Концентрационные столы

Обогащение в тяжелых средах или суспензиях - процесс разделения ми­нералов по плотности. Плотность суспензии или среды занимает промежуточ­ное положение между плотностью легких и тяжелых минералов; тяжелые ми­нералы тонут, легкие всплывают.

Обогащение полезных ископаемых в тяжелых средах и суспензиях харак­теризуется высокой эффективностью. При обогащении в статических суспензи­ях оптимальная крупность составляет для руд 4-150 мм; для угля 13-300 мм, применяя центробежные силы (гидроциклон), можно обогащать руды крупно­стью 0,15-0,5 мм, уголь 0,2-6 мм.

2.2 Теоретические основы обогащения материалов на концентрационном столе

Как было сказано в п. 2.1, процесс обогащения на столах основан на разности плотностей обогащаемых минералов и их разделении (расслаивании) в струе воды, текущей по слегка наклонной поверхности. На эффективность процесса обогащения рудных минералов на концентрационном столе оказыва­ют влияние крупность и состав минералов (материалов), метод подготовки ма­териала перед обогащением (гидравлическая классификация, обесшламливание и др.), форма, и. размеры деки, кинематика ее движения, амплитуда и число хо­дов деки в минуту, угол наклона деки, тип, расположение и размер нарифлений, разжижение пульпы, количество смывной воды и обрабатываемого материала.

Производительность стола можно определить по формуле Н.И, Исаева :

,

где    Q - производительность стола, т/ч;

k - коэффициент разрыхления, обычно принимается равным 0,1;

- насыпная плотность исходного питания стола, г/см3;

F - площадь деки стола, м2;

dcp - средний арифметический диаметр частиц, мм;

- плотности тяжелой и легкой фракций, г/см3;

- плотность среды (вода), г/см3.

Оптимальная длина хода и число ходов деки стола определяются по формулам:

где   l - оптимальная длина хода деки стола, мм;

dmax - размер частиц, равный размеру сита, на котором остаток материала составляет 5 %, мм;

п - число ходов деки стола, 1/мин.

Производительность концентрационного стола при перечистке концентрата обычно на 20-30 % меньше, чем в основном цикле.

Для определения производительности концентрационного стола можно пользоваться номограммой, построенной И.Н. Исаевым (рисунок 5).

Порядок пользования номограммой поясним на примере, показанном на номограмме. Допустим, на промышленном концентрационном столе обогащается руда плотностью 2,75 г/см3, средней крупностью зерен 0,75 мм при длине деки 4,5 м, оптимальном отношении длины деки и ширины 2,5, плотности полезного минерала 7,2 г/см3 и пустой породы 2,65 г/см3.

В левом верхнем квадрате сетки через точку шкалы проводят горизонтальную прямую до отметки плотности руды. Из по лученной точки опускают вертикальную линию в нижний левый квадрат сетки до пересечения с прямой, отвечающей длине деки L = 4,5 м. Через полученную точку проводят горизонтальную линию до пересечения в нижнем правом квадрате сетки с прямой, соответствующей значению lопт=2,5. Затем через эту точку поднимают вертикальную прямую в верхний правый квадрат сетки до пересечения с прямой, соответствующей значению и, наконец, через полученную точку проводят горизонтальную прямую до пересечения со шкалой производительности, на которой находят .

При пользовании номограммой погрешность определения не превышает 5%.

В приложении А приведена расчетная производительность концентрационных столов для руд, содержащих полезные минералы плотностью 6,0-7,5 г/см3.

Размер дек и оптимальное отношение длины деки к ее ширине следует выбирать в зависимости от крупности зерен обогащаемых материалов. В приложении Б приведена средняя производительность столов с деками площадью 8 м2 (промышленный стол), 2 м2 (полупромышленный стол) и 0,4 м2 (лабораторный стол).

Оптимальное отношение длины деки к ее ширине составляет:

1,8 - при обогащении материала крупностью менее 1 мм;

1,5 - при обогащении тонких материалов и шламов;

2,5-2,7 - при обогащении крупной руды.

