Механическое оборудование для гравитационного обогащения

Тема лекции: Оборудование для обогащения. Методы обогащения. Необходимое механическое оборудование.

Лекция №11

По характеру осуществления обогащение делится на следующие процессы.

Гравитационное обогащение основано на различии движения минеральных частиц в различных средах. Обогащение в тяжелых средах – наиболее эффективный метод, обеспечивающий точное разделение материалов по заданной плотности. Крупнокусковые и крупнозернистые материалы при этом разделяются под действием сил тяжести и сопротивления среды. Сепарация мелко­зернистых материалов происходит в центробежном поле.

Обогащение под действием восходящих или восходяще-нисходящих потоков воды или воздуха называется отсадкой. Обогащение в струе воды, текущей по наклон­ной плоскости, осуществляется в струйных сепараторах и на концентрационных столах, а в криволинейных пото­ках – в шнековых и винтовых сепараторах.

Флотационное обогащение основано на избирательной способности отдельных минералов закрепляться на поверхности раздела системы жидкость – газ. Тонкоизмельченная руда в виде пульпы подвергается воздействию реагентов для усиления различия в смачиваемости разделяемых материалов. Несмачиваемые минералы сталкиваясь с воздушными пузырьками, закрепляются на их поверхности и образуют пенный продукт.

Магнитное обогащение основано на различии в поведении минералов в магнитном поле. Чаще всего его при­меняют для удаления железа из руд цветных металлов.

Электрическое обогащение основано на различии у разделяемых материалов электрических свойств.

Гравитационное обогащение в водном потоке, движущимся вертикально, называется отсадкой. Отсадку применяют для обогащения оловянных, вольфрамовых, золотосодержащих, железных и марганцевых руд крупностью 0,5-50 мм (иногда до 100 мм).

Отсадочные машины выполняют поршневыми (рис. 51, а), диафрагменными (рис. 51, б), с подвижным решетом (рис. 51, в) и с пульсирующей струей воды (рис. 51, г).

Рисунок 51 – Отсадочные машины

При поршневых и диафрагменных отсадочных машинах поршень 5 и диафрагма в мертвых точках (верхней и нижней) имеют нулевую скорость, при угле поворота эксцентрика 90 и 270⁰ скорости поршня (диафрагмы) будут максимальными , где ω – угловая скорость вала эксцентрика 4; r – радиус эксцентрика.

При движении поршня (диафрагмы) в камере 3 вниз скорость водяного выходящего потока плавно возрастает до максимума. Поэтому в начале более мелкий материал, прошедший сквозь решето 2 и постель струей воды 1 поднимается над решетом. С увеличением скорости потока мелкие частицы подбрасываются выше, чем крупные. При находящем потоке более мелкие частицы уплотняются в верхнем ряду, крупный материал закрепляется в верхнем ряду, крупный материал закрепляется снизу. В результате многократного повторения цикла сверху решета располагается мелкая порода, снизу крупная (концентрат). Аналогично работает диафрагммная машина. Но нисходящий и восходящий потоки создаются не поршнем, а диафрагмой.

При подвижном положении решета процесс осуществляется так же, как и в предыдущих машинах. Нисходящие и восходящие потоки создаются возвратно-поступательным движением решета. При импульсной подаче воды напор создается клапаном 1 с запорной пружиной 2 (рис.51, г). Как только давление на шарик снизу превышает давление пружины, происходит импульсный впрыск воды в камеру, образующий восходящий поток. При закрытом клапане 1 скорость потока постепенно снижается до нуля. Таким образом, цикл данной отсадочной машины состоит лишь из восходящих потоков (300-600 циклов в минуту). Из описанных машин чаще применяют диафрагмовые отсадочные машины с горизонтальным и вертикальным расположением диафрагмы.

Концентрационные (сотрясательные) столы используют для обогащения оловянных золотосодержащих руд. При движении по наклонной поверхности стола (деке) разделенного рифлениями, на частицу материала воздействуют струи воды, направленные перпендикулярно главной оси стола. При этом, чем частица тяжелее, тем меньше расстояние, на которое оно отклоняется от траектории своего движения вниз по столу. С другой стороны, чем больше плотность и крупность материала, тем больше расстояние он проходит вдоль стола под действием силы инерции. Таким образом, благодаря кинематике движения частиц и наличию рифлений на выходе со стола смывной водой осуществляется разделение на концентрат, промпродукт и хвосты.

