Флотационное обогащение. Флотация основана на различиях в смачиваемости тех или иных минералов или отходов.

Процессы обогащения твердых отходов

С целью улучшения качества твердых отходов как исходного сырья и показателей его последующей глубокой переработки прибегают к их обогащению. Оно позволяет отделить значительную часть пустой породы и примесей, повысив в сырье и отходах концентрацию ценных компонентов.

В результате обогащения твердых отходов получают несколько продуктов: концентраты, хвосты и промежуточные продукты.

Все методы обогащения можно разделить на химические, термические, механические и комбинированные.

Химические и термические методы имеют ограниченное применение и в основном используются в сочетании с традиционными механическими способами в комбинированных технологиях.

Механические методы являются ведущими в обогащении полезных ископаемых. В них ценные компоненты и пустую породу разделяют в твердом состоянии, используя различия в физических свойствах: плотности, магнитных, электрических, смачиваемоести, цвете и др. Наибольшее распространение получили гравитационные, магнитные, электрические и флотационные способы обогащения полезных ископаемых и отходов.

Гравитационное обогащение. Гравитационные методы обогащения построены на различиях в скоростях падения или передвижения по наклонной плоскости минеральных зерен разной плотности в жидкой или газообразной среде

Наибольшее распространение при гравитационном обогащении получили отсадка, обогащение на концентрационных столах и обогащение в тяжелых средах.

Отсадка осуществляется в вертикальной струе, а концентрация на столах - в горизонтальной струе воды. В основе обогащения в тяжелых средах лежит процесс седиментации.

Для реализации способа отсадки применяют отсадочные машины, в которых используют вертикальное движение водяной струи через решета с обогащаемым материалом с диапазоном крупности мм. Частота пульсации не превышает 600 мин^-1.

На концентрационных столах обогащают материал крупностью ~3мм с большой плотностью извлекаемого минерала. Рабочая поверхность концентрационного стола (дека) устанавливается с поперечным наклоном до 9^о к горизонту. Пульпа обогащаемого материала плоской струёй непрерывно вытекает на деку стола, которому сообщается возвратно-поступательное движение в виде толчков с амплитудой 12…30мм и частотой 220…280 мин^-1. Каждая частица сносится потоком воды и под влиянием толчков продвигается вдоль стола. В результате обогащения материал располагается на столе веером, причем минералы с разной плотностью сходят со стола в различных его участках (наиболее тяжелые - в дальних от загрузочного ящика).

При отсадке и при обогащении на концентрационных столах в качестве разделяющей жидкой среды используется вода (плотность 1 г/см³). Результаты обогащения удовлетворительны при различиях в плотности воды и минералов не менее 1 г/см³.

При обогащении в тяжелых средах они (среды) имеют гораздо большую, чем вода, плотность. Для тяжелой среды ее подбирают так, чтобы она была выше, чем у легкого минерала, но ниже, чем у тяжелого. В такой среде зерна легкого минерала поднимаются на поверхность, а тяжелые частицы оседают на дно сосуда. Для обогащения в тяжелых средах (суспензиях) используют различные типы барабанных, конусных, реечных, спиральных классификаторов и гидроциклонные сепараторы.

Магнитное обогащение. Если отходы содержат металлические включения, их пропускают через магнитный сепаратор. В магнитном поле, создаваемом с помощью электромагнитов, происходит отделение магнитных металлов от минеральной и органической части отходов.

Магнитное обогащение основано на различном поведении минералов в постоянных магнитном или электромагнитном полях. Магнитная сепарация применяется для сортировки металлического лома, извлечения железной фракции из бытовых и промышленных отходов.

Магнитные сепараторы для крупнокусковых (120…150 мм) материалов работают в воздушной среде. Сепараторы для мелких материалов (крупность менее 6…8 мм) используют для обогащения как в воздушной, так и в водной средах.

Для сильномагнитных железных руд применяют барабанные сепараторы сухого и мокрого вариантов обогащения. В первом случае аппарат состоит из латунного вращающегося барабана, внутри которого помещают неподвижные электромагниты. При прохождении материала через магнитное поле сепаратора частицы с более высокими магнитными свойствами перемещаются по траекториям, отличным от траекторий менее магнитных зерен, благодаря чему происходит разделение частиц.

