Лекція No 9

Збагачення на основі селективно направленої зміни
розмірів грудок компонентів корисної копалини

Цей вид збагачення представляють наступні технологічні процеси:

Вибіркове дроблення.

Вибіркове подрібнення.

Промивання корисних копалин.

Вiдтирання корисних копалин.

Декрипiтацiйне руйнування.

Термохімiчне руйнування.

Руйнування стислим середовищем.

Руйнування з допомогою електрогідравлічного ефекту.

Зміна розмірів частинок за допомогою термообробки.

Зміна форми частинок різної пластичності при дробленні і подрібненні.

Ряд гірських порід має суттєво відмінну міцність, твердість, тривкість, пластичність та температуру плавлення, що обумовлює одержання різних розмірів зерен при руйнуванні в однакових умовах. Для таких гірських порід збагачення може бути зведене до розділення за розміром частинок, який є непрямою ознакою їх речовинного складу.

Особливістю даної групи збагачувальних процесів є необхідність проведення двох послідовних операцій:

1. Вибіркової зміни розмірів частинок компонентів.

2. Виділення заданих класів крупності з певними властивостями.

Задача вибіркової зміни розмірів вирішується традиційним дробленням і подрібненням при цілеспрямованому виборі режимів.

Операція виділення заданого класу крупності здійснюється звичайним грохоченням, тонким грохоченням і класифікацією.

У ряді випадків виділення заданого класу здійснюється флотацiєю або магнітною сепарацією.

1. Вибіркове дроблення

Застосовується для корисних копалин, представлених великими аґреґатами цінного компонента, які відрізняються від вмісних порід міцністю, твердістю і тривкістю (вугілля, бурий залiзняк, залізняк КМА, азбестовi руди, калійні руди і ін.)

Дроблення частинок визначається кінетичною енергією, яка виконує роботу руйнування при зіткненні матеріалу з перешкодою.

Е = m*V²/2,

де m - маса частинки, V - швидкість руху.

Руйнування починається, коли кінетична енергія зерна перевищує роботу його пружної деформації. Мінімальну швидкість, при якій зерно починає руйнуватися при ударі об перегородку, називають критичною.

Вибіркове руйнування протікає за умови: V_к1 > V_м > V_к2,

де V_к1; V_к2 - критичні швидкості руйнування зерен компонентів корисної копалини; V_м - швидкість зiткнення матеріалу з робочим органом дробарки.

Характерною особливістю дробарок вибіркового дроблення є поєднання операцій дроблення і грохочення (класифікації) в одному апараті.

Існує декілька різновидів дробарок вибіркового дроблення:

1. дробарки ударного дроблення;

2. дробарки еластичного дроблення;

3. дробарки напівжорсткого дроблення і ін.

1. Дробарки ударного дроблення

Дробарки ударної дії являють собою конічний грохот, по центру якого встановлений вал з молотками (Рис. 9.1). Частота обертання вала ω_в і грохота ω_г встановлюється в залежності від властивостей матеріалу, що дробиться. Матеріал (порода, дерево, метал), що не дробиться, йде в надрешiтний продукт, дроблений - в підрешiтний.

Рис. 9.1. Дробарка ударної дії

2. Дробарка еластичного дроблення

Дробарка цього типу застосовується для дроблення вугілля. Руйнування відбувається при вільному (еластичному) ударі по зернах вугілля, що падають під дією сили тяжіння.

Рис. 9.2. Дробарка еластичного дроблення

Початковий матеріал надходить на диск розкидувача 5 і далі на обертові молотки. Дроблення здійснюється багато разів по мірі переміщення матеріалу зверху вниз. Подрібнений матеріал крупнiстю 2 - 4 мм виводиться з барабана через конічні сита. Висхідним потоком повітря з простору між кожухом і барабаном виносяться тонкі частинки фюзену. Більш міцні частинки вiтрену (матовий) видаляються через патрубок 9. Наiбільш міцне вугілля (дюрен) розвантажується через патрубок 6.

Особливістю дробарки еластичного дроблення є застосування двох типів класифікації - повітряної і грохочення. Частота обертання вала дробарки від 200 до 1400 хв^{- 1}. Продуктивнiсть - 20 т/год.

3. Дробарка напівжорсткого дроблення

Ця дробарка застосовується для попереднього відділення вугілля від твердих порід, а також для очищення рядового вугілля від сторонніх предметів: дерева, металу (Рис. 9.3).

Рис. 9.3. Дробарка напівжорсткого дроблення

Вихідне вугілля надходить у середину барабана 1. За допомогою спірально розташованих лопатей 7 воно піднімається і падає вниз. При цьому більш міцна порода практично не руйнується. Крихке вугілля руйнується і проходить через отвори барабанного грохота. Транспортування матеріалу здійснюється за рахунок спірального розташування лопатей.

