Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







ГЛАВА 4. ФИЗИКО – ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБОГАЩЕНИЯ 11 глава





На рис. 65 показана технологическая схема процесса дезинтеграции и промывки очень труднопромывистых илименитсодержащих песков Малышевского месторождения ( Украина), содержащих более 20% глины.

 

 

 

Рис. 65. Схема дезинтеграции , промывки и обесшламливания ильменито-цирконовых песков

2.8.2. Аппараты для дезинтеграции и промывки

В схемах обогащения песков россыпных месторождений обычно применяется мокрая дезинтеграция с промывкой, которая производится в барабанных дезинтеграторах (барабанные грохоты или дражные бочки, бутары, скрубберы, скруббер-бутары), в корытных промывочных машинах ( горизотальные и наклонные), в вибрационных промывочных машинах (вибромойки).

Среди барабанных дезинтеграторов необходимо отметить прежде всего барабанные грохоты с перфорированной поверхностью, которые используются для дезинтеграции и грохочения легкопромывистых песков. Диаметр отверстий в таких барабанных грохотах составляет от 8 до 80 мм. Бутары ( рис.66),

 

 

Рис. 66. Общий вид дражной бочки ( бутары)

имеют также перфорированную поверхность, но длина барабана в два раза больше, чем у барабанных грохотов. Используются они для среднепромывистых песков. Бутары, устанавливаемые на драгах для дезинтеграции и грохочения золотосодержащих песков, называются дражными бочками., которые имеют диаметр до 3 м, длину до 16 м и угол наклона до 6º В отличии от бутары скрубберы (рис.67) не имеют перфорированной поверхности и поэтому выдают неклассифицированный материал.

 

 

Рис.67. Общий вид скруббера С – 12.

 

Они применяются для труднопромывистых песков с крупностью до 150 мм. В скруббере применяется противоточная схема промывки.



Для дезинтеграции и промывки труднопромывистых песков также используется скруббер-бутара, в котором соединены скруббер с глухой поверхностью и перфорированная бутара цилиндрической , конической (рис.68)

 

 

Рис.68. Скруббер- бутара СБ- 12.

1 – барабан скруббера; 2 – лопатка; 3 –опорные и приводные ролики; 4 – барабан бутары; 5 – рама; 6 – электродвигатель.

 

или шестигранной формы (рис. 69) .

 

Рис. 69. Общий вид скруббер- бутары СБ – 22 М

 

Эти аппараты работают по прямоточной схемы с классификацией материала на три фракции. Они имеют диаметр барабана 1300 и 2250 мм и производительность до 400 т/ч при крупности питания не более 300 мм.

В таблице 36 приведена техническая характеристика основных типов барабанных дезинтеграторов.

 

Таблица 36 Техническая характеристика барабанных промывочных аппаратов

Параметры Бутара Скруббер С - 12 Скруббер-бутары
СБ-12 СБ- 22М
Производительность, т/ч
Крупность питания, мм 300 - 400
Диаметр барабана. мм  
Расход воды, м3 2…3 1…2 1…2  
Удельный расход электроэнергии,кВч/т   0,15…0,25   0,25…0,5   0,25…0,5  
Габаритные размеры, мм длина ширина высота          
Масса,кг  

 

К наиболее распространенным промывочным машинам относятся и корытные мойки, которые применяются для дезинтеграции и промывки материала крупностью не более 20 мм и содержащих до 60…70% глины. Корытные мойки в зависимости от конструкции подразделяются на горизонтальные, наклонные, комбинированные и бутаро-реечные.

Корытная мойка ( рис. 70) состоит из неподвижной ванны прямоугольной или овальной формы. Внутри ванны установлены один или два вала с дезинтегрирующими устройствами в.виде лопастей, устанавливаемых под углом 30…45º, непрерывной или прерывистой спирали.

 

 

 

Рис. 70. Корытная мойка.

1 – корыто; 2 – вал; 3 – лопасти; 4 – привод

 

Питание в корытную мойку подается в нижнем конце корыта, заполенного на 2/3 длины водой, которая орошает материал по всей длине корыта. Во время работы валы с лопастями вращаются навстречу друг другу, перемещают материал к центру и транспортируют его вдоль ванны. Нвстречу промываемому материалу движется вода. Отмытый зернистый материал передвигается лопастями в верхний конец корыта, где и рагружается. Образуемые в процессе промывки шламы удаляются из ванны через боковые карманы или со стороны разгрузки через сливной порог.

