Вопрос 44

Пневмомеханические флотомашины. Устройство, регулировка, и область применения.

Достоинства и недостатки.

У этих машин в механические аэраторы подают под давлением атмосферный воздух.

Флотомашина с пальцевым аэраторомконструкции “Механобра”.(рис.78.)

Пальцевый импеллер представляет собой полый конус, закрепленный на полом же валу 3. Нижняя часть конуса имеет крепленый фланец с расположенными на ней пальцами круглого сечения. Успокоитель

пульпы 4 состоит из вертикальных пластин, расположенных по радиусу. Передняя, наиболее изнашиваемая часть съемная. Для предотвращения оседания крупных частиц между нижней частью лопастей и днищем камеры имеется зазор шириной 180 мм. Лопасти успокоителя не только предотвращают бурление поверхности пульпы, но и способствуют диспергированию воздуха. Воздух поступает из воздуходувки в коллектор 5 и затем в полый вал. Основное диспергирование воздуха происходит при его истечении через отверстия между пальцами. Здесь же в виду большой турбулентности потоков образуется множество небольших зон с повышенным давлением, в которых активно растворяется воздух, выделяющийся из раствора по выходе пульпы из успокоителя. Обильное пенообразование позволяет удалять пену самотеком.

У машины можно гибко регулировать расход воздуха в каждой камере, высоту пенных порогов, возвращение части пены на перефлотацию (с осуществлением струйной флотации), величину донного потока. Простота конструкции машины сочетается с ее высокой производительностью и технологической эффективностью.

Флотомашина с вибрационным аэратором. (рис.79.)

Реализует ряд попыток применения звуковых колебаний для диспергирования воздуха. Машина состоит из камеры 1, электромагнитного вибратора 2,соединенного полым валом 3 с импеллером 4. Сжатый воздух через трубку 5 подается в импеллер, представляющий собой диск из листового железа. В диске имеются конические отверстия 6, распределенные равномерно по всей площади диска. На его нижней стороне имеются радиальные трубы 7, выведенные к полому валу и снабженные отверстиями 8, расположенными соосно с отверстиями 6. При вибрации диска благодаря конической форме отверстий 6 пульпа в камере циркулирует так, как показано на рис.79., создавая зоны разряжения при выходе из отверстий. Сюда поступает воздух из отверстий 8, кроме того, выделяются растворенные газы. Циркуляция пульпы задерживает пузырьки в нижней зоне камеры. В верхней зоне пульпа относительно спокойна.

Вопрос 45

Вспомогательное флотационное оборудование.

Реагентные питатели.

Для точной равномерной подачи реагентов. Конструкция и принцип действия зависят от характеристики реагентов. Соответственно этому питатели подразделяются на :

1. для сыпучих реагентов:

а) ленточный - состоит из небольшого бункера 1, дном которого является лента конвейера 2, медленно перемещающаяся при помощи червячного привода. Торцевая стенка бункера не доходит до ленты, щель между ними регулируется при помощи шибера 3. При движении ленты из бункера выдается слой порошкообразного реагента. Производительность регулируется положением шибера.

б) тарельчатый (рис.90.б.) – состоит из цилиндрического бункера1, оканчивающегося внизу выходным отверстием 2, на не большом расстоянии от которого находится тарелка ( ровный круглый диск) 3. Тарелка медленно вращается при помощи специального привода. Реагент высыпается на тарелку, образуя на ней конус, от которого не подвижный, косо поставленный скребок непрерывно отсекает часть реагента в желоб. Количество реагента регулируется положение скребка.

2.для жидких реагентов:

а) скиповый (рис91) – состоит из прямоугольного бачка 1, наполненного жидким реагентом, стакана – скипа 2 с оттянутым носиком и приливами. при помощи рычажного привода 3 скип периодически поднимается вверх, а затем опускается вниз. Опускаясь вниз, скип погружается в раствор реагента и наполняется им. Поднимаясь и наклоняясь, скип выливает раствор в приемную воронку. Регулирование расхода реагента достигается изменением высоты поднятия скипа при помощи гаек 4, чем изменяется длина плеча 3. Скиповые питатели бывают 1, 2 и 4 –х камерные, причем каждая камера работает независимо от других.

б) стаканчиковые (рис.93.) – состоит из бачка 1, в который налит жидкий реагент, вертикального диска 2, на котором свободно подвешены стаканчики 3. Диск медленно вращается в направлении стрелки. Стаканчики, погружаясь в реагент, наполняются им. Поднимаясь, стаканчики задевают нижней частью за стержень 4 и наклоняются, причем реагент выливается в желоб 5, по которому стекает к месту назначения. Расход реагента регулируется перемещением стержня 4. В результате этого изменяется угол наклона стаканчиков и степень их опорожнения.

в) порционные – отличаются высокой точностью, возможностью автоматического регулирования. Эти питатели имеют особый мерник, заполняемый раствором до уровня, ограниченного нижним концом мерной трубки. С помощью электромагнита питание отключается, золотник под давлением пружины перекрывает входное и открывает сливное отверстие и реагент поступает в процесс.

г) импульсные (рис.115) – представляют собой емкость с калиброванным отверстием. Это отверстие с помощью клапана и соленоида открывается на строго определенное время. Если отверстие имеет постоянное сечение и давление реагента перед отверстием также постоянно, то величина дозы зависит только от времени открытия.

д) питатели истечения – перспективны для чистых реагентов или растворов (Кх, сернистого Na и др.). Реагент вводят снизу, сливное отверстие расположено в верхней части корпуса. Расход регулируется ниппелями, которые периодически открываются и закрываются с помощью золотников, приводимых в действие электромагнитами.

3. для вязких реагентов – масел:

шкивные (рис.94) – в бачек 1 налит реагент, в который погружен шкив 2, медленно вращающийся в направлении стрелки. Поверхность шкива покрывается тонким слоем реагента и увлекает его за собой. Затем этот слой снимается со шкива скребками 3 и поступает в желоб 4. Постоянство заполнения бачка реагентом обеспечивает поплавковое устройство 5, открывающее отверстие трубы 6 при чрезмерном понижении уровня реагента в бачке. Расход реагентов у питателей данного типа регулируют изменением ширины скребка 3 или числом скребков, прижатых к шкиву.

Контактные чаны (рис.95).

Применяются для осуществления контакта минеральных частиц с реагентами в течение необходимого времени. Главной гидродинамической задачей чанов является создание однородности перемешиваемой пульпы по концентрации в ней реагентов, по плотности и по крупности частиц в отдельных участках. Правильное осуществление контакта пульпы с реагентами имеет большое значение для оптимального закрепления реагентов на поверхности минеральных частиц. От интенсивности и продолжительности перемешивания зависит поступление реагентов из жидкой фазы к поверхности минералов, десорбция.

Чан представляет собой круглый бак, внутри которого находится центральная труба 1 с рядом боковых отверстий, открытая сверху и снизу. По оси чана расположен вертикальный вал, приводимый во вращение клиноременной передачей. На нижнем конце вала укреплена пропеллерная мешалка 2. Пульпа поступает в верхнюю часть трубы 3. В ту же трубу поступает через боковые отверстия и часть пульпы из чана. Вращение вала обуславливает вертикальную циркуляцию пульпы ( показана на рис. стрелками) и наряду с этим вращательное движение ее в горизонтальной плоскости. В результате достигается интесивное перемешивание пульпы.

Поскольку мешалка расположена гораздо выше дна чана (на расстоянии 1/3 от его высоты), то при его остановке и осаждении пульпы мешалка не заиливается и может быть пущена в ход без предварительной очистки чана. Полезный объем можно регулировать изменением уровня пульпы путем открытия запасных отверстий в боковой стенке чана.

Вопрос № 46.

Факторы, определяющие влагоудерживающую способность продуктов обогащения. Классификация видов влаги, способы их удаления.

1)гранулометрический состав(крупность продуктов обогащения). Чем < частица мат-ла, тем > межфазная поверхность раздела, тем > свободной поверхностной энергией обладает такой материал.F=δ ж- т *S, где:F-свободная поверхностная энергия; δ ж- т- поверхностное натяжение на границе раздела т-ж;S- межфазная площадь поверхности частиц. Чем >F, тем > проявляется действие поверхностных сил, поверхность будет удерживать> кол-во адсорбированной влаги.Крупность частицможно охарактеризовать величиной уд. поверхности по объемуSv, (м² \м³) и по массеSm, (м²\кг). Для шара, кубаSv= 6\d;Sm=6/d* δ;

2)форма частиц- оказывает влияние на величину уд. поверхности, оценивается коэффициентом формы зерен. Ψ= площадь пов-ти частицц сферич. формы / площадь пов-ти ч-ц неправ. формы, масса которых = массе сферической частицы. Ψ< 1 по физическому смыслу. На практике Ψ=0,5-0,7.Уд. поверхность ч-ц неправильной формы > уд. поверхности ч-ц правильной формы, следовательно, влагоудерживающая способность реальных порошков выше.Sv=6/d* Ψ-для реальных порошков.

3) пористость в слое осадка. Характеризуется 2-мя коэф-ми:

а)m- пористость- это отношение суммарного объема пор (пустот) ко всему объему материала в насыпке(не в монолите) б)e-коэффициент пористости - это отношение суммарного объема пор к объему твердой. части (без учета пор).

Величина пористости зависит от способа укладки ч-ц в слой. Различают кубическую и гексагональную укладку. При более плотной гексагональной укладке – ч-цы будут удерживать < кол-во капиллярной влаги, но удалить такую влагу гораздо труднее, т.к. сила капиллярного давления выше в 4,7 раза.(r1/r2=4.7.

4)структура осадка.

а) однородная структура (равномерная)-мелкие частицы равномерно распределяются м/у крупными и забивают крупные капилляры, тем самым снижая объем пор и величину скорости фильтрации. Удалить капиллярную влагу труднее.

б) двухслойная структура-более благоприятна для процесса обезвоживания, т.к. дает более пронцаемый слой. Жидкость свободно фильтруется; имеет место в ленточных вакуум-фильтрах.

5)физико-химические св-ва(смачиваемость пов-ти твердого)-хар-ет молекулярное взаимодействие воды с тв. поверхностью и проявляются в полном или частичном растекании капли воды на поверхности тв.Q- краевой угол смачиваемости. ПриQ<90С гидрофильна. ПриQ>90С - гидрофобна.

Чем гидрофобнее поверхность тел, тем < влагоудерживающая способность ч-ц, т.е. способность удерживать адсорбированную и капиллярную влагу.

Классификация продуктов по влажности:

1.обводненные продукты-пульпы и суспензии - мех. смесь тв. и воды, обладающего подвижностью жидкости. Содержание воды не < 40 %.

2.мокрые продукты-получаются после предварительного обезвоживания 1-х продуктов. Сод-т остатки гравитационной влаги, адсорбированную и капиллярную влагу. Влаги 15-40%.

3.влажные продукты содержат 5-15% влаги, не обладают текучестью, нет остатков гравитационной влаги.

4.воздушно-сухие продукты получаются после высушивания на воздухе влажных продуктов. Только гигроскопическая влага. Не >5% влаги.

5.сухие продукты получаются после термической сушки при условии удаления всей гигроскопической влаги.

На процессы удаления влаги из материала значительное влияние оказывает энергия связи жид. с пов-ю тв; чем>энергия связи, тем труднее отделить влагу от материала. В зависимости от энергии связи молекул воды с минеральной поверхностью различают виды влаги (класс-я академика Ребиндера)

Виды влаги: (в порядке убывания)

1.химическая или связанная влага(внутренняя): а) кристаллизационная (сод. в кристаллогидратах),CuSO₄ *5H₂O–медный купорос; влага удаляется в молекулярной форме приtдо300⁰С.; б) конституционная содержится в виде ионов Н⁺,ОН ^-,Н₃О ^-.CuCO₃ *Cu(OH)₂ –малахит. Удал. в виде молекул при Т>300-500 С. В процессах обезвоживания хим. влага НЕ удаляется.

