Значение и роль обогащения при использовании различных полезных ископаемых.

Геологическая характеристика Костомукшского железорудного месторождения. Основные свойства руд и пород. Требования к качеству исходной руды.

Горные породы – природные агрегаты минералов более или менее постоянного состава, образующие самостоятельные геологические тела, слагающие земную кору.

По происхождению горные породы делятся на три группы: магматические (изверженные), осадочные и метаморфические.

Магматические горные породы образуются в результате застывания магмы. В глубоких частях земной коры магма охлаждается медленно, хорошо раскристаллизовывается и из нее формируются кристаллические зернистые породы, называемые интрузивными (граниты, сиениты, диориты, гранодиориты, габро и др.) Магма, излившаяся на земную поверхность в виде лавы вулканов, остывает быстро. Образуя эффузивные, или излившиеся горные породы (базальты, андезиты, порфириты, диабазы и др.), а также вулканические туфы. Главными породообразующими минералами магматических горных пород являются алюмосиликаты и силикаты (полевые шпаты, кварц, слюда и др.).

Осадочные горные породы образуются на земной поверхности и вблизи нее в условиях относительно низких температур и давлений в результате преобразования морских и континентальных осадков. По способу своего образования осадочные породы подразделяются на три основные генетические группы: обломочные породы (брекчии, конгломераты, пески, алевролиты) – грубые продукты преимущественно механического разрушения материнских пород; глинистые породы - дисперсные продукты глубокого химического преобразования силикатных и алюмосиликатных минералов материнских пород; хемо -, био - и органогенные породы - продукты непосредственного осаждения из растворов (например, соли), продукты, получаемые в процессе отложения организмов (например, кремнистые породы), накопления органического вещества (например, угли) или продукты жизнедеятельности организмов (например, органогенные известняки). Характерной особенностью осадочных пород является слоистость и залегание в виде более или менее правильных пластов.

Метаморфические горные породы образуются в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород под воздействием высоких давлений, температур или химических процессов. Типичными метаморфическими горными породами являются разные по составу кристаллические сланцы, скарны, гнейсы, амфиболиты, кварциты, мраморы и др.

Около 90% земной коры слагают магматические и метаморфические породы. Осадочные горные породы составляют остальные 10% объёма земной коры, однако ими покрывается около 75% земной поверхности.

Практически все горные породы могут быть использованы как полезные ископаемые. К рудным относятся горные породы с кондиционным содержанием полезного компонента.

Горные породы характеризуются плотностными, упругими, прочностными, тепловыми, электрическими, магнитными и другими свойствами. Свойства горных пород обусловлены их минеральным составом и строением, а также внешними условиями. Как объект горных разработок горные породы характеризуются различными технологическими свойствами - крепостью, абразивностью, твердостью, буримостью, взрываемостью и т.д.

При переработке рудного и нерудного сырья на дробильно - обогатительных фабриках, необходимо знать следующие основные свойства горных пород:

прочность - способность породы сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих в результате нагрузки или других факторов. Она характеризуется чаще всего величиной временного сопротивления образца (в сухом состоянии) сжатию. Эта величина устанавливается путем раздавливания образцов определенной величины и формы (куб, цилиндр) на прессе и выражается в паскалях. Горные породы лучше сопротивляются сжатию, чем сдвигу или растяжению;

хрупкость - свойство горной породы разрушаться при ударной нагрузке без заметных пластических деформаций;

абразивность - способность материала изнашивать рабочие органы дробильных машин; определяется присутствием в нем естественных абразивов (кварц, полевой шпат и т.д.). Абразивность выражается в граммах износа рабочих элементов машин, отнесённых к 1 т раздробленного материала;

истираемость - способность породы сопротивляться истиранию, которое определяется потерей массы пробы в барабане при его вращении и выражается в процентах;

плотность в массиве - (объемная масса плотного тела) - масса единицы объема материала, включая поры;

плотность - масса единицы объема материала без пор;

пористость - отношение объема пустот к объему горной массы в плотном теле;

влажность - относительное содержание массы технически примешенной воды и гигроскопической влаги в массе породы, выражаемое в процентах;

водопоглощение - свойство породы поглощать воду с заполнением ею части пор. Оно измеряется отношением увеличения массы образца при водопоглощении к массе образца, высушенного до постоянной массы; при умножении на 100 водопоглощение выражают в процентах. Наличие воды в породе ослабляет ее прочность и способствует более быстрому разрушению;

морозостойкость - способность породы выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без разрушения и значительного снижения механической прочности. Она измеряется количеством циклов замораживания и оттаивания. Морозостойкость возрастает с увеличением плотности и уменьшением пористости горных пород; для изверженных пород она выше, чем для осадочных.