К обогатительным процессам при движение продукта по наклонной плоскости относится разделение в конусном сепараторе, составленном из струйных желобов, сужающихся к низу машины. За счет кинематики движения частиц у разгрузочного конца конусной деки создается четкое разграничение концентрата, промпродуктов и хвостов, которые движутся из машины по своим каналам патрубкам. Положение патрубков регулируется специальными устройствами.

К машинам рассматриваемого класса относится винтовой сепаратор, составленный из неподвижных винтовых желобов. В верхнюю часть желоба подается предварительно классифицированная пульпа вместе с водой. Под действием центробежных сил и воды легкие зерна всплывают на поверхность потока и перемещаются в периферическую часть желоба, тяжелые, наоборот, концентрируются на внутренней придонной стороне желоба. После прохождения пульпой двух-, трех витков ее расслоение заканчивается: тяжелый продукт отсекателями разгружается с верхних витков, промпродукт с нижних, а легкий продукт – в конце желоба.

Механическое оборудование для флотационного обогащения. В настоящее время около 95% руд цветных металлов обогащают с помощью флотации. Для проведения флотации применяют флотационные машины с механическим перемешиванием пульпы и созданием при этом воздушного потока; пневмомехаческие флотационные машины с использованием воздуходувок для создания воздушного потока; пневматические флотомашины с использованием воздуходувок для перемешивания и аэрации пульпы.

Флотационная механическая машина «Механобр» (ФМР) состоит из всасывающих и прямоточных камер (рис. 52), сообщающихся через отверстия в межкамерных перегородках. В каждой камере 5 предусмотрен аэратор, состоящий из статора 1 и импеллера 2, укрепленного на вертикальном валу 3, с приводом от электродвигателя 7 через клиноременную передачу 8. Вращаю­щийся вал импеллера заключен в центральной полой трубе, к которой крепится статор с лопатками, располо­женными в его периферийной части. Лопатки размещены под углом 60° к радиусу. При вращении импеллера в центральной трубе создается разрежение. За счет этого разрежения происходят межкамерная, внутри камерная циркуляция пульпы и подсос воздуха. Для межкамерной циркуляции в трубе служит отверстие, к которому присоединен канал 12 всасывающей камеры. В прямоточной камере этот канал закрыт пробкой. Для внутри камерной циркуляции служат отверстия 13, расположенные друг против друга, открытие которых регулируется заслонками 4. Воздух подсасывается через трубы 6, разбивается лопатками импеллера и статора на мелкие пузырьки и поднимается вверх. При этом движении к нему «прилипают» флотируемые несмачиваемые частички минералов, образующие пенный продукт, непрерывно удаляемый пеногонном 10 из камеры 11 в желоб.

Рисунок 52 – Флотационная механическая машина

Надежность работы машины обеспечивается установкой зазоров между лопатками импеллера и статора, положением косо направленных лопаток внутри статора и регулируемого заслонками количества засасываемой пульпы. Для повышения срока службы лопатки гуммируют резиной. Подшипниковый узел импеллера с центральной трубой собран в единый блок 9, который можно легко и быстро заменить при ремонте. Эксплуатация машин ФМР показала, что для увеличения их производительности должны быть расширены шиберные отверстия, служащие для регулирования уровня пульпы.

Флотационные механические машины выпускают семи модификаций с объемом камер от 0,14 до 6,25 м³ и производительностью по потоку питания от 0,4 до 12м³/мин; окружная скорость импеллера изменяется в пределах 7-9 м/с. Мощность двигателя зависит от плотности пульпы. Для самых крупных машин ФРМ-63 мощность привода для тяжелых пульп принята 30, для легких и средних 22 кВт.

