Концентрационные столы

                                                                                                                       Кафедра МАХП

Лабораторная работа №1

Концентрационные столы

Преподаватель:

_____________

«____» ______________

Выполнил студент гр

_______________

«____» ______________

Введение

В развитии многих отраслей народного хозяйства особое место занимает технология и техника обогащения рудных материалов. От технического уровня этой стадии технологического передела, осуществляемой на обогатительных фабриках, зависят экономика и технико-экономические показатели всех стадий переработки природного сырья до получения готовых продуктов, полнота из­влечения и комплексность использования минерального сырья, качество конеч­ной продукции.

Современная обогатительная фабрика представляет собой комплекс взаимосвязанных агрегатов и механизмов, на которых осуществляются слож­ные комбинированные технологические схемы и процессы переработки руд. Производительность отдельных фабрик достигает нескольких десятков и сотен миллионов тонн руды в год, а отдельных машин - 2500-3500 т/ч.

Технология и техника обогащения руд непрерывно должны совершенст­воваться, применяемые процессы интенсифицироваться.

Обогащением руд называют совокупность процессов, осуществляемых для выделения из минерального сырья промышленно-ценных компонентов в продукты с повышенной концентрацией одного или нескольких компонентов.

Различают подготовительные и основные процессы обогащения.

К подготовительным процессам обогащения руд относят дезинтеграцию, дробление и помол, т.е. измельчение и классификацию.

Дезинтеграция - процесс разъединения (разрыхления) ископаемого сы­рья, состоящего из слабо связанных между собой составных частей.

Дробление и помол - процессы уменьшения размера кусков под действи­ем внешних механических усилий для получения продукта преимущественно крупностью 5 мм и более (дробление) и менее 5 мм (помол). Процессы дробле­ния и помола сопровождаются образованием новых поверхностей.

Основные процессы обогащения минерального сырья основаны на ис­пользовании природных или искусственно создаваемых различий физических и физико-химических свойств минералов, слагающих обогащаемое сырье.

Процессы, основанные на использовании различий плотности материа­лов, относятся к группе гравитационных методов обогащения; на использова­нии различий физико-химических свойств поверхностей минеральных частиц - к группе флотационных методов; на использовании различий магнитных свойств материалов - к группе магнитных методов обогащения; на использова­нии электрических свойств материалов - к группе электрических методов обо­гащения; на использовании электронных и ядерных свойств материалов - к группе радиометрических методов обогащения и ряд других методов, основан­ных на использовании различий внешних признаков, коэффициента трения и других свойств материалов.

1 Цель работы

Целью работы является ознакомление с гравитационными методами обо­гащения рудных материалов и исследование процесса обогащения материалов на концентрационном столе.

2 Теоретические основы

2.1 Общие сведения о гравитационных методах обогащения

Гравитационные методы обогащения - обогащение в жидкой или газооб­разной среде под действием сопротивления среды и сил тяжести разделяемых частиц - основаны на использовании различий, в основном, плотности. При гравитационном обогащении используются также центробежные силы, возни­кающие в результате вращения частиц и среды, а также электрическое и маг­нитное воздействие на разделяющую среду.

Гравитационные методы широко применяют при обогащении руд и рос­сыпей редких и благородных металлов, железных руд и угля.

Из гравитационных методов обогащения в промышленности наиболее распространены процессы отсадки на концентрационных столах, обогащения в винтовых, конусных, струйных сепараторах, в тяжелых суспензиях и жидко­стях, а также на шлюзах.

Относительно новыми процессами гравитации являются обогащение в криволинейных потоках, а также комбинированные процессы: флотогравита-ция, магнитогидродинамическая сепарация, основанная на взаимодействии электромагнитных полей с жидкостями, обладающими электропроводностью и магнитной восприимчивостью.

Отсадка - процесс разделения минеральных частиц по плотности под действием переменной по направлению вертикальной струи воды.

