Гравитационное обогащение
Общая характеристика и область применения гравитационных методов обогащения. История развития теории и практики гравитационного обогащения.
Гравитационная обогатимость полезных ископаемых. Фракционный анализ, методы графической интерпретации фракционного состава. Сепарационные кривые и статистические параметры распределения фракций попродуктам обогащения. Расчет результатов гравитационного обогащения.
Общая характеристика воздействий на минеральные зерна в процессах гравитационного обогащения. Гидравлическое разделение, распределение частиц по высоте в зависимости от гидравлической крупности в условиях свободного и стесненного падения. Сепарация частиц.
Принцип разделения частиц при гравитационном обогащении (согласно принципу Дирихле). Кинетика разделения взвесей.
Разделение зерен в вертикальном потоке жидкости. Критическая скорость потока. Наиболее выгодные значения коэффициента разрыхления при разделении в вертикальном потоке.
Разделение зерен в потоках жидкости малой толщины. Отношение толщины потока к размеру частиц. Распределение продольных скоростей потока по его глубине при ламинарном и турбулентном движении. Схема сил, действующих на частицу в жидкости, текущей по наклонной плоскости. Способы перемещения твердых частиц по поверхности в гравитационных аппаратах: скольжением и перекатыванием, скачкообразно, во взвешенном состоянии. Факторы, влияющие на скорость перемещения частиц.
2.2.1 Обогащение в восходящих потоках воды
Принципы обогащения в восходящих потоках. Подготовка материала по равнопадаемости перед обогащением. Аппараты для разделения в восходящих потоках в стесненных условиях.
Крутонаклонные сепараторы. Обогащение в пульсирующих восходящих потоках воды. Пульсаторы, область их применения.
2.2.2 Отсадка:
а) теоретические основы и технология отсадки. Гипотезы процесса отсадки. Дифференциальные уравнения движения зерен в постели отсадочной машины, методы их решения и использования.
Циклы отсадки (гармонический, Майера, Берда, Томаса), их различия. Влияние ассимметричных циклов на скорость и ускорение воды и зерен. Приближенные методы расчета частоты и амплитуды пульсаций, давления, расхода воды и воздуха;
б) естественная постель, ее разрыхление в процессе пульсации, распределение зерен по высоте постели. Искусственная постель, принцип действия, используемые материалы. Методы измерения разрыхленности постели;
в) отсадочные машины. Общая характеристика, классификация по способу создания пульсаций. Устройство машин, каждого типа, конструкция пневмопривода беспоршневой отсадочной машины. Пневматические отсадочные машины для обогащения угля в воздушной среде;
г) диафрагмовые отсадочные машины для мелких зерен. Элементы конструкции. Коэффициент расслоения и определение крупности обогащаемых зерен;
д) отсадка ширококлассифицированного материала, условия и применение;
е) практика работы отсадочных машин на различном минеральном сырье.
2.2.3 Концентрация на столах:
а) теоретические основы и принцип действия. Факторы, влияющие на разрыхление смеси зерен: амплитуда и число колебаний деки, плотность питания, расход смывной воды. Распределение зерен по крупности и плотности в межрифельном пространстве и на поверхности деки;
б) приводы концентрационных столов. Диаграмма скоростей и ускорений движения деки, уравнение движения деки. Условие обеспечения продольного перемещения зерен по деке стола;
в) режим и регулирование процесса концентрации на столах. Основные технологические параметры концентрационных столов (число колебаний, ход деки, углы поперечного и продольного наклона деки; тип нарифления; разжижение питания, расход смывной воды), влияние каждого из них на показатели обогащения. Эмпирические формулы для определения хода и числа колебаний деки в зависимости от крупности обогащаемой руды. Определение тех же параметров по графическим зависимостям.
Формула для определения ориентировочной производительности столов.
Соотношение производительности столов в зависимости от технологической
операции (основная, перечистная, доводочная концентрация).
Подготовка исходного материала перед обогащением на столах (классификация по коэффициенту равнопадаемости, обесшламливание);
г) конструкция концентрационных столов (опорные и подвесные, однодечные и многодечные, многоярусные). Пневматические столы (сепараторы) для обогащения угля и руды, их достоинства и недостатки;
д) практика работы концентрационных столов (тип руды, операция, режим работы, технологические показатели).