2.адсорбированная(пленочная)- это физ.-хим. влага, которая удерживается на поверхности тв. частиц в виде гидратной пленки силами адсорбции.а)гигроскопическая. Гигроскопичность- св-во пористых тел адсорбировать на своей поверхности парообразную влагу из воздуха, которая образует на поверхности тонкие пленки влаги и заполняет структурные поры и трещины. Количество зависит от влажности окружающего воздуха и от природы самого материала (капиллярно-пористые-рудные к-ты; калоидные-торф, глина, желатин). Гигроскопическая влага обладает аномальными свойствами:- плотность >1 г/м³(H₂Oв антроцитах 3 г/м³);-tзамерзания -78С (H₂O- 4С),материал не смерзается;-меньшая растворяющая способность. Эти свойства обусловлены тем, что диполи гигроскопической влаги прочно удерживаются в энергетическом поле поверхности минерала, что затрудняет их движение по сравнению с молекулами свободной влаги.б)если тв тело из атмосферы с относительной влажностью<100% поместить в воду, т.е.=100%, то происходит достраивание пленок воды до максимальной гигроскопичности, такая влага называется прочносвязанной, по своей природе это гиграс-я влага.

в)адгезионная- образует над слоями прочносвязанной влаги > толстые пленки воды, удерживание происходит силами адсорбции, но < прочными. Ориентация диполей воды < правильная. Из-за этого аномальные свойства проявляются слабее. Обладает пониженной растворяющей способностью иtзамерзания.

3.капиллярная-физико-механическая влага, заполняет промежутки м/у частицами и пустоты в самих частицах и удерживается в них силами капиллярного давления.

-внутрипромежуточная влага; -капиллярно-стыковая влага; -внутрикапиллярная: макрокапиллярная-(r,> 10^-5) и микрокапиллярная(r<10^-5).

1-част тв,2-пленочн адсорбированая влага,3-внутрипромежуточная влага,4- манжеты капиллярно-стыковой влаги,5-внутрикапилярн,6- свабодн. гравитационная влага.

4.свободная гравитационная влага-появляется, когда все поры и капилляры заполнены водой, свободно перемещающейся м/у частицами тв под действием силы тяжести.

Вопрос № 47.

Отстаивание и сгущение. Сущность процессов и теоретические основы. Факторы, влияющие на эффективность процессов. Применение коагулянтов и флокулянтов при сгущении пульп.

Сгущение-это процесс осаждения тв. частиц в суспензии (пульпе) под действием силы тяжести или центробежной силы с образованием сгущенного продукта (песков) и удалением основной массы воды в виде слива. Сгущение под действием центробежных сил производится в осадительных центрифугах (на рудообогатительных ф-ках не используется, только на угольных) и в гидроциклонах.

Цель :-получение уплотненного сгущенного продукта (сгущение),

-получение относительно чистого слива (отстаивание или осветление).

-часто решаются обе задачи одновременно (сгущение).

Основное назначение - повысить концентрацию тв фазы в сгущенном продукте по сравнению с исходной пульпой и выделить возможно большую массу воды из тонких продуктов обогащения перед последующими операциями обезвоживания. Сгущению подвергают промпродукты для удаления части воды перед последующими операциями, к-ты перед фильтрованием, хвосты перед сбросом в хвостохранилище для получения оборотной воды.

Теоретические основы: в сгустителях существует по высоте несколько зон. В верхних слоях пульпы концентрация тв. частиц невысокая и частицы осаждаются в условиях свободного падения со скоростью V₀-скорость свободного падения. Формула Стокса:

м/с; где -плотность тв, кг/м³;-плотность среды;d-диаметр частицы ,м;-вязкость среды.

По мере увеличения концентрации частиц в нижележащих слоях скорость их осаждения уменьшается. Когда концентрация частиц достигнет определенного предела, осаждение их происходит в условиях стесненно падения. При этом крупные быстрооседающие ч-цы тормозятся >мелкими,скорость их осаждения выравнивается и ч-цы осаждаются всей массой. Скорость ч-ц при стесненном падении Vстесн=кVo, где к- коэффициент снижения скорости. (к<1)

В придонном слое при уплотнении (сжатии осадка концентрация тв частиц максимальна, а скорость осаждения стремится к 0. При этом вода выжимается из осадка под давлением вышележащих слоев и перемещается снизу вверх. Обычно скорость осаждения находят опытным путем при отстаивании пульпы в цилиндре.

Факторы, влияющие на эффективность процесса сгущения:

1.плотность и форма частиц.

2. минералогический и гранулометрический составы тв. фазы.

3. содержание тв в исходной пульпе и в сгущенном продукте.(на практике 40-70%);

4. вязкость, рН, температура пульпы.

5. наличие реагентов в пульпе.

6. конструктивные особенности аппаратов.

Плотность исходной пульпы оказывает двоякое влияние: при сгущении > плотных пульп увеличивается производительность сгустителя по твердому, но из-за стесненных условий падения уменьшается скорость осаждения частиц и тв частицы выносятся в слив. В жид пульпах тв частицы осаждаются быстрее, это приводит к увеличению объемов пульпы, подаваемой в сгуститель, к увеличению скорости восходящих потоков и к увеличению выноса тонких частиц в слив. Для каждого сгущенного продукта есть своя оптимальная плотность исходной пульпы, которая подбирается опытным путем.

Применение коагулянтов и флокулянтов.

а)по Геймгольцу: образованием на границе тв-ж ДЭС и появление электростатических сил отталкивания, препятствующих слипанию частиц и > быстрому осаждению. Для снижения агрегативной устойчивости в суспензии вводят реагенты-коагулянты, представляющие собой электролиты с поливалентными ионами, которые вызывают сжатие ДЭС. Сжатие ДЭС приводит к тому, что при столкновении ч-ц и отсутствия сил отталкивания происходит их слипание (агрегирование), такие агрегаты быстрее оседают под действием силы тяжести-это механизм электролитической коагуляции.

Коагуляция-слипание частиц в каллоидных и грубодисперсных системах под действием молекулярных сил сцепления( сил Ван-дер-Ваальса) в рез-те уменьшения сил отталкивания. Коагулянты: электролиты с поливалентными ионамиCa(OH₂)-гашеная известь,FeSO₄,H₂SO₄.

б) по Дерягину механизм устойчивости объясняется образованием у поверхности тв ч-ц гидратных слоев, обладающих механической упругостью. Для снижения агрегативной устойчивости применяют реагенты, гидрофобизирующие поверхность частиц, снижающие устойчивость гидратных слоев и способствующие слипанию частиц при столкновении (реагенты- собиратли-ксантогенаты, олеаты, амины, синтетические жирные кислоты).Механизм называется гидрофобной флокуляцией.

Флокуляция полимерами(мостиковая флокуляция):молекулы флокулянта-полимера содержат группы, способные адсорбироваться на поверхности частиц. Полимерные цепи связывают тонкие ч-цы в макромолекулы (флокулы), образуя м/у частицами мостики. Скорость осаждения флоккул в сотни раз выше, чем нефлокулированых частиц.

В магнит.дешламаторах и сепараторах имеет место магнитная флокуляция. Намагниченные ч-цы притягиваются др к др разноименными полюсами, образуя длинные цепочки.

Высокомолекулярные реагенты-флокулянты.

1.Природные-желатин, крахмал (С₆Н₁₀О₅)_п , дикстрин (продукт неполного гидролиза крахмала), столярный клей и др. Дороги, дефицитны, на практике не используются.

2.Синтетические-в зависимости от знака заряда получаются функциональные группы, при диссоциации подразделяются на:

- анионные («Комета», «Метас», полиакриловая кислота);

- катионные (полиэтиленамин, КОД-кубовые остатки +дихлорэтан);

- амфотерные (гидролизованый полиакриламин);

- неионогенные (полиакриламин).

Вопрос № 48.

Фильтрование. Сущность процесса, теоретические основы. Классификация способов фильтрования. Факторы, влияющие на эффективность фильтрования.

Фильтрование – это процесс разделения тв. и жидкой фаз пульпы посредством пористой перегородки под действием разности давлений Р по обеим сторонам перегородки, при этом жидкая фаза проходит через поры перегородки и собирается в виде фильтрата, а тв фаза задерживается на перегородке в виде осадка - кека.Р – движущая сила процесса.

В зависимости от способа создания разности давлений различают фильтрование:

1.под давлением гидростатического столба фильтруемой жидкости (бытовые фильтры);2.пресс-фильтрование – фильтрование под избыточным давлением. Когда пульпа под давлением в несколько десятков атмосфер подается на пористую перегородку Р1>>Р2, Р2-атмосферное.;3.вакуум- фильтрация –создается разряжение с внутренней стороны фильтрующей перенородки.Р2<<Р1, Р1-атмосферное;4.возможна комбинация этих способов.

Фильтрование применяется для обезвоживания тонкодисперсных и шламистых материалов (-0,5 мм). Породы обезвож-я после ф-ия имеют влажность: угольные шламы - W=20-25%; рудные концентратыW= 10-16% при традиционной конструкции фильтров,W=6-7(9)% при новых конструкциях.

На процесс влияют 2 группы факторов:

1.Макрофакторы: а)площадь поверхности фильтрования; б) разность давлений; в)толщина кека; г)вязкость пульпы. Эти факторы поддаются точному учету и контролю с помощью соответствующих приборов.

2. Микрофакторы:а)размер и форма пор осадка и фильтровальной перегородки; б)электрическое состояние поверхности перегородки и осадка в жидкой фазе; в) физико-химич характеристики пов-ти твердого (смачиваемость). Эти факторы не поддаются непосредственному контролю и о их величине судят косвенно, по удельному сопротивлению фильтрования.

Теоретические основы процесса фильтрования:

Скорость фильтрования - объем фильтрата выделевшегося в единицу времени с единицы фильтрующей поверхности. /,гдеF– площадь фильтрования,V– объем,t- время

Скорость фильтрования при ламинарном движении жидкости определяется по закону Дарли:

, где h– толщина, высота слоя, м;k_ф– коэффициент фильтрации, м/с зависит от размера и формы частиц, пористости и вязкости жидкости; - разность давлений, Па; - плотность жидкости, кг/м³.

Фильтровальные воды через слой осадка и фильтрующую поверхность можно рассмотреть так же как истечение жидкости через капилляры в осадке. Объем воды в м³/с, проходящей через сечение капилляра по закону Пуазейля выражается в следующей зависимости:

, где d- диаметр капилляра,l- длина капилляра,м,- вязкость жидкости, Па*с;

Скорость фильтрования жидкости через слой осадка зависит от разности давлений Р, толщины слоя осадкаn, удельного сопротивления осадкаr₀ и удельного сопротивления фильтроткани.

. Приравнивая правые части уравнений получим основное уравнение фильтрования для несжимаемых осадков:.

В процессе фильтрования различают следующие периоды (зоны):

1 зона набора осадка– под действием разности давлением происходит однофазное движение жидкости ч/з поры фильтровальной перегородки и удаляется гравитационная влага, при этом скорость фильтрования в начале периода увеличивается, достигает максимального значения во 2 половине периода, к концу периода уменьшается, что объясняется увеличением сопротивления, образованием осадка, частичной забивкой пор фильтроткани. Влажность осадка уменьшается, а его высота достигает максимальных значений.

2 зона обезвоживанияи просушки осадка – начинается в тот момент, когда фильтровальная перегородка с кеком выходит выше уровня пульпы в ванне. В первой половине периода под действием разности давлений из кека удаляются остатки гравитационной влаги и начинается двухфазное движение, когда наряду с жид ч/з поры в кеке и фильтроткани движется воздух из атмосферы. При этом из кека удаляется внутрипромежуточная капиллярная влага; скорость фильтрования падает, пока не станет ровной 0. Вторая половина второго периода – зона просушки, когда увеличивается объем движущегося через поры воздуха, при этом удаляется внутрипромежуточная капиллярная влага, частично капиллярно-стыковая, капельки адгезионной влаги при > разряжении. После наступает момент, когда через слой осадка будет фильтроваться только воздух, конечное влагосодержание осадка соответствует равновесному состоянию, когдаР уравновешивается адсорбционными и капаллярными силами твердой фазы. Влажность кека минимальна.

