ОП лекции. Конспект лекций дисциплина Обогащение руд цветных металлов
 Скачать 8.02 Mb.
|
|
9.3. Гидроциклоны Гидроциклоны заняли прочное место среди аппаратов для классификации тонкоизмельченных материалов по крупности. В гидроциклонах процесс классификации значительно ускоряется за счет центробежной силы, создаваемой при вращении пульпы в гидроциклоне. В практике обогащения гидроциклоны применяются, прежде всего, при классификации измельченных материалов, иногда для обесшламливания и обезвоживания, а также для обогащения некоторых типов руд в тяжелых суспензиях. Гидроциклон (рис. 9.1) состоит из конической и цилиндрической частей.  Рис. 9.1 Гидроциклон 1 – сливной патрубок; 2 – сменные вкладыши; 3 – цилинтрическая часть; 4 – конусы; 5 – конус из колец; 6 – песковая насадка; 7 – питаюший патрубок; 8 – резиновая диафрагма; 9 – разделительная диафрагма; 10 – манометр Цилиндрическая часть имеет прямоугольный патрубок для подачи исходного материала, который поступает под давлением по касательной к внутренней поверхности этой части. Входящая струя пульпы получает вращение по часовой стрелке при правом расположении питающего патрубка, или против часовой стрелки при левом расположении патрубка. Под действием центробежной силы, которая во много раз превышает силу тяжести, крупные и тяжелые частицы отбрасываются к стенке гидроциклона и нисходящим потоком пульпы, движущимся вниз по спирали, разгружаются в нижней части гидроциклона через песковую насадки в виде песков. Мелкие и легкие частицы вместе с водой за счет конусности конической части образуют внутренний восходящий поток, вращающийся в направлении противоположном вращению наружного потока, поднимаются вверх и разгружаются через сливной патрубок в виде слива. В отверстие питающего патрубка вставляются сменные вкладыши, при помощи которых устанавливается необходимая площадь сечения ратрубка. В верхней цилиндрической части гидроциклона расположен сливной патрубок, который в зависимости от положения трубопровода для слива может быть повернут вокруг своей оси через каждые 90º. Коническая часть классифицирующих гидроциклонов, имеющая угол конусности 20º, состоит из разъемных конусов или делаются литыми. Диаметр основания конуса соответствует типоразмеру гидроциклона. В вершине конической части гидроциклона находится сменная песковая насадка для разгрузки песков. Песковые насадки изготовляются из отбеленного чугуна или износостойкой резины в виде съемных насадок конической формы с цилиндрическими отверстиями. Диаметр насадки устанавливается в зависимости от требуемой крупности разделения. Футеруются песковые насадки металлокерамическими сплавами, карбидами металлов и корундом. Пульпа в гидроциклон подается насосами под давлением 0,3…2,5 кгс/см2 ( 5…50 Н/см2 ), которое измеряется манометром, устанавливаемым на питающем трубопроводе. Для борьбы с износом внутренняя поверхность корпуса и съемные детали футеруются износостойкими материалами: резиной, каменным литьем, легированным чугуном, керамикой, твердыми сплавами. Гидроциклоны небольшого диаметра изготовляются цельнолитыми, например, из винипласта. Производительность гидроциклона и эффективность классификации материала в нем зависят, прежде всего, от гранулометрического состава материала, плотности пульпы, содержания шламов, диаметра гидроциклона, диаметра питающего и сливного патрубков, диаметра песковой насадки, соотношения диаметра сливного патрубка и диаметра песковой насадки, давления в питающем патрубке и т.п. Основным фактором, определяющим показатели работы гидроциклона, является отношение диаметра песковой насадки к диаметру сливного патрубка. С увеличением этого соотношения увеличивается выход песков, понижается их крупность и содержание твердого, одновременно уменьшается крупность слива и его и его выход. Максимальная эффективность классификации имеет при соотношении 0,5…0,6. Оптимальный диаметр сливного патрубка обычно составляет 0,2…0,4 диаметра гидроциклона. Угол конусности гидроциклона (20º) является оптимальным для классифицирующих гидроциклонов. Увеличение угла конусности приводит к увеличению крупности слива. Для классификации разжиженных тонкодисперных пульп с получением весьма тонкого слива гидроциклоны диаметром менее 100 мм имеют угол конусности 5…10º. В короткоконусных гидроциклонах, применяемых при гравитационном обогащении золотосодержащих руд, угол конусности составляет 60, 90 и 120º. Содержание твердого в питании гидроциклонов, работающих в цикле измельчения, составляет 30…60% в зависимости от стадии измельчения. Так, в