Учебно-методический комплекс дисциплины преподавателя (стр. 8 )

Водопадный режим осуществляется при частоте вращения барабана 78—85 % критической. При водопадном режиме нагрузка поднимается по круговым траекториям на большую высоту и падает водопадом по параболическим траекториям, нанося удар по руде, находящейся на круговых траекториях. Измельчение руды происходит главным образом ударом измельчающей среды и частично истиранием. Водопадный режим широко применяется при мокром шаровом и первичном самоизмельчении.

Смешанный режим характеризуется постепенным переходом от каскадного к водопадному режиму при частоте вращения барабана 60—75 % критической. При этом внешние слои измельчающихся тел падают на внутренние слои нагрузки, сползающие или скатывающиеся до склону вниз.

Схемы измельчения

В практике работы обогатительных фабрик барабанные мельницы работают в открытом, замкнутом и частично замкнутом цикле с классифицирующим аппаратом (рисунок 19).

Открытый цикл измельчения — это измельчение материала без последующего применения классификации или без возвращения крупного продукта классификации в измельчительное оборудование (рисунок 19, а). При этом цикле измельчаемый материал проходит через мельницу один раз и готовый продукт получают непосредственно из мельницы.

В современных коротких мельницах при открытом цикле измельчения готовый продукт получается сравнительно крупным, достигающим (по наибольшему измерению) 2—3 мм. Продукт такой крупности может направляться на обогащение гравитационными, электромагнитными и другими методами, не требующими значительной тонкости зерна.

Замкнутый цикл измельчения — это измельчение материала, осуществляемое с последующей его классификацией и возвращением крупного продукта в измельчительное оборудование (рисунок 19, б). Замкнутый цикл измельчения применяется для получения тонкоизмельченного (до крупности менее 1 мм) продукта перед флотацией и другими процессами обогащения. При этом относительно крупные пески после классификации возвращаются в мельницу для доизмельчения до установленной кондиции.

Полузамкнутый или частично замкнутый цикл измельчения применяется при двухстадиальном измельчении.

Циркулирующей нагрузкой называется то установившееся количество оборотных песков, которое может выражаться или абсолютной величиной — массой S, или относительной величиной С — отношением массы песков к массе исходного материала (свежей загрузке Q) или к массе готового продукта (твердого в сливе классификатора), равной массе исходного ма­териала.

Относительная величина циркулирующей нагрузки выражается в долях единицы или в процентах. Величина циркулирующей нагрузки зависит от свойств руды, условий измельчения и эффективности классификации. Оптимальная циркулирующая нагрузка шаровых мельниц составляет 300—500 %, для стержневых — 50—75 %.

По числу стадий измельчения различают схемы одностадиальные, двухстадиальные и трехстадиальные.

Одностадиальные схемы измельчения применяются главным образом на обогатительных фабриках производительностью до 200 т/сут, а также на фабриках при относительно крупном конечном продукте измельчения (< 0,2 мм). При двухстадиальных схемах измельчения мельницы устанавливают последовательно — одна мельница (стержневая) в I стадии для более крупного измельчения материала (в открытом цикле) и одна или несколько мельниц (шаровых) во II стадии для доизмельчения, обязательно в замкнутом цикле с классификаторами. Схема применяется на фабриках большой производительностью.

Трехстадиальная счема измельчения применяется редко и только при необходимости дополнительного доизмельчения после II стадии.

Схемы самоизмельчения бывают одностадиальные и двухстадиальные. Одностадиальные схемы применяются для получения относительно крупных продуктов — 60—70 % класса -0,074 мм, а часто продуктов, характерных для измельчения в стержневых мельницах, т. е. -3 мм.

Основная литература: 1-3

Дополнительная литература: 4-6

Контрольные задания для СРС (тема 3) [1,2,3]

1.  Гипотезы Риттингера, Ребиндера, Бонда.

2.  Принципы действия дробилок.

3.  Принципы действия аппаратов измельчения.

Тема №6 Процессы и аппараты гравитационного обогащения полезных ископаемых (4 часа)

План лекции

1.  Процессы и аппараты гравитационного обогащения полезных ископаемых. Общие положения.

2.  Классификация гравитационных процессов обогащения. Теоретические основы разделения частиц при гравитационном обогащении.

3.  Фракционный анализ. Кривые обогатимости.

4.  Отсадка. Характеристика процессов обогащения на концентрационных столах, в шлюзах, желобах, на винтовых, шнековых крутонаклонных сепараторов, в гидроциклонных, центробежных концентраторах.

5.  Обогащение в тяжелых средах.

6.  Обогащение в потоке воды, текущем по наклонной плоскости.

7.  Противоточная сепарация.

8.  Промывка и протирка.

9.  Пневматическое обогащение.

Гравитационное обогащение — это обогащение, основанное на различии плотностей разделяемых компонентов. Исходным материалом для гравитационного обогащения является механическая смесь твердых частиц, различающихся по плотности.

