ГРАНИЦА РАЗДЕЛЕНИЯ ПРИ КЛАССИФИКАЦИИ. ЭФФЕКТИВНОСТЬ КЛАССИФИКАЦИИ

В отличие от процесса грохочения, при классификации нет четкой границы (диаметра граничного зерна) разделения. Как в сливе, так и в песках могут оказаться частицы самой различной крупности. Граница разделения при классификации принимается условно. Наиболее распространенным методом определения границы разделения при классификации является нахождение диаметра частиц или размера узкого класса крупности, которые при классификации распределяются между сливом и песками в соотношении 50:50 %. Для нахождения границы разделения необходимо провести ситовой анализ продуктов классификации и определить извлечение узких классов крупности в эти продукты. Размер узкого класса крупности, соответствующий извлечению 50 %, будет являться границей разделения.

Идеально работающий классификатор должен выделять из исходного продукта все мелкие частицы по заданной границе, не допуская при этом попадания в слив частиц, диаметр которых больше граничного, что практически невозможно. В связи с этим для оценки качества работы классифицирующих аппаратов используют понятие эффективности классификации. Эффективность классификации (Е) определяется с использованием критерия Ханкока-Люйкена. Согласно этому критерию, эффективность классификации есть отношение фактической разницы между извлечением конкретного класса в продукт, и выходом этого продукта, к теоретически возможной их разнице. В наиболее простом виде выражение для нахождения значения эффективности классификации выглядит следующим образом, %:

Е = 100(e – γ)/(100 – α), (4.9)

где e – извлечение класса крупности в продукт классификации, %; γ – выход продукта классификации, %; α – содержание данного класса крупности в исходном продукте, %.

ГЛАВА 5. ГРАВИТАЦИОННЫЙ МЕТОД ОБОГАЩЕНИЯ

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ГРАВИТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Гравитационный метод обогащения основан на различном характере движения частиц разной плотности в среде под действием сил тяжести и сил сопротивления. Это один из наиболее «старых» процессов переработки руд. Много веков назад человек начал использовать приспособления, явившиеся прототипом многих современных аппаратов для гравитационного обогащения.

Данный метод обогащения включает многие процессы, в которых различие плотности минералов используется разными способами. Гравитационные процессы классифицируются в соответствии с характером сил, действующих на частицы, характером движения среды разделения и самих частиц в этой среде:

– разделение частиц в пульсирующем потоке среды разделения (отсадка гидравлическая и пневматическая, пневматическая сепарация, обогащение в виброжелобах);

– разделение частиц в потоке воды, текущей по наклонной плоскости (обогащение на шлюзах, в желобах, на концентрационных столах, винтовых сепараторах, струйных концентраторах);

– разделение частиц в криволинейных потоках среды разделения (обогащение в гидроциклонах, центрифугах, центробежных концентраторах);

– расслоение частиц в средах гравитационного обогащения (обогащение в тяжелых жидкостях, тяжелых суспензиях и аэросуспензиях);

– разделение зерен в вертикально восходящих потоках среды разделения (классификация гидравлическая и пневматическая);

– осаждение зерен в среде разделения (сгущение);

– промывка.

Область применения перечисленных процессов весьма различна. Рассмотрим наиболее широко применяемые в практике обогащения полезных ископаемых. Процессы гидравлической и воздушной классификации, центрифугирования, сгущения рассматриваются в соответствующих разделах данного учебного пособия.

ОБОГАЩЕНИЕ В ПУЛЬСИРУЮЩЕМ ПОТОКЕ СРЕДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ. ОТСАДКА

Процесс отсадки является одним из самых распространенных процессов гравитационного обогащения руд и углей. В практике обогащения отсадке подвергают полезные ископаемые крупностью от 0,1 до 150 мм. Разделение минералов происходит в вертикально пульсирующем (знакопеременном) потоке среды разделения – воды (гидравлическая отсадка) или воздуха (пневматическая отсадка). Гидравлическая отсадка применяется значительно шире, чем пневматическая. В зависимости от свойств минералов характер движения (изменение скорости и амплитуды перемещения) среды может быть различным. Аппараты, в которых реализуется процесс отсадки, называются отсадочными машинами. Разделение минералов в отсадочных машинах происходит на решете, в процессе отсадки на нем образуется естественная постель из частиц обогащаемого материала (в этом случае размер частиц полезного ископаемого должен быть больше размера отверстий решета), либо на решето дополнительно укладывается искусственная постель (свинцовая или железная дробь, ферросилиций, магнетит и др.). При этом размер частиц искусственной постели больше размера отверстий решета, а размер частиц обогащаемого материала меньше. Плотность материала искусственной постели должна иметь промежуточное значение между плотностями полезного и породных минералов. При движении воды вверх относительно постели последняя разрыхляется, «взвешивается», менее плотные частицы выносятся в верхние слои постели. При движении воды вниз постель опускается, уплотняется. Более плотные частицы, имеющие большую конечную скорость падения, быстрее опускаются на решето. В результате этого в постели происходит расслоение материала по плотности – в верхних слоях концентрируются частицы с меньшей плотностью, в нижних – с большей. При обогащении крупного материала разгрузка тяжелого продукта осуществляется с решета, при обогащении мелкого – под решето. При обогащении углей частота пульсаций воды невелика при достаточно большой амплитуде, для руд – наоборот.

