Хвосты I В отвал |
Т
Концентрат
\
Сгущение
Промежуточный
продукт
Слив 8 оборот |
Фильтрат (8ода) |
Кек \
Сушка
Г Газы |
На металлургическую переработку
Рнс. 6. Качественная схема обогащения руды
преобладающему в них ценному металлу или минералу — медиый, цинковый, молибденовый, пиритный или баритовый. Концентраты, которые содержат примерно одинаковые количества нескольких металлов, называются коллективными. К ним относятся медио-цинковые, медно-никелевые и др.
Отходы процессов обогащения называют отвальными хвостами. Они состоят преимущественно из пустой породы с небольшим содержанием ценных минералов, которые не удается выделить в концентрат. Иногда при обогащении руд получают промежуточные продукты, которые по качеству не могут быть отнесены ии к концентратам, ии к хвостам. Промежуточные продукты либо перечищают повторным обогащением, либо подвергают специальной металлургической переработке.
Следует отметить, что получение и дополнительная переработка промежуточных продуктов в ряде случаев оправданы, так как способствуют выпуску более качественных концентратов основных металлов, выделяемых при селективном обогащении полиметаллических руд.
Материал, поступающий на обработку в любой аппарат при обогащении, называется исходным материалом (питанием). Эффективность процесса обогащения руды характеризуется несколькими показателями. К основным технологическим показателям обогащения относятся: содержание компонентов в питании и продуктах обогащения, степень обогащения, выход продуктов обогащения и извлечение ценных компонентов в продукты обогащения.
Содержанием компонента называется отношение массы данного компонента в материале к массе всего материала. Его можио выражать в процентах, в долях единицы и в граммах на тонну. -
Степенью обогащения (концентрации) называется отношение содержания полезного компонента в концентрате к содержанию его в исходном сырье. Степень обогащения показывает, во сколько раз концентрат богаче исходного сырья.
Выходом продукта называется отношение массы полученного продукта к массе исходного материала. Выход можно выражать в процентах или в долях единицы. Величина, обратная выходу, выраженному в долях единицы, соответствует количеству исходного материала, из которого получается единица массы продукта, и называется степенью сокращения.
Извлечением полезного компонента в продукт обогащения называется отношение массы компонента в продукте к массе того же компонента в исходном сырье. Оно выражается в процентах или в долях единицы. Извлечение ценного компонента в концентрат характеризует степень его перехода из исходного материала в концентрат. Извлечение того же ценного компонента в хвосты показывает долю его потерь в отходах процесса обогащения.
Извлечение ценного компонента в концентрат и его содержание в концентрате — важнейшие показатели эффективности обогащения. С увеличением содержания данною элемента в концентрате его извлечение в концентрат уменьшается, т. е. чем богаче при прочих равных условиях получается концентрат, тем большими будут и его потери в хвостах или большим будет выход промежуточного продукта.
§ 3. Дробление и измельчение рудного сырья
Поступающие иа обогатительные фабрики горные породы представляют собой куски различной крупности (от 200—300 до 1500 мм и более), в которых минералы тесно срослись друг с другом в монолитную массу.
Для вскрытия минералов и отделения их друг от друга руду иужио раздробить и измельчить. При тесном взаимном срастаиии минералов для их разделения требуется, как правило, измельчение до крупиости порядка 0,2 мм и мельче.
Степень дробления (измельчения) представляет собой отношение диаметра наибольших кусков руды (D) к диаметру кусков продукта измельчения (d): K=D/d.
Дробление и измельчение руды обычно ведут в несколько стадий с использованием дробилок и мельниц различных типов. Общая характеристика стадий дробления и измельчения приведена в табл. 9.
Таблица 9. Характеристика стадий дробления и измельчения руд
|
При дроблении и измельчении куски руды разделяются на части. Преодоление внутренних сил сцепления частиц породы достигается раздавливанием, раскалыванием, ударом, истиранием и сочетанием этих способов.
Дробление и особенно измельчение — наиболее дорогие процессы обогащения. Стоимость процесса измельчения на обогатительных фабриках составляет около 50% от общих затрат на обогащение руды. С целью увеличения производительности дробильных установок, уменьшения износа рабочих частей дробилок и экономии электроэнергии операцию дробления проводят в несколько стадий; перед каждой стадией дробления проводят отсев мелочи, чтобы не подвергать ее ненужному пропусканию через дробилки (см. рис. 6).
