Основи переробки та збагачення корисних копалин: «Розробка родовищ корисних копалин» (стр. 9 )

Промисловістю виготовляються сепаратори для «сухого» і «мокрого» збагачення. Для «сухого» збагачення магнетитових руд крупністю до 70 або 150 мм застосовують барабанні сепаратори з електромагнітною системою. Для збагачення руди крупністю до 40 мм можна застосовувати барабанні сепаратори з постійними магнітами.

Магнітну систему в однобарабанному сепараторі нерухомо закріплено на осі. Полюси магнітів чергуються вздовж осі барабана. Навколо системи на тій самій осі обертається барабан з немагнітного матеріалу. Поверхня барабана футерована гумою для захисту від зносу.

Барабан розміщений над коробкою з двома відділеннями для прийому магнітного і немагнітного матеріалів. Шибер над перегородкою в коробці дозволяє точніше розділяти потоки матеріалу. Діаметр барабана – (600...900) мм, довжина – (1 000…2 000) мм. Напруження магнітного поля на поверхні барабана – (1 400.) е. Колова швидкість на поверхні барабана – (1...3) м/с. Продуктивність сепаратора на 1 м довжини барабана для руди крупністю – (40+0) мм становить (60...100) т/год.

Вихідна руда вібраційними лотковими живильниками рівним шаром подається на барабан. Магнітні зерна, притягнуті до барабана, проходять над магнітами і відриваються там, де закінчується зона дії магніту. Немагнітні зерна не реагують на магнітне поле сепаратора і скидаються з барабана по параболічній траєкторії.

Якщо полюси магнтів чергуються по довжині барабана, то в сепараторі немає магнітного перемішування. Магнітні зерна, притиснугі магнітним притяганням до барабана, не перевертаються під час проходження над магнітом. Чергування полюсів по ходу матеріалу викликає перемішування і дозволяє видалити немагнітні зерна з маси усіх зерен на барабані, а також отримати чистіші магнітні продукти (рисунок 13.1).

Для «мокрого» збагачення сильномагнітних руд крупністю менше 6 мм застосовують барабанні сепаратори з постійною матнітною системою (рисунок 13.2).

Барабан з немагнітного матеріалу обертається навколо нерухомої три - або п’типолюсної системи. Барабан змонтовано у ванні, конструкція якої може бути різною. У сепараторах з прямотечійною ванною (рисунок 13.2, а) вихідна пульпа завантажується в коробку-живильник і по лотку подається під барабан, що обертається по ходу пульпи.

Рисунок 13.1. Схема барабанного сепаратора для «сухого» збагачення: а - з магнітним змішуванням; б - без магнітного змішування

Магнітні зерна притягуються до барабана, виносяться ним із зони дії магнітної
системи і змиваються водою в концентратний жолоб. Колова швидкість ω на поверхні
барабана - 1,2 м/с. Напруження магнітного поля на поверхні барабана – (1 100е.

Немагнітні зерна проходять під барабаном і розвантажуються через отвір діаметром2 500) мм.

Рисунок 13.2. Схема барабанного сепаратора для «мокрого» збагачення

Сепаратори з прямотечійними ваннами застосовують для збагачення крупнозернистих матеріалів (менше 6 мм). Для дрібнозернистих матеріалів (менше 0,5 мм) рекомендують використовувати сепаратори з протитечійними ваннами (рисунок 13.2, б). Тут барабан обертається назустріч потоку пульпи. Ванна мілка, розвантаження здійснюється через зливний поріг.

Для дгібнозернистих матеріалів застосовують також сепаратори з напівпротитечійною ванною, в якгих пульпа подається під барабан (рисунок 13,2 в).

Продуктивність барабанних сепараторів залежить від крупності збагачуваного матеріалу: для матеріалу крупністю – (2+0) мм навашаження на 1 м довжини барабана становить (38...45) т/год по твердому, для матеріалу крупністю – (0,2+0) мм – (15...20) т/год і для матеріалу крупністю – (0,1+0) мм – (9...10) т/год.

