Лабораторная работа 3
Физические процессы обогащения. Гравитационное обогащение смеси минералов на концентрационном столе и в отсадочной машине
2 часа
Цели работы:
1) Освоить процесс работы на концентрационном столе.
2) Научится контролировать процесс разделения по определению плотности смеси.
3) Познакомиться с действием отсадочной машины
Введение
Гравитация - процесс разделения минеральных зерен, отличающихся плотностью, размером или формой, что отражается в различиях траектории и скорости движения частиц в среде разделения под действием силы тяжести и сил сопротивления среды разделения.
На концентрационных столах расслоение смеси тяжелых и легких минеральных зерен осуществляется в тонком слое потока воды, текущей по слабонаклонной плоскости (поверхности) деки стола, которая совершает асимметричные возвратно-поступательные движения в горизонтальном направлении, перпендикулярном движению потока пульпы.
Концентрационные столы применяются для обогащения оловянных, вольфрамовых и других руд редких металлов, золотосодержащих руд, россыпей благородных металлов и минералов редких металлов крупностью от 3-4 до 0,04 мм. Для снижения вероятности попадания в питание концентрационного стола равнопадающих зерен необходима предварительная классификация зерен на узкие фракции, более приемлема гидравлическая классификация.
|
|
Концентрационный стол имеет трапецеидальные или ромбические деки из алюминия, покрытые линолеумом, резиной, стеклопластиком или бутакрилом; могут быть изготовлены из стеклопластика (FiberGlass) и покрыты несколькими слоями силикатной краски, что обеспечивает хорошую смачиваемость и износостойкость рабочей поверхности.. Вдоль деки на её поверхности находятся рейки - рифли, высота которых уменьшается к торцевой концентрационной части. Для регулирования наклона деки имеется опорное устройство, Угол наклона деки в поперечном направлении изменяется до 12 град.
Приводной механизм, расположенный у одной из сторон деки, через кривошипно - шатунный механизм сообщает деке ассиметричные возвратно – поступательное движение в горизонтальной плоскости: дека имеет минимальную скорость в начале переднего хода и максимальную в его конце; при обратном движении дека имеет максимальную скорость в начале и минимальную в конце. На деку стола сверху попадает смывная вода.
Смесь минералов (руда, россыпь) в виде пульпы, содержащей около 30 - 35% твердого, с помощью питателя подается на деку и движется по ней в поперечном направлении. В то же время при возвратно – поступательном движении деки зернам сообщается продольное перемещение. При этом на зерно минерала действуют: сила тяжести, сила гидродинамического давления потока смывной воды и сила трения о деку. Асимметричность возвратно – поступательных движений деки (более быстрый ход деки назад) приводит к появлению значительных инерционных сил, превышающих силу трения зерен о поверхность деки и приводящих к движению их вдоль деки. Движение минеральных зерен близких по размеру, но разной плотности оказывается неодинаковым: зерна большей плотности (тяжелые минералы) будут продвигаться вперед быстрее и дальше в продольном направлении деки, чем зерна меньшей плотности (легкие минералы).
|
|
Смывная вода, наоборот, будет действовать в большей степени на легкие зерна, чем на тяжелые, и быстрее перемещать легкие минералы в поперечном направлении. На деке стола образуется веер продуктов разной плотности и крупности (рис. 1).
А – концентрат (тяжелая фракция); В – промпродукт I; С – промпродукт II; D – хвосты; Е – отвальные хвосты (легкая фракция); F - шламы Рисунок 1 – Веер продуктов разной плотности на деке концентрационного стола |
Процесс разделения ускоряется и дополняется сегрегацией – естественным распределением материала по плотности и крупности. Тяжелые зерна занимают нижний слой на деке стола и в меньшей степени подвергаются действию смывной воды; по поверхности деки перемещаются мелкими тяжелыми зернами, над которыми располагаются крупные тяжелые. Легкие зерна концентрируются в верхних слоях над тяжелыми минералами – мелкие легкие внизу, крупные легкие зерна над мелкими легкими. Легкие зерна минералов в больше степени подвержены действию потока воды. Этому способствует и нарифления (рифли) – узкие рейки (деревянные, резиновые, алюминиевые, полимерные), которые находятся вдоль деки стола. Высота нарифлений уменьшается в направлении к торцевой части деки, где разгружается тяжелая фракция.
Благодаря нарифлениям на деке формируется два потока – верхний (ламинарный) и нижний (турбулентный). В верхних слоях восходящих потоков движутся легкие зерна, в нижних – тяжелые. Нарифления предохраняют осевшие между ними тяжелые зерна от сноса с деки стола потоками воды, а возникающая в нижних слоях турбулентность способствует перечистке тяжелой фракции за счет перемещение менее тяжелых зерен (сростков) в верхние слои, которые разгружаются в промпродукт. Для песковых столов характерны более узкие деки, соотношение длины к ширине 2,5 - 2,7; для шламовых столов – более широкие деки, соотношение длины к ширине 1,5; при узкой деки стола тонкие зерна пульпы могут быть вынесены потоком без разделения по плотности.
