Сепаратор конструкции института Battelle Memorial (США) (рис.11) используют для выделения из каменной соли сопутствующих минералов (доломита, ангидрита) на соляных рудниках Детройта и Кливленда. Нагрев материала осуществляется лампами инфракрасного излучения 2 общей мощностью 120 кВт (240 шт.). Барабанный грохот 1 диаметром 2,4 м и длиной 7,3 м вращается с частотой 2,7 об/мин и служит для выделения не сепарируемого класса —6 + 0 мм. Селективно нагретый материал при помощи формирователя монослойного потока 3 (качающегося питателя и ускорительного желоба) подают монослоем на конвейер шириной 1,5 м. длиной 6,7м при скорости движения ленты 5,3 м/с. Ленту покрывают смесью полимеров Piccolastis А-25 и А-50 с целью получения температуры пластификации термопластичного слоя от 25 до 50°С. Расход смолы на 1 т исходного материала составляет 0,45 г. Установка обеспечивает производительность 32,2 т/ч при извлечении NaCl в концентрат 96,9% и содержании 98,17%. Более чистый концентрат с содержанием 99,09% получают при снижении производительности установки.
На отечественных обогатительных фабриках процесс термо-адгезионного обогащения не нашел применения, хотя показана его применимость для выделения сильно нагревающихся минералов (непрозрачных минералов, как сульфидов, так и не сульфидов — графита, хромита, касситерита, турмалина, биотита, вольфрамита, мелкокристаллического гематита, встречающихся вместе с не нагревающимися крупнокристаллическими минералами — галитом, сильвином, криолитом, флюоритом, кварцем, кальцитом и светлыми мелкозернистыми минералами — каолином, витеритом, стронцианитом, бокситом, магнезитом).
Успехи в становлении теории метода при условии разработки высокопроизводительного оборудования могут стать основой применения в практике обогащения для сепарации различных материалов в широком диапазоне крупности.
1.6 Обогащение на основе селективного изменения размера куска
Ряд горных пород обладает свойством контрастного изменения размеров составляющих компонентов при разрушении. При разрушении (например, дроблении) этих горных пород происходит не только раскрытие (т. е. разъединение зерен компонентов, образующих горную породу), но и одновременно размеры частиц полезного компонента оказываются существенно отличными от размеров частиц других компонентов (пустой породы). Для таких горных пород обогащение может быть сведено к разделению по размерам частиц. Размер частиц становится косвенным признаком их вещественного состава.
Избирательное дробление применимо для полезных ископаемых, имеющих крупные агрегаты ценного компонента, которые отличаются по прочности от вмещающих пород. К таким полезным ископаемым следует отнести угли, бурожелезняковые руды, железные руды КМА, асбестсодержащие руды, калийные руды и некоторые другие.
Барабанная дробилка (рис. 12) состоит из корпуса 4, цилиндрического барабанного грохота 5, лопаток 6, загрузочного патрубка 3, привода 2, выполненного в виде зубчатой передачи, причем цилиндрический барабанный грохот устанавливается горизонтально и покоится на катках 1.
Исходный уголь подают по патрубку 3 внутрь барабана 5. С помощью спиралеобразно расположенных лопаток 6 уголь поднимается и падает с заданной высоты. При этом более прочные вмещающие породы практически не разрушаются, а уголь, как компонент, имеющий меньшую прочность, разрушается и проходит через отверстия барабанного грохота, образуя обогащенный продукт. Продвижение материала в дробилке осуществляется за счет спирального расположения лопаток. При выбранной для данного материала частоте вращения (6—20 мин-1)] угол наклона лопаток служит фактором регулирования скорости продвижения материала.
Наибольшее распространение в практике переработки углей получили дробилки полужесткого дробления (барабанные дробилки).Они имеют техническую характеристику: диаметр-2,2-3,5м.; длину барабана-2,8-5,6м.; число оборотов-10-16 в минуту; производительность 130-160 т/ч.
Кроме основного назначения, барабанные дробилки служат для очистки рядовых углей от посторонних предметов: дерева, металла.
Избирательное дробление в барабанных дробилках обеспечивает эффект только при значительном различии в прочности угля и породы, который оценивается показателем избирательности дробления компонентов, определяемым отношением степеней дробления угля и породы.
2.КОМБИНИРОВАННЫЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ
Традиционные способы механического обогащения (гравитационные, магнитные и др. ) не затрагивают химического состава перерабатываемого сырья. Если, например, обогащается флотацией свинцовая руда, то, как в руде свинец представлен галенитом, так и в концентрате он продолжает оставаться представленным галенитом. В настоящее время в переработку вовлекаются руды, характеризующиеся очень тонким прорастанием ценных минералов между собой и с минералами породы. Для успешного обогащения таких руд необходимо в схемы обогащения включать операции, изменяющие химический состав сырья. Методы обогащения, в которых наряду с традиционными операциями механического обогащения присутствуют операции, изменяющие химический состав материала, принято называть комбинированными методами обогащения.