Барабанный магнитный сепаратор

При мокром обогащении отделению пустой породы способствуют струи (ванна) воды, помогающие смыванию менее магнитной пустой породы с барабана (ленты).

При мокром обогащении слабомагнитных материалов применяют валковые, роликовые и дисковые сепараторы. Эти машины характеризуются замкнутой электромагнитной системой, создающей в небольшом рабочем зазоре у зубцов рабочего органа (валок, ролик, диск) поле большой напряженности.

Электромагнитный валковый сепаратор:

I – питание; II – перелив; III – магнитный продукт; IV – немагнитный продукт; 1 – бункер; 2 – лоток; 3 – валок; 4 – полюсный наконечник; 5 – обмотка электромагнита

Электрические способы обогащения. Электрическую сепарацию применяют для сухих сыпучих материалов крупностью до 5 мм, переработка которых другими методами малоэффективна. Этот метод основан на разнице в поведении заряженных частиц в электрическом поле или на заряженном электроде, обусловленной их различием в электропроводности. Наибольшее распространение получили коронно-электростатические барабанные сепараторы для разделения цветных металлов и полимерных отходов. Электрод имеет форму заземленного вращающегося барабана. При загрузке сверху на вращающийся барабан частицы-проводники отталкиваются от барабана и попадают в ближний бункер. Минералы-диэлектрики прилипают к барабану и вращаются вместе с ним до скребка на противоположной стороне барабана, где отделяются и поступают в дальний бункер. Полупроводниковые частицы скапливаются в среднем бункере.

Схема электрического сепаратора с коронирующей системой:

1 – бункер; 2 - вибропитатель; 3 - щетка; 4 - вращающийся заземленный электрод (барабан); 5 - источник высокого напряжения; 6 - коронирующие электроды; 7, 8, 9 – бункеры

Флотационное обогащение. Флотация основана на различиях в смачиваемости тех или иных минералов или отходов.

При флотации тонкоизмельченные твердые отходы в виде пульпы с небольшим количеством специальных реагентов насыщают воздухом. При этом поверхность смачиваемых частиц покрывается водой, а на поверхности несмачиваемых частиц закрепляется пузырек воздуха, вытесняющий с нее воду. Прилипшие к пузырькам воздуха частицы поднимаются (флотируются) на поверхность и образуют пенный продукт, а смачиваемые частицы остаются в пульпе и поступают на дальнейшую переработку или в отвал (хвосты).

Процесс флотации можно регулировать, воздействуя на поверхность частиц различными веществами, делающими ее более гидрофильной или гидрофобной, усиливающими устойчивость пены, меняющими другие свойства системы.

Флотацию осуществляют во флотационных машинах. В зависимости от способа образования пузырьков и перемешивания пульпы флотационные машины разделяют на: механические (наиболее распространенные), пневматические и комбинированные (пневмомеханические).

В пневматических флотомашинах воздух подается в пульпу под давлением через пористое днище ванны машины или через ряд узких трубок, опущенных в пульпу открытыми концами.

В пневмомеханических флотомашинах воздух подводят снизу под импеллер, который разбивает его на мелкие пузырьки и равномерно распределяет по ванне.

В механических флотационных машинах воздух засасывается импеллером (лопастной мешалкой) через полую трубу, разбивается на мелкие пузырьки и равномерно распределяется по всему объему пульпы машины.

Двухкамерная прямоточная флотационная установка:

— поперечный разрез; — продольный разрез; 1 — отбойники; 2 — флотационная камера; 3 — вал импеллера; 4 — воздушная трубка; 5 — электродвигатель; 6 — пеносниматель;

7 — отверстия в ста­торе для внутренней циркуляции воды; 8 — статор; 9 — импеллер;

10, 11 — соответственно приемный и выпускной карман

Основными расчетными параметрами флотационной установки являются: коэффициент аэрации , продолжительность пребывания воды в аппарате и диаметр импеллера .

Продолжительность флотации зависит от свойств воды и примесей, ее принимают равной мин. Коэффициент аэрации .

Дата добавления: 2015-08-09