ОБОГАЩЕНИЕ В ПОТОКЕ ВОДЫ, ТЕКУЩЕЙ ПО НАКЛОННОЙ ПЛОСКОСТИ

Поток воды, текущей по наклонной плоскости, имеет неоднородную структуру. Скорости придонных слоев потока воды меньше, чем поверхностных слоев вследствие наличия сил трения на границе раздела воды и твердой поверхности. При взаимодействии потока воды с поверхностью возникают донные вихри, выбрасывающие воду в толщу потока, вертикальная составляющая скорости которых обусловливает взвешивание твердых частиц в потоке. Подъемная сила будет тем выше, чем выше скорость потока. При малой скорости все зерна оседают на дне потока. При увеличении скорости потока легкие (менее плотные) частицы будут взвешиваться, а тяжелые (более плотные) будут оставаться на дне потока и перемещаться по наклонной поверхности скольжением или перекатыванием, т. е. будет происходить расслоение материала по плотности. Таким образом, осевшие на дне потока более плотные частицы будут испытывать преимущественно воздействие твердой поверхности, а взвешенные в толще потока менее плотные частицы будут в значительно большей степени испытывать динамическое давление потока воды.

Шлюзы (рис. 5.2) являются наиболее простыми и очень давно применяемыми устройствами для гравитационного обогащения полезных ископаемых. Шлюз представляет собой слабонаклонный желоб, по которому движется поток воды со взвешенными и катящимися минеральными зернами и кусками. Дно шлюза выполнено таким образом, чтобы создавать препятствия движущемуся потоку. Эти препятствия могут представлять собой поперечные рейки, высота которых постепенно увеличивается к концу шлюза, резиновые или металлические трафареты, ворсистые коврики и т. п. Менее плотные частицы уносятся потоком воды, более плотные оседают на дно и задерживаются вышеуказанными препятствиями. Около каждого из них образуются восходящие потоки воды, «перемывающие» материал, скапливающийся у препятствия. Увеличивающаяся высота препятствий повышает вероятность улавливания тонких плотных частиц в нижней части шлюза.

Шлюз – устройство периодического действия. Через определенное время подачу исходного питания прекращают и делают «сполоск» – в специальные приемники с помощью скребков, шлангов с водой и пр. разгружают материал, осевший у препятствий. После этого шлюз вновь запускают в работу.

Размеры и устройство шлюзов весьма разнообразны. Стационарные шлюзы могут иметь длину до 150 м, ширину до 1,8 м, глубину (высоту бортов) до 0,9 м, угол наклона 2-3^о. Это шлюзы глубокого наполнения, работающие на неклассифицированном материале крупностью до 100 мм и более. Шлюзы мелкого наполнения работают на дезинтегрированном и расклассифицированном материале. Такие шлюзы применяются в основном на драгах и промывочных приборах при разработке россыпных месторождений благородных металлов. Применяются также подвижные механизированные шлюзы, шлюзы с подвижным резиновым покрытием, автоматические поворотные шлюзы и пр.

Струйные желоба (рис. 5.3) представляют собой разновидность шлюзов. В них разделение минеральных зерен по плотности происходит в потоке пульпы, текущей по наклонному, суживающемуся по направлению потока, желобу. Пульпа с содержанием 40-65 % твердого подается с малой начальной скоростью в верхнюю, широкую, часть желоба; тяжелые (более плотные) частицы концентрируются в нижнем, придонном слое, а более легкие выносятся в верхние слои, текущие с более высокой скоростью. Вследствие сужения стенок желоба в нижней части высота потока возрастает, образуется «вертикальный веер», который на сходе с желоба может быть поделен разделительной перегородкой на продукты. Угол наклона желоба – 12-20^о, длина – 600-1200 мм. В соответствии с данным принципом работает конусный струйный сепаратор, суживающиеся желоба которого расположены радиально на боковой поверхности конуса. Тяжелая фракция разгружается через щель в нижней части днища желоба, легкая попадает в цилиндрический приемник, расположенный концентрично основанию конуса. Такие сепараторы могут быть одноярусными и многоярусными, в последних осуществляется перечистка концентрата и хвостов. К достоинствам данных аппаратов можно отнести их простоту, отсутствие механического привода, к недостаткам – невысокие технологические показатели обогащения.