В практике обогащения наиболее распространены следующие типы отсадочных машин:

поршневые;

беспоршневые;

диафрагмовые;

c подвижным решетом;

Пневматические.

Поршневая отсадочная машина (рис. 5.1, а) имеет корпус, разделенный на два отделения (поршневое и отсадочное) продольной, не доходящей до дна перегородкой. В отсадочном отделении установлено решето и имеется шиберное устройство для разгрузки нижнего слоя постели. В поршневом отделении в вертикальном направлении «вверх-вниз» при помощи эксцентрикового привода перемещается поршень. Корпус (корыто) отсадочной машины сплошной поперечной перегородкой разделен на два отделения – для выделения тяжелого и промежуточного продуктов. Оба отделения работают одинаково с той лишь разницей, что поршни двигаются «в противофазе» для облегчения работы привода.

В корыто отсадочной машины непрерывно подается вода, называемая «подрешетной». Поскольку поршневое и отсадочное отделения машины являются фактически сообщающимися сосудами, при движении поршня вниз вода в отсадочном отделении движется вверх, при движении поршня вверх вода в отсадочном отделении движется вниз. Таким образом, создаются вертикальные пульсации воды относительно слоя материала (постели), в результате которых происходит расслоение частиц постели по плотности, как было описано выше.

Рис. 5.1. Отсадочные машины

Исходный материал непрерывно подается на решето с торца отсадочного отделения вместе с транспортной водой. Концентрирующиеся на решете первого отделения наиболее плотные частицы непрерывно разгружаются в карман для тяжелого продукта через систему шиберных заслонок под действием динамического напора обогащаемого материала. Возможна разгрузка под решето в нижнюю часть корыта, откуда материал разгружается обезвоживающими элеваторами. Оставшийся на решете первого отделения материал через порог переходит в следующее отделение, где происходит аналогичный описанному выше процесс разделения. В этом отделении с решета разгружаются частицы (промежуточный продукт), плотность которых имеет промежуточное значение между плотностью частиц, выделенных в первой камере, и плотностью частиц, разгружающихся через порог в конце отсадочного отделения машины (легкий продукт). Такие отсадочные машины широко применялись для обогащения угля, а также оловянных, марганцевых и других руд, однако вследствие ряда причин (сложность регулирования частоты и амплитуды качаний поршня, громоздкость, тяжелые условия работы привода) они полностью заменены на беспоршневые и диафрагмовые.

Беспоршневая (воздушно-пульсационная) отсадочная машина, (рис. 5.1, б) работает по тому же принципу, что и поршневая, с той лишь разницей, что вертикальные пульсации воды создаются не движением поршня, а импульсами сжатого воздуха, подаваемого в воздушное отделение машины с частотой 50-350 мин^-1. Отсутствие тяжелого и громоздкого привода позволяет выпускать отсадочные машины с большой (до 18 м²) площадью решета. Применяются они, в основном, для обогащения угля в различных классах крупности. Обозначаются: БОМ, МБОМ, ОМП, ОМК, ОМШ. Например: МБОМ-16 – модернизированная беспоршневая отсадочная машина с площадью отсадки 16 м².

В диафрагмовых отсадочных машинах вертикальные пульсации воды создаются колебаниями вертикальной или горизонтальной диафрагмы (резиновой или металлической с резиновыми манжетами), приводимой в действие специальным приводом (рис. 5.1, в). Такие машины чаще всего работают с искусственной постелью и разгрузкой тяжелого продукта под решето, в нижнюю пирамидальную часть корыта, откуда непрерывно или периодически разгружаются с помощью выпускных кранов. К диафрагмовым машинам относятся и машины с подвижными коническими днищами, соединяющимися с корпусом машины резиновыми манжетами и приводимыми в движение качающейся рамой-коромыслом. Обозначение отсадочных диафрагмовых машин – по числу камер: МОД-2, МОД-4 и т. п. Применяются диафрагмовые отсадочные машины для обогащения оловянных, марганцевых, железных руд, золото- и алмазосодержащих россыпей, руд редких металлов.

В отсадочных машинах с подвижным решетом (рис. 5.1, г) пульсации воды создаются вертикальными качаниями решета под действием кривошипного приводного механизма. Применяется как боковая разгрузка тяжелого продукта, так и через поперечную щель в конце отсадочного отделения, легкие продукты разгружаются через сливной порог. Такие машины применяются в основном для обогащения обесшламленных руд крупностью менее 10 мм и характеризуются малым расходом подрешетной воды.

В пневматических отсадочных машинах (рис. 5.1, д) разделение частиц по плотности происходит в пульсирующем потоке воздуха. Решето машины имеет наклон и разделено на несколько секций. В конце каждой секции имеется поперечная щель для разгрузки тяжелого продукта, осуществляемой с помощью секторного затвора. Под решетом каждой секции располагаются отсеки, заполненные фарфоровыми шариками для равномерного распределения воздуха, подаваемого в отсеки вентилятором через специальный пульсатор. Применяются пневматические отсадочные машины для обогащения угля и обозначаются в соответствии с числом камер: ПОМ-1, ПОМ-2.