Виготовляютъ однобарабанні сепаратори, а також сепаратори-агрегати, що складаються з трьох або чотирьох барабанів. У багатобарабанних сепараторах можна здійснювати кілька операцій (основну сепарацію, перечищення магнітної фракції, контрольну сепарацію хвостів) і отримувати три продукти: концентрат, проміжний продукт і хвости. Барабанні сепаратори широко застосовують на магніго-збагачувальних фабриках.

13.3. Сепаратори для збагачення слабомагнітних руд

Для збагачення слабомагнітних руд застосовують сепаратори з високим напруженням магнітного поля, яке досягається в замкнених магнітних системах із сильними неоднорідними полями.

Схему валкового сепаратора для «мокрого» і «сухого» збагачення слабомагнітних руд крупністю менше 3 (6) мм зображено на рисунок 13.3.

Магнітна система складається з осердь і котушок з обмотками, полюсних наконечників і валків. Валки мають виступи, навпроти яких у полюсних наконечниках передбачено вирізи, що підсилюють неоднорідність магнітного поля.

Рисунок 13.3. Схема валкового сепаратора для «сухого» і «мокрого» збагачення слабомагнітних руд: 1 - живильник, 2 - осердя; 3 - валки; 4 - приймач магнітного , продукту; 5 - приймач немагнітного продукту; 6 - котушка обмотки; 7 - полюсні

наконечники

У наконечниках є отвори, розміщені навпроти виступів валка. Сипучий сухий матеріал або пульпа через завантажувальну воронку-живильник подається на наконечники під валки. Немагнітні зерна через прорізи в наконечниках потрапляють у хвостове відділення ванни (коробки), а магнітні зерна виносяться валками із зони дії магнітних сил і потрапляють у відділення коробки для магнітної фракції.

Характеристика сепаратора для слабомагнітних руд: розміри валка [D×L = 270 × 1 000] мм, швидкість обертання валка – (50...90) об/хв, напруження магнітного поля – (10 000…12 000) е, продуктивність - до 4 т/год для матеріалу крупністю менше 3 мм.

Сепаратори такого типу застосовують для «мокрого» збагачення марганцевих руд і для «сухого» доведеній концентратів, виділених із руд рідкісних металів.

Для «сухого» збагачення слабомагнітних руд рідкісних металів застосовують дискові сепаратори (рисунок 13.4). Магнітна система таких сепараторів складасгься з електромагнітів, полюси яких замикаються через повітряний зазор залізними дисками, що мають форму перекинутої тарілки. У робочий зазор між полюсами магнітів і дисками матеріал однаковим шаром подається по вібраційному горизонтальному лотоку.

Рисунок 13.4. Схема дискового сепаратора для «сухого» і «мокрого» збагачення

слабомагнітних руд: 1 - живильник, 2 - вібролоток, 3 - електромашітна система,

4 - приймач немагнітного матеріалу; 5 - приймач магнітного матеріалу

Нахил осі дисків, що обертаються відносно лотока, а також зазор між краями дисків і лотоком можуть змінюватися. Діаметр дисків трохи більший за ширину лотока, тому матеріал проходить не через два, а через чотири робочі зазори з послідовно зростаючим напруженням поля. Магнітні зерна потягуються до дисків і подають з них, вийшовши із зони дії магнітних сил. Немагнітний матеріал видаляється в кінці лотока. Напруження поля біля країв дисків досягаєе. Ширина лотока - 400 мм. Продукіивність дискових сепараторів -100...400 кг/год.

ТЕМА 14. ФЛОТАЦІЙНИЙ МЕТОД ЗБАГАЧЕННЯ

14.1 Сутність флотації, процес флотаційного розділення мінералів

Флотаційний метод збагачення заснований на різноманітній спроможності мінералів утримуватися на границі розділення двох фаз, обумовленої відмінністю питомих поверхневих енергій мінералів.