I стадии измельчения оно составляет 55-57%. Во II стадии – 50%, а в III – 40-45%. Содержание твердого в песках гидроциклонов в зависимости от стадии измельчения, в которой они работают, колеблется от 75…80% до 65…70%. Содержание твердого в сливе зависит от выхода слива, диаметра гидроциклона и содержания класса минус 0,074 мм в сливе. Так при содержании класса минус 0,074 мм 75…80% содержание твердого в сливе составляет, например, для свинцовой руды 32-35%. Увеличение содержания твердого в питании увеличивает нагрузку на песковую насадку и повышает плотность пульпы, что в свою очередь увеличивает содержание твердого в песках и крупность материала в сливе. В практике обогащения для получения тонкого слива и обесшламливания обычно применяются батарейные гидроциклоны, когда в одной батарее в зависимости от диаметра гидроциклонов устанавливается 6-8 гидроциклонов, в которые питание подается в питающие патрубке из центральной трубы. Сливы всех гидроциклонов собираются в одном приемнике, а пески в другом. Широкое распространение в циклах измельчения получили автоматизированные гидроциклонные установки. За рубежом наиболее широкое распространение получили гидроциклоны фирмы Warman типа CVX диаметром от 40 до 800 мм и производительностью до 1100 м3/ч. Помимо двухпродуктовых гидроциклонов в практике обогащения применяются трехпродуктовые (рис. 9.2), состоящие из двух цилиндров, расположенных один в другом и конической части.  Рис.9.2. Трехпродуктовый гидроциклон 1 – цилиндрическая часть; 2 – сливная насадка; 3 – задвижка; 4 – труба; 5 – промпродуктовый патрубок; 6 – песковая насадка; 7 – коническая часть; 8 - питающий патрубок При обогащении в тяжелых суспензиях в этих гидроциклонах тяжелая суспензия и руда при поступлении в гидроциклон расслаиваются по плотности. Тяжелая фракция с суспензией разгружается через песковое отверстие, а легкая фракция и менее плотная суспензия - через сливное и промпродуктовое отверстие. 9.4. Гидравлические классификаторы В практике обогащения руд гидравлическая классификация, в основе которой лежит принцип классификации по равнопадаемости широко применяется в качестве подготовительной операции перед обогащением руды, например, на концентрационных столах. Гидравлические классификаторы со стесненным падением минеральных частиц и механической разгрузкой нашли наиболее широкое применение для разделения измельченного материала на ряд классов по равнопадаемости. На рис. показан четырехкамерный (четырехспиготный) гидравлический классификатор КГ – 4 (рис.9.3).  Рис. 9.3 Четырехкамерный гидравлический классификатор КГ – 4 1- опорная рама; 2 – водяной коллектор; 3 – водяной патрубок; 4 – манометр; 5 – кран; 6 – разгрузочные насадки; 7 – разгрузочный конус; 8 – цилиндры спигота; 9 – вортекс спигота; 10 – классифицирующая колонка; 11 – спигот-камеры; 12 – камера; 13 – корпус; 14 – приводной механизм; 15 – электродвигатель; 16 – сливной порог; 17 – шток с пробкой; 18 – вал с мешалкой. Он состоит из четырех пирамидальных камер, увеличивающихся в размере от места загрузки исходного материала к сливному порогу. Нижняя часть каждой камеры состоит из трех частей: цилиндрической части для перемешивания пульпы, в нижней части переходящей в усеченный конус, вследствии чего и создаются стесненные условия; стеклянной цилиндрической камеры для наблюдения и регулирования процесса классификации и нагнетательной трубы, имеющей внутри форму спирали, через которую вода входит тангенциально. Ниже нагнетательной трубы имеется приемник для выгрузки осевшего материала, который разгружается через отверстие, периодически открывающееся посредством шарикового клапана, закрепленного на стержне. Стержень проходит через полый вертикальный вал. На верхнем уровне стержня имеется кулачок, насаженный на диск, вращающийся от шестерни. Кулачков на диске от одного до четырех: для мелких классов –один и для более крупного материала – четыре. Шестерня вращается со скоростью 1,2 мин-1. При поднятии шарикового клапана материал проходит через отверстие клапана и попадает в приемник, представляющий собой цилиндр, заканчивающийся конусом с насадкой . Из приемника материал разгружается через втулку. Выпуск материала из приемника регулируется клапаном. В каждой камере на нижнем конце вертикального полого вала укреплены мешалки из полосовой стали, расположенные радиально. Полый вал приводится в движение от горизонтального приводного вала, который вместе с укрепленными на нем мешалками делает 1,2 оборота в минуту. Мешалки предотвращают сгущение и оседание материала