Полезные ископаемые

Продуктами гидравлической классификации является слив, содержащий в виде взвеси в воде мелкую фракцию измельченного материала и пески, представляющие собой осажденные крупные частицы. Все классификаторы можно разделить на две основные разновидности:

А – классификаторы гравитационные (с гравитационным разделением) и ли механические. (спиральные классификаторы)

Б – классификаторы центробежные  (с разделением в поле центробежных сил. (гидроциклоны)

Примером механических классификаторов является  спиральные классификаторы. Спиральные классификаторы состоят из наклонного корыта 1, в котором помещены один или два вращающихся вала 2 с насажанными на них спиралями.

 

 

 

 

Гидроциклоны представляют собой металлический корпус имеющий форму цилиндра. Пульпа попадает в аппарат с большой скоростью под давлением тангециально (по касательной) и под действием центробежных сил крупные частицы отбрасываются к стенкам аппарата и выводятся из апапарата. Мелкие частицы вместе с водой внутренним вращающимся потоком выносятся через отверстие в верхней крышке.

Обогащение полезных ископаемых основано на использовании разницы в физических и физико-химических свойствах минералов: крупности, формы, цвета, блеска, удельного веса, коэффициента трения, магнитной проницаемости, электропроводности, смачиваемости и т. д.

 

Разница в некоторых свойствах минералов может быть усилена искусственно. Так, например, разница в цвете и блеске минералов усиливается после промывки их водой, а также при специальном освещении. Магнитная проницаемость некоторых минералов может быть повышена посредством магнитизирующего обжига. Смачиваемость и электропроводность минералов можно изменить, обрабатывая их специальными реагентами.

Наиболее простым методом обогащения является ручная сортировка по внешнему виду. Однако этот способ дорог, требует много труда и поэтому имеет ограниченное применение. Ручное обогащение используют для отборки пустой породы при добыче многих полезных ископаемых, а также для извлечения полезных компонентов при обогащении асбеста, слюды, угля и других полезных ископаемых.

При обогащении иногда используется разница в крупности полезных минералов и минералов пустой породы. Так, например, в россыпях крупная часть (валуны, галька) не содержит полезных минералов. Отделяя эту часть, достигают значительного повышения содержания ценных компонентов в мелкой фракции. Совместно с промывкой этот метод применяется на практике довольно часто (обогащение россыпей).

Также для разделения полезных минералов и пустой породы может использоваться разница в форме кусков и коэффициентах трения. Так, при движении по неподвижной наклонной плоскости асбестовой руды плоские волокна асбеста медленно скользят, а округлые куски пустой породы быстро скатываются вниз и могут быть собраны отдельно от волокна. Однако обогащение по трению применяется очень редко.

Наибольшее распространение в промышленности имеют гравитационные методы обогащения, основанные на использовании разницы в удельных весах минералов. В качестве среды, в которой производят разделение минералов по удельным весам, могут служить вода, воздух, тяжелые жидкости и тяжелые суспензии (взвеси). К гравитационным процессам относятся:

1) отсадка - разделение на решете под действием вертикальной струи воды или воздуха;

2) обогащение в потоке текущей по наклонной плоскости (обогащение на концентрационных столах, где разделение происходит под действием движения стола и потока воды, текущей по наклонной плоскости; концентрация на шлюзах, где разделение минералов происходит вследствие различной скорости движения частиц в потоке воды и улавливающих свойств-покрытий дна шлюза; разделение в винтовых сепараторах)

3) обогащение в тяжелых средах, в которых тяжелые минералы тонут, а легкие всплывают на поверхность.

Гравитационные методы широко применяются при обогащении железных и марганцевых руд, а также руд цветных и редких металлов, угля и других полезных ископаемых.

Сущность процесса отсадки заключается в разделении смеси зерен полезного ископаемого по плотности в водной или воздушной среде, колеблющейся (пульсирующей) относительно разделяемой смеси в вертикальном направлении.