Пневматическая флотационная машина (аэролифтная с ванной до 1 мм) представляет собой V-образную ванну, в середине которой установлены перегородки, образующие центральный отсек – аэролифтную камеру. Сверху отсек прикрыт колпаком, края которого погружены в пульпу. В центре отсека установлен ряд трубок для подачи воздуха от общего воздушного коллектора. В торце камеры предусмотрен желоб для подачи пульпы. Она через приемный карман попадает к трубкам вместе с воздухом. Здесь воздух подхватывает пульпу и пульпо-воздушная смесь поднимается под колпак с внутренней стороны перегородок, после чего сливается через края перегородок. В боковой отсек ванны пульпа с воздухом по­ступает через отверстие в куполе. Большая часть возду­ха, транспортирующего и перемешивающего пульпу внутри перегородок, удаляется через регулируемый кла­пан. Образовавшаяся пена через порог сливается в же­лоба. Недостатком машины является менее интенсивное перемешивание пульпы, большой расход воздуха, боль­шая чувствительность к изменению плотности и крупно­сти питания, чем у механических и пневмомеханических машин.

Пневматическая аэролифтная машина с глубокой ванной (до 3,5 м) состоит также из V -образной ванны, аэролифтной камеры, системы направляющих щитов, щеле­вых аэраторов, воздухопровода, воздушных патрубков с регуляторами подачи воздуха. В направляющих щитах предусмотрен регулятор сброса транспортного воздуха. Пена через порог самотеком поступает в сборный желоб. Ее преимущества состоят в том, что благодаря двусто­роннему подводу воздуха увеличивается глубина ванны; появляется возможность улучшить перемешивание пульпы и вовлечь во флотацию грубозернистые материалы; вследствие углубления ванны уменьшается расход воздуха для транспортирования.

Механическое оборудование при магнитном и электрическом обогащении. Машины, в которых осуществляется магнитное обогащение, называются магнитными сепараторами. При обогащение цветных металлов сепараторы используют для удаления железа и доводки руд цветных и редких металлов. По конструкции сепараторы делят барабанные, валковые, дисковые, ленточные. Барабанный сепаратор с противоточной ванной (рис. 26) состоит из вращающегося барабана 3 с магнитной системой. Привод осуществляется через двигатель-редуктор и зубчатое внутреннее зацепление. Барабан 3 вращается навстречу потока пульпы, подаваемой питателем 1, и в начале встречается с пульпой, в которой содержится остатки наименее намагниченных частиц. После этого барабан встречается с частицами, магнитные свойства которых сильнее; они прижимают слабомагнитные частицы к барабану, предотвращая возможные потери.

Накопленные массы магнитных частиц отрываются ближе к выходу барабана от пульпы и поступают в желоб концентрата 6. Немагнитные материалы вместе с основной массой воды, подаваемой через коллектор 2, сливаются в приемник 5 для хвостов. Наконец, излишек воды из ванны вместе с тонкими шламами сливается в патрубок 4.

Рисунок 53 – Барабанный сепаратор

При электромагнитном валковом сепараторе питание рудой проводится между валками и заключенным между ними корпусом с электромагнитными обмотками. В этом случае исходная руда, проходя по зазору между валками магнитом, расслаивается на магнитные и немагнитные материалы, которые отводятся в соответствующий приемник.

Электромагнитный дисковый сепаратор имеет две магнитные системы. Одна встроена в барабанный питатель и предназначена для отделения сильномагнитных примесей. Затем материал поступает на вибрационный лоток и перемещается под вращающиеся диски. Электромагниты, расположенные под лотком, создают неоднородное магнитное поле под заостренными концами дисков. Оно сильнее у краев дисков и слабее к их центру. Поэтому магнитные частички будут выноситься на приемники, установленные сбоку у вибролотка.

Основная литература: 1осн. [249-273]; 3 осн.[109-118];

4 осн. [167-180]; 1 доп. [178-204].

Контрольные вопросы:

1. Методы обогащения полезных ископаемых.

2. Типы флотационных машин.

3. Типы гравитационных машин.

4. Принцип работы магнитных сепараторов.

5. Принцип работы электрических сепараторов.

Дата добавления: 2015-06-26