1 мм, для вугілля 0,5 мм.

Для осадження використовують осаджувальні машини з рухомими конічними днищами, безперервні осаджувальні машини, осаджувальні машини з рухомим решетом.

ТЕМА 13. МАГНІТНИЙ МЕТОД ЗБАГАЧЕННЯ

13.1. Фізичні основи магнітного збагачення

Магнітне збагачення ґрунтується на різній поведінці мінеральних зерен у магнітному полі залежно від їхніх магнітних властивостей. За одиницю магнітної маси беруть таку кількість магнетизму, яка за умови розміщення її на відстані 1 см від іншої такої ж кількості магнетизму діє на неї із силою в 1 Н.

Магнітне поле характеризується напруженням поля Н, тобто силою F, з якою воно діє на одиницю додатної магнітної маси т, розміщеної в даній точці поля:

(13.1)

Магнітним моментом тіла називають добуток магнітної маси полюса та відстані між полюсами.

Магнітний момент, віднесений до одиниці об'єму тіла, називають інтенсивністю намагнічування. Відношення інтенсивності намагнічування I до напруження магнітного поля, в якому знаходиться тіло, називають об 'ємною магнітною сприйнятливістю тіла:

(13.2)

Якщо об'ємну магнітну сприйнятливість віднести до одиниці маси, то отримаємо питому магнітну сприйнятливість тіла:

(13.3)

Питома магнітна сприйнятливість має розмірність, обернену густині. Магнітна сприйнятливість характеризує магнітні властивості мінералів, тобто показує здатність мінералів змінювати свій магнітний момент під дією зовнішнього поля.

Магнітні поля, в яких напруження поля в будь-якій точці стале за величиною і напрямом, називають однорідними. Магнітні поля, в яких напруження поля в різних точках неоднакове за величиною і напрямом, називаю неоднорідними. Останні характеризуються градієнтом поля, тобто швидкістю зміни напруження в просторі в напрямку збільшення напруження:

(13.4)

де gradH - градієнт магнітного поля, е; ∆Н- напруженість магнітного поля, А/м; ∆х - відстань, на якій напруження поля змінюється на значення А/м.

Магнітною силою поля Fп у певній точці називають добуток значень градієнта поля і напруження поля в цій точці:

(13.5)

Усі тіла за їхніми магнітними властивостями поділяють на парамагнітні, які потрапивши в магнітне поле втягуються в ділянки поля з найбільшим напруженням, і діамагнітні, які в магнітному полі виштовхуються в ділянки з меншим напруженням. Серед парамагнітних є і група тіл, що мають надзвичайно сильні магнітні властивості і називаються феромагнітними. До них відносять деякі метали (залізо, нікель, кобальт) і мінерали (магнетит, піротин). Діамагнітні властивості мають мідь, алюміній, срібло і, особливо, вісмут і сурма.

У збагаченні прийнято класифікувати мінерали за їх магнітною сприйнятливістю на такі групи

1. Сильномагнітні (феромагнітні) мінерали з питомою магнітною сприйнятливістю X > 3·103 см3/г. Сюди відносять магнетит, піротин, магеміт та ін. Ці мінерали вилучаються на магнітних сепараторах зі слабким напруженням поля (Н ≈ 1 500 е).

2. Слабомагнітні мінерали з питомою магнітною сприйнятливістю від X = 15·106 см3/г. До них належать багато мінералів, наприклад вольфраміт, гранат, біотит, гематит. Мінерали цієї групи вилучаються на магнітних сепараторах з високим напруженням поля (Н–4 000…17 000 е).

3. Немагнітні мінерали з питомою магнітною сприйнятливіспо X < 15·106 см3/г.
До них відносять кварц, польовий шпат, мусковіт, каситерит та ін. Мінерали цієї ірупи
не збагачують методом магнітної сепарації.

Мінеральне зерно, розміщене в магнітному полі, намагнічується. Інтенсивність намагнічування визначається властивостями мінералу й напруженням поля Н. Намагнічене зерно взаємодіє з магнітним полем. Магнітну силу FM, що діє на мінеральне зерно, визначають за формулою:

(13.6)

де М - маса зерна, г.

В однорідному магнітному полі gradН = 0 і на магнітні частинки впливає обертальний момент, що орієнтує їх паралельно силовим лініям поля. У неоднорідному полі на магнітні частинки впливають також сили притягання в напрямку найбільшого напруження поля.

Магнітна сила обумовлює відокремлення магнітних частинок від немагнітних у процесі переміщення руди через поле магнітного сепаратора. Мінеральні зерна, для яких магнітна сила більша від суми механічних сил, що діють на зерно під час проходження його через магнітне поле, будуть притягуватися до полюсів магнітної системи і вилучатися в магнітний продукт. Мінеральні зерна з низькою магнітною сприйнятливістю практично не намагнічуються і не взаємодіють з магнітним полем. Вони пройдуть через поле тільки під дією механічних сил (сили тяжіння, сили тертя) і виділятимуться в немагнітний продукт.

Матнітний метод збагачення широко застосовують для збагачення залізних і марганцевих руд, а також для доведення концетпрагів, отриманих на збагачувальних фабриках руд рідкісних металів.

13.2. Сепаратори для збагачення сильномагнітних руд