Лекції No 4 - 5

Ручне сортування

Ручне сортування застосовується:

1. перед дробленням і грохоченням для виділення породи у вуглевидобутку і збагаченні;

2. при виділенні дорогоцінних каменів, слюди і інших мінералів.

При ручному сортуванні використовують відмінності в кольорі, блиску, формі, структурі мінералів (Рис. 4.1).

Рис.4.1. Принципи ручного сортування

У процесі ручного сортування оцінка сорту і виділення частинок здійснюється людиною. Виведення частинок є трудомісткою операцією, що обмежує максимальну крупнiсть (300 мм) і продуктивність сортування.

Ручне сортування здійснюється на конвеєрах, обертових столах, жолобах. Ручне сортування може виконуватися в шахтних умовах і на збагачувальній фабриці. У шахтних умовах сортування ведуть на настилах, полицях після відпалювання руди. Порода використовується для закладальних робіт. Середня продуктивність сортувальника за зміну становить 10-14 тонн.

В умовах збагачувальної фабрики сортування, як правило, проводиться на конвеєрах з розміщенням сортувальників з двох або з одного боку конвеєра (Рис 4.2). При цьому матеріал подається в один шар.

Ширина стрічки знаходиться в межах 0.7-1.4 м при однобічній і двобічній вибірці. В останньому випадку сортувальники розташовуються в шаховому порядку.

Рис. 4.2. Схема розміщення породосортувальникiв

Продуктивність ручного сортування залежить від крупностi руди, вмісту породи, кваліфікації сортувальників. При крупностi руди 20-40 мм продуктивність сортувальника становить 1.5 т/зміну і 3 т/зміну при крупностi 200-300 мм.

Велике значення для сортування має освітлення робочої зони:

1. розсiяне;

2. направлене;

3. певного спектрального складу.

Ряд мінералів змінює колір при опроміненні ультрафiолетовими променями:

1. алмаз - блакитний;

2. сфалерит - жовтий;

3. церусит (PbCO₃) - жовтий і т.д.

Порційне сортування корисних копалин

Сортування в потоково-порційному і дискретно-порційному режимі дає можливість:

1. виділити вiдвальнi хвости;

2. розділити корисну копалину на окремі сорти.

Дискретно-порційний режим забезпечує більш точне вимірювання, оскільки під час виміру порція нерухома. Виключається вплив перешкод від сусідніх порцій.

Дискретно-порційний режим поділяється на:

1. автоматичний;

2. механізований;

3. немеханізований.

При автоматичному сортуванні операції подачі ємкості з корисною копалиною на вимірювання, вимірювання вмісту цінного компонента, виведення з рудою на розвантаження і облік здійснюється автоматичним пристроєм.

При механізованому сортуванні операція вимірювання якості руди проводиться оператором.

У першому і другому режимах операція вимірювання якості руди поєднується зі зважуванням матеріалу.

При немеханізованому сортуванні олов'яних, свинцево-цинкових руд, залізняку для підвищення достовірностi здiйснюють багаторазові вимірювання в різних точках порції. Для вагонеток вантажопідйомністю 1-3 т число вимірювань становить 12-15, для автомашин масою 10-15 т - 30, для вагонів вантажопідйомністю 40-60 т - 100.

Погрудкове сортування корисних копалин

Погрудкове автоматичне сортування корисних копалин може здійснюватися в двох режимах: грудковому і плоскогрудковому.

Основними операціями цих режимів є:

1. Формування потоку грудкового матеріалу.

2. Підготовка поверхні грудок (шматків).

3. Визначення сорту шматків і прийняття рішення.

4. Виділення різного сорту шматків у окремі продукти.

1. Формування потоку грудкового матеріалу

Формування потоку грудкового матеріалу включає наступні операції:

– Формування заданих відстаней між грудками.

– Забезпечення стабільної швидкості руху грудок.

– Забезпечення безперервності процесу сортування.

– Регулювання продуктивності.

– Стабілізацію траєкторії руху грудки.

Основною вимогою, що висувається до пристроїв формування погрудкового потоку матеріалу, є забезпечення заданого інтервалу між грудками при їх транспортуванні. Ці вимоги випливають з умов, що сусідні грудки не повинні сприйматися як одна і не повинні спотворювати результати визначення сорту. Пристрої формування потоку становлять 80% площі сепаратора.

