Отсадка является одним из наиболее распространенных ме­тодов гравитационного обогащения полезных ископаемых. Об­ласть применения отсадки охватывает полезные ископаемые по плотности извлекаемых компонентов от 1200 до 15 600 кг/м3 и по крупности обогащаемого материала от 0,2 до 50 мм для руд и от 0,5 до 120 (иногда и до 250) мм для углей.

Отсадкой называют процесс разделения смеси минераль­ных зерен по плотности в водной или воздушной среде, колеб­лющейся (пульсирующей) относительно разделяемой смеси в вертикальном направлении. 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 через определенный промежуток времени разделяется на слои таким образом, что на отсадочном решете (внизу) располагаются зерна наибольшей плотности, а в верхних слоях — наименьшей. Следует отметить, что такое идеальное распределение зерен по плотностям воз­можно только в том случае, если они обладают одинаковыми размерами и формой. В реальных же условиях происходит по­падание некоторой доли легких фракций в тяжелые, а тяжелых

— в легкие (наблюдается засоряемость концентрата и отходов «посторонними фракциями»). По взаимозасорясмости получа­емых в процессе отсадки продуктов обогащения судят о техно­логической эффективности процесса.

Слой материала, находящийся на решете, называется по­стелью. Постель, образующаяся при отсадке крупного матери­ала, состоит из зерен самого материала и называется естествен­ной. Через принудительно пульсирующую толщу материала тя­желые зерна проникают в нижние слои постели, а легкие — в верхние. При обогащении мелкого материала (для руд менее 3

— 5 мм; для углей менее 6—10 мм) на решето укладывается в специально сделанные гнезда искусственная постель. Она со­стоит из тяжелых естественных или искусственных материалов (полевой шпат, резиновые шарики, свинцовая дробь, укатанные частицы галенита и других), крупность которых приблизитель­но в два раза больше отверстий решета, а плотность близка к плотности тяжелых фракций обогащаемой минеральной смеси. В этом случае искусственная постель является как бы фильт­рующим слоем, пропускающим зерна тяжелого минерала и за­держивающим зерна легкого. В конце машины имеется сливной порог, установленный на несколько сантиметров выше отса­дочного решета, через который удаляются легкие фракции.

Рассмотрим процесс разделения минеральных зерен в отса­дочной машине при обогащении крупного и мелкого материала (рис. 7.6).

В процессе отсадки на решете 2, расположенном в корпусе 1 отсадочной машины, образуется толща разделяемого материа­ла, продвигающаяся вместе с водой к разгрузочному концу (слева направо). В конце машины материал обычно уже бывает полностью расслоен на легкие и тяжелые фракции.

Легкие фракции потоком воды выносятся через сливной порог 3, а тяжелые фракции при работе машин на крупном ма­териале сползают в щелевое отверстие между решетом и слив­ным порогом, расположенным в конце машины, и разгружают­ся с помощью секторных, роторных и других устройств. При от­садке мелкого материала тяжелая фракция проходит через слой искусственной постели и удаляется под решето. Размер отвер­стий решета при этом должен быть больше максимального раз­мера зерен обогащаемого материала. Легкие фракции удаляются из отсадочной машины через сливной порог 3. Уровень тяжелых фракций на решете отсадочной машины регулируется специаль­ным поплавковым устройством. При увеличении или уменьше­нии толщины слоя тяжелого материала автоматически увеличива­ется или уменьшается интенсивность разгрузки тяжелых фракций.

Рис. 7.6. Схемы отсадочных машин:

а — поршневой; б — беспоршневой; в—диафрагмовой; г — с подвижным решетом

Кроме воды, поступающей в отсадочную машину вместе с исходным материалом и называемой транспортной, под реше­то машины подается подрешетная вода. Она предназначена для поддержания оптимальной разрыхленности постели и умень­шения вредного действия нисходящих струй воды. Из общего расхода воды (в пределах 2 — 5 м3/т исходного материала) на долю транспортной приходится 30 — 40 %, а на долю подре­шетной — 70—60 %.