Барабанні грохоти-дробарки випускаються в Росії Карагандинським машинобудівним заводом No 2. Моделі ДБ-22; ДБ-28; ДБ-35 мають відповідно діаметри 2.2; 2.8; 3.5 м.

Ефект вибіркового дроблення досягається тільки при значній відмінності в міцності (твердості, тривкості тощо) вугілля і породи.

Вибiрковiсть дроблення визначається співвідношенням ступенiв дроблення вугілля і породи. У залежності від значення цього відношення прийнято розрізняти вибiрковiсть дроблення вугілля:

1. 1 - 1.5………………………….. низькою;

2. 1.5 - 2.5………………………... середньою;

3. 2.5 - 3 …………………………. доброю;

4. >3 …………………………….. високою.

Вугілля Донбасу марок П, ПС, Д, Ж має яскраво виражену схильність до вибіркового дроблення.

Вугілля марок Г, Д, а також антрацити мають слабко виражену схильність до вибіркового дроблення.

Вибіркове дроблення вугілля широко застосовується в Англії, США, Японії, Франції, ФРН, Росії. Наприклад, вибіркове дроблення застосовують в Карагандинському і Челябінському басейнах Росії. Схема установки вибіркового дроблення показана на рис. 9.4.

1 – приймальний бункер;

2 – вiброживильник;

Розвантаження скіпів
3 – колосниковий грохот;

1
4 – грохот–дробарка ДБ-28;
5 – конвеєр подачі вугiлля;


2
6 – конвеєр подачі породи;

3
7 – бункер вугiлля;

4
8 – бункер породи;

5



7


вугілля





порода


6

8
Рис. 9.4. Схема установки вибіркового дроблення

Крім вугілля вибіркове дроблення може застосовуватися для попереднього збагачення залізняку.

10. Вибіркове подрібнення

Процес вибіркового подрібнення аналогічний вибірковому дробленню. Як правило, вибіркове подрібнення здiйснюють у барабанних млинах спільно з гідравлічною (повітряною) класифікацією. Для ряду родовищ залізняку (Коршунівське, Дніпровське) встановлено, що в тонких класах спостерігається підвищений вміст заліза. У зв'язку з цим звичайна класифікація була замінена тонким грохоченням, що дозволило підвищити якість концентрату.

У технологічних схемах (Рис. 9.5) тонкому грохоченню піддають звичайно промпродукти магнітного збагачення в стадії доведення концентрату.

Крім залізняку, явище вибіркового подрібнення спостерігається в рудах, що містять алмази. Для виділення чорнового алмазного концентрату застосовують млини самоподрiбнення.

Рис. 9.5. Вузол доведення магнетитового концентрату із застосуванням тонкого грохочення

За допомогою вибіркового подрібнення можливе збагачення графітових руд, компоненти яких мають різну твердість. Твердість графіту по площинах спайностi 1 - 2, перпендикулярно ним - 5, кварцу - 7, кальциту - 3. При подрібненні стиранням графіт концентрується в тонких класах, які можна виділити з допомогою грохочення.

Вибіркове подрібнення може бути використане для попередньої концентрації при м'якому стиранні дроблених до крупностi 1-5 мм марганцевих, фосфатних, бокситових, талькових руд, пов'язаних з більш міцними породами.

Є дослідження по вибірковому подрібненню руд, що містять золото, олово, та гірничо-хімічної сировини.

У промисловості застосовується сухе і мокре тонке грохочення. Недоліком мокрого грохочення на вiброгрохотах є видалення води у підрешiтний продукт на початку грохота. У цьому випадку збезводнений матеріал грудкується, що погіршує перебіг процесу класифікації та її результати.

Значний ефект дає грохочення тонких класів у водному середовищі на гiдрогрохотi з водяною подушкою (Рис. 9.6).

1 – жолоб, що звужується;
Рис. 9.6. Гiдрогрохот

Розділення здійснюється в потоці пульпи, в середині якого міститься нерухоме сито. Вивантаження підрешiтного продукту у пульпі створює ефект її підсмоктування і поліпшує виділення тонких класів. Використання жолоба, що звужується, дозволяє одночасно розділяти надрешiтний продукт за густиною.

Промислова модель - гідравлічний плоский вібраційний грохот ГПГ-0.75 (F = 0.75 м²) забезпечує виділення класу 0-0.4 мм з питомою продуктивністю 34 т/год.м². Грохот розроблений інститутом "Механобр".

вгору