З усіх різновидів флотаційного збагачення найбільше поширення одержав процес пінної флотації, у якому для розділення мінералів використовується границя розділення вода-повітря. Енергійно перемішуєму пульпу, що містить тонке зерно здрібненої руди, насичують повітрям, розподіляючи її в об¢ємі пульпи у виді великого числа повітряних бульбашок. Бульбашки повітря контактуючи з водою утворюють границю розділення вода-повітря. Мінеральні зерна, які не змочуються водою, при зіткненні з повітряними бульбашками закріплюються на цій границі. Агрегат, що складається з повітряної бульбашки з твердою частинкою, що закріпилася на ньому, маючи щільність меншу чим щільність пульпи, спливає на поверхню. Маса бульбашок, що піднялися, утворює на поверхні пульпи шар піни, яку легко можна відокремити від пульпи. У піну вилучаються зерна мінералів, які водою не змочуються. Зерна мінералів, що змочуються водою, до повітряних бульбашок не прилипають і залишаються в об¢ємі пульпи. Поверхнева енергія мінеральних частинок, на відмінності якої заснований флотаційний метод, залежить від хімічного складу і кристалічної решітки. Природні відмінності поверхневих енергій розділяємих флотацією мінералів можна збільшувати, оброблюючи поверхню зерен мінералів флотаційними реогентами.

Перед флотаційним збагаченням руда повинна бути тонко здрібнена. Розмір зерна, що можуть піднімати повітряні бульбашки, залежить від щільності флотируємих мінералів. Чим вище щільність, тим менше за розміром зерна можуть флотуваться. Наприклад, в процесі збагачення сульфідних руд, флотуются зерна не крупніше (0,15…0,2) мм, а при флотації вугілля спливают зерна розміром (0,5…0,6) мм.

14.1.1 Плівкова флотація

Плівкова флотація спостерігається при обережному нанесенні тонкого шару дрібних мінеральних частинок на поверхню рухомого потоку води. Частинки не змочуємих водою мінералів затримуються на поверхні і захоплюються потоком, а частинки мінералів, що змочуються водою, тонуть. Процес плівкової флотації широкого застосування не одержав. В даний час він використовується при флотогравітаційному доведенні концентратів, що містять каситерит, вольфрам і інші мінерали.

14.1.2 Масляна флотація

Масляна флотація спостерігається при введенні в пульпу великої кількості масла, щільність якого меньше щільності води. Частинки мінералів, не змочуємих водою, прилипають до спливаючих у воді краплям масла і накопичуються в шарі на поверхні пульпи. Частинки мінералів, що змочуються водою, не прилипають до крапель масла і залишаються в пульпі. Процес у даний час не застосовується.

14.1.3 Грануляційний процес

Грануляційний процес полягає в прилипанні не змочуємих водою мінеральних частинок і краплям важкого масла. При зіткненні минералізовані масляні краплі об'єднуються в гранули, щільність яких більше щільності води. Гранули тонуть, а частинки змочуємих водою мінералів виносяться висхідними потоками води. Розділення прискорюється дією відцентрових сил, що виникають при пропусканні пульпи через центрифугу. Процес застосовується на деяких іноземнних фабриках для збагачення коксуючого вугілля.

14.1.4 Флотогравітація

Флотогравітація - процес збагачення на контраційному столі з одночасною флотацією. Застосовується при доведенні чорнових олов'яних, вольфрамових і інших концентратів, з яких потрібно виділити сульфіди заліза і кольорових металів або які-небудь інші флотоактивні мінерали.

Пульпа чорнового концентрату крупністю 3 мм або дрібніше за високому вмісті твердого старанно перемішується з реагентами і після обезшламлювання подається на концентраційні столи. Під час перемішування покриті відповідними реагентами мінерали утворюють з бульбашками повітря гранули. За концентрації на столах ці гранули опинююються на поверхні тонкого шару води, яка тече по деці (плівкова флотація), і зносяться поперек її в приймачі хвостів і шламів. Зерна, що не флотуються, розділяються по щільностях і вловлюються в приймачі концентраторів і промпродуктів. Обезшламлювання матеріалу перед подачею на стіл необхідно, тому що дрібні зерна цінного мінералу також будуть змиватися водою разом із флотуємими мінералами.