Стабілізація швидкості проходження грудками відстані між зоною визначення сорту і зоною виділення грудок визначається необхідністю затримувати керуючі сигнали на один і той же час.

Безперервність процесу і регулювання продуктивності забезпечуються наявністю в сепараторах бункера. Бункер обладнаний заслінкою, яка регулює величину випускного отвору. Матеріал може розвантажуватися під дією сил гравітації, вібрації, відцентових, тертя.

Стабілізація траєкторії руху грудки забезпечується рухом частинок разом зi стрічкою в зону визначення сорту і виділення грудки.

Пристрої формування погрудкової подачі

Розрізнюють 3 види пристроїв, що забезпечують:

– Детерміноване формування погрудкової подачі.

– Статистичне формування погрудкової подачі.

– Статистичне формування плоскогрудкової подачі.

У пристроях детермінованого формування погрудкової подачі матеріалу вузли захоплення грудок закріпляють на транспортному пристрої на рівній відстані один від одного. При цьому грудки розташовуються на одній лінії в одній площині. Пристрої цього типу застосовуються для матеріалів правильної форми, невеликої крупностi, при малій продуктивності.

Рис. 5.1. Детерміноване формування погрудкової подачі матеріалу

У пристроях статистичного формування погрудкової подачі задана відстань між сусідніми грудками забезпечується при перевантаженні матеріалу з одного транспортного пристрою на інший, який рухається з більшою швидкістю (Рис. 5.2). Рух частинок в одну лінію досягається профілюванням транспортного пристрою. Форма профілів наведена на рис. 5.2.:

Рис. 5.2. Статистичне формування погрудкової подачі матеріалу

Пристрої статистичного формування плоскогрудкової подачі застосовують для матеріалів з грудками неправильної форми і забезпечують найбільшу продуктивність, оскільки матеріал розосереджується по всій площині пристрою, що транспортується. Приклад: сепаратор РС-24 (24-канальний).

2 Підготовка поверхні грудок

У підготовку поверхні грудок входять наступні операції:

2.1 Очищення поверхні від забруднень.

2.2 Посилення відмінностей властивостей, що використовуються при сортуванні, або створення їх (у разі необхідності).

2.1 Операції знепилення і промивки можуть здійснюватися поза сепаратором або на вході в сепаратор у зоні формування погрудкової подачі (Рис. 5.3).

2.2 Для посилення контрасту іноді застосовують реаґенти, які селективно діють на частинки, утворюючи на них забарвлену плівку.

Рис. 5.3. Статистичне формування погрудкової подачі з промивкою матеріалу

1 - бункер;
2 - вiброживильник;
3 - бризкала; 4 - прискорювач;
5 - конвеєр; 6 - зона визначення сорту;
7 - зона виділення частинок

3. Визначення сорту грудки

Визначення сорту грудки включає наступні операції:

3.1 Вплив на кусок (опромінення).

3.2 Реєстрацію ефекту взаємодії (опромінення).

3.3 Визначення розмірів грудки.

3.4 Кількісну оцінку розділової ознаки і віднесення до певного сорту.

3.5 Визначення моменту проходження грудки через зону виділення.

3.6 Формування команди на видалення.

Перші три операції (3.1; 3.2; 3.3) реалізовують за допомогою вимірювальної камери, схема якої залежить від типу випромінювання і властивостей матеріалу. Сорт грудки можна визначати:

за коефіцієнтом відбиття;

за коефіцієнтом поглинання;

за коефіцієнтом розсiяння;

за інтенсивністю ґенерування випромінювання;

за природною радіоактивністю;

за різною інтенсивністю інфрачервоного випромінювання нагрітих тіл.

При визначенні сорту грудки за коефіцієнтом відбиття у видимій зоні спектра використовують одно-, дво-, три- і багатокоординатний огляд грудок (Рис. 5.4).

Рис. 5.4. Визначення сорту грудки за даними вимірювання коефіцієнта відбиття:
1 - джерело випромінювання; 2 - приймач випромінювання; 3 – грудка; а, б, в, г - відповідно з одно-, дво-, три- і багатокоординатним оглядом грудки

При будь-якому способі огляду грудки точність розділової ознаки визначається відношенням поверхні, від якої сприймається випромінювання, до поверхні грудки.