Отсадка осуществляется на решетке отсадочной машины, через отверстия которой проходят восходящие и нисходящие потоки воды, создаваемые тем или иным способом. Восходящие струи поднимают и разрыхляют постель из лежащих на решетке минеральных зерен, нисходящие струи постель опускают и уплотняют. Под действием гидродинамических сил минеральные зерна дви­жутся с различными скоростями: частицы большей плотности медленнее дви­жутся вверх в восходящей струе воды, чем частицы меньшей плотности; соот­ветственно частицы большей плотности быстрее движутся вниз в нисходящей струе воды, чем частицы меньшей плотности. В итоге тяжелые частицы прони­кают в нижние слои постели, а легкие - в верхние. Постель расслаивается по высоте на несколько слоев из частиц различной плотности: в нижних слоях концентрируются крупные тяжелые частицы (концентрат), выше - крупные легкие частицы в смеси с мелкими тяжелыми частицами и сростками (проме­жуточный продукт), в самом верхнем слое - легкие мелкие частицы (хвосты). Под действием горизонтального потока воды постель движется вдоль решета и в конце его разгружается; нижний слой постели через шиберное устройство разгружается в подрешетное пространство отсадочной машины, верхний - че­рез порог в слив. Оптимальная крупность руд при отсадке составляет 0,2-40 мм, угля-0,5-100 мм.

Имеется множество типов отсадочных машин. В качестве примера на рисунке 1 показана отсадочная машина типа БОМ, служащая для обогащения углей. Она состоит из следующих основных узлов: двухступенчатого корпуса с водяным коллектором, воздушного пульсатора роторного типа, отсадочного решета из перфорированных стальных листьев, устройства с поплавковым датчиком и ка­чающейся заслонкой для автоматической выгрузки отходов и промпродукта. В машинах предусмотрена возможность перехода при необходимости на ручную регулировку выпуска тяжелых продуктов. Корпус машины продольной перего­родкой разделен на два отделения: рабочее (отсадочное) и воздушное, которые, в свою очередь, разделены на ряд отсеков. Для создания колебательного дви­жения воды каждый отсек оснащен воздушным пульсатором.

1 - корпус блочной сборки; 2 - решето; 3 - пульсатор роторный; 4 - электродвигатель;

5 — воздухосборник; б - коллектор водяной; 7 - устройство разгрузочное

Рисунок 1- Отсадочная машина

Обогащение на концентрационных столах - процесс разделения мине­ральных частиц по плотности в струе воды, текущей по наклонной деке кон­центрационного стола, совершающей возвратно-поступательные движения (ка­чания).

Силы смывного потока воды на деке стола, оказывая большое влияние на частицы с меньшей плотностью, быстрее передвигают их в поперечном на­правлении, т.е. в направлении движения потока материала. Обычно дека стола частично покрыта нарифлениями, расположенными параллельно направлению качания деки. При поступлении на поверхность деки стола двух частиц А и Б каждая частица передвигается в направлении равнодействующей, полученной от совместного влияния смывной воды и действия механизма стола. Характер­ным показателем поведения частицы на деке стола служит угол смыва (рису­нок 2), образуемый направлением результирующей траектории движения час­тицы с направлением движения деки стола. Очевидно, чем больше разница в плотности подвергаемых концентрации частиц, тем больше будет угол слива и тем успешнее произойдет разделение частиц по их разнице в плотностях.

А - частица тяжелого минерала; Б - частица легкого минерала;

W1 и W2 - скорости передвижения частиц под влиянием деки стола (W1 > W2);

С1 и С2; - скорость передвижения частиц под влиянием потока сливной воды (С1 < С2);

и - углы смыва частицы ( > )

Рисунок 2 - Принципиальная схема разделения минералов на концентрационном столе

Минеральную пульпу и смывную воду подают в верхний угол деки. Раз­деляемые частицы различной плотности расходятся по поверхности деки вее­рообразно, под разными углами смыва, перемещаясь в продольном и попереч­ном направлениях к разгрузочным устройствам. Более эффективно на концен­трационных столах разделяется материал, предварительно расклассифициро­ванный на ряд классов. На концентрационных столах обогащают руды редких металлов и россыпей, реже - руды черных металлов и угля. Оптимальная круп­ность руд составляет 4 мм, а угля - 12 мм.