Концентрационные столы (рис. 5.4) являются одними из наиболее распространенных и совершенных аппаратов для гравитационного обогащения полезных ископаемых. Основным элементом концентрационного стола является дека прямоугольной или ромбоидальной формы, установленная на неподвижной раме, на шарнирных опорах. Дека изготавливается из дерева или алюминиевого сплава и имеет покрытие из резины, линолеума, стеклопластика, бутакрила и пр. Вдоль деки крепятся (или изготавливаются заодно с покрытием) узкие рейки-рифли, высота которых увеличивается к нижнему продольному краю деки. Угол поперечного наклона деки к горизонтали может регулироваться специальным механизмом в пределах 0-8^о. Дека совершает асимметричные возвратно-поступательные движения под действием кривошипно-шатунного, эксцентрикового или дебалансного (инерционного) привода. Частота качаний деки – 240-380 мин^-1, амплитуда – 10-20 мм. Асимметричность движения деки состоит в том, что она плавно движется вперед и резко отходит назад. Вдоль верхнего продольного края деки расположена коробка для подачи исходного питания и желоб для подачи и ре гулирования потока смывной воды, стекающей по наклонной поверхности деки в направлении ее нижнего продольного края.

1. Осевшие на дно потока воды, текущей по наклонной поверхности деки, плотные частицы находятся на её поверхности. Под действием инерционных сил (вследствие качаний деки и «сцепления» с ней за счет сил трения) они перемещаются вдоль деки, испытывая при этом относительно слабое динамическое воздействие смывной воды, имеющей малую скорость в придонных слоях потока. Легкие (менее плотные) частицы, будучи взвешенными в верхних слоях потока воды, интенсивно перемещаются в направлении его движения, слабо воспринимая силу инерции от продольных качаний деки. В результате на деке образуется «веер» продукта – от самых плотных (в верхней части деки) до самых легких (в нижней части деки). Этот «веер» с помощью перегородок может быть поделен на продукты требуемого качества.

Продольные рифли на деке играют ту же роль, что и на шлюзах, задерживая плотные частицы и заставляя их перемещаться в направлении более «плотной» части «веера». Изменяя угол поперечного наклона деки, частоту и амплитуду ее качаний, можно добиваться эффективного распределения материала по плотности на поверхности деки. Крупность материала, перерабатываемого на столах, для руд от 3 до 0,04 мм, для углей – до 10 мм. Перед обогащением на столах руду разделяют по крупности на грохотах или в многокамерных классификаторах. Применяются концентрационные столы для обогащения вольфрамовых, оловянных, хромовых, редкометалльных, золотосодержащих руд.

Концентрационные столы – малопроизводительные аппараты. Для повышения производительности применяются многодечные столы – до шести дек. Обозначаются столы по суммарной площади дек, например: СКО-15 – стол концентрационный опорный с площадью дек 15 м² (2 деки).

Винтовой сепаратор (рис. 5.5) представляет собой нисходящий, многовитковый спиралевидный лоток, «закрученный» вокруг вертикальной оси. Исходная пульпа загружается в верхнюю часть лотка и под действием силы тяжести перемещается вниз по лотку. При этом возникают центробежные силы инерции, под действием которых частицы материала распределяются по сечению лотка. Более плотные частицы оседают на дно потока в непосредственной близости от оси вращения, движутся с малой скоростью и разгружаются в приемные отверстия в днище лотка с помощью отсекателей, таким образом, в верхней части сепаратора выделяются наиболее плотные частицы.

Частицы малой плотности центробежными силами выносятся на периферийную часть лотка, движутся с высокой скоростью и сходят с желоба в виде легкого продукта. В днище лотка предусмотрено наличие нескольких отверстий с отсекателями потока, расположенными по всей высоте сепаратора, для выделения промежуточных по плотности продуктов. В сепараторах большого диаметра выделение продуктов разной плотности производится с помощью перегородок на сходе с желоба в нижней части сепаратора.

Винтовые сепараторы выпускаются с диаметром желобов до 2000 мм, число витков – 4-7, шаг витков – 500-700 мм. Крупность перерабатываемого материала до 15 мм. Достоинства винтового сепаратора – простота, отсутствие механического привода. Применяются для обогащения оловянных, вольфрамовых, хромовых руд и золотосодержащих россыпей. Обозначаются по диаметру лотка, например СВ-1500.