Выбор метода дробления и типа дробилок зависит от физических свойств материала, поступающего на дробление, а также от крупности исходного материала и требуемой крупности конечного продукта. Для твердых материалов наиболее эффективным является дробление раздавливанием, ударом и истиранием, а для вязких — ударом. Хрупкие материалы целесообразно дробить раскалыванием.
Для дробления руд цветных металлов наиболее часто применяют Щековые, конусные, валковые и молотковые дробилки,
В щековых дробилках (рис. 7) дробление руды происходит между неподвижной / и подвижной 2 щеками. Вместе с боковыми стенками щеки образуют рабочее пространство дробилки. Щека 2 подвешена на осн 3 и получает качание от коленчатого (эксцентрикового) вала 4, соединенного со щекой вертикальным шатуном 5 и распорными плитами 6. Давление щеки 2 усиливается пружиной 7 через тягу 8.
При вращении коленчатого вала нижний конец шатуна движется вниз и вверх. При движении шатуна вверх распорная плита давит иа подвижную щеку, приближая ее к неподвижной. В этот момент происходит раздавливание материала, расположенного между щеками. При движении шатуна вниз подвижная щека отходит вправо, образуя щель. Этот цикл работы дробилки характеризуется разгрузкой раздавленного материала и смещением вннз новой порции исходной породы.
Рнс. 7. Схема щековой дробилки |
Дробление в конусных дробилках (рис. 8) осуществляется в кольцевом пространстве между двумя усеченными конусами. Исходный материал подается в дробилку сверху на питающую тарелку 1. Внешний конус 2 неподвижен. Его вертикальная ось являетси осью дробилки в целом. Внутренний конус конусной дробилки для крупного дроблении 3 насажен на вал 4, который закреплен внизу в стакане эксцентрика 5, а его верхний конец шарнирно подвижен. Геометрическая ось вала подвижного конуса расположена под углом 2—3° к главной оси дробилки. Эксцентрик 5 связан с приводным механизмом.
|
При вращении стакана эксцентрика нижний конец вала движется по круговой траектории, радиус которой равен эксцентриситету внутреннего отверстия дробилки; при таком движении вала сидящий на нем конус будет как-бы обкатывать внутреннюю поверхность неподвижного конуса, образуй попеременно зоны дробления и разгрузки.
Рис. 10. Схема однороторной дробилки с закрепленными молотками (стрелками по- зако движение измельчаемого материала внутри дробилки) |
Работа молотковых дробилок, используемых для дробления мягких н вязких материалов, понятна из рис. 10.
Для измельчения кусковых материалов до крупности частиц менее 1—2 мм используют барабанные мельницы. Барабанная мельница (рис. 11, а) представляет собой стальной барабан 1 цилиндрической или конической формы, закрытой торцовыми крышками 2 и 3. Крышки имеют пустотелые цапфы 4 н 5, которыми корпус мельницы опирается на подшипники, закрепленные на опорах.
Внутренняя часть мельницы футерована (выложена) съемными броневыми плитами. Доступ внутрь мельницы осуществляется через пустотелую цапфу нли специальный люк.
Рис. II. Схема устройства и режимы работы барабанной вращающейся мельинцы: а — каскадный режим; б — водопадный режим |
В мельницу загружают дробящие тела, которые измельчают руду. Материал с помощью питателя поступает в мельницу через дапфу 4, а разгружается — через противоположную дапфу 5. Мельница получает вращение от приводного механизма черед зубчатое ко леер
В зависимости от вида дробящих тел различают мельницы шаровые, стержневые, галечные и самоизмельчения. В шаровых мельницах измельчение проводится стальными нли чугунными шарами диаметром до 150 мм, в стержневых — стальными стержнями диаметром до 100 мм и длиной на 25—50 мм короче внутренней длины мельницы, в галечных— окатанной кремнеземной галькой, в мельницах самоизмельчения — крупными кусками измельчаемой руды.
Барабан мельницы заполняют дробящим материалом примерно наполовину объема. При вращении мельницы дробящие тела благодаря треито увлекаются внутренней поверхностью барабана, поднимаются иа некоторую высоту и в зависимости от скорости вращения перекатываются (рис. 11,6) или свободно падают (рис. 11, в), производя измельчение материала истиранием и раздавливанием.