2.2.4 Обогащение на шлюзах:
а) физическая основа процесса. Область применения. Принципиальное устройство шлюзов. Шлюзы глубокого и мелкого наполнения. Цикличность работы шлюзов. Виды сполоска шлюзов (вручную, механическим поворачиванием шлюза, автоматический сполоск);
б) основные технологические параметры шлюзов (разжижение пульпы, высоты потока, уклон дна, тип трафарета, ширина желоба), их выбор и расчет;
в) неподвижные гидравлические шлюзы. Их устройство и назначение. Подшлюзки, их устройство и назначение. Малайские шлюзы (полонги). Вашгерды, их отличие от других неподвижных шлюзов. Передвижные промывочные приборы МПД, их устройство. Ворсистые шлюзы, их назначение. Неподвижные шлюзы непрерывного действия;
г) автоматические подвижные шлюзы. Ленточные шлюзы. Вибрационные шлюзы. Барабанные концентраторы. Моечные желобы. Шлюзы с орбитальным движением деки.
2.2.5 Обогащение на суживающихся желобах:
а) принципиальное устройство и принцип действия. Достоинства и недостатки, область применения. Основные параметры желобов (содержание твердого в питании, угол наклона желоба, производительность), их усредненное значение;
б) конструкция аппаратов для обогащения в желобах. Использование магнитного и флотационного методов обогащения в аппаратах с суживающимися желобами. Практика струйных концентраторов и конусных сепараторов.
2.2.6 Обогащение на винтовых сепараторах:
а) принципиальное устройство винтовых сепараторов. Силы, действующие на частицу при ее движении по сепаратору. Средняя скорость движения всего потока пульпы вдоль желоба, средняя продольная скорость элемента потока на расстоянии от оси желоба, их определение. Средняя скорость поперечной циркуляции потока. Траектории перемещения тяжелых и легких частиц по желобу сепаратора;
б) конструктивные параметры сепараторов: диаметр винтового желоба, профиль его поперечного сечения, шаг винтового желоба, число витков, число отсекателей и место их установки.
Технологические параметры винтовых сепараторов: крупность, плотность и форма зерен минералов в питании, подготовка руды перед обогащением, содержание твердого в питании, количество смывной воды, производительность. Эмпирическая формула для расчета производительности сепаратора.
Винтовые шлюзы, их конструктивные отличие от винтовых сепараторов, область применения;
в) практика обогащения на винтовых сепараторах (типовые схемы и технологические показатели).
2.2.7 Обогащение в тяжелых средах:
а) тяжелые суспензии. Определение и сущность обогащения в тяжелых суспензиях, основная область применения, сравнение технологических показателей с показателями других гравитационных методов. Утяжелители, применяемые для приготовления суспензии. Требования, предъявляемые к утяжелителям: создание устойчивой суспензии с малой вязкостью, малая истираемость, легкость регенерации, низкая стоимость;
б) реологические свойства тяжелых суспензий (ньютоновская жидкость, вязкопластичная система, ньютоновская жидкая система, делатансионная система). Бесструктурные и структурные суспензии. Кажущаяся вязкость суспензии, ее зависимость от объемной концентрации твердого и крупности частиц утяжелителя. Зависимость показателей от вязкости суспензии. Измерение вязкости суспензии. Устойчивые и неустойчивые суспензии, методы повышения устойчивости.
Плотность суспензии, формула для ее расчета в зависимости от объемной
концентрации утяжелителя и его плотности. Зависимость плотности рабочей суспензии от реологических свойств суспензии, времени пребывания руды в сепараторе, крупности обогащаемого материала, плотности руды, минералого-петрографической характеристики руды. Движение рудных зерен в тяжелой суспензии;
в) сепараторы для обогащения крупных классов в тяжелой суспензии: колесные, конусные, барабанные. Влияние конструкции сепаратора на разделение, транспортировку и разгрузку легкой и тяжелой фракции. "Мертвые" зоны в сепараторах. Особенности ввода суспензии в сепараторы различной конструкции;
г) обогащение мелких классов в тяжелых суспензиях. Суспензионные циклоны, их конструкция и регулирование. Плотность суспензии при обогащении в центробежном поле;
д) обогащение в неустойчивых грубодисперсных суспензиях. Обогащение в виброжелобах. Сепараторы для обогащения в песчаных суспензиях;
е) технология обогащения в тяжелых суспензиях. Типовая схема. Подготовка руды к разделению: дробление, грохочение и промывка. Разделение суспензии, оценка эффективности (точности) разделения. Дренаж рабочей суспензии и отмывка утяжелителя от руды. Транспортирование оборотной суспензии.
