2.2. Обогащение сырья

Добываемое из недр Земли сырье, как правило, подвергается обогащению с целью получения сырья в концентрированном виде, т.е. с повышенным содержанием в нем полезного компонента.

Если обогащаются твердые породы (например, горные породы, уголь), то полученный продукт, обогащенный полезной составной частью, называют концентратом, а отходы, содержащие пустую породу, – хвостами.

Методы обогащения твердых материалов основаны на различии физических и химических свойств составляющих компонентов сырья: плотности, твердости, растворимости, температуры плавления и возгонки, электропроводности, магнитной проницаемости, смачиваемости отдельными жидкостями.

Применяется грохочение, гравитационное обогащение, мокрое гравитационное обогащение, магнитная сепарация, флотационный и другие методы.

Рассеивание (грохочение) основано на том, что минералы, входящие в состав сырья, имеют различную прочность, поэтому при дроблении менее прочные (хрупкие) минералы дробятся на более мелкие зерна, чем более прочные (вязкие). Если после измельчения такое сырье просеять через сита с различной величиной отверстий, то с отдельных сит можно получить фракции, обогащенные тем или иным минералом. Применяемые для рассеивания сита называют грохотами.

Грохочение часто производят и для разделения однородного материала на куски или зерна определенного размера; грохоты могут быть плоские с небольшим наклоном сита для скольжения крупной фракции, которые часто снабжаются механизмами для сотрясения, вибрации или качания, и цилиндрические – наклонные вращающиеся барабаны с отверстиями, которые рассеивают материал, поступающий внутрь цилиндра.

Гравитационное разделение основано на различии скоростей падения частиц различной плотности или крупности в потоке жидкости (чаще всего в воде) – мокрое гравитационное обогащение; воздуха или инертного газа – сухое гравитационное обогащение.

Мокрое гравитационное обогащение осуществляется следующим образом (рис.2.1). Измельченное сырье смешивается с водой в баке с мешалкой и в виде пульпы (взвесь твердого материала в жидкости) подается в осадительные камеры (корыта) І, ІІ, ІІІ с конусообразными днищами (бункерами).

Измельченная

Измельченная

Рис. 2.1. Принципиальная схема мокрого гравитационного обогащения

Так как ширина камер постепенно увеличивается, происходит замедление движения пульпы через камеры, что облегчает осаждение твердых частиц. В камере І выпадает из воды наиболее тяжелая (крупно-зернистая фракция), в камере ІІ – средняя и в камере ІІІ- легкая (мелкозернистая). В зависимости от того, на сколько фракций требуется разделить сырье, аппараты – классификаторы состоят из одной, двух и более камер. Фракции из камер выгружают через отверстия 1, 2, 3. Наряду с рассмотренным класификатором применяются и другие типы аппаратов – концентрационные столы, отсадочные машины.

При сухом гравитационном обогащении применяют воздушные сепараторы центробежного типа (рис 2.2).

С

Измельченный

материал

На повторный размол

епаратор состоит из цилиндра 5, который заканчивается конусом 6. В цилиндре 5 помещен внутренний цилиндр 2 с конусом 1, в котором имеется тарелка 3 и крыльчатка вентилятора 4, которая приводится во вращательное движение от электромотора. При вращении тарелки и крыльчатки вентилятора внутри сепаратора образуются воздушные потоки, показанные на схеме стрелками. Измельченный материал, подаваемый на вращающуюся тарелку, разбрасывается по сечению внутреннего цилиндра.

М

Тонкоизмельченная фракция

елкие частицы материала подхватываются воздушным потоком и выносятся в пространство между внешним и внутренним цилиндрами, где, ударяясь об стенки (теряя скорость движения), опускаются вниз и выводятся через конус 6 в виде тонкоизмельченной фракции. Крупные частицы падают и выводятся через внутренний конус 1 на повторное измельчение.

М

Рис. 2.3. Схема электромагнитного сепаратора

агнитная сепарацияприменяется для разделения магнитно-восприимчивых материалов от немагнитных и для удаления стальных предметов, случайно попавших в руду, например магнитный железняк отделяется от пустой породы руды. Разделение руды осуществляется в электромагнитных сепараторах (рис. 2.3).

После измельчения материал поступает на движущейся ленточ-ной транспортер 1, имеющий барабан 2, снабженный электромаг-нитом 3. При соприкосновении ленты с поверхностью барабана частицы материала, не обладающие магнитной восприимчивостью, ссыпаются с ленты в бункер 4, а частицы магнитного материала, прилипшие к ленте, продолжают двигаться до тех пор, пока лента не пройдет магнитную поверхность барабана и они не отвернутся от нее, после чего частицы ссыпаются в бункер 5.

Ф

Рис. 2.4. Разделение частиц несмачиваемого и смачиваемого материала

лотационный метод обогащения основан на различной смачиваемости зерен отдельных материалов водой. Частицы несмачиваемого (гидрофобного) минерала А будут как бы вдавливаться в жидкость (рис 2.4), но не преодалев сил поверхностного натяжения воды, оставаться на ее повер-хности, тогда как частицы смачиваемого (гидрофильного) материала Б обволакиваются пленкой жидкости и, преодалев силы поверхностного натяже-ния жидкости, опускаются на дно аппарата.

Частицы несмачиваемого минерала снимаются с поверхности жидкости, и таким образом происходит разделение руды на фракции. Для ускорения флотации применяют ряд технологических приемов, в часности создают условия неодинаковой смачиваемости водой зерен минералов.

Флотацию проводят во флотационных машинах различного типа (схематичный поперечный разрез машины с воздушным перемешиванием пульпы приведен на рис. 2.5).

Воздух