3 зона отдувки кекаи механического снятия его ножом. Подача сжатого воздуха с внутренней стороны фильтровальной перегородки производится разгрузка кека на ленточный конвейер или в бункер, одновременно осуществляется продувка пор фильтроткани сжатым воздухом. Влажность отдуваемого кека несколько повышается за счет остаточной влаги из пор фильтроткани.

4 зона регенерации фильтроткани- продувается сжатым воздухом, промывкой водой, подаваемой под давлением, с внутренней стороны перегородки.

Один цикл фильтрования включает все 4 зоны (1:1,6:0,35).

Вопрос № 49.

Методы интенсификации процессов обезвоживания.

Для удаления из продуктов обогащения избыточной влаги применяют ряд операций, называемых обезвоживанием. Избыточная влага удорожает перевозку, уменьшает сыпучесть, повышает смерзаемость. При выборе методов обезвоживания надо стремиться к снижению конечной влажности обезвоженных продуктов.

Способы интенсификации процессов дренирования:

Дренирование – процесс обезвоживания обводненных и мокрых зернистых продуктов, основанный на естественной фильтрации жидкости через слой материала и пористую перегородку под действием силы тяжести.

Прим. механические и хим способы интенсификации. Хим. методы осуществляются с помощью реагентов – обработка обезвоживаемых продуктов ПАВами (эффективен ДБ), что уменьшает силы сцепления м/у частицами, повышает их подвижность, продукт лучше уплотняется, вода удаляется > интенсивно. Мех-е: 1. грохота с горизонтальными ситами улучшают показатели по сравнению с наклонными ситами за счет большего времени нахождения материала на сите; 2. создание вакуума под грохотом. Основная масса воды выделяется в первом отсеке подситного пространства, не связанного с вакуум-системой. Дополнительное обезвоживание происходит над отсеками, подключенными к вакууму, при перемещении материала вдоль сита (снижается производительность грохота); 3. При повышении температуры вязкость жидкости снижается, т.е. при поддержании в обезвоживающих бункерах > высокой температуры скорость фильтрации воды будет возрастать (внутрь бункеров вводят трубы отопления); 4. омасливание обезвоживаемых продуктов (удорожает процесс).

Способы интенсификации процессов сгущения:

Сгущение- процесс осаждения тв частиц в суспензии (пульпе) под действием силы тяжести или центробежной силы с образованием сгущенного продукта (песков) и удалением основной массы воды в виде слива. Интенсифицировать процесс можно совершенствуя аппараты и создавая новые высокопроизводительные сгустительные аппараты. Уделяют внимание конструкции загрузочного устройства сгустителя, из-за сложности движения потоков суспензии в сгустителях. Предложены три способа подачи питания: через центральную трубу, отверстия в боковой стенке центральной трубы и трубки в чане сгустителя (переферическая загрузка). Более рациональна питания через отверстия в боковой стенке центральной трубы, т.к. улучшается осаждения частиц. Применяют различные реагенты для увеличения скорости осаждения твердой фазы суспензии: электролиты, гидрофобизаторы и синтетические высокомолекулярные флокулянты. Электролиты – эффективные коагулянты. Их концентрация в суспензии должна быть такой, при которой двойной электрический слой не препятствовал бы слипанию частиц при их столкновении. Гидрофобизирующие реагенты взаимодействуют с поверхностями частиц, разрушают гидратные оболочки и способствуют слипанию частиц (ксантогенат, амины, олеаты, и другие реагенты-собиратели). Так же применяют высокомолекулярные, водорастворимые полимерные флокулянты. В промышленных условиях - синтетические флокулянты: метасол, гипан, суперфлок и другие. Важное значение имеет способ подачи и перемешивания флокулянта с суспензией. В настоящее время на фабриках осуществляют единовременную и рассредоточенную (дробную) подачу флокулянтов. Иногда для повышения эффективности сгущения в суспензию подают воду, чем обеспечивают ее разжижение.

Способы интенсификации процесса фильтрования.

Фильтрование – процесс разделения тв и жид фаз пульпы посредством пористой перегородки под действием разности давлений по обеим ее сторонам, при этом жид фаза проходит через поры перегородки и собирается в виде фильтрата, а тв фаза задерживается на ней в виде кека. Термические методы интенсификации (подогрев суспензии в ванне фильтра до 40 – 60 С) позволяют при фильтровании труднофильтруемых шламистых продуктов увеличить производительность фильтра по тв и снизить влажность осадка. Применяют присадку крупнозернистого продукта при фильтровании шламистых суспензий (крупнозернистого, т.к. снижается удельное сопротивление осадка из-за увеличения диаметра пор, по которым удаляется вода). Применяют в углеобогащении. Так же применяют механическое уплотнение осадка ударным действием (например, на ленточных фильтрах). ПАВ при подаче в обезвоживаемые суспензии изменяют смачиваемость поверхности твердых частиц, снижают поверхностное натяжение воды и улучшают структуру осадка. Гидрофобизация поверхности частиц способствует повышению скорости фильтрования и снижен6ию удельного сопротивления осадка. Для интенсификации процесса фильтрования обычно применяют мылонафт, сивушные масла, полиспирты и другие реагенты. При подаче масла в обезвоживаемую суспензию поверхность частиц гидрофобизуется, что способствует быстрому и эффективному фильтрованию. Перспективным направлением является подача в фильтруемую пульпу водоотталкивающих жидкостей. Такие жидкости, взаимодействуя с твердой фазой, вытесняют с ее поверхности воду, что способствует снижению влажности осадка.

Интенсификации процесса сушки.

Повышают температуру и скорость движения подаваемого в сушилку сушильного агента, герметизируют сушильные тракты с целью исключения подсосов воздуха и комплексно механизируют процесс сушки. Установлена возможность подачи в сушилки сушильного агента со скоростью 80 – 100 м/с и температурой до 1500 С, что интенсифицирует тепло- и массообмен, снижаются затраты на сушку минерального сырья. Для совершенствования сушильных аппаратов используют процесс сушки в виброкипящем слое, пропуская газ через слой материала. Скорость сушки возрастает с увеличением частоты и амплитуды вибрации слоя сушимого материала.Сушка продуктов обогащения перегретым паром – более эффективный процесс по сравнению с сушкой дымовыми газами или нагретым воздухом. Установлено, что скорость сушки перегретым паром в 2-3 раза выше, чем при сушке дымовыми газами.

Вопрос № 50.

Оборотное водоснабжение на предприятиях.

Полный водооборот характеризуется использованием всех стоков предприятия. В Этом случае потерями воды считают фильтрацию ч/з стенки и ложе хранилища (в случае о.ф.) и продувочные воды – специальный сброс сильно засоленных вод снижения солесодержания оборотной воды.

«+» снижение практически до 0 расхода воды. Свежая вода может совершенно не забирается, не используется в горнодобывающей, горноперерабатывающей отрасли за счет вовлечения в оборот дренажных вод (в данном случае, техническая вода).

«-» увеличение солесодержания в оборотной воде по мере увеличения числа оборотов этой воды, что может привести к увеличению отложений по водоводам, к снижению технологических показателей.

Схема оборота внутриоборотного водоснабжения.

1.Схема поциклового водооборота.

Схема зависит от перерабатываемой руды и применяемой технологической схемы обогащения, а для фабрик, перерабатываемых руду флотацией от ассортимента и количества вводимых в процесс флотационных реагентов.

«+» возможность повторного использования, например, реагентов, что позволяет снизить их расход на тонну руды. Увеличение вероятности извлечения ценных компонентов, которые по каким – то причинам ушли со сточными водами.

«-»относительно быстрое засоление вод, > количество локальных очистных сооружений.

2.Схема поцехового водооборота.

Предполагается, что качество всех трех продуктов близко или же, что их смешение приведет к самоочищению стоков, например, вызовет выпадение в осадок каких-либо загрязнений или же нормализацию рH(щел+кислые стоки). Так же предполагается, что очищенная вода после единых очистных сооружений удовлетворяет по качеству требованиям технологических процессов всех циклов.

«+» мало затрат на очистные сооружения, возможное использование взаимоочистки.

«-»разубоживание концентрации ценных компонентов в сточной воде и снижение вероятности повторного использования реагентов и улавливание ценных компонетов.

3.Схема общего водооборота.

Построение таких схем предусматривает:

организацию ступеней очистки стоков после отдельных циклов и переделов - объединение частично очищенных сливов для совместной очистки - доочистку отдельных потоков общего слива в соответствии с требованием того технологического процесса, в котором каждый поток направляется.

«+»обеспечивает возможность эффективной утилизации извлекаемых ценных компонентов путем их направления в предшествующие технологические операции или перерабатываются в отдельном цикле; объединение частично очищенных стоков позволяет использовать эффекты взаимоочистки и резко снижает эффект соленакопления, наблюдаемый при поцеховом и поцикловом обороте.

«-» значительные капитальные затраты и затраты на обслуживание аппаратов очистки, что может компенсироваться за счет вторичного использования или продажи уловленных в процессе очистки компонентов сточных вод.

Вопрос № 51.

Схемы фильтровальных уста­новок. Компоновка оборудования, достоин­ства и недостатки.

В состав любой фильтровальной установки, кроме самого вакуум-фильтра, входят аппараты для создания давления и разряжения – воздуходувки и вакуум-насосы, емкости для сбора фильтрата, центробежные насосы, контрольно-измерительная аппаратура. В практике фильтрования наибольшее распростра­нение получили 2 схемы вакуум-фильтровальных установок, которые раз­личаются по способу удаления фильтрата из ресивера.

1. Схема с самотечным удале­нием фильтрата из ресивера.

2. Cхема с принудительным уда­лением фильтрата из ресивера центробежными насосами.

1 схема:

Поскольку на поверхности воды в гидрозаторе действует атмосферное давление Р1, а в ресивере ниже атмосферного Р2, то вода из гидрозатвора будет подниматься по трубе на высоту Н1, которая соответствует разности давлений Р1-Р2 для истечения жидкости из ресивера ее уровень должен превышать Н1 на 0,5-1 м, таким образом высота барометрической трубы от днища ресивера до гидрозатвора определяется по формуле:Н=Н1+1м+,

м, (10,5м), где -потери напора по длине барометрической трубки. Н1=(Р/104), м.вод.ст. При применении данной схемы фильтры и ресиверы должны устанавливаться выше гидрозатвора на 10,5 м, т.е. на верхних отметках зданий. Это приводит к увеличению высоты зданий – основной недостаток.

Преимущества: простота компоновки; надежность в работе; возможность индивидуального отвода фильтрата от каждого фильтра; низкий вакуум в зоне набора осадка обеспечивает небольшую толщину кека и > ее пористость, а > высокий вакуум в зоне просушки обеспечивает глубокое обезвоживание кека за счет Р.

2 схема:

Преимущества: для обеспечения необходимой высоты барометрической трубки гидроловушка подводится к верхней отметке здания, что не приводит к вынужденному увеличению высоты фильтрационного отделения. В этой схеме фильтры могут располагаться и на нижних отметках здания.

Недостатки: >капитальные затраты, которые возрастают при необходимости установки резервных насосов; необходимо контролировать уровень фильтрата в ресивере, при его переполнении должен автоматически включаться резервный насос, отсюда вытекает необходимость узла автоматизации для включения резервного насоса; трудно регулировать вакуум в зоне набора осадка.

Схема фильтрационной установки с раздельным вакуумом в зонах 1 и 2 и с самотечным удалением фильтрата для труднофильтровальных тонкозернистых концентратов.