Угол наклона корыта наклонной мойки составляет 5…10º. Корытные мойки имеют производительность до 250 т/ч ( табл.37).

 

Таблица 37. Техническая характеристика корытных моек

Параметры Наклонные мойки Горизонтальные мойки
О-93 КМ-1,2х9 КМ-1,4х9 МБМ МПМ-3,2
Производительность, т/ч
Размеры корыта. мм 1600 х 2500 х 2900 х    
Диаметр окружности, описываемой лопастями вала, мм          
Частота вращения вала с лопастями. мин-1         8,4   6,9
Мощность электродвигателя. кВт 64,8 146,3
Габаритные размеры, мм: Длина Ширина высота          
Масса, кг

Основным достоинством корытных моек является большая производительность, простата и надежность конструкции. К недостаткам можно отнести небольшая крвпность исходного материала, измельчение хрупких полезных минералов и получение неклассифицированного мытого материала.

Мечевая мойка-дезинтегратор МД – 3,2 предназначена для дезинтеграции песков россыпных месторождений и глинистых руд, прошедших предварительную промывку в скруббере. Мойка состоит из ванны, разделенной на мечевую, ковшовую и две торцевые части – переднюю и заднюю. Из мечевой части ванны пульпа поступает в роторный отсек, а затем через успокоительный щит в классификатор, где пески оседают и по наклонному днищу возвращаются в роторный отсек для повторной классификации, а шламы разгружаются через сливной порог. Из роторного отсека осевший материал забирается ротором с четырьмя ковшами, расположенными на мечевом валу, разгружается на лоток и далее на желоба для выделения крупнокускового материала из ванны. Пески в водой отделяются от крупного материала в решетчатых ковшах и по наклонной решетке поступают в ковшовую часть.

 

Техническая характеристика мечевой мойки МД – 3,2

Производительность по питанию, т/ч 500

Максимальная крупность питания. мм 60

Расход воды, м3/ т 1…3

Частота вращения мечевого вала, мин-1 14…18

Мощность электродвигателя, кВт 125

Габаритные размеры, мм:

Длина 11200

Высота 4825

Масса, кг 37000

 

ГЛАВА 3

Физические методы обогащения

3.1. Классификация физических методов обогащения

 

Физические методы обогащения основаны на различие физических свойств минералов, входящих в состав минерального сырья. В зависимости от этих свойств физические методы в настоящее время принято классифицировать на:

· гравитационные методы, в которых используется различие в плотности минералов;

· магнитые методы обогащения, в которых разделение минералов основано на различии магнитных свойств разделяемых минералов и прежде всего на различии их в магнитной восприимчивости;

· в электрических методах используется различие минералов в электрических свойствах;

· в специальных методахиспользуются различия минералов в цвете, блеске, форме зерен, прочности, в коэффициенте трения при движении по плоскости, способности растрескиваться при нагревании, их природной и наведенной радиоактивности, люминесценции.

 

3.2. Гравитационные методы обогащения

Принципы гравитационного обогащения были известны еще 2 тысячи лет тому назад и впервые описаны Плинием, а затем Агриколой. Гравитационное обогащение оставалось основным методом переработки минерального сырья и только в ХХ века с развитием флотации, магнитной и электрической сепарации, гидрометаллургических методов, количество руд, перерабатываемых этим методом несколько уменьшилось. Однако методы гравитационного обогащения применяются широко при переработке железных руд , угля, россыпных и коренных месторождений золота, олова, титана, алмазов. Гравитационные методы, применяемые в сочетании, например, с флотацией , позволяют значительно повысить эффективность, экономичность и комплексность использвания минерального сырья. Эти методы обеспечивают более низкие капитальные и эксплуатационные расходы, не используют дорогие флотационные реагенты, значительно снижают ущерб, наносимый окружающей среде.

. Разделение смеси минеральных зерен гравитационными методами основано на различии скорости и характера их движения в среде под действием силы тяжести и силы сопротивления среды, в соответствии с различием плотностей и крупности минеральных частиц.