На рис. 7.6 представлены принципиальные схемы гидрав­лических отсадочных машин, получивших наибольшее распро­странение в практике обогащения полезных ископаемых. Все отсадочные машины состоят из прямоугольного (в плане) ме­таллического корпуса 1, в котором располагается отсадочное решето 2. Подрешетная часть корпуса (нижняя его часть) имеет пирамидальную, полуцилиндрическую или параболическую фор­му. В поршневых (см. рис. 7.6, а), беспоршневых (см. рис. 7.6, б) и диафрагмовых (см. рис. 7.6, в) машинах решето 2 установлено неподвижно. Продольная вертикальная, не доходящая до дна перегородка 3 делит поршневые и беспоршневые машины на два отделения: первое — рабочее, на решете 2 которого про­исходит разделение смеси минеральных зерен, и второе — поршневое (или воздушное). Колебания воды в поршневой ма­шине вызываются перемещением вверх и вниз поршня 4, свя­занного штоком с эксцентриковым приводом. В беспоршневой воздушно-золотниковой отсадочной машине (см. рис. 7.6, б) ко­лебания воды происходят за счет использования энергии сжато­го воздуха, поступающего в воздушное отделение периодически через золотниковое устройство (пульсатор) 5; так же периоди­чески пульсатором осуществляется выпуск воздуха из воздуш­ного отделения машины в атмосферу. При впуске воздуха уро­вень воды в отсадочном отделении повышается (восходящий поток).

В диафрагмовых отсадочных машинах (см. рис. 7.6, в) вер­тикальные пульсации воды создаются за счет движения распо­ложенной в перегородке между смежными секциями эластич­ной диафрагмы 6, связанной штоком 7 с эксцентриковым при­водом (диафрагма может располагаться в вертикальной или наклонной стенке корпуса машины). В отсадочной машине с подвижным решетом (см. рис. 7.6, г) пульсация воды создается за счет вертикальных движений самого решета 2 с находящимся на нем разделяемым материалом.

Каждый тип машин предназначен для обогащения опреде­ленных полезных ископаемых.

Поршневые отсадочные машины применяют для обогаще­ния марганцевых, оловянных и вольфрамовых руд. В последнее время они заменяются диафрагмовыми машинами и машинами с подвижным решетом.

Диафрагмовые машины наиболее широко применяются при обогащении руд (железных, марганцевых, оловянных, вольфра­мовых, золотосодержащих россыпей, руд редких металлов и других).

Беспоршневые отсадочные машины нашли широкое приме­нение при обогащении углей.

Отсадочные машины с подвижным решетом применяются для обогащения марганцевых и реже железных и вольфрамовых

РУД-

ОБОГАЩЕНИЕ В ТЯЖЕЛЫХ СРЕДАХ

Процесс обогащения в тяжелых средах основан на разделе­нии смеси зерен по плотности в гравитационном или центро­бежном полях в среде, плотность которой — промежуточная между плотностями разделяемых частиц. Минералы меньшей плотности, чем среда, всплывают, а более тяжелые — тонут. Происходит разделение на легкие (всплывшие) и тяжелые (по­тонувшие) продукты. В качестве тяжелых сред можно исполь­зовать тяжелые органические жидкости, водные растворы тяже­лых солей и тяжелые суспензии, представляющие собой взвеси в воде тонкодисперсных частиц тяжелого минерала (утяжелите­ля). Хорошо перемешанная взвесь, образующая суспензию, об­ладает некоторыми свойствами, близкими к свойствам однород­ной тяжелой жидкости (например, вязкостью, текучестью, ус­тойчивостью).

Тяжелые органические жидкости и растворы солей не на­шли промышленного применения из-за высокой стоимости, труд­ности регенерации, токсичности и так далее. Широкое промыш­ленное распространение получил метод обогащения в тяжелых суспензиях.

В качестве утяжелителя суспензии применяются естествен­ные сыпучие тонкоизмельченные вещества — кварцевый песок, лёсс, глина и другие; тяжелые минералы — пирит, барит, магне­тит, галенит и другие; ферросплавы — ферросилиций и другие.

Наибольшее распространение в промышленности получили следующие утяжелители: кварцевый песок (плотность 2650 кг/м3, магнетит (около 5000 кг/м3), ферросилиций (6400—7000 кг/м3) и галенит (7500 кг/м3).

Кварцевый песок и магнетит применяют главным образом для приготовления суспензий плотностью менее 2000 кг/м3, фер­росилиций и галенит — более плотных (до 3200—3400 кг/м3).

Основными свойствами тяжелых суспензий являются их плот­ность, вязкость и устойчивость. Плотность суспензии является основным технологическим свойством, характеризующим гра­ничную плотность разделения. Характеризуется она отношени­ем массы суспензии к ее объему. Плотность суспензии увеличи­вается с увеличением объемной концентрации и плотности утя­желителя.

