Обогащение в тяжелых средах — метод обогащения полезных ископаемых, основанный на различной плотности разделяемых компонентов и тяжёлой среды (плотность которой больше плотности воды).
Применяется для всех видов твёрдых горючих ископаемых (углей, антрацитов, сланцев), руд чёрных и цветных металлов, фосфатных руд и строительного щебня. Для эффективного ведения процесса обработки руд в тяжелых средах достаточно иметь разницу в плотности руды и породы, равную 0,1. Обогащение в тяжелых средах эффективнее, чем отсадка, но и дороже. Обогащение происходит как в тяжелых жидкостях, так и в суспензиях.
ПРИНЦИП РАЗДЕЛЕНИЯ
Процесс обогащения в тяжёлых средах основан на законе Архимеда.
G = Vdg [H];
где V — объём частицы [м 3 ]; d — плотность частицы [кг/м3 ]; g — ускорение силы тяжести [м/с2 ] 2. GА — архимедова сила
А = VDс g [H];
где D с — плотность среды [кг/м3 ];
В данной среде на частицу воздействует равнодействующая сила G о.
о = G — GА [Н];
При различной плотности частиц (d) и среды (D с ) возможны
1. d > D с — частица тонет;
2. d < D с — частица всплывает;
3. d = D с — частица находится во взвешенном состоянии.
Подобрав необходимую плотность среды на основании фракционного анализа минерала (угля) можно получить продукты с заданным качеством. При этом основным условием разделения будет следующее соотношение: d 1 < Dс < d2 ; где d1 , d2 , Dс — соответственно плотности угля, породы и среды.
Тяжёлой средой называется жидкость, плотность которой более 1000 кг/м 3 .
Тяжёлая среда может быть однородной жидкостью, представленной неорганическими (хлористый цинк) и органическими соединениями (бромоформ).
Тяжёлая среда также может быть представлена неоднородной жидкостью — суспензией. Суспензия — это взвесь твёрдых частиц в воде. Твёрдая фаза суспензии называется утяжелителем.
Утяжелителем могут быть следующие минералы: глина, песок, барит, магнетит (Fe 3 O4 ).
Гравитационное обогащение
... В качестве среды, в которой осуществляется гравитационное обогащение, используют воду, воздух, тяжелые суспензии и жидкости. Разделение частиц при гравитационном обогащении обычно происходит в движущейся среде с ... в них одновременно участвует большое количество частиц, физические свойства которых (плотность, размер, форма) изменяются, как правило, не скачкообразно, а непрерывно в определенных ...
Плотность утяжелителя должна быть относительно высокой. Обычно она колеблется в пределах 3000 — 7000 кг/м3 .
Качество разделения в тяжёлых средах зависит от свойств утяжелителя. Поэтому утяжелитель должен отвечать следующим требованиям:
1. быть нерастворимым в воде;
2. обладать механическим сопротивлением истиранию;
3. не вступать в химическое взаимодействие с водой и продуктами разделения;
4. быть достаточно тонко измельчённым;
6. легко отделяться от продуктов обогащения для повторного использования.
В настоящее время в практике обогащения углей и антрацитов в качестве утяжелителя применяется магнетит плотностью 4500 — 5000 кг/м 3 и крупностью 0 — 0.1 мм.
От свойств утяжелителя зависят свойства суспензии, основные параметры которой:
1. плотность;
2. устойчивость;
3. вязкость.
1. Плотность суспензии зависит от плотности утяжелителя и от его объёмной концентрации в суспензии.
D с = с (d — 1000) + 1000 кг/м3 ,
где с — объёмная концентрация утяжелителя в суспензии в долях единицы.; d — плотность утяжелителя, кг/м 3 .