Все минералы в зависимости от их плотности можно условно разделить на:

· тяжелые, имеющие плотность от 4000 до 8000 кг/м3 и более ( самородное золото, касситерит, вольфрамит, ильменит, циркон, танталит, колумбит);

· средние, имеющие плотность от 2700 до 4000 кг/м3 (лимонит, хризоберилл, малахит, апатит и др)

· легкие с плотностью менее 2700 кг/м3 ( кварц, полевые шпаты, гипс, кальцит и др.)

В качестве среды, в которой осуществляется разделение минералов используется чаще всего вода, значительно реже применяется воздух, а также тяжелые суспензии и иногда жидкости.

В зависимости от вида используемой разделительной среды, направления ее движения относительно минеральных взвесей гравитационные процессы гравитационные процессы подразделяются на процессы разделения:

· в вертикальных восходящих потоках среды ( гидравлическая и пневматическая классификация, тяжелосредная сепарация);

· в пульсирующих потоках среды ( отсадка, пневматическая сепарация);

· в безнапорной струе воды, текущей по наклонной плоскости ( обогащение на концентрационных столах, в желобах, шлюзах, винтовых и конусных сепараторах);

· в центробежных потоках воды ( гидроциклоны, центробежные концентраторы);

Гравитационным методам могут подвергаться полезные ископаемые широкого диапазона крупности, например, в отсадочных машинах может обогащаться уголь крупностью до 200мм, а золотосодержащие и хромитовые руды крупностью до 6 мм. На винтовых сепараторах крупность обогащаемой руды может достигать 2…12 мм, на концентрационных столах – 3…0,04 мм.

 

 

3.2.1. Теоретические основы процессов гравитационного обогащения

Основные закономерности процессов гравитационного обогащения начали разрабатываться в середине ХIХ века как русскими ( Г.Я.Дорошенко, С.Г.Войслов, В.А.Гуськов, Г.О.Чечотт, П.В.Лященко и др), так и зарубежными учеными (Риттингер, Стокс, Ален, Ричардс и др).

В основе теоретических исследований лежат закономерности движения в средах зерен различной плотности и крупности в свободных и стесненных условиях. Для обяснения этих закономерностей используются законы классической механики, гидромеханики, аэромеханики и гидравлики.

Все тела в пустоте падают с одинаковой скоростью независимо от их размера, формы и плотности. В то время как в воде или в другой среде скорость падения тела зависит от его диаметра d, формы, плотности и плотности среды.

Минеральная частица, падающая в какой-либо среде, обладает гравитационной силой, зависящей от скорости ее движения. Чем больше скорость движения, тем больше эта сила. При этом падающая частица встречает сопротивление среды, поэтому скорость ее падения, например, в водной среде, значительно меньше скорости падения в пустоте.

При большой скорости движения частица преодолевает динамическое сопротивление среды, характерное для турбулентного потока, при котором позади частицы при ее движении образуется пространство с повышенным давлением, что приводит к образованием вихрей позади частицы ( рис.71 а).

 

При медленном движении частицы небольших размеров испытывают сопротивление среды, обусловленное их вязкостью и вызываемое трением обтекаемых слоев жидкости. В этом случае наблюдается ламинарное движение ( рис. 71 б)

 

Рис.71. Характер обтекания жидкостью круглого тела при ламинарном ( а ) и турбулентном (б) движении жидкости

 

При этом следует также учитывать условия движения частицы. Свободное движение – это движение единичных зерен в неограниченной неподвижной среде, исключающей взаимное воздействие зерен друг на друга. Стесненное падение происходит или в ограниченном пространстве, соизмеримым с размерами зерна или в присутствии других зерен, когда частица испытывает влияние не только среды, но и окружающих частиц.

Скорость движения частиц в свободных условиях будет определяться силами сопротивления среды – динамического для крупных частиц без учета сил трения и сопротивления вязкости среды ( статического ) для мелких частиц.

Динамическое сопротивление, т.е. сопротивление сил инерции изучено Ньютоном, который

 

 

установил, что сопротивление среды пропорционально скорости падения частицы. Риттингер и Стокс, учитывая это сопротивление, вывели закон падения тел в среде, а П.В.Лященко внес в этот закон ряд дополнений и изменений..