Регенерация утяжелителя, схема и применяемое оборудование;
и) обогащение в тяжелых жидкостях. Типы жидкостей, их плотность. Область применения процесса. Аппаратура. Отмывка и регенерация тяжелых жидкостей. Техника безопасности при обогащении в тяжелых жидкостях.
2.2.8 Пневматическое обогащение:
а) условия обогащения в воздушной среде. Полное, статическое и динамическое давление воздуха. Соотношения между высотой постели, давлением и расходом воздуха;
б) пневматическая классификация. Теоретические основы. Центробежные сепараторы и обеспыливатели;
в) аэросуспензии, их особенности. Утяжелители, их улавливание и регенерация. Конструкции аэросуспензионных сепараторов;
г) пневматическая отсадка. Основные принципы. Конструкция отсадочных машин;
д) пневматическая концентрация. Основные принципы. Конструкция пневматических сепараторов (деки, нарифления, привод);
е) очистка и рециркуляция воздуха при пневматическом обогащении.
2.2.9 Промывка:
а) общие сведения о процессе, его назначение. Классификация руд по промывистости, коэффициент промывистости. Способы подготовки руды перед промывкой. Расход воды, температура и солевой состав промывной воды;
б) промывочные устройства и машины: желоба, вашгерды, барабанные грохоты и бутары, скрубберы, гравиемойки-сортировки, корытные мойки, мельницы-мешалки, вибромойки и виброгрохоты, комбиниованные промывочные машины, бичевые машины, промывочные башни. Конструкция и область применения.
2.2.10 Тенденции и перспективы развития гравитационных методов
обогащения: флотоотсадка, МГД- и МГС-сепарация и др.
2.2.11 Технологические схемы гравитационного обогащения:
а) руды черных металлов (железо, марганец, хром). Примеры: Оленегорская и Лисаковская железорудные, Богдановская, Грушевская, Чиатурская, Дарквети и Перосадная (ПЕРОФ) марганцевые Николаевского и Чиатурского месторождений, Донская хромитовая (Южно-Кемпирсайские месторождения Республики Казахстан) фабрики;
б) руды цветных металлов:
1) медно-свинцово-цинковые руды. Примеры: Зыряновская и Лениногорская фабрики-обогащение в тяжелых суспензиях, золотоизвлекательные секции для попутного извлечения золота в гравитационный концентрат;
2) оловянные руды. Примеры обогащения гравитационным и гравитационно-флотационным способами руд коренных месторождений:
Солнечная, Хрустальненская, Шерловогорская фабрики. Схемы обогащения
руд россыпных месторождений;
3) вольфрамовые и вольфрамо-молибденовые руды. Примеры:
Джидинская и Акчатауская фабрики;
4) тантало-ниобиевые руды. Пример: Белогорская и Огневская
фабрики;
5) золотосодержащие россыпные руды;
в) руды металлических полезных ископаемых:
1) фосфоритовые руды. Пример: Лопатинская промывочная фабрика Подмосковного горно-химического комбината - обогащение методом промывки;
2) тальковые руды. Пример: Шабровский комбинат (Иркутская область), получение микроталька из онотской руды методом пневмоклассификации;
3) каолин. Пример: фабрики Глуховецкого комбината (Украина) для обогащения каолина методами промывки и сухого обогащения в воздушных сепараторах;
4) полевой шпат. Пример: Чупинская фабрика (Карелия), получение концентратов методом воздушной классификации с доводкой концентратов магнитной сепарацией;
5) слюда. Пример: обогащение вермикулита отсадкой на Ковдорской фабрике (Мурманская область).