Плотность суспензии Дс (кг/м3) рассчитывается по формуле

Дс = С (5 - 1000) + 1000,

где С — объемная концентрация утяжелителя, доли единицы; 5 — плотность утяжелителя, кг/м3.

Устойчивость суспензии является одним из важнейших свойств, влияющих на точность разделения минеральных зерен в процессе обогащения. Под устойчивостью суспензии понима­ется ее способность сохранять постоянную плотность во време­ни в различных по высоте слоях. Устойчивость суспензии опре­деляется скоростью осаждения твердой фазы и зависит от круп­ности частиц утяжелителя, их плотности, объемного содержа­ния утяжелителя в суспензии, ее температуры.

Повышение устойчивости суспензии достигается подбором утяжелителей определенного состава, отличающихся высокой степенью устойчивости, созданием восходящих или горизон­тальных потоков суспензии, механическим перемешиванием сус­пензии; добавлением в суспензию веществ-стабилизаторов, пре­пятствующих осаждению частиц утяжелителя.

Вязкость суспензии или внутреннее трение характеризует со­противление относительному движению ее элементарных слоев. Существенное влияние на вязкость суспензии оказывают круп­ность частиц утяжелителя (гранулометрический состав) и объ­емная его концентрация в суспензии. Чем крупнее частицы утя­желителя, тем меньше вязкость суспензии и выше ее подвиж­ность при одной и той же плотности. Однако при этом ухудша­ется устойчивость суспензии (наблюдается быстрое осаждение частиц утяжелителя). Чем меньше крупность частиц утяжелите­ля, тем выше устойчивость суспензии, но тем выше и ее вяз­кость. Меньше текучесть. Поэтому крупность частиц не должна быть как слишком большой, так и слишком малой. Максималь­ная крупность частиц утяжелителя редко превышает 0,5 мм и в большинстве случаев составляет 0,15—0,05 мм.

При объемной концентрации утяжелителя, превышающей 35—40 %, вязкость суспензии резко возрастает, она теряет свой­ства текучести и становится непригодной для использования при обогащении. Поэтому на практике объемное содержание утяжелителя не должно превышать 30 %.

Обогащение в тяжелых суспензиях применяется обычно для удаления пустой породы перед тонким измельчением руд, уда­ления пустой породы из энергетических углей, обогащения труд - нообогатимых углей для целей коксования.

Обогащение полезных ископаемых в тяжелых суспензиях ха­рактеризуется высокой эффективностью процесса (практические показатели обогащения очень близки к теоретическим), про­стотой конструкции сепараторов и высокой их производитель­ностью, нечувствительностью процесса к изменениям произво­дительности и качеству исходного материала.

Однако процесс обогащения в тяжелых суспензиях дороже отсадки (приблизительно в два раза). Это объясняется усложне -

ниєм схем в связи с необходимостью введения утяжелителя и его регенерации, тщательной классификацией и обесшламлива - нием исходного сырья, необходимостью установки в ряде случаев износостойкого оборудования (насосов, трубопроводов и др.)

Обогащение в тяжелых суспензиях средне - и крупнокуско­вого материала производят в сепараторах, принцип работы ко­торых основан на использовании гравитационных сил. Наибо­лее распространены сепараторы: конусные, барабанные и ко­лесные. Обогащение мелкозернистого материала осуществляют в центробежных сепараторах (гидроциклонах).

Колесный сепаратор с вертикальным элеваторным колесом СКВ (рис. 7.7) состоит из ванны и устройств для разгрузки про­дуктов. Ванна сепаратора заполняется магнетитовой суспензи­ей. Исходный материал по загрузочному желобу 1 поступает в ванну сепаратора. Разгрузка всплывшего (легкого) продукта в желоб 4 осуществляется гребковым устройством І, а потонув­ший (тяжелый) продукт оседает в ковшах с перфорированным дном 12 элеваторного колеса б и при вращении последнего поднимается вверх и разгружается в специальный желоб.

Для регулирования положения колеса относительно корпу­са элеватора имеются винты 9. Решетка 10 под действием силы тя­жести поворачивается на шарнирах 8, открывая и закрывая раз­грузочно-загрузочные окна 7 и 11. Через нижний патрубок в ванну сепаратора подается магнетитовая суспензия, образуя транспорт­ный и слабовосходящий потоки, препятствующие ее расслоению.

Двухпродуктовые сепараторы СКВ применяют для обога­щения угля крупностью от 300 до 13 (б) мм. Производительность их по исходному углю составляет 95—120 т/ч на 1 м ширины ван­ны сепаратора.