Операции, изменяющие химический состав сырья, которые используются в комбинированных методах могут быть гидрометаллургическими и пирометаллургическими. К гидрометаллургическим относят выщелачивание, осаждение компонентов из растворов, экстракцию, сорбцию. К пирометаллургическим¾обжиг, плавку и конвертирование.
2.1 Гидрометаллургические операции в комбинированных методах
2.1.1 Выщелачивание
Выщелачивание является наиболее часто встречающейся в комбинированных методах операцией. Выщелачивание — процесс избирательного извлечения одного или нескольких компонентов из руды, рудного концентрата или полупродукта в водный раствор.
Избирательность достигается соответствующим подбором реагентов и созданием условий (концентрация реагентов, температура и т. п.), при которых скорости выщелачивания компонентов сильно отличаются.
Выщелачивание — гетерогенный процесс, в котором участвуют по меньшей мере две фазы: твердое вещество и раствор; при негомогенности выщелачиваемого вещества, образовании твердого продукта, участии в процессе газообразного или твердого реагента число фаз может быть значительно больше.
В зависимости от характера физико-химических процессов, протекающих при выщелачивании, различают следующие его виды.
Простое растворение (не сопровождающееся химической реакцией), при котором металл извлекается в раствор в составе соединения, присутствовавшего в исходном материале.
В природе встречается сравнительно мало минералов, хорошо растворимых в воде: это в основном хлориды щелочных металлов и магния — каменная соль NaCl, сильвин КС1, карналлит MgCl2-KCl-6H2O.
Выщелачивание с химической реакцией, в результате которой металл, присутствующий в исходном сырье в составе малорастворимого соединения, переходит в хорошо растворимую форму.
Выщелачивание с химической реакцией — наиболее распространенный вид выщелачивания, осуществляемый после предварительной подготовки либо без нее; при выщелачивании могут протекать реакции между окислами и кислотами или щелочами, обменные или окислительно-восстановительные реакции:
Растворение с обменной реакцией. Возможны три случая:
а) Окисел металла взаимодействует с кислотой, образуя соль и воду:
CuO +H2SO4 = CuSO4 + H2O;
б) Трудно растворимое соединение металла взаимодействует с кислотой, при этом анион соединения выделяется в газовую фазу:
FeS + H2SO4 = FeSO4 +H2S;
в) Трудно растворимое соединение металла взаимодействует с раствором соли другого металла с образованием ещё более трудно растворимой соли:
CaWO4 + Na2CO3 =CaWO4¯ + Na2WO4;
2. Растворение с процессами окисления или восстановления (окислительно-восстановительные реакции). При этом может происходить изменение валентности или катиона или аниона:
а) Сu + H2SO4 + 1/2O2 = CuSO4 + H2O
б) CuS + H2SO4 + 1/2O2 = CuSO4 + H2O + S
3. Растворение с образованием комплексов. Такое выщелачивание возможно, если растворяемый металл образует с одним из компонентов раствора прочное хорошо растворимое комплексное соединение:
AgCl + 2NH3 = Ag(NH3)2Cl
Теория любого процесса, в основе которого лежат химические взаимодействия, должна включать рассмотрение двух аспектов:
1) термодинамических характеристик процесса, позволяющих определить условия (температуру, давление и концентрации реагентов в растворах), при которых возможно его осуществление, рассчитать тепловой баланс процесса и максимальное извлечение при данном расходе реагента;
2) кинетики и механизма процесса, изучение которых позволяет правильно выбирать условия для обеспечения приемлемых для практики скоростей процесса, наметить пути его интенсификации.
По совокупности термодинамических и кинетических данных можно определить научно обоснованные режимы проведения технологических операций, правильно выбрать типы аппаратов и провести их расчет.
2.1.1.1 Термодинамика процесса выщелачивания
Возможность выщелачивания нужного компонента определяется знаком изменения энергии Гиббса (DG0Т). Если реакция протекает с уменьшением энергии Гиббса, то она может протекать самопроизвольно, если с увеличением, то такая реакция протекать не будет. При этом большая величина убыли энергии Гиббса характеризует большую вероятность протекания реакции. Величина изменения энергии Гиббса для любой реакции легко находится из справочных таблиц, как разность между суммой энергий образования конечных веществ и исходных:
DG0(реак.)=å DG0(кон..) - åDG0(исх.)
В справочной литературе все термодинамические характеристики приведены для стандартных условий: температуры¾250С и давлении¾1атм. Если условия протекания реакции отличаются от стандартных, то изменение энергии Гиббса реакции может быть определено по уравнению Гиббса-Гельмгольца:
DG0Т=DН0Т - ТDS0T,
где DН0Т¾изменение энтальпии системы, DS0T¾изменение энтропии системы.
Значение DG0Т можно рассчитать, если известны стандартные величины DН0298 и DS0298 и зависимость теплоемкостей от температуры. Так как
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