Если падающая в спокойной среде минеральная частица имеет шарообразную форму диаметром d и плотностью , то она находится под действием силы тяжести G1, направленной вниз, и динамической силы сопротивления среды Рd . Тогда масса этой частицы в среде по закону Архимеда будет равна

G = G1Q = Δ) g, (72)

Откуда

G1 = и Q = Δ g,

где Q – масса среды, вытесненная частицей;

G1 – сила тяжести частицы;

g - ускорение свободного падения;

- плотность частицы;.

Δ - плотность среды.

Сила сопротивления среды для этой частицы

Рd = Δ, (73)

где - скорость движения частицы.

По этим уравнениям можно определить скорость движения частицы в каждый данный момент. Составим дифференциальное уравнение движения частицы. Так как вес ее есть произведение массы на ускорение свободного падения, то уравнение примет вид

m = Δ)g - Δ,

где m – масса частицы,

dv/ dt – ускорение.

Если обе части уравнения разделить на массу m = / 6, то получим

,м/с2

Отсюда следует, что ускорение падающей частицы в среде равно разности двух ускорений; начального ускорения в среде go = [( ] g и ускорения силы сопротивления среды g1 = 3/8 Δ/d , зависящего от скорости , плотности среды Δ, плотности частицы и ее диаметра d.

С увеличением скорости падения частицы будет увеличиваться и сила сопротивления среды Pd. При достижении частицей постоянной скорости падения это ускорение будет равно нулю, т.е. d /dt =go – g1 = 0, при этом скорость падения будет называться конечной ( предельной) и наступает она очень быстро. Так для минеральных зерен шарообразной формы диаметром 1 мм конечная скорость падения достигается через 0,01 -0,1 доли секунды. Эту скорость можно определить из уравнения

Отсюда

см/с (74)

Это выражение называется формулой Риттингера и применяется для определения конечной скорости падения частиц любой формы крупностью от 1,5 до 15 мм. Из формулы следует, что конечная скорость падения частицы при прочих равных условиях будет тем больше, чем больше диаметр ее и плотность. При определении скорости падения частиц шарообразной формы коэффициент KR принимается равным 52,2, тогда формула (70) примет вид

, см/с (75)

При падении в среде мелких частиц, скорость падения которых очень мала, динамическим сопротивлением среды можно пренебречь, а учитывать лишь сопротивление вязкости среды и наличие вокруг падающих частиц тонкого неподвижного слоя среды, создающее сопротивление падения частицы.

Величина сопротивления, испытываемого падающей частицей шарообразной формы небольшого диаметра, была определена английским физиком Стоксом и равна

PS = 3πμd , (76)

где μ – коэффициент вязкости жидкости, ( Н · с)/м2.

При температуре 20ºС вязкость воды равна 0,001 Па·с. С увеличением температуры на 1º вязкость уменьшается на 2%.

Учитывая сопротивление вязкости и пренебрегая динамическим сопротивлением, дифференциальное уравнение движения падающей шарообразной частицы будет

m

При достижении конечной скорости падения частицы ускорение будет равно нулю, т.е.

,

Отсюда

, см/с

Обозначив и приняв g = 9,18 см/с, получим

, см/с (77)

Эта формула стокса, которая применима для определения конечной скорости падения частиц размером от 0,12 до 0,012 мм.

Зерна промежуточной крупности определяется по эмпирической формуле Аллена

, см/с (78)

Эта формула применима для расчета конечных скоростей падения частиц крупностью от 0,085 до 0,15 мм.

Каждая из приведенных формул учитывает лишь один из видов сопротивления и применяется для сравнительно узкого класса крупности частиц.

Если d > 36μ , то Pd > PS , т.е. динамическое сопротивление больше силы сопротивления вязкости. В этом случае применяется формула Риттингера. При Pd < PS применяется формула Стокса. Этот вывод вытекает из соотношения двух сил сопротивления

(78)

При равенстве этих сил dvΔ/36μ = 1 или dvΔ/μ = 36. Это отношение называется параметром или критерием Рейнольдса, обозначается Re и характеризует преобладание того или иного вида сопротивления. Если Re >36, то Pd > PS при Re< 36, Pd < PS .

Экспериментальные исследования показали, что формула Риттингера справедлива при

Re > 1000 и размере частиц более 2 мм, когда наблюдается турбулентный режим движения, а формула Стокса при Re < 1 и размере частиц не более 0,1 мм при ламинарном режиме движения частиц.