На > о.ф. черной и цветной металлургии, калийных предприятиях применяются схемы с самотечным удалением фильтрата (1). Однако на некоторых ф-ках ЮГОКа, МГОКа фильтрат удаляется насосами.

В зависимости от схемы соединение фильтров с вакуум-насосами и ресиверами различают вакуум-системы:

а) с индивидуальным отводом фильтрата от каждого фильтра (т.е. каждому фильтру свой ресивер)

б) с групповым отводом фильтрата, когда на несколько фильтров (3-5) устанавливается один рессивер.

Вопрос № 52.

Назначение, устройство и эксплуатация вакуум - фильтров.

Вакуум-фильтры подразделяются на:

1)фильтры периодического действия (рамные в.-ф.),применяемые для осветления растворов от мути и в гидрометаллургии зодота; 2)вакуум-фильтры непрерывного действия:(1-барабанные с внешней фильтрующей поверхностью; 2-барабанные с внутренней фильтр-щей пов-тью; 3-дисковые в.ф. с боковой фильтр-щей пов-тью,4-ленточные в.ф. с гориз-ой фильт-щей пов-тью).

Барабанные вакуум-фильтры с внешней фильтрующейповерхностью(БОУ-барабанные, общего назначения с деталями из углеродной стали) применяются для пульп, где скорость осаждения твердых частиц не превышает 18 мм/с; на ф-ках, перерабатывающих руды цветных и редких металлов (Zn,Cu,Pb, медно-пиритные, молибденовые, баритовые концентраты). Недостатки: занимает > площадь помещении при малой площади фильтров, требует длительного времени для замены фильтроткани. Поверхность барабана обтянута фильтротканью. При вращении барабана, нижняя часть которого погружена в ванну, происходит накопление и подсушка осадка. Оборудован приспособлением для промывки осадка.

Барабанный вакуум-фильтр с наружной фильтрующей поверхностью: 1-барабан, 2- трубы для отвода фильтрата, 3- цапфа, 4- распределительная головка, 5- устройство для намотки проволоки, 6- скребок, 7- переливное окно, 8- мешалка, 9- корыто, 10 и 11-приводы барабана и мешалки,12-дренажный люк.

Барабанные вакуум-фильтры с внутренней фильтрующей поверхностью (ВУ – с внутренней поверхностью, детали из углеродной стали) применяются для быстросодержащих зернистых пульп, для которых скорость осаждения твердых частиц > 18 мм/с; на о.ф. по обогащению апатитовых и фосфоритовых руд. Суспензия поступает внутрь барабана по трубе и заполняет его до необходимого уровня. Под действием вакуума и силы тяжести происходит формирование осадка.Осадок из барабана разгружается ленточным конвейером.

Дисковые в.ф.получили наибольшее распространение на о.ф. для фильтрования рудных и угольных суспензий с содержанием класса 0,074 мм 65% и >.

Обладают следующим приемуществом перед барабанными:

1.большой площадью фильтрования → больш. произв-тью;2.более лёгкая замена фильтроткани;3.меньшая металлоёмкость конструкции.

При вращении вала с дисками при неподвижной распределительной головке каналы вала последовательно совмещаются с камерами распределительной головки. В результате чего в секторах фильтра создается вакуум или подается сжатый воздух. Если дисков меньше 6 фильтр оборудуется одной распред головкой, если 8 и более, то двумя распред гол. В этом случае можно создавать раздельный вакуум: в зоне набора осадка давление до 300мм рт ст, а в зоне обезвоживания и просушки до 680мм рт ст. Для отдувки осадка применяют клапан мгновенной отдувки. Для получения ровного слоя осадка пульпу перемешивают роторной мешалкой.

Ленточный в/фильтр. Применяется для обезвоживания быстрооседающих крупнозернистых суспензий (магнетитовых, ильменитовых концентратов крупностью 2-0,2 мм, хвостовFeрудных фабрик, марганцевых конц-ов, на углеобогатительных фабриках.)Суспензия подается наливом на фильтроткань, на ленте или поперечной канавке с отверстиями, ч/з которые фильтрат поступает в в/камеры и отводится из них шлангами в ресивер.

«+»: простота устройства и обслуживания; наиболее благоприятная структура осадка (кр ч-цы внизу), что обеспечивает высокую водо- и воздухопроницаемость кека; самотечная разгрузка кека; двухсторонняя промывка фильтроткани; возможность регулировать толщину и влажность кека путем регулирования скорости движения ленты.«-»: в нижней ветке половина ленты не используется для фильтрования; дорогостоящие повреждения ленты; > размеры при < площади фильтрования; не > вакуум, т.о не высокая влажность кека; дороги в эксплуатации и установке.

Пресс-фильтры. Фильтрование под действием избыточного давления прим для труднофильтруемых сильноразбавленных пульп с тонкими взвешанными частицами. Прим на углеобогатительных фабриках, гидрометаллургических заводах, для обезвоживания тальковых, коалиновых концентратов, конц-ов руд цветных металлов. Способны работать с материалом крупностью до 1 мкм и при низкой концентрации тв. Состоит из ряда параллельных горизонтально расположенных плит, передвигающихся вверх и вниз, между неподвижной верхней упорной плитой и подвижной нижней плитой. Между плитами зигзагообразно в виде бесконечной ленты протянута фильтровальная ткань. Фильтрующие плиты сжимаются и через коллектор в камеру фильтрования подается исходное питание. Фильтрат проходит через ткань в камеру и отводится по другому коллектору. Отложившийся на ткани осадок отжимается диафрагмой, просушивается воздухом. После этого давление снимается, плиты разжимаются и осадок лентой удаляется из камер и сбрасывается на конвейер по обе стороны фильтра. «+»: низкая влажность получаемых осадков, что исключает операцию сушки.; минимальное содержание тв в фильтрате; полная автоматизация процесса; занимает малые площади. «-»: дороговизна, более сложная конструкция.

Вопрос № 53.

Классификация сушильных аппаратов. Конструкции и эксплуатация сушилок, область применения.

Конечной стадией обезвоживания продуктов обогащения является термическая сушка. Это процесс удаления влаги из материала путём её испарения в окружающую среду при нагревании сушимого продукта или естественной сушки на воздухе.

Принципиальная схема сушильной установки:

1- генератор тепла (топка)

2- сушильная камера

3- вентилятор или дымосос.

L- масса сухого воздуха (агента сушки).

d- влагосодержание воздуха до и после сушки.

Агентом сушкиназ среду, воспринимающую испаряемую из материала влагу (горячие дымовые газы или воздух)

Влагосодержаниевоздуха или газа - это масса водяного пара в граммах, приходящегося на 1 кг абсолютно сухого воздуха или газа.d2>d1.

По способу подачи тепла различают:

а) конвективная сушка– непосредственное соприкосновение материала с теплоносителем (горячий воздух, топочные газы), который одновременно является и агентом сушки. Производится в: барабанных газовых сушилках (любой кр-ти до 250 мм), трубах сушилках (кр-ть менее 15 мм), сушка в кипящем слое (кр-ть 6-10 мм).

б) контактная сушка – подвод тепла к материалу осуществляется ч/з поверхность нагрева. В этом случае теплоносителем может быть водяной пар, горячая вода, а агентом сушки-сухой воздух.(подовые сушилки, генератором тепла является эл. печь).

Кроме этого: радиационная, химическая, токами высокой частоты и др. сушка.

Недостатки процесса: высокая металлоемкость оборудования,> габариты, ограничения по температуре агента сушки, высокая энергоемкость, сложная очистка отходящих газов.

Барабанные трубчатые сушилки, в качестве теплоносителя используется отработанный пар, тепло от которого передаётся агенту сушки (воздух) и материалу через нагретые паром поверхности. Чаще всего для сушки продуктов обогащения используется барабанные сушилки.D=1-3,5 м;L=4-27 м. Рис: Барабанная сушилка прямоточная прямого теплообмена. 1-топка; 2- барабан; 3-бандажи; 4-большая винцовая шестерня; 5-малая винцовая шестерня, получающая вращение от эл.двигателя 6 ч/з редуктор 7; 8- опорные ролики; 9-камера разгрузки высохшего продукта на ленточный конвейер 10; 11-циклон для улавливания тонких частиц высохшего продукта, выносимых потоком газа; 12-вентилятор; 13-труба для выброса в атмосферу. Внутри барабана устанавливают насадки различных конструкций в зависимости от св-в мат-ла (кр, плот-ти, сыпучести) для лучшего заполнения материалом и интенсивного перемешивания. Сушка происходит при непосредственном контакте горячих газов с мат-ом, который при вращении барабана пересыпается и медленно перемещается к разгрузочному концу [подьемно-лопастная насадка]. Испаренная влага удаляется из сушилки вместе с отработанными газами.«+»надежность в работе, исп-ся для сушки материала любой кр-ти и влажности.«-»Большие габаритные размеры, масса, металлоемкость, налипание влажного материала на поверхность барабана, низкий коэффициент заполнения барабана, необходимость в системе очистки газа. Влажность продукта 4-6%, иногда 1,5%.

Газовые трубы-сушилки, применяются для сушки продуктов углеобогащения кр-тью не более 15 мм, флотоконцентратов и шламов. Материал питателем подается в нижнюю часть трубы. Сушка материала происходит при транспортировке его потоком горячего воздуха вверх, при этом практически каждая частица омывается горячим воздухом, влага мгновенно испаряется. Газовый поток направляется в циклон, где высушенный материал отделяется от газов. Отработанные газы подвергаются очистке. Горячие дымовые газы засасываются из топки и транспортируются ч/з сушилку при помощи вентилятора-дымососа. Скорость движения газов должна быть достаточной для подъема наиболее крупных частиц материала. Провалившийся, не высушенный, материал собирается внизу и ч/з затвор выводится из трубы.«+» простота конструкций, большая скорость сушки, небольшая влажность высушенных продуктов, в 8-10 раз выше чем в барабанных сушилках (угольных конц-ов 5-10%, рудных – 1%, солей 0,1-0,6%).«-» большие затраты эл. энергии на транспортировку всей массы частиц. Рис: 1-бункер с влажным материалом; 2- конвейер; 3- загрузочное устройство; 4-горячий воздух; 5-сухой материал;6- система очистки.

Сушилка кипящего слоя используется для сушки угольных концентратов, отличаются высокой интенсивностью сушки. Горячие газы из топки с помощью нагнетательного вентилятора поступают на газораспределительную решетку, туда же подается питателем мтериал из бункера. Горячие газы, проходя ч/з решетку и слой материала, поддерживают его вследствии повышенного давления во взвешенном состоянии (кипящий слой). Сушка происходит во время его движения по решетке камеры.

Вопрос № 54.

Классификация, устройство и эксплуатация сгустителей и отстойников.

Сгущение – процесс осаждения тв частиц из мелкозернистых (размером менее 0,5 мм) пульп с получением уплотненного сгущенного продукта и осветленного слива.

1-слой осветленной жидкости; 2-слой пульпы исходной плотности; 3-промежуточный слой; 4-уплотненный (сжатый слой).

Классификация:

1.Пруды и чаны-отстойники периодического действия, которые характеризуются:

а) отсутствие гребкового устройства;

б) удаление осветленной воды производится со стороны, противоположной подаче питания;

в) для удаления осветленной воды исп-ся вертикальные трубы или стенки с выпускными окнами;

г) располагаются под открытым небом и имеют большие габаритные размеры..

2. Сгустители и отстойникинепрерывного действия, основаны на свободном осаждении частиц под действием силы тяжести. В зависимости от направления потока пульпы подразделяется на:

а) Горизонтальные; б) Вертикальные (основной поток снизу вверх); в) Радиальные (основной поток от центра к периферии или наоборот); г) Полочные(канальные, тонкослойные или сифонные)

3.Центробежные сгустители: а) Центрифуги (основаны на действии центробежных сил); б) Гидроциклоны

4.Сгустители-фильтры(сила тяжести совместно с фильтрованием):

а) с фильтрующим днищем; б) с фильтрующими элементами в виде тканевых рукавов.