Исходный продукт |
Исходный материал
? |
Измельчение |
Классификация |
+ |
Измельчение П (
Измельченный
продукт
Измельченный
продукт
Рис. 12. Простейшие схемы одно- (а) н двустадийного (б) измельчения
Измельчение в мельницах иа обогатительных фабриках осуществляют в одну или две стадии главным образом мокрым способом (в пульпах). Мельницы обычно работают в замкнутом цикле с классификаторами, что обеспечивает сортировку измельчаемого материала по крупности и возврат крупной фракции на доизмельчение. Простейшие схемы измельчения показаны на рис. 12.
Шаровые и галечные мельницы обеспечивают измельчение перерабатываемого материала примерно до 60—70 мкм. Переизмельчение с учетом требований последующих переделов во многих случаях недопустимо.
Однако в последние годы все большее практическое значение приобретает сверхтонкое измельчение, направленное на повышение химической активности твердых частиц за счет разрушения их кристаллической решетки (создания в ней дефектов). Такой процесс называют механическим активирование^, Для его осуществления разработана вы
сокоэффективная аппаратура — вибрационные и планетарные мельницы и др..
Механическое активирование может предшествовать химическому взаимодействию материала с раствором (газом) или совмещаться с иим.
§ 4. Сортировка материала по крупности
Получение материала определенной крупности требует проведения обязательной гранулометрической сортировки поступающего на измельчение материала или уже измельченного продукта.
В технологии обогащения руд цветных металлов сортировка твердых материалов по крупности проводится грохочением или гидравлической классификацией.
Грохочением называется процесс разделения сыпучих материалов на классы крупности просеиванием через одно или несколько сит. Материал, поступающий на грохочение, называется исходным, остающийся на сите — надрешетным (верхним), а прошедший через отверстия сит — подрешетным (нижннм) продуктом. Эффективность грохочения выра-
5 'В Рис. 13. Просеивающие поверхности грохотов: а — сечение колосинков; 6 — сверленые и штампованные решета; в — проволочные сетки |
жается отношением массы подрешетного продукта к общей массе нижнего класса в исходном материале.
Грохочение обычно применяют для разделения материалов с крупностью частиц выше 1—2 мм.
Применяющиеся на практике аппараты для грохочения подразделяются на неподвижные (колосниковые) н подвижные (качающиеся, вибрационные и др.) грохоты. Основной рабочей частью любого грохота являются решета или снта. В качестве рабочих просеивающих поверхностей грохотов используют колосниковые решетки, листовые решета со сверлеными или штампованными отверстиями и проволочные сита (рис. 13).
Неподвижные колосниковые грохоты (рис. 14) представляют собой набор колосников, расположенных параллельно или с небольшим расширением щели к разгрузочному концу грохота. Колосниковые грохоты устанавливают горизонтально или под углом до 40—45°, обеспечивающим. самотек материала, и применяют для грохочения крупного ма
териала. Размеры щелей между колосниками составляют 40—50 мм и более. Эффективность грохочения на колосниковых грохотах не превышает 60—70!%.
Подвижные грохоты более эффективны по сравнению с неподвижными. В них рабочие просеивающие поверхности получают определенные движения за счет качания или вибрации.
Рис. 15. Схема качающегося грохота на вертикальных шарнирных подвесках |
Рис. 14. Неподвижный колосниковый грохот: 1 — колосник; 2 — стяжной болт; 3 — распорная трубка |
Вибрационные грохоты характеризуются амплитудой колебаний, зависящей от динамических факторов — сил инерции, жесткости пружин, величины движущейся массы (самого грохота и сортируемого материала). Грохоты этого типа подразделяют на механические и электрические и применяют как для крупного грохочения на решетах с отверстиями до 350 мм, так и для среднего, а иногда и мелкого грохочения — с размером отверстий до 0,1—0,2 мм.
Рис. 16. Схема инерционного грохота |
Пульпа
Рис. 17. Схема классификации в горизонтальном потоке жидкости |
том 2, связанного посредством пружин 3 с неподвижной рамой 4. На коробе в подшипниках установлен вал 5, на котором насажены два шкива 6 с неуравновешенными грузами 7. При вращении вала с неуравновешенными грузами возникают центробежные силы инерции, которые вызывают колебательные движения подвижного короба с ситом.
установку располагают под небольшим наклоном в сторону разгрузки.
Методы гидравлической классификации используют для разделения материалов с размером частиц не более 3—4 мм, в том числе шламов, имеющих крупность менее 100 мкм. Гидравлическая классификация — процесс разделения смеси минеральных зерен по крупности на основе различия в скоростях их осаждения в воде. Разделение мелких частиц в гидравлических классификаторах происходит в горизонтальном или восходящем потоке жидкости.
