Обогащение в тяжелых средах

Процесс обогащения в тяжелых средах – это процесс разделения полезных ископаемых по плотностям составляющих компонентов в гравитационном или центробежном поле. Образующиеся здесь продукты имеют плотность выше или ниже плотности разделяющей среды и в зависимости от этого всплывают или тонут в ней.

Обогащения в тяжелых средах - наиболее эффективный гравитационный процесс, позволяющий достичь четкого разделения полезного ископаемого по заданной плотности.

Процесс обогащения основан на законе Архимеда: на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной телом жидкости.

При погружении полезного ископаемого в тяжелую среду зерна, плотность которых меньше плотности среды, всплывают, а зерна большей плотности тонут.

При первичной обработке полезных ископаемых тяжелые среды используют с различными целями:

§ при обогащении углей для по­лучения конечных продуктов — концентрата, промпродукта и отхо­дов;

§ в горнорудной промышленности, например, для удаления пу­стой породы из дробленой руды перед ее измельчением, что приво­дит к снижению эксплуатационных расходов в данном цикле и зачастую к повышению технологических показателей последующих операций. Применение первичного обогащения («предобогащение») тонковкрапленных руд в тяжелых средах способствует интенсифи­кации горных работ, вовлечению в переработку бедных забалан­совых руд. Получаемая при этом дробленая порода может быть реализована в качестве строительного материала. Все это позволяет комплексно использовать добываемые руды со значительной техни­ко-экономической эффективностью.

Тяжелосредное обогащение угля в настоящее время занимает
одно из ведущих мест в угольной промышленности. Количество
твердого топлива, обогащаемого в тяжелых средах, неуклонно воз­
растает, что обусловливается ухудшающимся его качеством, а так­
же высокими технико-экономическими показателями этого процес­
са. До настоящего времени тяжелосредное обогащение применя­
лось в основном для переработки в сепараторах угля крупных
классов. Однако в настоящее время все более широкое распростра­
нение находит переработка труднообогатимого полезного ископае­
мого мелких классов и дробленого промпродукта отсадки в тяжело-
средных гидроциклонах.

Основное преимущество тяжелосредной сепарации — ее высо­кая технологическая эффективность: получаемые показатели обо­гащения близки к теоретически возможным.

Обогащение производят в жидкой (водной утяжеленной) среде или в воздушных взвесях (аэросуспензиях).

В качестве тяжелых сред применяют:

1. однородные органические жидкос­ти;

2. водные растворы солей;

3. суспензии.

К органическим тяжелым жидкостям относят: трихлорэтан С₂НС1₃ (плотность 6 = 1460 кг'/м³); четыреххлористый углерод СС1₄ (6=1600 кг/м³), пентахлорэтан С₂НС1₅ (6 = 1680 кг/м³); дибромэтан С₂Н₄Вг₂ (6 = 2170 кг'/м³); бромоформ СНВг₃ (6 = 2810 кг/м³), ацетилентетрабромид С₂Н₂Вг₄ (6 = 2930 кг/м³) и др.

Известно только опытно-промышленное использование тетрабромэтана и пентахлорэтана для получения особо чистых концент­ратов угля. Показатели разделения довольно высокие; потери орга­нической жидкости при современной схеме регенерации составили не более 300 г на тонну исходного сырья. Однако применение орга­нических жидкостей для обогащения угля в промышленных мас­штабах сдерживается их высокой стоимостью, токсичностью, техни­ческой сложностью регенерации и, как следствие, большими капи­тальными и эксплуатационными затратами. Поэтому тяжелые жид­кости не находят применения в практике обогащения руд.

Водные растворы неорганических солей: хло­ристого кальция СаС1₂ (6 = 1654 кг/м³); хлористого цинка ZnCb (6=2070 кг'/м³), йодистой ртути и йодистого калия HgJ₂KJ2 (6 = 3196 кг/м³) и др. применяют (в основном первые два) для исследо­вания полезных ископаемых на обогатимость и для контроля рабо­ты машин.

Суспензии минеральных порошков – это тяжелые минеральные взвеси, которые представляют собой взвеси тонкоизмельченного твердого вещества (утяжелителя) в воде (дисперсионная среда).

Утяжелители, применяемые для приготовления суспензий (табл. 3.2), должны отвечать определенным требованиям:

§ Иметь высокую и постоянную плотность для получения устойчивых и маловязких суспензий при объемной концентрации С = 0,15-0,25;

§ Быть дешевыми и недефицитными;

§ Легко отделяться от продуктов обогащения и шламов (легко регенеруваться);

§ Не быть абразивными и обладать высокой механической прочностью;

§ Быть химически неактивными, нерастворимыми в воде и нетоксичными;

§ Не содержать вредных компонентов, ухудшающих качество концентратов.

 

В качест­ве утяжелителей используют измельченные до крупности менее 0,1 мм различные минералы (иногда их смеси), а также продукты, перечень которых приведен в табл. 3.2.