Между критерием Рейнольдса и сопротивлением, испытываемым частицей при падении в среде, существует зависимость, выведенная экспериментально Рейлеем и названная коэффициентом сопротивления . Зависимость между критерием Рейнольдса Re и коэффициентом сопротивления может быть представлена в виде диаграммы Рейлея ( рис.72), по которой можно судить о постепенном переходе от одного режима движения к другому.

Рис.72. Диаграмма Рейлея

 

.В.Лященко, используя критерий Рейнольдса и коэффициент среды, предложил новый параметр, названный параметром Лященко.

Из формулы, определяющей критерий Рейнольдса, следует

v2d2 = ,

а из формулы сопротивления среды v2d2 =

Тогда Re2μ/Δ= Р/ , откуда Re2 ψ = РΔ/μ2 , где Re2 ψ – параметр Лященко.

Расчет конечной скорости падения частиц по этому параметру производится следующим образом. Если частица падает в воде с постоянной конечной скоростью, то сила сопротивления среды уравновешивается силой тяжести частицы, т.е.

Р = G0 и Re2 ψ = (79)

Определив по формуле (74) параметр Лященко, по диаграмме, представленной на рис. 73, находится значение параметра Рейнольдса. По формуле

= Reμ/dΔ, см/с (80)

определяется конечная скорость падения частицы.

Рис. 73. Диаграмма зависимости параметра Лященко Re2ψ от числа Рейнольдса

 

Практически все минеральные частицы после дробления и измельчения имеют не шарообразную форму, а округлую, плоскую, продолговатую и др. Поэтому скорости падения частиц различной формы будут отличаться от скорости падения частиц, вычисленных по теоретическим формулам для шарообразных частиц. Установлено, что скорость падения частиц неправильной формы значительно меньше теоретической ,однако они подчиняются тем же законам, что и падение частиц шарообразной формы и оличаются лишь значением поправочного коэффициента, который определяется для любого минерала в зависимости от его диаметра, плотности, формы и шероховатости поверхности.

Например, для определения коэффициента в формуле Риттингера сначала определяется эквивалентный диаметр частицы, т.е диаметр частицы, которая имеет такой же объем, что и объем шара одинакового диаметра с частицей.

Коэффициент KR определяется по формуле (74)

KR = ,

Где dЭ – эквивалентный диаметр зерна.

Подобным образом экспериментально были определены коэффициенты КR для расчета скоростей падения минеральных частиц различной формы. Для частиц пластинчатой формы этот коэффициент равен 22,7, для продолговатой – 33,4, для угловатой – 35,8, для округлой – 42,2.

В настоящее время расчет конечных скоростей падения частиц осуществляется на компьютере.

При падении в среде частиц различной крупности и плотности крупные зерна легкого минерала будут падать с такой же скоростью, с какой падают мелкие зерна тяжелого минерала, т.е. эти зерна будут иметь одну и ту же конечную скорость падения. Минеральные частицы, имеющие различную крупность и плотность, но падающие всреде с одинаковой скоростью, называются равнопадающими.

Например, скорость падения частицы кварца, имеющей плотность 2650 кг/м3 и крупность 10 мм в воде будет равна

≈ 37 см/с

С этой же скоростью будет падать частица галенита плотностью 7650 кг/м3, размер которой можно определить по формуле

,

Отсюда

d2 = ≈ 0,2 см = 2 мм

Следовательно, с одинаковой скоростью будут падать частицы кварца диаметром 10 мм и частицы галенита диаметром 2 мм. Таки частицы будут называться равнопадающими. Отношение диаметров равнопадающих легких и тяжелых частиц называется коэффициентом равнопадаемости е, т.е. е = = 10 : 2 = 5

Коэффициент равнопадаемости для минеральных частиц различной крупностив общем виде определяется по формулам конечных скоростей падения.

По формуле Риттингера

е =

Незначительной разницей между К1 и К2 можно пренебречь, тогда коэффициент равнопадаемости будет равен

е1 = (81)

Таким образом, коэффициент равнопадаемости прямо пропорционален отношению диаметрам частиц и обратно пропорционален отношению плотностей минералов минус плотность среды.









ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2021 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.