Флотогравитацией или флотационной грануляцией называют процесс, при котором одновременно с гравитационным разделением осуществляется и флотация минеральных частиц. Наибольшее распространение получила фото­гравитация в виде флотации на концентрационном столе, в меньшей степени — на отсадочных машинах. При флотогравитационном обогащении на концентра­ционном столе, когда разница плотности частиц невелика, разделяют материал путем избирательной обработки его реагентами и обеспечения контакта с воз­духом (аэрация). Назначение реагентов - создать на определенных минералах гидрофобную поверхность и осуществить так называемую пленочную флота­цию, т.е. удержать эти минералы на поверхности текущего слоя воды. Такие частицы легко смываются с деки стола, т.е. передвигаются под значительным углом смыва (см. рисунок 2).

Суть флотоотсадки состоит в том, что при этом создаются условия, обес­печивающие одновременное разделение грубо измельченной (5 мм и тоньше) неклассифицированной минеральной смеси как по плотности (отсадка), так и в результате различия физико-химических свойств поверхности минералов (фло­тация).

На рисунке 3 показана принципиальная схема флотоотсадочной маши­ны. Корпус машины вертикальными перегородками разделен на камеры. В го­ризонтальной плоскости неподвижными ситами каждая камера делится на два отделения - рабочее и отделение подачи подрешетной воды и приема гравита­ционного концентрата. Последнее заканчивается цилиндрической обечайкой, к которой посредством резиновой диафрагмы присоединяется подвижное кони­ческое днище. Пульсация воды (восходящие и нисходящие потоки) осуществ­ляется с помощью конического днища. Рабочее отделение камеры служит как для процесса отсадки, так и для пенной флотации.

1 - корпус; 2 - диспергирующие устройства; 3 - устройство, регулирующее толщину слоя пены;

4 - внутренний сливной порог; 5 - приемник пены; 6 - регулируемый внешний сливной порог;

7 - сетка; 8 - хвостоприемник; 9 - аэролифтный насос; 10 - подвижные конусы

Рисунок 3 - Флотоотсадочная машина

Обогащение на винтовых сепараторах происходит в струе воды, текущей по наклонной поверхности винтообразного желоба (рисунок 4). Минеральные частицы разной плотности разделяются под действием центробежных сил, сил тяжести, гидродинамических сил потока и силы трения. Легкие частицы дви­жутся с большой скоростью и прижимаются потоком воды к внешнему борту желоба; тяжелые частицы движутся в виде отдельной полосы по дну винтового желоба, сползая к внутреннему его борту. С первых двух-трех витков отсекателями снимают концентрат, с последующих - промежуточный продукт, с по­следнего нижнего витка в конце желоба - хвосты.

На винтовых сепараторах обогащают руды крупностью 0,15-16 мм.

Сечение желоба

1 - брызгала; 2 - отверстие для разгрузки пустой породы; 3 - патрубок разгрузочный:

4 - обойма для крепления разгрузочных патрубков; 5 - уловитель всплывших частиц

Рисунок 4 - Винтовой сепаратор

Обогащение в конусных и струйных сепараторах. Основным элементом конусных и струйных сепараторов является желоб со сходящимися под некото­рым углом стенками. Пульпа, поступающая на желоб, установленный под уг­лом 15-200 к горизонту, при движении расслаивается в зависимости от плотно­сти и размера частиц. Тяжелые частицы концентрируются в нижнем медленно текущем слое пульпы, а легкие выносятся в верхний слой, движущийся с боль­шей скоростью. В конце желоба в результате сужения стенок высота потока возрастает, что создает возможность разделения расслоившихся по высоте час­тиц на ряд продуктов, резко отличающихся друг от друга содержанием тяже­лых минералов.