Радиальные сгустители явл наиболее унифицированными аппаратами для сгущения различных продуктов обогащения и применяются в первых стадиях обезвоживания на всех о.ф. В зависимости от конструкции и местоположения привода гребневой рамы различают сгустители с центральным приводом (легкого типа, тяжелого типа, многоярусные Ц 1,25-18 м) и перефирическим приводом (П 18-50 м). Рис 1: радиальный сгуститель с периферическим приводом: 1-железобетонный чан; 2-кольцевой сливной желоб; 3-питающее устройство; 4-центральная железобетонная колонна; 5- опорная головка; 6-гребковая ферма; 7-площадка на ферме; 8-электродвигатель; 9-редуктор; 10-каток, получающее вращение от эл.двигателя ч/з редуктор; 11-кольцевой рельс, по которому катается 10, увлекая за собой ферму с гребком; 12-желоб для подачи пульпы; 13-внешняя опора фермы; 14- трубы для откачки сгущенного продукта. Пульпа, выйдя из питающей воронки, сначала движется вниз, затем растекается в радиальных направлениях. По мере замедления радиальных потоков из них выпадают все более мелкие частицы. Осветленная часть пульпы, достигнув стенки сгустителя, поднимается вверх и сливается через порог в желоб. Выпавшие из потока ТВ частицы оседают вниз, происходит уплотнение осадка. В донной части осадок перемещается гребками к центру, к разгрузочному конусу.

Важным условием нормальной работы сгустителя является своевременный отвод песков из него, для чего используют песковые насосы грунтового типа, которые подсоединяются к разгрузочной воронке, либо пески спускают в зумф, а оттуда откачивают насосом. «+» система отвода песков в зумпф дает возможность визуального наблюдения, используется на сгустителях не> диаметров. «-» переполнение зумпфа и затопление насосного отделения при аварийных остановках насоса.

Радиальный сгуститель с центральным приводом находят широкое применение из-за возможности работы под открытым небом, в зимних условиях и возможности подъема грабли при необходимости. Рама вращается вокруг центральной колонны. «+» прочность конструкции рамы и гребковой фермы позволяет сгущать продукт с высокой плотностью; низкое расположение гребковой фермы улучшает условия осаждения тв. фазы и осветления воды. Рис2.

Для выделения ТВ фазы из пульп очень малой плотности применяют шламовые отстойники, которые представляют собой большие прямоугольные бассейны. Устанавливаются в основном на углеобогатительных фабриках для осветления шламовых вод.

Вопрос № 55.

Магнитный метод обогащения полезных ископаемых. Магнитное поле и его свойства. Факторы, влияющие на процесс магнитной сепарации.

ММО- являются простым и экономичным методом, но применяется только для тех п.и., в которых ценный компонент и пустая порода обладают резко различными магнитными свойствами. Применяют для обогащения железосодержащих, магнетитовых руд, окисленныхFeи марганцевых руд. Магнитная сепарация основана на различном поведении минеральных зерен в магнитном поле в зависимости от магнитных свойств этих минералов.

Вещества, которые при помещении в магнитное поле, выталкиваются из него, называются диамагнетиками (немагнитные вещества). Проницаемость у них очень мала, даже отрицательна, они имеют полностью заполненные оболочки, свободных электронов нет (стронций). =1,26*10^-7м³/кг. Вещества, имеющие незаполненные оболочки и свободные электроны, которые, кроме вращающихся по орбите, так же вращаются вокруг своей оси, называются парамагнетиками. Они втягиваются во внешнее магнитное поле и имеют + магнитную восприимчивость и проницаемость. Это группа слабомагнитных минералов( калий, магний, хром). 1,26*10^-7<<0,75*10^-5м³/кг. Вещества, которые под воздействием внешнего магнитного поля сильно намагничиваются, называются ферромагнетиками. В отличии от парамагнетиков они сохраняют остаточное намагничивание и после снятия внешнего магнитного поля.(магнетит, маггомит, пирротин, титаномагнетит).=4*10^-5м³/кг.

Магнитное полепредставляет собой пространство вокруг магнитов или проводников с эл. током, в котором проявляются действия магнитных сил. Магнитное поле оказывает влияние на траекторию дваижения магнитных зерен. Магнитные частицы концентрируются в магнитных силовых линиях поля, обладающих высокой проводимостью и по наикратчайшему пути втягиваются в зазор м/у полюсами. Немагнитные частицы, обладающие низкой проводимостью, выталкиваются из магнитного поля, т.к. магнитные силовые линии обходят эти частицы. Процесс может осуществляться в постоянных и переменных магнитных полях. В практике обогащения руд разделение осуществляется преимущественно в постоянном магнитном поле (дешевле). Магнитное поле возникает при движении тока по проводнику или возле постоянных магнитов за счет движения электронов по замкнутым орбитам в веществе.

1.основной характеристикой магнитного поля являетсямагнитная индукцияВ, значение которой можно определить числом силовых линий, проходящих ч/з единицу площади, перпендикулярной к ним.В=Ф/S, где Ф - магнитный поток, Вб;S-площадь сечения, м² . Единица магнитной индукции – тесла (индукция такого поля, в котором на каждый метр расположенного перпендикулярно к полю проводника с электрическим током в 1 А действует сила в 1 Н).

2.для характеристики намагниченности вещества используетсямагнитный моментМ, = механическому моменту вещества, возникающему при помещении его в магнитное поле.

3.намагниченностьI– магнитный момент, отнесенный к единице его объемаI=M/V.

4.магнитное поле характеризуетсянапряженностьюН(А/м)-т.е. силойF, с которой оно воздействует в данной точке поля на единицу положительной магнитной массыm; Н=F/m;

5.магнитный потокФ (Вб)-это концентрация силовых линий, пронизвающих плоскость площадьюSФ=В*S.

6.интенсивность намагничиванияY- магнитный момент, который действует на еденицу обьема веществаY=M/V(1 н*м/м³).

7.магнитные свойства характеризуютсяобъемной магнитной восприимчивостью- отношение интенсивности намагничивания к напряженности поля (безразмерная),=Y/Н.

8.градиент напряженности– изменение напряжения магнитного поля на каком-либо интервале А/м²,gradH=.

9.объемная магнитная восприимчивость, отнесенная к единице массы вещества –удельная магнитная восприимчивость,_уд =/, где- плотность вещества, кг/м³.

10.сила, с которой магнитное поле действует на частицу вещества, помещенную в поле, называетсямагнитной силой F_м. Зависит от величины уд. маг. восприимчивости, силы маг. поля, его напряженности.

Факторы, влияющие на процесс магнитной сепарации.

1. Магнитные свойства разделяемых минералов.

2. Крупность частиц.

3. Исходное содержание магнитного минерала в руде.

4. Водный режим (для ММС).

5. Тип и характеристики маг. сепаратора.

6. Толщина слоя исходного материала( чем >, тем хуже).

Вопрос № 56.

Сепараторы для обогащения слабомагнитных руд. Устройство и регулировка.

Применяются электромагнитные валковые, роликовые и дисковые сепараторы. Характерной особенностью этих машин является наличие замкнутой электромагнитной системы, создающей в небольшом рабочем зазоре у зубцов рабочего органа (валок, ролик, диск) поле большой напряженности. Подбором зубцов и профиля противостоящего им полюсного наконечника достигается большая неоднородность поля, что обеспечивает необходимую силу притяжения слабомагнитных минералов к зубцам вращающихся рабочих органов сепараторов. Валковые и роликовые сепараторы применяются как для сухого, так и для мокрого обогащения, дисковые - только для сухого. Валковые сепараторы по сравнению с дисковыми более производительны и экономичны. Так как в сепараторах для обогащения слабомагнитных руд требуется создание магнитных полей большой напряженности, форма и размеры полюсов имеют существенное значение. В настоящее время используется конфигурация рабочих зон 4 типов. Подвижный полюс магнитной системы (валок, ролик) изготавливают фигурным, неподвижный изготавливают или плоским или желобчатым. Профили а и б применяют при сухом обогащении слабосыпучих материалов. Профиль в – при сухом обогащении для удаления слабомагнитных примесей. г – при сухом и мокром обогащении

а б в г со средним и высоким содержанием магнитной фракции Маркировка сепараторов: 4ЭВМ-38/250 – четырехвалковый с электромагнитной системой для мокрой сепарации, диаметром валка 380 мм, длиной валка 2500 мм и т.п.

Два верхних валка четырехвалкового сепараторапредназначены для основной операции обогащения, а два нижних – для перечистки немагнитного продукта верхних валков. Исходный материал из бункера питателем равномерно распределяется по рабочим зонам верхних валков. Магнитные частицы притягиваются к зубцам вращающихся валков и выносятся ими из зоны действия магнитных сил, где они смываются водой в концентрационный отсек ванны. Немагнитные частицы проходят ч/з рабочую зону и поступают на нижнюю пару валков, где процесс повторяется. Магнитные фракции объединяют или получают раздельно, немагнитная фракция удаляется ч/з отверстие валками.

Несмотря на большое разнообразие конструкций валковых электромагнитных сепараторов, они имеют общие узлы, при помощи которых происходит процесс разделения. Все эти сепараторы состоят из следующих основных узлов: электромагнитной системы, которая предназначена для создания в рабочей зоне сепаратора силы притяжения. Электромагнитная система состоит из катушек, сердечников и полюсных наконечников; валков, предназначенных для перемещения и выведения из зоны разделении притянувшихся к выступам магнитных частиц; питателей, которые служат для равномерной и постоянной подачи исходного материала в зону разделения; ванны для сбора и разгрузки продуктов разделения; системы водоснабжения; рамы для монтажа и установки на ней всех частей сепараторов; привода вращения валков; пускорегулирующей и контролирующей аппаратуры.

Дисковые сепараторыпредставляют собой электромагнитную систему, полюса которой замыкаются сверху железным диском. Между полюсами магнитов и диском проходит лента, движение которой осуществляется через хвостовые барабаны. Исходный материал равномерно подается на ленту. При прохождении материала под диском магнитные зерна притягиваются к нему и за счет вращения диска выносятся из зоны магнитного поля и сбрасываются с него. Немагнитный материал проходит дальше и удаляется в конце ленты.

В течение последних 15-20 лет в СССР и за рубежом разрабатываются новые методы обогащения тонкоизмельченных слабомагнитных руд на высокоградиентных (полиградиентных) электромагнитных сепараторах. Обогащение руд на сепараторах данного типа осваивается в промышленных условиях на Михайловском, Лисаковском ГОКах.

Сепаратор ЭБШМ-1имеет электромагнитную систему, расположенную внутри барабана. По периметру барабана против полюсов эл./маг. системы установлены бандажи, состоящие из ферромагнитных и немагнитных элементов. Бандажи предназначены для концентрации магнитных потоков в рабочей зоне сепаратора. В качестве магнитов-носителей применены металлические шарики и окатыши. Применяются для обогащения гематитовых руд, измельченных до -0,2+0 мм, из которых предварительно удалены шламы. Достоинство: малый удельный расход воды, электроэнергии, магнитов носителей.

Регулировка: скоростью вращения рабочего органа, положением электромагнитной системы, подачей питания, заслонкой (если есть).

Вопрос № 57.

Сепараторы для сухого обогащения сильномагнитных руд. Конструкция и регулировка. Область применения.