Процессы гравитационного обогащения — это процессы, в которых разделение минеральных частиц, отличающихся плотностью, размером и формой, обусловлено различием в характере и скорости их движения в среде под действием силы тяжести и сил сопротивления среды разделения. В качестве среды разделения используют воду, воздух, тяжелые суспензии и жидкости. Гравитационные процессы реализуются в сложных многокомпонентных и многофазных взвесях. Расслоение зерен достигается по одному из следующих разделительных признаков: реологические параметры среды разделения; скорости движения частиц в пульсирующем потоке жидкости; скорости движения частиц в тонком слое воды на наклонной плоскости и др.

Все гравитационные процессы подразделяются на две принципиально отличные категории: гидростатические и гидродинамические.

По способу осуществления гравитационные процессы классифицируют следующим образом: реализуемые в объеме пульпы (обогащение в тяжелых суспензиях, отсадка, гидравлическая классификация, сгущение), во взвесенесущем потоке малой толщины (обогащение на концентрационных столах, шлюзах, желобах и конусных сепараторах), в центробежном поле (обогащение на винтовых сепараторах и в центробежных концентраторах), процессы пневматического обогащения (обогащение на пневматических сепараторах и пневматических отсадочных машинах).

Комбинированными процессами являются магнитогидродинамическая (МГД) и магнитогидростатическая (МГС) сепарации.

Процессы гравитационного обогащения имеют значительное распространение в практике переработки всех видов твердых полезных ископаемых с верхним пределом крупности до 500 мм и нижним — до 0,074 мм.

При перемещении зерна в среде, находящейся в покое или движущейся равномерно без ускорения, т. е. при отсутствии силы инерции, имеет место равенство разности сил тяжести и подъемной силы, с одной стороны, и сил гидродинамического сопротивления среды — с другой.

При разделении в любой гравитационной машине взвесь минеральных частиц в жидкости приближенно можно рассматривать как механическую систему тел, находящуюся в поле силы тяжести в неустойчивом равновесии.

Взвесь стремится занять положение устойчивого равновесия, достигаемое, согласно принципу Дирихле, при условии минимальности ее потенциальной энергии. Этому условию отвечает разделение взвеси на слои, в нижних из которых сосредоточиваются преимущественно частицы большей плотности, а в верхних — меньшей.

Разделение частиц в вертикальном потоке жидкости (в объеме пульпы)

Взвешенные в вертикальном восходящем потоке жидкости слои, каждый из которых состоит из частиц одинаковых размеров и плотности, располагаются снизу вверх по уменьшению их плотности.

Отношение диаметров разделяемых частиц увеличивается с увеличением разности их плотностей и с уменьшением коэффициента разрыхления т2. Она существенно больше при разделении крупных частиц, чем при разделении мелких. Следовательно, при обогащении мелких частиц гравитационными процессами шкала классификации должна быть существенно уже, чем при обогащении крупных.

Скорость вертикального потока, при которой не происходит разделения данных частиц во взвеси, называется критической При скорости υ<υкр тяжелые мелкие частицы опускаются вниз, а при υ>υкр поднимаются выше крупных. Критическая скорость зависит от диаметра и плотности разделяемых частиц.

Разделение частиц на слои в вертикальном потоке жидкости происходит благодаря неуравновешенности сил, которые действуют на частицу, находящуюся среди частиц разных размера и плотности.

Разделение в вертикальных потоках в объеме пульпы (жидкости) осуществляется в тяжелосредных сепараторах и отсадочных машинах.

Разделение частиц в потоке воды на наклонной плоскости

Минеральные зерна, транспортируемые потоком воды по наклонной плоскости, имеют сложную траекторию движения. Они скользят и перекатываются по наклонной плоскости, подхватываются вихревыми потоками и перемещаются вместе с водным потоком, затем снова опускаются вниз и т. д.

На минеральную частицу массой т, которая находится в потоке воды, текущей по наклонной плоскости, действуют следующие силы (рисунок 2).

Обогащение в тяжелых средах — это процесс гравитационного обогащения в жидкостях или суспензиях, которые имеют промежуточную плотность между плотностями разделяемых минералов. Процесс может осуществляться в гравитационном или центробежном полях.

Обогащение в тяжелых средах осуществляется в жидкой среде или в воздушных взвесях (аэросуспензиях).

В качестве тяжелых жидких сред применяют однородные органические жидкости и их растворы, водные растворы солей и суспензии.

Суспензией называют взвесь в жидкости тонкоизмельченных (менее 0,1 мм) минеральных частиц, являющихся утяжелителем среды.

В промышленности получили наибольшее распространение водные минеральные суспензии с утяжелителем из магнетита и ферросилиция.

Основной целью обогащения руды в тяжелых средах является удаление пустой породы на стадии мелкого дробления, что обеспечивает снижение общих эксплуатационных расходов и повышение технологических показателей. Получаемая пустая порода может быть реализована в качестве строительного материала.