в камере перемешивания и возникновение водоворотов. Количество поступающей в каждую камеры воды регулируется клапаном со шкалой. Скорость восходящих потоков в камерах постепенно уменьшается по направлению к сливному порогу. Достоинство классификатора – автоматическая разгрузка осевшего материала, достигаемая посредством механически поднимающегося стержня с шариковым клапаном. Это дает возможность разгружать продукт с большим содержанием твердого и тем самым снижать расход воды, предотвращая в то же время забивание цилиндрической части камеры. Наличие приемника для сбора материала исключает давление пульпы вниз, благодаря чему устраняется нарушение классификации в момент выгрузки материала. Процесс классификации в восходящем потоке воды осуществляется также в конусных классификаторах, где происходит разделение на пески и шламы материала крупностью 6…10 мм. Лекция 10. ГРАВИТАЦИОННЫЙ МЕТОД ОБОГАЩЕНИЯ План лекции 10.1 Гравитационные процессы обогащения 10.2 Процесс отсадки, отсадочные машины 10.3 Обогащение на концентрационных столах 10.4 Обогащение на шлюзах 10.5 Обогащение на винтовых сепараторах 10.6 Обогащение в центробежных аппаратах 10.1 Гравитационные процессы обогащения Гравитационными методами обогащения называются процессы, в которых разделение минеральных частиц, отличающихся плотностью, размером или формой, обусловлено различием в характере и скорости их движения в среде под действием силы тяжести и сил сопротивления. В качестве среды, в которой осуществляется гравитационное обогащение, используются: вода, тяжелая жидкость или среда (при мокром обогащении), воздух (при пневматическом обогащении). Все минералы можно подразделить на: - тяжелые – плотностью 4-8 до 19 (золото, церуссит PbCO3, галенит PbS, касситерит SnO2, вольфрамит FeMnWO4); - легкие – плотностью < 2,7 т/м3 (кварц, полевой шпат, уголь, кальцит); - промежуточной плотности – 2,7-4 т/м3 (малахит, апатит, лимонит). Основные гравитационные процессы, протекающие в водной среде, это обогащение на отсадочных машинах, концентрационных столах, шлюзах, желобах, струйных концентраторах, винтовых, конусных и противоточных сепараторах. Обогащение в воздушной среде – это пневматическое обогащение. Обогащение в тяжелых средах.
Отсадкой называется процесс разделения смеси минеральных зерен по плотности (разности скоростей падения минеральных частиц) в водной или воздушной среде, колеблющейся в вертикальном направлении. Отсадкой можно обогащать полезные ископаемые крупностью от 50 до 0,25 мм для руд и от 100 до 0,5 мм для углей. Руды черных металлов (бурые железняки, мартит, псиломелан m∙Mn2O3∙MnO∙nH2O, манганит Mn2O3∙H2O , пиролюзит MnO2 и т.д.) – от 50 до 0,2 мм Каменные угли, антрациты – от 100 до 10 мм. Россыпные руды (касситерит SnO2, вольфрамит (Mn,Fe)[WO4], танталит (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6-(Mn,Fe)(Ta,Nb)2O6, титано-циркон и др.) – от 25 до 0,5 мм. Коренные руды (касситерит, вольфрамит) – от 6 до 0,5 мм. Перед отсадкой руду классифицируют на классы крупности, отличающиеся на коэффициент равнопадаемости, и каждый класс обогащают отдельно. Условие успешного обогащения:  =   ≤ e - отношение диаметров зерен в каждом классе не должно превышать коэффициента равнопадаемости. Отсадкой можно обогащать и неклассифицированный материал, так как начальные ускорения для частиц разной плотности будут различны. Поэтому, если в отсадочной машине создать короткие, но часто повторяющиеся пульсации воды, то будут созданы условия стесненного падения на коротких расстояниях, где проявляется только начальное ускорение, а не конечные скорости падения частиц (высокочастотные машины). Исходный материал вместе с водой непрерывно подается на отсадочное решето, через отверстия которого попеременно проходят восходящие и нисходящие вертикальные потоки воды. В период восходящего потока материал поднимается и разрыхляется, а в период нисходящего – опускается и уплотняется. В результате действия чередующихся восходящих и нисходящих потоков воды исходный материал подвергается естественному распределению по крупности и плотности. В нижнем слое, располагающемся на решете, будут концентрироваться мелкие тяжелые зерна, затем слой крупных тяжелых зерен, над которыми будут находиться мелкие зерна легкого минерала, наверху же расположатся крупные зерна легкого минерала (рис.10.1).  