В практике обогащения получили широкое распространение барабанные магнитные сепараторы с верхней и нижней подачей питания, барабаны которых выполнены из немагнитного материала, а многополюсная открытая магнитная система - из специальных магнито-жестких материалов (сплав ЮНДК-24, состоящий из Co-Ni-Cu, или феррит бария) или из электромагнитов. Напряженность поля в рабочем зазоре сепараторов данного типа колеблется в пределах 80-150 кА/м. В процессе работы сепаратора при вращении барабана магнитная система с постоянной или чередующейся полярностью внутри него остается неподвижной в результате жесткого крепления системы к валу, в то время как барабан устанавливается на валу с помощью подшипников. У большинства сепараторов полюса магнитной системы чередуются по ходу движения материала в рабочем зазоре. Образовавшиеся под действием маг поля флоккулы и пряди при перемещении их от одного к следующим за ним полюсам периодически разрушаются. Под действием центробежной силы или потока воды из магнитных прядей удаляются механически вовлеченные частицы пустой породы и бедные сростки, что повышает качество маг продуктов. Исходное питание подается в рабочую зону с помощью механического питателя. Для сбора и разгрузки продуктов служит короб с разделительными шиберами.

Электромагнитный барабанный сепаратор ЭБС-90/100с верхним питанием предназначен для обогащения крупнокусковых руд с целью выделения отвальных хвостов крупностью -40+6 мм. Имеет электромагнитную систему из стальных секторов, полярность которых чередуется вдоль оси барабана. Катушки обмоток, расположенные между секторами, принудительно охлаждаются специальными элементами, через которые пропускается вода, что позволяет создавать на поверхности барабана напряженность поля 110—120 кА/м. Дробленая руда с содержанием влаги 4 — 5% поступает в приемную коробку, откуда вибрационный питатель подает ее равномерным слоем на барабан. Магнитные частицы притягиваются к поверхности барабана и перемещаются им к нижнему краю системы, где происходит их разгрузка за делительным шибером. Немагнитные частицы отделяются от поверхности барабана в верхней его части и попадают в хвостовой отсек. Производительность 60 т/ч. 2-питатель; 3-корпус с рамой; 4-барабан с эл.маг.системой; 5-смотровой люк; 6-делительная регулируемая перегородка; 7-приемник магнитного продукта; 8- немагнитный продукт; 9-очиститель. Напряженность=0-1400 Эрстед(1 Эрстед=80 А/м).n=40-45 об/мин.

Магнитный двухбарабанный сепаратор 2ПБС 90/250с верхним питанием применяется в схемах дробления крупнокусковых материалов для выделения отвальных хвостов (зернистых) или выделения богатого магнитного продукта. Состоит: 1-вибропитатель; 2-корпус с рамой;3- барабан основной магнитной сепарации с магнитной системой, выполненной из ЮДНК-24; 4-перечистной барабан из постоянных магнитов;5-очистители; 6-смотровые люки; 7-распределительное устройство; 8,9-приемники магнитного продукта; 10-приемник немагнитного продукта. Высокая производительность сепаратора(500-520 т/ч) позволяет сопрягать его с дробилками. Принцип работы одинаков: магнитные частицы притягиваются к вращающемуся барабану и разгружаются при выходе участка барабана из зоны действия магнитной системы. Немагнитная фракция не притягивается к барабану и разгружается в приемник немагнитного продукта.

Электромагнитный барабанный сепаратор ЭБС-80/250 с нижним питанием предназначены для выделения пустой породы из дробленой руды, в том числе из классов крупностью 6-0 мм, что является основным их преимуществом по сравнению с рассмотренными выше сепараторами ЭБС и ПБС, которые неудовлетворительно работают при наличии в исходном питании мелких фракций. Имеет электромагнитную систему, состоящую из стальных секторов с расположенными между ними катушками обмотки, оборудован ступенчатым электровибрационным питателем, подающим руду под барабан. Вследствие подбрасывания и трехкратного пересыпания материала на питателе достигается более полное извлечение магнитной фракции вращающимся навстречу потоку руды барабаном (противоточный режим) и повышается селективность разделения. 1-корпус; 2-эл. маг. система; 3- очиститель из резины; 4- ступенчатый электровибрационный питатель; 5,6-приемники продуктов.

Барабанные центробежные (быстроходные) сепараторы ПБСЦприменяются для сухого обогащения мелкозернистых продуктов, магнетитовой руды, получения высококачественных железистых

порошков и обезжелезнения различных материалов (отделения железа от цветного лома телевизоров, радиоаппаратуры). Крупность исх. питания не >3 мм. Особенность - многополюсная магнитная система, расположенная по периметру барабана, а т.же n=300 об/мин. За счет интенсивного магнитного перемешивания материала и большой центробежной силы при быстроходном режиме удается выделить чистые магнитные продукты, отвальные хвосты и промпродукт, направляемый на доработку.

Вопрос № 58.

Устройство и регулировка сепараторов для мокрого обогащения сильномагнитных руд.

Распространение получили преимущественно барабанные магнитные сепараторы с верхней и нижней подачей питания, барабаны которых выполнены из немагнитного материала, а многополюсная открытая магнитная система - из специальных магнито-жестких материалов (сплав ЮНДК-24, состоящий изCo-Ni-Cu, или феррит бария) или из электромагнитов. Напряженность поля в рабочем зазоре сепараторов данного типа колеблется в пределах 80-150 кА/м. В процессе работы сепаратора при вращении барабана магнитная система с постоянной или чередующейся полярностью внутри него остается неподвижной в результате жесткого крепления системы к валу, в то время как барабан устанавливается на валу с помощью подшипников. У большинства сепараторов полюса магнитной системы чередуются по ходу движения материала в рабочем зазоре. Образовавшиеся под действием маг поля флоккулы и пряди при перемещении их от одного к следующим за ним полюсам периодически разрушаются. Под действием центробежной силы или потока воды из магнитных прядей удаляются механически вовлеченные частицы пустой породы и бедные сростки, что повышает качество маг продуктов. Исходное питание подается в рабочую зону через приемную коробку. Для сбора и разгрузки продуктов служит ванна.

Барабанные сепараторы типа ПБМ с нижним питанием и магнитным перемешиванием для мокрого обогащения мелкозернистых материалов наиболее широко применяются в схемах обогащения тонко вкрапленных сильномагнитных руд. Для разных по крупности продуктов сепараторы типа ПБМ изготавливаются с различными типами ванн: с прямоточной ванной для материала кр -6+0 мм; с противоточной для материала крупностью -1(0,5)+0 мм; с полупротивоточной ванной для крупности -0,3(0,15)-0 мм. В настоящее время на ГОКах эксплуатируется несколько типоразмеров сепараторов: ПБМ-60/150 с трехполюсной системой из сплава ЮДНК-24 или с четырехполюсной системой из феррита бария с тремя типами ванн. ПБМ-90/250 с шестиполюсной системой из феррита бария выпускается так же с тремя типами ванн. ПБМ-120/300 с двенадцатиполюсной системой из феррита бария с противоточной и полупротивоточной ваннами.

Противоточный магнитный барабанный сепаратор ПБМ-90/250 состоит из барабана 8, внутри которого помещена неподвижная магнитная система 9, состоящая из постоянных магнитов. Барабан сепаратора помещается в ванне 11. Исходный материал по трубе поступает в загрузочную коробку 5 сепаратора, куда из брызгала 6 подается дополнительная вода. Материал из коробки патрубками 4 направляется на питающий лоток 2 и затем в ванну сепаратора под вращающийся навстречу потоку барабан. Магнитные частицы притягиваются к барабану, выносятся им к краю магнитной системы, где они за счет смывного действия воды из брызгал 7 отделяются от барабана и разгружаются в специальный лоток 3. Немагнитные частицы вместе с водой разгружаются через хвостовой патрубок 10. Все детали сепаратора крепятся на раме 1. В ванне сепаратора поддерживается постоянный уровень пульпы. Привод располагается внутри барабана и состоит из Эл. двигателя, редуктора, малой зубчатой шестерни, а также винцовой шестерни барабана. Сепаратор применяется для обогащения тонкоизмельченных сильномагнитных руд. Выход магнитного продукта от 30-40%. Производительность 120-130 т/ч по сухому. Регулировка: положением электромагнитной системы, подачей питания, напряжением.

Вопрос № 59.

Электрический метод обогащения, классификация процессов. Основные типы сепараторов, их устройство и регулировка.

Электрическое поле-это поле, которое создается электрическими зарядами или переменным магнитным полем и выражается это наличием напряженности поля. В отличие от магнитных методов эл. свойства минералов различны и переменны, а магнитные свойства постоянны. Эл. свойства изменяются в зависимости от напряженности эл. поля, от температуры зарядки и разрядки, от крупности, от обработки, от формы, от влажности, от наличия дефектов в кристаллической решетке минерала. Электрические методы обогащения применяют для обогащения редкоземельных руд, при доводке некоторых рудных и нерудных концентратов.

Электрическим обогащением называется процесс разделения минералов в электрическом поле, основанный на различии их электрических свойств. Этими свойствами являются электропроводность, диэлектрическая проницаемость, трибоэлектрический эффект (электризация трением), контактный потенциал и др. При эл. сепарации используется, главным образом, различия минералов в электропроводности, диэлектрической проницаемости, электризации трением и адгезии (прилипании). Для усиления эффекта разделения частиц они предварительно заряжаются различными способами: 1.зарядкой минеральных частиц в поле коронной ионизации частиц с коронным разрядом (при подведении высокого напряжения к электродам м/у ними возникает разряд ионизированного воздуха, такая ионизация воздуха называется коронным разрядом);2.зарядкой ч/з трение о другую поверхность; 3.облучение светом, радиоактивным лучом или рентгеновским излучением; 4.сжатие или растяжение минералов; 5.нагрев минералов.

Электрическое поле обладает потенциальной энергией. При электрической сепарации электрические поля создаются постоянными или пульсирующими токами. Различно заряженные частицы разделяются в рабочей зоне сепаратора в результате взаимодействия электрических (кулоновская, электродинамическая) и механических (сопротивления среды, центробежная, гравитационная) сил. Эффективность электрического обогащения зависит от крупности и влажности материала, его запыленности, состояния поверхности разделяемых минералов. При высокой влажности материала необходима его просушка, т.к. увеличивается слипание частиц м/у собой. При большом содержании пыли в исходном материале необходимо его обеспыливание, т.к. пылевидные частицы обволакивают более крупные и ухудшают селективность разделения.

При электрическом обогащении используют следующие разновидности сепарации:

1.по электрической проводимости, основанная на различии металлов в электропроводности (все тела по их способности проводить эл.ток разделяются на проводники (металлы) с удельной электропроводностью 10²-10³ См/м, хорошо проводящие эл. ток (магнетит, пирит, титаномагнетит); непроводники (изоляторы) с удельной электропроводностью < 10^-8 См/м, не проводящие эл. ток (корунд, циркон) ; полупроводники 10-10^-8 См/м, плохо проводящие эл.ток(кремний, кальций).

2.трибоэлектростатическая, основанная на использовании трибоэлектрического эффекта (электризация трением);

3.диэлектрическая, основанная на различии в диэлектрической проницаемости разделяемых минералов (в среде с диэлектрической проницаемостью, промежуточной между диэлектрическими проницаемостями разделяемых минералов, частицы с > проницаемостью втягиваются в области с наибольшей напряженностью, а с < - выталкиваются в более слабые участки поля);

4.пироэлектрическая, основанная на различии в способности разделяемых минералов поляризоваться при нагревании и охлаждении;

Так же существуют методы пьезоэлектризации (воздействие сжатием), фотоэлектризации (воздействие светом), рентгеноэлектризации и др. Наибольшее применение в промышленности получили электрическая (электростатическая) и трибоэлектростатическая разновидности сепарации, диэлектрическая и пироэлектрическая имеют ограниченное применение. Остальные методы практического применения еще не нашли.