Концентрационные столы различают песковые - для материала крупности –3 +0,2 мм и столы шламовые - для материала крупностью –0,2 +0,02 мм. Они могут быть одно- и многодечные. Песковые столы имеют высокие прямоугольные рифли, а шламовые – более низкие рифли, которые чередуются с высокими рифлями треугольного сечения. Наибольшая высота рифлей у загрузки.
ОТСАДКА
Процесс отсадки основан на различии в скорости движения тяжелых и легких частиц в стесненных условиях в пульсирующей среде. Стесненный условия создаются слоем материала, который называют постелью. Плотность постели больше плотности легкого минерала и меньше плотности тяжелого. Зерна постели в 2 ̶ 2,5 раза больше самого крупного зерна разделяемой смеси и в 3 ̶ 4 раза больше размера отверстия решета.
Постель бывает искусственной или естественной, т.е. из материала который поступает на обогащение. Искусственная постель создается обычно из гематита Fe2O3, из стальной, реже чугунной дроби (4 ̶ 6 мм) для мелкозернистого материала; крупность искусственной постели может достигать 30 ̶ 40 мм.
|
|
Руда или россыпь, подлежащая разделению, подается на постель, находящуюся на решете отсадочной машины, через отверстия которого поступает восходящая и нисходящая в вертикальном направлении струя воды. При восходящей струе воды постель над решетом камеры разрыхляется, а при нисходящей струе – уплотняется.
Разрыхленный слой постели позволяет тяжелым частицам опередить при своем движении вниз легкие частицы. Уплотненный слой препятствует прохождению вниз легких зерен. В момент разрыхления, легкие частицы поднимаются вверх на большую высоту, чем тяжелые, а в момент уплотнения тяжелые зерна проходят вниз больший путь, чем легкие. Таким образом, в результате попеременного действия восходящей и нисходящей струй воды создаются условия для постепенного расслоения материала по плотности и крупности: зерна, имеющие большую плотность, концентрируются в нижнем слое материала, лежащего на решете, а зерна меньшей плотности – в верхнем слое. Образованию слоев разной плотности способствует сегрегация и увеличивающаяся от верхних к нижним слоям плотность среды, затрудняющая проникновение легких зерен, особенно крупных, в нижние слои тяжелых зерен, тогда как мелкие тяжелые частицы свободно проходят через слои легких частиц.
Тяжелые минералы проходят через решето, а легкие под действием горизонтального потока воды разгружаются через сливной порог последней камеры. В таблице 1 приведена классификация отсадочных машин по способу создания колебаний среды разделения, крупности обогащаемого материала и области применения.
Таблица 1 – Классификация отсадочных машин
Тип машины | Способ создания колебаний среды | Крупность материала, мм | Область применения | |
максимум | минимум | |||
С подвижным решетом | Движение решета | 40 | 3 (2) | Марганцевая руда, реже гематитовая, вольфрамовая |
Поршневая | Движением поршня | 40 | 2 | Марганцевая, оловянная, вольфрамовая руда |
Диафрагмовая | Движением диафрагмы | 15 (30) | 0,5 | Руды и россыпи редких и благородных металлов |
Воздушно-пульсационная | Пульсирующая подача воздуха | 4 (60) | 0,5 | Уголь, реже руда |
Пневматическая | Пульсирующая подача воздуха | 13 (25) | 0,5 (0,3) | Уголь, реже руда |
|
|
Наиболее часто для рудного материала и россыпей применяют диафрагмовые отсадочные машины. Условия разделения управляются типом колебания материала (среды разделения) и скоростью восходящих и нисходящих струй воды. Перемещение постели состоит из подъема, опускания и паузы. Технологические показатели процесса отсадки зависят от многих факторов, основными из которых являются физические свойства обогащаемого минерала, амплитуда диафрагмы и число ходов диафрагмы в единицу времени, расход подрешетной воды. Чем крупнее материал, чем выше контрастность по плотности, тем больше должен быть ход диафрагмы (амплитуда) и меньше число ходов диафрагмы в минуту.
Описание оборудования
Разделение смеси минералов проводится на концентрационном столе, техническая характеристика которого представлена в таблице 1.
Таблица 1 - Техническая характеристика концентрационного стола
Габариты стола | Ход деки, мм | Число качаний деки в мин. | Поперечный угол наклона деки, град | Расход смывной воды, л/мин | Производительность, кг/ч | ||
Длина деки, мм | Ширина деки со стороны загрузки, мм | Ширина деки со стороны разгрузки концентрата, мм | |||||