Исходный продукт—смесь минеральных зерен различной плотности (рис. ) подается на решето, через отверстия которого проходит переменная по направлению и скорости восходящая и нисходящая струя воды.

Рисунок - Схема расслоения смеси зерен минералов различной плотности в пульсирующем потоке воды: а — в — соответственно начальное, промежуточное и конечное состояние системы (1—3 — зерна соответственное легкие, промежуточной плотности и тяжелые).

 

 

Шлюзы применяют для обогащения полезных ископаемых, характеризующихся значительным различием в плотностях разделяемых минералов, таких например, как золото- или оловосодержащие пески. В наиболее простом исполнении шлюз представляет собой неподвижный, установленный наклонно деревянный желоб прямоугольного сечения.

На дно желоба укладывают трафареты, изготовленные из различных материалов, ступенчатая или шероховатая поверхность которых способствуют удержанию осевших частиц тяжелых минералов

Исходный материал на шлюз подают непрерывно до тех пор, пока ячейки трафаретов не заполнятся частицами тяжелых улавливаемых минералов или металла. После этого загрузка прекращается и производится сполоск шлюза. Сначала подают воду для удаления из верхнего слоя осевшего продукта легких минералов, а затем подачу воды уменьшают, снимают трафареты и тщательно смывают с них накопившийся тяжелый продукт. Этот материал перемещают металлическими или деревянными гребками вверх по дну шлюза для дополнительного удаления легких минералов [пустой породы). Крупные куски породы, щебень и гальку выбирают вручную и удаляют в отвал. Оставшийся на дне шлюза концентрат смывают в отдельный приемник и направляют на дальнейшее обогащение в доводочные аппараты.

Винтовой сепаратор (рис. ) конструктивно выполнен в виде неподвижного винтообразного желоба 1,укрепленного на стойке 3. Исходная пульпа подается в верхнюю питающую часть желоба и свободно стекает под действием силы тяжести вниз. При этом происходит перераспределение минералов вследствие различных траекторий их движения: тяжелые минералы сосредоточиваются у внутреннего борта желоба сепаратора, а легкие — у наружного. Разгрузка тяжелых фракций осуществляется через отверстия в днище желоба, оборудованные специальными отсекателями2, а легких—в конце желоба свободным сливом. Винтовой желоб, являющийся основным рабочим органом сепаратора, состоит из ряда полувитков, штампованных из листовой стали или других износостойких металлов, сплавов и пластмасс, скрепленных между собой фланцевыми соединениями. Рабочую поверхность полувитков зачастую футеруют резиной или другими износостойкими материалами. По длине желоба устанавливается несколько отсекателей для отбора концентрата (тяжелая фракция) и промпродуктов.

Качество получаемых продуктов обогащения регулируется содержанием твердого в исходной пульпе, производительностью сепаратора и расходом смывной воды.

Концентрационный стол представляет собой слабо наклоненную в поперечном направлении качающуюся поверхность — деку с текущим по ней тонким слоем воды. Качание деки осуществляется при помощи привода возвратно-поступательного движения. Направление качаний горизонтальное, перпендикулярное к направлению движения воды. На рабочей поверхности деки установлены продольные пластинки (нарифления) различной высоты.

Схема работы концентрационного стола представлена  на рис.  (пунктирными линиями показаны условные траектории движения частиц различной плотности: 1—тяжелой; 2—промежуточной; 3—легкой).

Разделение минеральных зерен на деке концентрационного стола происходит под действием комплекса механических и гидродинамических сил. Главными результирующими силами, определяющими разрыхленность слоя материала и траекторию перемещения отдельных частиц, являются силы тяжести, гидродинамического воздействия потока воды и трения о поверхность деки.