Продуктами гидравлической классификации являются слив, содержащий мелкую фракцию исходного материала, и пески, в которых собираются осажденные более крупные частицы.
В горизонтально движущихся потоках траектория движения частиц определяется сложением скорости движения частиц в направлении потока «1 и скорости вертикального перемещения их под действием силы тяжести и2 (рис. 17). В горизонтальном отстойнике пульпа поступает с одного конца, а слив удаляется с другого. Если глубина движущегося потока равна h, то более крупные частицы осядут за время пребывания потока в отстойнике на глубину h и более.
При классификации в восходящем потоке в слив будут выноситься частицы, скорость падения которых ие превышает скорости потока. Для интенсификации осаждения более крупных частиц в некоторых классификаторах используют центробежную силу.
Рис. 13. Схема классификации в механическом классификаторе: а —постель из крупных частиц; 6 —зона перемещения песков к разгрузке; в — зона расслаивания; г — зона горизонтального потока воды: д — участок обезвоживания песков |
Для классификации измельченных руд цветных металлов в настоящее время используют главным образом два типа аппаратов — спиральные механические классификаторы и гидроциклоны.
В механическом классификаторе пульпа поступает в прямоугольную (в плане) нанну с наклонным дном (рис. 18). Торцовая стенка ванны, ее наклонное дно и боковые стенки образуют прудок пульпы со свободной верхней поверхностью — зеркалом пульпы. Внутри аппарата имеется механизм, предназначенный для небольшого взмучивания пульпы и перемещения осевших крупных частиц вверх по днищу, где они переваливаются через край н виде песков.
Разделение пульпы на слив и пески происходит в прудке; более мелкие частицы в основной массе переливаются через слиниой порог классификатора.
В спиральных механических классификаторах для транспортировки песков служит медленно вращающаяся винтовая спираль, смонтированная на наклонном валу, параллельному днищу корпуса (рис. 19). Изготавливаются классификаторы с одной или двумя спиралями диаметром до 3 м и длиной до 12,5 м. Угол наклона днища составляет 15—18°.
Гидроциклон (рис. 20) представляет собой металлический корпус, имеющий форму цилиндра в верхней части и форму конуса — в иижией.
Корпус закрыт крышкой с отверстием в центре. Пульпа подводится под давлением к цилиндрической части гидроциклона тангенциально, что создает внутри вращательный поток пульпы.
СлиВ |
Крупная фракция |
Минеральные частицы в гидроциклоне находятся под воздействием центробежных сил, которые отжимают более крупные частицы к стенке, а внешний поток 1 выводит их через нижнее отверстие конуса. Мел-
Рис. 19. Спиральный классификатор: 1 — спираль (шнек); 2 — корыто; 3 — сливиой порог |
|
Слив |
Пульпа |
Уплотненная крупная фракция |
Рис. 20. Схема устройства и работы гидроциклоиа
кие частицы внутренним вращающимся потоком 2 выносятся через отверстие в верхней крышке.
В практических условиях гидроциклоны удобнее классификаторов, так как просты по устройству и не имеют движущихся частей. Их объем н размеры значительно меньше, чем у механических классификаторов.
Гидроциклоны изготавливают диаметром 50—1000 мм. Напор пульпы на входе в гидроциклон составляет 0,03—0,3 МПа.
§ 5. Методы обогащения руд
Основные задачи обогащения решаются применением тех или иных методов разделения, в основе которых лежит различие ряда физических свойств минералов.
Основными методами обогащения руд цветных металлов являются флотация и гравитация. Из других методов обогащения, используемых прн обработке руд цветных металлов, следует назвать магнитную сепарацию, ручную рудоразборку и электростатическое обогащение. В большинстве случаев они являются вспомогательными методами.
Флотацией называется способ обогащения, основанный иа избирательном прилипании минеральных частиц, взвешенных в пульпе, к пузырькам воздуха. Плохо смачиваемые водой частицы минералов прилипают к пузырькам воздуха и поднимаюгся вместе с ними на поверхность дульпы, образуя на ней минерализованную пену. Частицы других минералов, хорошо смачиваемых водой, не прилипают к пузырькам н остаются в пульпе. Таким образом достигается разделение различных минералов.
Флотационное разделение возможно только с применением флотационных реагентов — органических и неорганических соединений.
В зависимости от назначения флотационные реагенты делятся на собиратели, пенообразователи, депрессоры, активаторы и регуляторы среды.