Рис. 10.1 Механизм разделения материала при отсадке Слой материала, находящийся на решете, называется постелью. Постель, образующаяся при отсадки крупного материала, состоит из зерен самого материала и называется естественной. При обогащении мелкого материала (для руд<3-5 мм, для углей<6-10 мм) на решето укладывается искусственная постель. Тяжелые минералы проходят под решето (при обогащении руды мельче 4 мм) и собираются в приемник, а легкие под действием силы движущего потока проходят по постели вдоль машины и разгружаются через сливной порог. В случае обогащения крупнокусковой руды, где постелью является крупные тяжелые куски самого материала, которые движутся вместе с потоком вдоль машины и разгружаются в щелевые отверстия. В качестве постели используют материал промежуточной плотности (естественный материал- магнетит, гематит, полевой шпат, галенит; искусственный материал- стальная или свинцовая дробь, резиновые шарики и др.). Роль постели – избирательно пропускать частицы тяжелого минерала и задерживать зерна легкого. В настоящее время известно около 100 конструктивных разновидностей отсадочных машин, различающихся между собой по целевому назначению, принципу действия приводного механизма, количеству выдаваемых продуктов, способом их разгрузки и др. Наиболее распространены: - отсадочные машины с неподвижным решетом (поршневые), - диафрагмовые отсадочные машины, - беспоршневые отсадочные машины. Поршневая отсадочная машина с неподвижным решетом представляет собой камеру с перегородкой, не доходящей до дна камеры. Образуя два отделения, поршневое и концентрационное. Поршень получает движение (возвратно-поступательное) от эксцентрикового вала. При движении поршня вниз в концентрационном отделении создается восходящая струя воды, при движении вверх – нисходящая. С уменьшением крупности и плотности руды ход – уменьшается; число качаний увеличивается с уменьшением руды и увеличением плотности. Амплитуда колебаний 10-50 мм, число пульсаций 250-120 пуль./мин. Такие машины не имеют широкого распространения, они громоздки, сложны в управлении. Изменение хода поршня требует перестановки эксцентриков и связано с остановкой машины. У них низкая удельная производительность – 0,5-3,6 т/час. Поршневые машины вытеснены диафрагмовыми отсадочными машинами. Принцип действия диафрагмовых машин тот же. Поршень заменен на диафрагму, которая может располагаться сверху, сбоку, снизу. Амплитуда колебаний 9-11 мм, частота пульсаций до 300, производительность 25 т/час. Машины с подвижным конусным днищем выпускаются одно-(МОД-1), двух-(МОД-2), трех-(МОД-3) и шести камерными (МОД-6). Беспоршневые (воздушные ) отсадочные машины широко применяются при обогащении углей (ОМК, ОМШ, ОМ) и руд черных металлов (МОБ, ОМР), в основном железных и марганцевых. В этих машинах вместо поршневого отделения находится воздушное, которое питает машину сжатым воздухом от воздуходувки. МБОМ-6 (8,10) – модернизированная беспоршневая отсадочная машина для обогащения мелкого (0,5-13 мм) и крупного (13-125 мм) угля с полезной площадью соответственно 6 м2 (8-10 м2), производительность до 600 т/час. Беспоршневая отсадочная машина ОМ-24 с площадью отсадочного решета 24 м2, производительность 600 т/час. Такие машины могут обогащать мелкий, крупный и неклассифицированный материал. Параметры, влияющие на эффективность разделения на отсадочной машине: 1. Величина хода поршня (амплитуда качания) берется тем больше, чем крупнее класс и больше удельный вес обрабатываемого материала. Например: при среднем размере зерен - 41 мм 3 мм 1,7 мм 1 мм 0,73 мм ход поршня (диафрагмы) - 67,9 мм 14 мм 12,3 мм 5мм 4,8 мм. 2. Частота пульсаций (наоборот), чем крупнее материал, тем меньше число пульсаций (определяется числом оборотов вала: при крупности руды, 3-6 мм – 300-350 об./мин. Например: размер зерен – 64-32 мм 16-18 мм 4-2 мм 2-1 мм 1-0 мм число качаний/ мин. - 129 144 235 250 281 3. Недостаток подрешетной воды вызывает излишнее всасывающее действие диафрагмы, что влечет за собой повышенный выход концентрата. Избыток подрешетной воды, наоборот, приводит к потерям ценного компонента вследствие выноса их из машины. Создаются ненормальные условия работы второй камеры (большое разжижение пульпы). 4. Высота перепада между камерами (высота порога) обуславливает общий гидростатический уклон, которым определяется скорость и мощность потоков. Большой перепад между камерами выбивает постель и тем самым увеличивает выход концентрата, нарушается ведение самого процесса. 5. Материал для постели: магнетит, гематит, гранат, сульфиды, чугунная и стальная дробь. Крупность постели зависит от размера сит и равна 3-4d сита. 6. Доля транспортной воды составляет 30-40% от общего расхода воды, подрешетной – 60-70%. |