В электрическом сепараторе разделение минеральной смеси проводится в воздушной среде. Частицы разделяемых минералов получают заряды путем непосредственного контакта с заряженным электродом 2. Исходный материал из бункера 3 подается на заряженный вращающийся барабан (электрод), на котором частицы с большей проводимостью заряжаются быстро и получают больший заряд, а неэлектропроводные частицы заряжаются медленно и получают небольшой заряд, оставаясь практически незаряженными. Заряженные частицы отталкиваются от барабана (вследствие одноименных зарядов) и падают в приемник для проводников, а неэлектропроводные частицы не изменяют направления своего пути и падают в приемник для непроводников или удерживаются на барабане и снимаются щетками 1. Промежуточный продукт выделяется в приемник для промпродукта. В сепараторе предусмотрена дополнительная подзарядка частиц от электрода 4. Хорошие результаты получают при значительной разнице в электропроводности разделяемых частиц.

В коронном сепараторе разделение частиц происходит в поле коронного разряда. Исходный материал из бункера 3 подается на вращающийся барабан 2 (осадительный электрод), против которого расположен остроконечный коронирующий электрод 5 отрицательного знака, на который подается ток высокого напряжения. Возникающее эл.поле неоднородно, его напряженность значительно выше у коронирующего электрода, чем у осадительного. За счет этого вблизи коронирующего электрода образуется светящееся пространство, называемое коронным разрядом, сопровождающееся ионизацией воздуха и появлением тока м/у электродами. В межэлектродном пространстве к коронирующему электроду будут двигаться положительные ионы воздуха и отдавать свои заряды. Отрицательные ионы будут заполнять межэлектродное пространство и исходный материал, попадая в это пространство, будет заряжаться отрицательно. Т.к во время заряжения частицы находятся на заземленном барабане, происходит их одновременное разряжение. Частицы, обладающие высокой электропроводностью, выйдя из зоны коронного разряда, быстро разряжаются на барабане и центробежными силами сбрасываются с него в приемник для проводников. Частицы неэлектропроводные или с малой электропроводностью отдают свой заряд медленно, удерживаются на поверхности барабана и падают или снимаются щеткой 1 в приемник для непроводников. Промежуточный продукт выделяется в приемник для промпродукта.Применяются для разделения графитовых руд,Au,Ag. Регулировка: положение отклоняющего и коронирующего электрода, напряжение, скорость вращения рабочего органа, подача исходного питания.

Наибольшее распространение получили коронно-электростатические сепараторы. Они отличаются от коронных наличием дополнительного отклоняющего электрода 4, на который подается напряжение того же знака, что и на коронирующий электрод. За счет этого в рабочей зоне сепаратора создается дополнительное неравномерное поле, способствующее более раннему отклонению проводящих частиц от барабана и увеличивающее разницу в траекториях движения частиц различной электропроводности. Применяются для материала крупностью (-3+0,5),для обогащения кварца, полевых шпатов, редких металлов. Исх. материал пройдя

через электроподогреватель 2 при помощи барабанного питателя 3 подается тонким слоем на осадительный электрод верхнего каскада 7, частицы попадая в зону действия коронирующего электрода 5 приобретает знак «+» или «-».Частицы, обладающие повышенной электропроводностью, выйдя из зоны действия коронирующего разряда, отдают остаточный заряд осадительному электроду, при этом сила притяжения к барабану исчезает и под влиянием центробежной силы и они подходят в крайний левый приемник(для проводников), а частицы с низкой электропроводностью отдают свой остаточный заряд медленнее, поэтому совершают практически полный оборот и снимаются щеткой. Регулируются отклонением электрода 6 (для увеличения угла веера).

Трибоэлектростатические сепараторы применяются для разделения смесей, состоящих из неэлектропроводных минералов. Перед сепарацией производится заряжание частиц трением их друг об друга и об отдельны части аппарата. Исходный материал предварительно интенсивно перемешивается в зарядном устройстве (электризаторе) 1. Перемешивание может осуществляться потоками воздуха, вращением дисков, мешалкой, вибрацией пластины и т.д. Материал поступает на заземленный вращающийся барабан 2, против которого расположен цилиндрический электростатический электрод 3. «+» заряженные частицы отклоняются к отрицательному электроду и попадают в соответствующий приемник, а «-» заряженные частицы отклоняются в другую сторону и попадают в свой приемник. При трибоадгезионной сепарации используется эффект прилипания тонкодисперсных частиц к барабану за счет молекулярных сил сцепления.Применяются для обогащения руд, содержащих лантан(La) при крупности материала (-1+0,5)мм. Регулировка: время зарядки частиц.

Вопрос № 60.

Гидрометаллургические процессы переработки минерального сырья.

Гидрометаллургические процессы могут быть применены при доводке некондиционных богатых концентратов, при переработке всей массы черновых концентратов, при переработке труднообогатимых промпродуктов

Выщелачивание - селективный перевод в раствор, обычно в водный, одного или нескольких компонентов твердого материала. Обычно выщелачивание осуществляется с помощью водных растворов кислот (серной, соляной, азотной), щелочей (едкий натр, аммиак), солей (цианиды, углекислый натрий).

Процесс выщелачивания состоит из 3-х стадий: подвод реагирующих веществ к твердой поверхности, химическая реакция, отвод растворенного вещества от поверхности. Осуществляется различными способами в зависимости от природы и состава материала.

I.Подземное выщелачивание используется для извлечения металлов из оставшихся целиков и заброшенных участков при подземной добыче богатых руд, а так же бедных забалансовых руд, отработанных месторождений путем избирательного перевода полезного компонента в жидкую фазу непосредственно в недрах с последовательной переработкой металлосодержащих (продуктивных) растворов на поверхности. Подземное выщ-е применяется для добычи урана, меди, ведутся экспериментальные работы по добыче титана, никеля, цинка, железа и других металлов. Позволяет более полно использовать недра за счет вовлечения в переработку бедных руд, добыча которых традиционными методами нерентабельна. При подземном выщ-ии вода, оборотные и свежие серные растворы, рудничные воды закачиваются в специальные скважины, пробуренные с поверхности, глубиной до 500 м. Рабочий раствор подается под давлением ч/з скважины в рудные горизонты. Фильтруясь по залежам, раствор реагентов выщелачивает медь и затем откачивается ч/з разгрузочные скважины. Раствор проходит через толщу руды за 3-4 недели и собирается на нижних горизонтах, откуда откачивается. После однократного прохождения пласта раствор является некондиционным по концентрации меди, поэтому после отстаивания его снова направляют на выщелачивание. Необходимые условия: проницаемость рудной толщи (естественная или созданная взрывом); наличие под выщелачиваемым участком непроницаемого слоя, обеспечивающего сбор продуктивных растворов; благоприятные горнотехнические и гидрогеологические условия для подачи реагентов к руде и откачки продуктивных растворов. Характеризуется низкими капитальными затратами, быстрой окупаемостью, минимальным воздействием на окружающую среду, высоким уровнем безопасности горных работ. На рис: 1- узел приготовления рабочего раствора; 2- закачные скважины; 3- откачные скважины; 6- коллектор для продуктивного раствора; 7- отстойник; 8-насос для подачи раствора на сорбционную установку.

II. Отвальное выщелачивание меди применяется для извлечения меди из вскрышных пород и некондиционных руд и для отработки старых рудных отвалов. Различают старые, не формируемые отвалы, и отвалы, специально формируемые для последующего выщелачивания. Их высота 45-60 м. В отвалы складируют несортированный материал. Отсыпку отвала ведут слоями толщиной, после отсыпки каждого слоя производят рыхление верхней части взрывами. Орошение отвалов может производиться несколькими методами:

1.орошение прудками (прудки создаются на орошаемой поверхности бульдозерами глубиной до 1 м); 2.орошение канавами (самый дешевый способ, недостаток – каналообразование); 3.орошение с помощью нагнетательных скважин, применяется в случае низкой проницаемости отвалов; 4.орошение разбрызгиванием, наиболее распространенный способ подачи рабочих растворов, т.к. при этом достигается более равномерное распределение растворителя в теле отвала; недостаток-потери растворителя за счет испарения, особенно летом. При орошении отвалов должно обеспечиваться взаимное перекрывание орошенных участков. Продолжительность выщелачивания отвалов в зависимости от их размеров, объема горной массы, минерального состава, проницаемости и других факторов составляет 2-5 лет. Извлечение меди в среднем 50%.

III. Кучное выщелачивание меди применяется для бедных окисленных или забалансовых руд цветных металлов, переработка которых другими способами экономически невыгодно. Наиболее широкое распространение технология получила применительно к Cu,Ag и урансодержащим рудам. Подвергаются медные руды с преобладанием окисленных медных минералов (малахит CuCO₃*Cu(OH)₂,азурит 2CuCO₃*CuOH₂, халькозин Cu₂S). Гидронепроницаемое основание является одной из основных частей кучи и служит для предотвращения потерь рабочих и продуктивных растворов и обеспечивает охрану окружающей среды от загрязнения токсичными агентами. Подготовка основания производится в следующем порядке: удаляется растительный покров, уплотняется катками грунт и укладывается гидроизоляционное покрытие, которое бывает нескольких видов: бетон с битумным покрытием; уплотненный слой глины; уплотненный слой глины с покрытием из полиэтилена. Угол наклона основания 2-4. Должен быть дренажный слой для сбора и удаления продуктивных растворов и вентилирования кучи. На гидроизоляционное покрытие укладывается слой песка, на него дренажные трубы, укладываемые поперек площадки. Трубы выходят за пределы кучи и заканчиваются у канав для сбора продуктивных растворов. Подача рабочих растворов при кучном выщелачивании разбрызгиванием, с помощью прудков и орошением крупными каплями. Процесс кучного выщелачивания протекает интенсивно по сравнению с отвальным выщелачиванием, что обусловлено большей площадью контакта руды с раствором, хорошей аэрированностью кучи, > высокой скоростью перколяции, > равномерным распределением растворов в массиве. Извлечение меди при кучном выщелачивании 50-75 %. Продолжительность от 3-7 месяцев. После выщелачивания материал куч подвергают для промывки водой для удаления остатков кислоты и рекультивируют.

Вопрос № 61.

Пневматическое обогащение полезных ископаемых.

Пневматическое обогащение осуществляется в соответствии с законами гравитационного разделения частиц различной плотности в вертикальном восходящем или пульсирующем потоке воздуха. Принцип действия воздушного потока на разделяемые минералы практически аналогичен действию водного потока с учетом разницы между плотностью воды и воздуха, а также коэффициента их вязкости. Сущность пневматического обогащения: на слой разделяемого материала, находящегося на наклонном решете, воздействует непрерывный или пульсирующий поток воздуха, нагнетаемый под решето вентилятором. Под действием воздушного потока происходит разрыхление всей толщи обогащаемого материала (постели) и перемещение более тяжелых частиц вниз, а более легких – вверх. При этом материал разделяется на слои различной плотности. Минералы большей плотности образуют нижний, а меньшей - верхний слой постели. Дальнейшее разделение материала на продукты осуществляется путем перемещения образующихся слоев различной плотности по рабочей поверхности аппарата в одном или нескольких направлениях. Для обеспечения подвижности слоя материала скорость воздушного потока должна быть значительной. Давление воздушного потока должно быть таким, чтобы преодолеть сопротивление воздухопровода, рабочей поверхности сита и слоя обогащаемого материала. По этим причинам пневматическое обогащение применяется для полезных ископаемых, обладающих незначительной плотностью: для каменных и бурых углей, асбеста и др. Преимущества метода: низкая себестоимость процесса, меньшая энергоемкость, отсутствие потребности в воде и получение сухих продуктов обогащения. Недостатки: более низкая технологическая эффективность обогащения по сравнению с мокрыми процессами, снижение результатов при обогащении материала повышенной влажности. Обогащение углей крупностью 50(75)-6(13) мм производится в пневматических сепараторах, а крупностью менее 6(13) мм – в отсадочных машинах.