Собиратели (коллекторы) — реагенты, избирательно уменьшающие смачиваемость определенных минеральных частиц водой. При воздействии собирателей обеспечивается прилипание таких частиц к пузырькам воздуха. Важнейшими собирателями при флотации руд цветных металлов являются калиевые (реже натриевые) ксаитогенаты.
В качестве пенообразователей (вспеиивателей) чаще всего используют алифатические спирты, фенолы, крезол и ряд других синтетических продуктов на основе оксидов пропилена и этилена и др. Вспени- ватели уменьшают межфазное натяжение на границе жидкость — воздух, что способствует образованию более мелких пузырьков воздуха в пульпе, а следовательно, прочной и устойчивой пены.
Депрессоры (подавители) задерживают флотацию какого-либо минерала, как бы подавляют его. Они способствуют образованию на минерале хорошо смачиваемой поверхности.
Активаторы восстанавливают прежнюю флотируемость депрессиро- ванных минералов.
Регуляторы среды используют для создания среды с определенными физическими и химическими свойствами, в которой наилучшим образом проявляется действие других флотационных реагентов.
Флотацию проводят в аппаратах, называемых флотационными машинами. По способу образования воздушных пузырьков н перемешивания пульпы эти машины делятся на механические, пневматические и комбинированные. В Советском Союзе при обогащении руд цветных металлов почти исключительно применяют механические флотационные машины.
Схематически устройство одной камеры механической флотационной машины показано на рис. 21. Пульпа поступает в приемную коробку 1, откуда по трубе 2 попадает на импеллер 3 и через статорный диск 4 выбрасывается в камеру. За счет разрежения, создаваемого импеллером, в трубу 2 через трубу 5 засасывается воздух. При смешивании с пульпой и под воздействием вспенивателя воздух диспергирует на мельчайшие пузырьки, которые поднимаются вверх и захватывают несма- чивающиеся частицы. Образовавшаяся иа поверхности пульпы пена
\
с=з |
ПазоП' |
Рис. 21. Схема устройства камеры механической флотационной машины
удаляется пеносннмателем 6 в желоб 7. Из камеры в камеру пульпа переходит через межкамерную коробку 8 с регулятором уровня 9.
В пневматических машинах (рис. 22) аэрации н перемешивание пульпы производятся сжатым воздухом, подаваемым через трубу, расположенную в центре камеры. Пневматические машины просты по конструкции, не имеют механических частей, но очень требовательны к
Рис. 22. Схема работы пневматической флотационной машины {К — коллектор сжатого воздуха) |
Пенный продукт флотации является исходным продуктом для выделения нз него концентрата.
Гравитационные методы обогащения проводят, как правило, в водной среде. Они основаны на различии скорости движения минеральных частиц различной массы в воде и применимы для. обогащения руд с достаточной разницей в плотностях разделяемых минералов и с примерно одинаковой крупностью частиц измельченной руды.
Основными способами мокрого гравитационного обогащения являются отсадка, обогащение на концентрационных столах н в желобах (шлюзах). Разновидностью гравитационного обогащения является обогащение в тяжелых суспензиях, когда разделение минералов проводят в среде большой плотности. Отсадке подвергаются руды с крупностью частиц от 25 (реже до 50 мм) до 0,5—0,3 мм, а обогащению на столах — материалы крупностью от 4 до 0,1 мм и меньше.
Обогащение отсадкой основано на использовании разницы в скоростях падения минеральных частнц различной массы в восходящей струе
воды. При отсадке руда разделяется иа слои минеральных зерен. В верхнем слое концентрируются легкие минералы, а в ннжнем — тяжелые.
В отсадочных машинах, представляющих собой прямоугольные камеры, измельченная руда помещается на решетке. С помощью поршневого механизма, диафрагмы нлн возвратно-поступательного движения самого решета (рис. 23) в слое руды создается пульсирующее движение жидкости. При движении струи вверх слой руды разрыхляется и более тяжелые частицы стремятся спуститься вниз, а более легкие как бы
|
Рис. 23. Схема устройства отсадочных машин (в поперечном сеченнн): а — поршневые; б — днафрагмовые; в — с подвижным решетом |
всплывают на поверхность. При последующей нисходящей струе тяжелые зерна дополнительно продвигаются к решету, опережая легкие частицы. Прн повторении пульсаций воды руда расслаивается — внизу окажутся самые тяжелые зерна, а сверху — наиболее легкие.
Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 24 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