Оптимальные значения длины хода и числа ходов определяют, исходя из опыта эксплуатации концентрационных столов в промышленности. Рекомен­дуемые значения этих параметров при крупности частиц от 0,04 до 3 мм приве­дены в приложении В.

Рекомендуемые величины угла поперечного наклона деки составляют:

6-100 - для особо крупных и тяжелых материалов;

4-80 - для пескового () материала;

2,5-3,50 - для мелкопескового () материала;

1-2,50 - для тонкого материала и шламов.

Рисунок 5 - Номограмма для определения производительности концентрационных столов

Размеры и расположение рифлей у дек имеют существенное значение. Высота, расположение рифлей и расстояние между ними (глубина и ширина желобков) должны быть увязаны с крупностью и плотностью минеральных зерен тяжелой и легкой фракций, а также с углом наклона деки, количеством и скоростью смывной струи воды и производительностью стола.          

Для обработки крупнозернистого материала применяют большей частью высокие рифли и отношение ширины желобков к средней высоте рифлей равно примерно 1,5-2,0. Для мелкозернистого материала это отношение составляет 3-4. Для тонкого материала и шламов рифли берутся еще ниже, а отношение желобков к средней высоте рифлей составляет около 5-6.

Все рифли изготавливают одинаковой длины и высоты, срезанными на нет, начиная с 3/4 длины. Рифли срезаются под углом 30-45° в зависимости ширины деки.

Количество смывной воды зависит от наклона деки. Чем больше наклон, тем больше требуется смывной воды. Оптимальное разжижение Ж : Т= 3(4):1 (нижний предел Ж : Т= 2 : 1, верхний - 6 : 1).

4 Описание лабораторной установки

Схема экспериментального концентрационного стола СКЛ-2 представле­на на рисунке 6, на рисунках 7 и 8 показаны узел питания стола и привод­ная головка, а в приложении Г приведены его основные технические характеристики.                                                            

Концентрационный стол состоит из деки 16, на которой происходит раз­деление обогащаемого материала, приводной головки 4, осуществляющей воз­вратно-поступательное движение деки, устройств подачи и отвода материалов, привода стола и пульта управления. Дека, изготовленная из алюминиевого сплава, устанавливается на шток 11 и закрепляется двумя винтами с правой стороны деки. Шток с декой опирается на две опорные стойки 12, установлен­ные на станине 6. Бункер 1 с затвором устанавливается на кронштейне с помо­щью зажима.

Водораспределитель 15 имеет пять насадок с кранами для регулирования смывающего потока воды и два дополнительных крана для регулирования по­дачи воды через шланги в бункеры, на деку в зону загрузки, а также для вспо­могательных операций, например, уборки стола и т.д.

Механизм поворота деки 3 представляет из себя винтовую пару с ползу­ном и установлен на передней части станины 6.

Сборник продуктов 10 устанавливается на раме 8 и представляет собой пять воронок с отверстиями для отвода или сбора концентратов и шламов. Лот­ки 13 для разделения и направления продуктов обогащения в нужную воронку устанавливаются на бортах сборника продуктов. Сборник концентрата 14 уста­навливается на сборнике продуктов с помощью винта.

Вид А

1 - бункер загрузочный; 2 - шланг; 3 - механизм поворота деки; 4 - головка приводная;

5 - пульт управления; 6 - станина; 7 - двигатель; 8 - рама; 9 - прокладки;

10 - сборник продуктов; 11 - шток; 12 - стойка; 13 - лоток; 14 - сборник концентрата;

15 - водораспределитель; 16 – дека.

Рисунок 6 - Стол концентрационный СКЛ-2

1 - шланг; 2 - бункер; 3 - шланг; 4 - затвор; 5 - дека; 6 – кронштейн.

Рисунок 7 - Узел питания

Пульт управления 5 установлен на станине 6 и состоит из каркаса, перед­ней панели, на которой смонтированы платы, дроссель, тумблер и ручка регу­лирования частоты колебания деки.