Магнитное обогащение основано на использовании разницы в магнитной восприимчивости или магнитной проницаемости. Под действием поля, которое обычно создается электромагнитом или постоянными магнитами, удается выделять некоторые железосодержащие, марганцевые, вольфрамовые и другие минералы, обладающие повышенной магнитной проницаемостью. Чаще всего этот метод применяется при обогащении железных руд, реже - марганцевых, вольфрамово-оловянных и др.

При электростатическом обогащении используется различная электропроводность разделяемых минералов. В электрическом поле различные минералы в зависимости от их электропроводности и величины заряда, который они получают, движутся по разным траекториям и благодаря этому могут быть получены отдельно. Этим методом можно обогащать некоторые металлические и неметаллические ископаемые, но большого промышленного применения он пока не имеет.

Флотация основана на различной смачиваемости минералов. В этом процессе тонкоизмельченные частицы полезного ископаемого поддерживаются во взвешенном состоянии в воде, которая насыщается пузырьками воздуха. Вследствие различной смачиваемости частицы одних минералов прикрепляются к пузырькам воздуха и выносятся ими на поверхность, образуя пену, другие же остаются в воде. Удаляя пену с поверхности ванны, можно добиться отделения одних минералов от других. Флотация широко применяется при обогащении самых разнообразных полезных ископаемых.

Помимо перечисленных, существуют специальные методы обогащения, при которых используется разница в твердости и ковкости минералов, способность минералов растрескиваться при нагревании (декрипитация) и другие свойства.

За последние годы также получили развитие комбинированные процессы, в которых совместно с обогащением применяются металлургические способы и различные виды химической обработки. Такие процессы весьма эффективны при сложных комплексных и бедных рудах, переработка которых другими способами не дает удовлетворительных результатов.

Возможность применения того или иного метода обогащения определяется не только наличием достаточной разницы в используемых свойствах, но также размером включений минералов.

Приведенные методы обогащения применяются как самостоятельные процессы или же в комбинации друг с другом. Чаще всего в качестве самостоятельных процессов применяются флотация, гравитационные и электромагнитные методы обогащения. Из двух методов, дающих равные показатели, выбирают более дешевый. На выбор метода обогащения иногда влияют местные условия, например, наличие или отсутствие воды, источника электроэнергии, климат и т. д.

Вспомогательные процессы – это обезвоживание, пылеулавливание, и очистка сточных вод.

Обезвоживание - удаление влаги из продуктов обогащения. Получаемые на фабриках при обогащении руд продукты представлены, как правило, пульпами. В зависимости от содержания влаги продукты подразделяют на жидкие (40% влаги), мокрые (15-20…40), влажные(5-6…15-20), воздушно-сухие ( несколько %), сухие ( не содержат внешней влаги) и прокаленные (термически удалена химическая связанная вода). Конечная влажность обезвоженного продукта зависит от способа обезвоживания, свойств поверхности минералов, их плотности, крупности частиц  и соотношения Ж:Т. Наиболее простым способом удаления влаги является дренирование. Применяется для крупно- и среднезернистых продуктов. Конечная влажность 5-10%. Жидкие пульпы, содержащие мелкие и тонкоизмельченные частицы, обезвоживают сгущением и фильтрацией, с содержанием влаги 40-60% и 10-15% соответственно. Полное удаление влаги достигается сушкой.

Пылеулавливание -  процесс очистки воздуха перед выбросом его в атмосферу. Пылеулавливание включает в себя комплекс инженерных и технологических мероприятий и процессов, предназначенных для отвода запыленных газов от источник4ов образования пыли и последующего выделения твердых частиц из газового потока.

Существует три способа очистки воздуха:

- сухой – улавливание  частиц под действием силы  тяжести, центробежных сил, инерционных  сил или фильтрованием.

- мокрое пылеулавливание  основано на смачивании частиц  пыли водой или другой жидкостью  и осаждение ее в виде пульпы.

- электрический – заключается  в отрицательной ионизации частиц  пыли коронным разрядом постоянного  тока высокого напряжения и  осаждение их на осадительном  электроде.