Пневматический сепаратор, по принципу работы напоминающий концентрационный стол, представляет собой короб 4 с односкатной декой 14. Короб устанавливается на раме 10 с помощью ножевых опор 8. Дека получает возвратно-поступательные движения от эксцентрико-шатунного механизма 9. установленного на раме. Дека пневматического сепаратора покрыта резиновым или металлически ситом 32 с отверстиями размером 6 – 8 мм. На деке поверх сита крепятся рифли 13, расположенные под углом 10 – 11⁰ к оси сепаратора. Рифли имеют наибольшую высоту в нижнем углу загрузочного торца деки. Высота рифлей постепенно уменьшается к концу деки. Дека сепаратора имеет поперечный и продольный наклоны; угол наклона деки к горизонту составляет: продольный 4 – 11⁰, поперечный 4 – 11⁰ и может регулироваться.

Дека сепаратора разделена на четыре поля с самостоятельным подводом воздуха снизу через водухопрводящие прорезиненные рукава 12 к диффузорам 2 от общего воздуховода 11. Подача воздуха осуществляется вентилятором 1.

Исходный уголь через питающий лоток 7 подается на деку сепаратора. Под действием воздушного потока материал разрыхляется и за счет механических встряхиваний деки расслаивается по плотности (и крупности). Частицы угля, как более легкие, занимают верхние слои постели, скатываются через рифли в поперечном направлении деки и разгружаются вдоль бортов. Частицы породы, как более тяжелые. Осаждаются в межрифлевом пространстве и перемещаются под действием качательных движений деки в ее конец к приемному желобу.

Пневматические сепараторы обычно работают в замкнутом воздушном режиме. Дека сепаратора сверху закрыта зонтом 6, через который производится отсос запыленного воздуха вентилятором. Подающим этот воздух под деку сепаратора. Для очистки воздуха от основной массы пыли между зонтом и вентилятором устанавливается циклон5. Герметизация щелей между зонтом и декой достигается применением шторок.

Беспоршневые отсадочные машины пневматического действия. Пульсация воды создается сжатым воздухом, который попеременно подается в воздушные камеры машины и выпускается через них в атмосферу. ОП-24К предназначена для обогащения крупных классов руд (-60+4 мм). Состоит из трех рабочих камер, внутри которых расположены трубы с диффузором. Воздух под давлением поступает через пульсаторы в межтрубное пространство и приводит в колебание воду. При подаче сжатого воздуха вода в межтрубном пространстве опускается и поднимается вверх по трубам, создавая восходящий ход в надрешетном пространстве. Обратный ход воды происходит при выпуске сжатого воздуха. Разгрузка тяжелых продуктов производится через шиберное устройство. Открывание щели и разгрузка тяжелого продукта производится автоматически, по мере накапливания его на решете машины.

Вопрос № 62.

Методы планирования экспериментов при исследовании руд на обогатимость.

Планирование опыта – это постановка опыта по плану, некоторой заранее составленной схеме (матрице), обладающей специальными свойствами.

Матрица планирования экспериментов – последовательная запись условий всех необходимых опытов в виде таблицы, каждая сторона которой определяет один опыт.

Нулевая точка (уровень), основной уровень – это центр эксперимента. Чем ближе он к экстремуму, тем меньше опытов предстоит провести.

Интервал варьирования – величина изменения фактора от нулевой точки до любого из уровней.

Полный факторный эксперимент – это эксперимент, в котором реализуются все возможные сочетания факторов.

Дробный факторный эксперимент – это эксперимент, в котором реализуется 1/2 или 1/4 или 1/6 часть (реплика) полного факторного эксперимента.

Планирование эксперимента и постановка.

По предварительным экспериментальным данным первоначально определим количество значимых факторов для процесса и нулевой уровень для каждого из факторов. Составим таблицу основного и изучаемых уровней (уровня проведения эксперимента).

Параметры, показатели	Х1	Х2	Х3
Основной уровень	100 г/т	400	8
Интервал варьирования Х	30	120	1
Х0+Х +Х(+1)	130	520	9
Х0 -Х -Х(-1)	70	280	7

Правила выбора интервала варьирования:

1) Х может быть 15-35% от основного уровня;

2) интервал варьирования должен быть больше удвоенной погрешности эксперимента измерения факторов;

3) на интервал варьирования накладывается ограничения сверху, связанные с размерами экспериментальной области.

Составим матрицу для полного факторного эксперимента.

Nп/п	Х0	Х1	Х2	Х3
1	+	-	-	-
2	+	+	-	-
3	+	+	+	-
4	+	+	+	+
5	+	+	-	+
6	+	-	+	-
7	+	-	-	+
8	+	-	+	+

Составим матрицу со значениями факторов.

Nп/п	Х0	Х1	Х2	Х3	y	Еi,%
1	+	70	280	7	y1	70
2	+	130	280	7	y2	72
3	+	130	520	7	y3	74
4	+	130	520	9	y4	71
5	+	130	280	9	y5
6	+	70	520	7	y6
7	+	70	280	9	y7
8	+	70	520	9	y8

Иногда требуется изучить не только действие фактора самого по себе, но и взаимное действие факторов, тогда исходная матрица будет следующая:

Nп/п	Х0	Х1	Х2	Х3	Х1Х2	Х1Х3	Х2Х3	Х1Х2Х3
		-	-	-	+	+	+	-

По результатам эксперимента (опыта) определяются коэффициенты в уравнении регрессии, которое имеет вид

y=b₀+b₁x₁+b₂x₂+b₃x₃; y=b₀+ b₁x₁+b₂x₂+b₃x₃+b₁₂x₁x₂+b₁₃x₁x₃+b₂₃x₁x₂x₃;

Рассчитываем коэффициент b₀:b₀=x_iy_i=+70+72+74+71…./8;b₁=-70+72+74+71…./8.

Знак (+) или (-) из таблицы 2. Числа 70,72 и т.д. из таблицы 3.

Каждый коэффициент необходимо проверить по критерию Стьюдента на значимость.

Рассчитаем дисперсию для каждой строки:;-среднее значение функции отклика, получаемое при проведении 3-х опытов на основном уровне.;;n<5 делится только наn;n>5 делится наn-1.n–кичество факторов;N– количество опытов в матрице;m– количество параллельных опытов (кол-воy_i. Коэффициенты считаются по среднему, но построенная дисперсия рассчитывается поy₁,y₂,y₃..

Вопрос № 63.

Содержание и объем проекта обогатительной фабрики

Проектом обогатительной фабрики называется комплекс технических документов, необходимых для осуще­ствления строительства, монтажа и эксплуатации будущей фабрики. Проектирование обогатительных фабрик осуществляется проект­ными институтами, специализированными конторами и трестами. К проектированию обогатительных фабрик предъявляются сле­дующие основные требования:

1) рациональное и комплексное использование минеральных ресурсов; использование отхо­дов производства;

2) высокая производительность труда;

3) использование типового оборудования, строительных кон­струкций, при переработке однотипного сырья — типовых проектов обогатительных фабрик в целом;

4) использование возможностей кооперирования проектируемой фабрики с другими предприятиями района;

5) экономичное решение генерального плана проектируемой фабрики путем компактного размещения ее цехов на промышленной площадке, а при возможности — размещения цехов в общих корпусах;

7) обеспечение безопасных условий труда на фабрике.

Обогатительная фабрика является промежуточным звеном между рудником и металлургическим заводом или предприятием, перера­батывающим фабричные концентраты и другие продукты обогащения. Поэтому проект фабрики должен быть тесно увязан с проектами рудника и металлургического завода.

Проектирование обогатительных фабрик ведется, как правило, в две стадии — сначала разрабатывается технический проект, а за­тем на основании утвержденного технического проекта — рабочие чертежи.

Технико-экономическое обоснование (ТЭО) целесообразности строитель­ства или расширения. Рассматривает следующие вопросы: выбор производительности и района строитель­ства фабрики; влияние проектируемой фабрики на другие отрасли промышленности; величина капитальных вложений, себестоимость продукции; необходимость дополнительных исследова­тельских работ перед разработкой проекта фабрики.

Для крупных предприятий ТЭО разрабатывается проектиру­ющей организацией, а для небольших — главным управлением министерства. ТЭО рассматривается и утверждается министер­ством.

Технический проект разрабатывается на основе утвержденных задания на проектирование и ТЭО и имеет назначение: найти наи­более экономичный способ обогащения полезного ископаемого, обеспечивающий получение высоких технологических показателей при наименьших эксплуатационных расходах и наибольшей эффек­тивности капитальных вложений; установить возможность осу­ществления строительства обогатительной фабрики в намеченные сроки; определить ее сметную стоимость и установить основные технико-экономические показатели.

Технический проект, как правило, должен содержать следую­щие части:

А) общая пояснительная записка с кратким изложением содержания проекта (основание для разработки проекта основные проектные решения, строительство и сроки ввода в эксплуатацию);

Б) технико-экономическая (обоснова­ние выбора места строительства, производительности, источники и способы снабжения фабрики водой, энергией, материалами, способ доставки полезного ископаемого на фабрику и т.д.);

В) генеральный план и внецеховой транспорт (расположения зданий, цехов, складов, железнодорожных путей);

Г) технологическая (характеристика сырья, содержания полезных компонентов, минералогического состава, выбор схемы обога­щения, опробование, контроль и авто­матизация технологического процесса)

Д) организация труда и система управления произ­водством (режим труда и отдыха, штаты трудящихся);

Ж) строительная (планы и разрезы основных зданий, харак­теристика зданий, выбор схемы водоснабжения, канализации, отопления, вентиляции, аспирации и пыле­улавливания и т.д.);

З) организация строительства (план и гра­фики строительства, методы производства строительных работ);

И) сметная (сметная документация, устанавли­вающая стоимость строительства);

К) жилищно-гражданское строительство;

Л) паспорт проекта.

Графическая часть технического проекта составляется в минимально необходимом объеме и включает; совме­щенную качественно-количественную и шламовую схему, схему цепи аппаратов со спецификацией оборудования, конструктивные планы и разрезы производственных цехов с нанесением на них основного оборудования и строительных конструкций, схему электроснабже­ния, генеральный план обогатительной фабрики, план местности с указанием места для хвостохранилища, места забора воды и т.д. Масштаб чертежей, изображающих планы и разрезы цехов, — 1 : 200 и реже 1 : 100.

Согласование и утверждение технического проекта. Основным документом о со­гласовании намечаемых проектных решений является акт о выборе площадки строительства предприятия, составляемый комиссией, создаваемой министерством или ведомством — заказчиком. В состав комиссии включаются представители: заказчика, генеральной про­ектной организации, генерального подрядчика, исполкома местного совета депутатов трудящихся, местных органов Государственной санитарной инспекции, пожарного надзора, Госгортехнадзора, управления железной дороги МПС, Министерства связи, Мини­стерства энергетики и другие заинтересованные министерства и ведомства. При внесении в технический проект изменений, обеспечиваю­щих повышение эффективности производства, он подлежит пере­утверждению.

Технический проект со сводной сметой и объектными сметами после его утверждения является основанием для финансирования строительства обогатительной фабрики, заказа для нее основного оборудования и разработки рабочих чертежей.

Рабочие чертежи разрабатываются на основе утвержденного технического проекта и полученных от заказчика технических данных по заказанному оборудованию. Рабочие чертежи подразделяются на общие чертежи, на которых указывается расположение оборудова­ния, и детальные чертежи, в состав которых входят: чертежи установки технологического, транспортного, энергетического и другого обору­дования; чертежи сетей и устройств энергоснабжения, освеще­ния, автоматизации, сигнализации, водоснабжения, отопления, вен­тиляции, канализации и других сетей; архитектурно-строительные чертежи — планы по этажам, разрезы и фасады зданий, монтажные чертежи строительных конструкций и т.д. Типовое проектирование имеет целью обеспечить строительство многократно повторяющихся однотипных цехов и сооружений гото­выми проектами и рабочими чертежами..

В первую очередь типизируются обогатительные фабрики, пред­назначенные для переработки однотипного сырья, цехи дробления и тонкого измельчения, отдельные компоновочные и конструктив­ные узлы.