Станина крепится на раме 8 четырьмя болтами. Левая опора устанавлива­ется на прокладках 9. Изменением количества прокладок устанавливается на­клон деки в продольной оси.

1- кривошип; 2 - шатун; 3 - планки распорные; 4 - траверса; 5 - пружина;

6 - винт; 7 - шток; 8 - планка; 9 – тяги

Рисунок 8 - Головка приводная

Работа стола происходит следующим образом: электродвигатель 7 мощ­ностью 0,18 кВт с числом оборотов 1400 в минуту, посредством клиноременной передачи вращает кривошипный вал 1 приводного механизма (см. рисунок 8). Шатуну 2, сидящему на валу 1, сообщается возвратно-поступательное движе­ние. В одном из ходов он давит на распорные планки 3, которые заставляют двигаться тяги 9, жестко связанные с декой при помощи планки 8 и штока 7. Одновременно шатун 2 с помощью траверсы 4 сжимает пружину 5, сила кото­рой регулируется винтом 6.

При обратном ходе начинает действовать пружина, которая сообщает столу ход в противоположном направлении и одновременно удерживает планки 3 и шатун 2 в сцеплении.

На блоке управления имеются следующие надписи:

- ручка «ЧАСТОТА КОЛЕБАНИЯ» с делениями от 1 до 10, которые указывают на частоту колебаний деки. Частота колебаний деки, выраженная в Гц или цикл/мин., соответствующая делениям на ручке управления, представлена в таблице, установленной на передней панели пульта;

- на корпусе механизма поворота деки имеется шкала «УГОЛ НАКЛОНА», указывающая в градусах угол наклона деки в направлении, перпендикулярном ходу деки;

- на корпусе приводной головки имеется шкала «ХОД ДЕКИ», указывающая величину хода деки;

- «СТОЛ КОНЦЕНТРАЦИОННЫЙ СКЛ-2» - наименование изделия;

- «СЕТЬ» - сетевой тумблер;

- «ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ» - над крышкой ячейки предохранителя;

- «ЗЕМЛЯ» - у клеммы заземления.

На бункере нанесены стрелка и надпись «ОТКР», указывающая направ­ление вращения запорного винта при подаче минералов на деку.

5 Порядок проведения исследований

После получения задания исследования по обогащению исходных мате­риалов проводятся в следующем порядке:

- проводится классификация исходных материалов на виброситах, опре­деляются средний и максимальный диаметры частиц и готовится смесь мате­риалов из тяжелой и легкой фракций;

- проверяется целостность гибкого провода заземления;

- включается сетевой тумблер и устанавливается ручка «ЧАСТОТА КО­ЛЕБАНИЙ» на нулевое деление;

- монтируется водораспределитель и подводится вода к водораспредели­телю;

- устанавливается на кронштейне загрузочный бункер в зоне загрузки;

- выбирается заданный технологический режим для обработки материа­ла: частоту колебаний по шкале «ЧАСТОТА», ход деки - по шкале «ХОД ДЕ­КИ», угол наклона деки - по шкале «УГОЛ НАКЛОНА», режим смывающего потока воды пятью кранами водораспределителя по всей длине деки;

- засыпается материал в загрузочный бункер с предварительно закрыты­ми выходными отверстиями (см. рисунок 7);

- устанавливается шланг 1 на борту бункера 2 для подмыва сводов в бун­кере и шланг 3 на борту деки 5 в зоне загрузки;

- включается электропитание тумблером «СЕТЬ»;

- открывается затвор 4, подается вода в шланги 1 и 3;

- регулируя количество подаваемого материала и воды, добиваются рав­номерного поступления питания в зону загрузки;

- устанавливаются лотки 13 для разделения и направления концентрата v промпродуктов в приемные сборники продуктов 10 (см. рисунок 6);

- регулируя подачу и технологические режимы, добиваются четкого гра­витационного веера;

- засекается время, снимаются опытные данные и заполняются таблицы опытных данных 1 и 2 при постоянных ходе деки, угле наклона и частоте ее колебаний:

Таблица 4.1 - Зависимость эффективности разделения от угла наклона деки