14.1.5 Флотоосадження

Флотоосадження в процесі збагачення деяких руд, наприклад, фосфоритних, може бути застосоване для виділення відвальних хвостів із руди, здрібненої до 5 мм, і для зниження втрат цінного мінералу в результаті здрібнювання флотацією зерен дрібніше (0,1…0,2) мм, погано влюємих гравітаційним методом.

Пульпа мішається з флотореагентами і подається на флотоосаджувальну машину, що працює зі штучною постіллю. У цієї машини глибина відділення над решетом збільшена приблизно в три рази в порівнянні зі звичайною машиною. Крупнозерниста частина руди розділяється на важку фракцію, що розвантажується під решето й відвальні хвости, що проходять через поріг на кінці машини.

Крупнозерниста частина руди розділяється осадженням на важку фракцію, що розвантажується під решето й відвальнв хвости, що проходять через поріг на кінці машини. Дрібнозерниста частина зосереджується в потоці пульпи над постіллю. У цей потік із повітряного колектора, розміщеного над осаджувальною машиною, по трубках подається повітря, рівномірно розподіляєме аератором, у виді дрібних бульбашок. У камерах осаджувальної машини починається флотація. Дрібні зерна цінного компонента збираються в піні і розвантажуються окремо, а зерна, що не флотуються, виділяться через поріг на кінці машини. Крупнозернистий матеріал розвантажується з осаджувальної машини і може бути напрвлений на подальшу переробку.

14.1.6 Живий процес

Живий процес являє собою засіб розділення мінералів на границі розділення жир-вода і застосовується для вилучення алмазів. На дно жолоба, по якому тече пульпа, що містить алмази, наноситься шар грузлого жиру (вазеліну). Порожня порода не закріплюється на жировій поверхні і зноситься потоком, а алмази й інші мінерали, близькі до них по флотаційним властивостям, прилипають до жирової поверхні і залишаються на ній. Мінералізований шар жиру періодично знімається, нагрівається і відмивається спеціальними розчинниками. Одержаний при цьому вільний від жиру чорновий алмазний концентрат надходить на подальше збагачення, яке здійснюється на люмінісцентних установках або шляхом вибирання алмазів пінцетом в процесі катодного опромінення, у якому алмази набувають особливого кольору і світіння.

14.2 Елементарний акт пінної флотації

Елементарним актом пінної флотації називають закріплення одиничного зерна на поверхні повітряної бульбашки, у результаті чого в пульпі з'являються мінералізовані бульбашки.

Під час флотації бульбашки повітря мінералізуються або при зіткненні з частинками, або в результаті утворення на мінеральних поверхнях бульбашок газу, що виділяються з розчину. Причини закріплення частинок на повітряних бульбашках можна пояснити змочуванням поверхні водою. Частинки мінералів, добре змочуємих водою, тобто мінералів із гідрофільними поверхнями, не закріплюються на повітряних бульбашках. Закріплюватися будуть частинки мінералів із гидрофобними поверхнями, що погано змочуються водою. Змочування мінеральних поверхонь можна змінювати впливом флотаційних реагентів.

Змочування відбувається на границі зіткнення трьох фаз у результаті молекулярної взаємодії води, поверхні твердого тіла і повітря. Крапля води, розтікаючись по поверхні твердого тіла, витискує з її повітря. В залежності від ступеня змочування твердої поверхні вода, укривши деяку площу, більше не розтікається. Наступає стан рівноваги.

Ступінь змочування твердої поверхні прийнято кількісно оцінювати розміром крайового кута змочування q (рисунок 14.1 а).