Из формулы следует:
тяжёлый среда обогащение уголь
При заданном объёме суспензии и объёмной концентрации утяжелителя можно определить массу утяжелителя:
М у = Wc c d, т;
где W c — объём суспензии, м3 ; с — объёмная концентрация, доли ед.; d — плотность утяжелителя, кг/м3 . 2. Устойчивость суспензии способность сохранять одинаковую плотность во всех слоях по высоте ванны сепаратора. Устойчивость суспензии достигается:
1. постоянной подачей суспензии в сепаратор снизу. При этом восходящий поток тормозит падение частиц утяжелителя;
2. сочетанием восходящего и горизонтального потока суспензии;
3. постоянным перемешиванием суспензии в ванне сепаратора элеваторным колесом. 3.Вязкость суспензии. Этот параметр характеризует трение между слоями суспензии и зависит от объёмной концентрации утяжелителя, определяется по эмпирической формуле:
m с = m [1 + 1.84 с + (3.3с)9 ] Па×с
m = 0.001 Па×с — коэффициент вязкости воды.
ТЯЖЕЛОСРЕДНЫЕ СЕПАРАТОРЫ
Для обогащения крупных классов углей (13 — 100 мм) применяются колёсные сепараторы с вертикальным элеваторным колесом типа СКВП — 20 и СКВП — 32 с шириной ванны соответственно 2 и 3.2 м. Указанные сепараторы обеспечивают разделение исходного материала только на 2 продукта (всплывший — потонувший).
При необходимости получения 3-х продуктов (концентрат — промпродукт — отходы) применяют 2 стадии сепарации.
Схема сепаратора типа СКВП приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 — Схема сепаратора СКВП:
- ванна сепаратора;
- 2 — элеваторное колесо с перфорированными ковшами;
- 3 — патрубок для подачи суспензии;
- 4 — карман для подачи восходящего потока суспензии;
- 5 — погружатель;
- 6 — гребковое устройство;
- 7 — щелевидное сито для предварительного сброса суспензии;
- 8 — опорные катки элеваторного колеса
ПРИНЦИП ДЕЙСТИВИЯ СЕПАРАТОРА
Исходный материал — уголь крупностью 13 — 100 мм загружается в ванну сепаратора, заполненную суспензией. Частицы, имеющие плотность меньше плотности суспензии всплывают под действием архимедовой силы и разгружаются с помощью гребкового устройства. Часть суспензии, уходящей с продуктом, сбрасывается на сите 7 и снова возвращается в цикл.
Методы обогащения полезных ископаемых
... обогащения полезных ископаемых 1. Гравитационные методы обогащения основываются на различии в плотности, ... утяжелителей суспензии ... Обогащение полезных ископаемых осуществляется с помощью ряда последовательных операций, составляющих схему обогащения. ... суспензиях выше эффективности обогащения на отсадочных машинах и зависит от вещественного состава руды, физических свойств суспензии, типа сепараторов ...
Потонувший продукт попадает в ковши элеваторного колеса, поднимается и разгружается в соответствующую течку (желоб).
Таким образом, в результате сепарации получают два продукта: всплывший и потонувший.
РЕГЕНЕРАЦИЯ СУСПЕНЗИИ
После обогащения в сепараторе продукты поступают на грохоты для обезвоживания и отделения суспензии. Для эффективного отделения магнетита продукты промываются водой, при этом суспензия разбавляется и становится некондиционной. Для извлечения магнетита с целью повторного использования некондиционную суспензию регенерируют. Схема регенерации приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 — Схема регенерации некондиционной суспензии, КС — кондиционная суспензия; НКС — некондиционная суспензия
Магнитная сепарация осуществляется в электромагнитном сепараторе типа ЭБМ — 90/250 с диаметром и длиной барабана соответственно 900 и 2500 мм.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ОБОГАЩЕНИЯ УГЛЕЙ В ТЯЖЕЛЫХ СРЕДАХ
В практике обогащения в зависимости от характеристики исходного угля широко применяются схемы с получением двух и трёх конечных продуктов. На рисунке 3 приведена схема сепарации с получением 2-х конечных продуктов. При необходимости разделения материала на три продукта реализуют технологические схемы с применением двухстадиальной сепарации.
Рисунок 3 — Схема обогащения в тяжёлых средах с получением 2-х продуктов
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/obogaschenie-v-tyajelyih-sredah/
2. «Современная техника и технология тяжелосреднего обогащения» : Учеб. пособие / Зарубин Л. Г, Благова З. С., Москва 1982 (обл. 1983), 102с.
- «Интенсификация разделения минералов в тяжелых суспензиях», М. Недра 1980г., 168 с