Крім вказаних способів можливий огляд скануванням грудок, розташованих упоперек стрічки.

Існує ряд способів для визначення сорту грудки за коефіцієнтом поглинання. Величина поглинання залежить від властивостей мінералу і від його маси. Тому при визначенні розділової ознаки вводять корекцію на масу. На рис. 5.5 представлено варіант схеми визначення сорту грудки за вимірюванням коефіцієнта поглинання.

Визначення сорту грудки за коефіцієнтом розсiяння й інтенсивністю ґенерування випромінювання здійснюють із застосуванням наступних схем (Рис. 5.6).

Визначення сорту шматка за природною радіоактивністю здійснюється за наступною схемою (Рис. 5.7).

При теплометричному сортуванні використовують різну інтенсивність інфрачервоного випромінювання нагрітих тіл.

Рис. 5.5. Визначення сорту грудки (шматка) за коефiцiєнтом поглинання

Рис. 5.6. Визначення сорту грудки:
а - вимірюванням коефіцієнта розсiяння; б - вимірюванням інтенсивності ґенерованого випромінювання (для мінералів з наведеною радіоактивністю); 1 - джерело випромінювання; 2 - екран; 3 - грудка; 4 - приймач випромінювання; 5 - транспортний елемент; 6 - контейнер джерела

Рис. 5.7. Визначення сорту грудки за природною радіоактивністю

Розрахунок розділової ознаки

Визначення сорту частинок, що розділяються, складається з реєстрації ознаки, що відображає властивості реальної частинки, обробки інформації за заданим алгоритмом з отриманням характеристики, пропорційної вмісту корисного компонента, яку називають розділовою ознакою.

При сортуванні уранових руд розділовою ознакою є інтенсивність випромінювання J_у, пропорційна вмісту радіоактивного компонента α_у:

α_у = кJ_у,

Цей вираз є найпростішим алгоритмом розрахунку розділової ознаки (вмісту).

Реєстрація природної радіоактивності здійснюється газорозрядними лічильниками, на виході яких з'являються імпульси різної форми, тривалості та амплітуди.

Інтенсивність випромінювання характеризується частотою проходження імпульсів від грудки (шматка корисної копалини). При реалізації сортувального пристрою за заданим алгоритмом до складу радіометра вводять блок затримки сигналу, оскільки час обробки сигналу менший за час руху грудки від вимірювальної камери до виконавчого механізму. Тобто сигнал треба затримати, поки шматок вийде з потоку матеріалу (Рис. 5.8).

Рис. 5.8. Блок-схема обробки інформації

Наведена схема не враховує розмір грудки, від якого залежить інтенсивність випромінювання.

Алгоритм визначення розділової ознаки з урахуванням маси грудки має наступний вигляд:

α_у = к J_у/m_к, де m_к - маса грудки.

Вважаючи, що грудка має форму кулi, отримаємо

α_у = к J_у /Vρ = к J_у /(πd³/6)ρ = 6 к J_у/πd³ρ = к₁ J_у /d³,

де к₁= 6 к/πρ

Таким чином: α_у = к₁ J_у/ d³

Цей алгоритм дозволяє збільшити точність визначення розділової ознаки і розширити діапазон крупностi матеріалу, який сортується, але для цього необхідно знати розмір грудки.

Для визначення розміру грудки можна застосувати безконтактний метод з використанням фоторелейних елементів. Діаметр оцінюється за тривалістю імпульсу t_n затінення фотоелемента при постійній швидкості руху грудок V_к.

Тоді: d = t_n V_к

4. Операція виділення частинок в різнорідні продукти

Виведення частинок з потоку здійснюється виконавчими механізмами (Рис. 5.9).

Розрізнюють наступні типи виконавчих механізмів:

Механічні (МВМ): шибер, заслінка.

Пневматичні (ПВМ) - видалення частинок проводиться стиснутим повітрям з допомогою пневмоклапана.

Електричні - видалення частинок проводиться за рахунок електричних сил, що впливають на частинку.

Рис. 5.9. Типи виконавчих механізмів:
а - механічний (МВМ): 1- електропривод; 2 - шиберна пластинка; 3 – грудка;
б - пневмоклапан (ПВМ): 1- електропривод; 2- клапан; 3- сопло; 4 – грудка

вгору