Кроме того, необходимо учитывать зерновой состав горных пород. Это распределение зерен материала по крупности. Количество зерен готовой продукции, попадающих по своим размерам в один определенный интервал, предусмотренный соответствующим ГОСТом, называется фракцией. Зерновой состав материала определяется рассевом.

Тектоника месторождения.

Единого мнения о структуре Костомукшского рудного поля не существует. По характеру, а также интенсивности магнитного и гравитационного полей территория Костомукшского района делится на две части, разделённых тектонической зоной северо-восточного простирания. Тектоническая зона отчётливо проявляется в смене характера физических полей, изменении ориентировки изолиний, резком ограничении аномалий.

Сейчас Костомукшское рудное тело представляется как синклинорий. Центральную его часть занимает наиболее крупная Костомукшская синклиналь. Она представляет собой узкую складку, резко асимметричную по мощности крыльев. Западное крыло этой складки на перегибе структуры имеет мощность до 3-3, 5 км. К этому крылу относятся осадочно-вулканогенные образования. Падение пород восточное, северо-восточное и северное под углами 50-80°.

Восточное крыло представлено узкой полосой образований Костомукшской свиты, падение западное под углами 70-85°.

На месторождении выявлены разрывные нарушения продольного и поперечного направлений типа сбросо-сдвигов, обуславливающих его блоковую структуру.

Трещиноватость пород интенсивно проявляется до глубины 50 м. Трещины заполнены кварцем, хлоритом, гидроокислами железа, песчано-глинистым материалом. В основном по породам месторождения трещины представлены системой крутопадающих прерывистых нитевидных трещин. Направление трещин, преимущественно совпадает с направлением сланцеватости. Ширина трещин 2-3 мм, реже до 1 см.

Вещественный состав руды.

Костомукшские железистые кварциты характеризуются низким содержанием железа в руде, высокой крепостью (до 19 ед. по шкале Протодьяконова, по буримости XIV – XX класс) и тонким взаимным прорастаниям магнетита и минералов пустой породы. Индекс абразивности – 0, 32, индекс чистой работы дробления (индекс Бонда) составляет 13 .

Минеральный состав костомукшских кварцитов сложный и не постоянный. Основным рудным минералом является магнетит, содержание которого колеблется от 15% до 41%.

Магнетит характеризуется однородностью, чистотой, высоким содержанием железа и незначительным содержанием Mg и Al. Содержание железа в магнетите составляет 72, 4 %.

Сульфиды, в основном, представлены пиритом и пирротином, содержание которых изменяется в пределах от 0, 1% до 3, 0%, в среднем 1, 5–2, 0%. Пирротин наблюдается как моноклинный (магнитный) так и антимагнитный гексагональный в равных количествах.

Нерудные минералы в руде представлены достаточно широкой палитрой, в основном неблагоприятной для обогащения:

Кварц (10-57%), рибекит (5-27%), грюнерит (1-30%), биотит (2-18%). Характерна пылевидная вкрапленность магнетита во всех породных минералах особенно в биотите (" магнитная слюдка" ), которая увлекается в концентрат, ухудшая его качество и фильтруемость.

Общей чертой силикатов является их высокая железистость, низкая твердость и повышенное содержание щелочных металлов:

· рибекит Na₂Fe₃[Si₄O₁₁]2[OH_]2, Fe=21-29%, Na₂O=6, 6%

· грюнерит Fe₇[Si₄O₁₁]2[OH]₂, Fe=21-23%

· куммингтонит (MgFe)₇[Si₄O₁₁]2[OH]₂, Fe=30-31%

· биотит K(MgFe)₃[AlSi₃O₁₀][OH1F]₂, Fe=27, 6%, K₂O до 11, 4%

Твердость рибекита, грюнерита и куммингтонита 5–6 ед., биотита – 2–3 ед. по шкале Протодьяконова.

Существенная разница в прочностных свойствах наблюдается и у основного рудного минерала – магнетита и основного породного минерала – кварца (практически в 2 раза твердость кварца выше), что позволяет сделать вывод о целесообразности максимального удаления породы до измельчения и обогащения.

Определяющим фактором является состав пустой породы, содержание которой в руде составляет более 70%.

По основным породообразующим и рудным минералам кварциты месторождения разделяются на следующие природные разновидности: щелочно-амфиболо-магнетитовые кварциты — 42%, биотит-магнетитовые кварциты — 15%, грюнерит-магнетитовые кварциты — 43%. К наиболее легкообогатимым могут быть отнесены две первые разновидности, обеспечивающие при конечной крупности 90% -0, 044 мм содержание Fe в концентрате 67, 5% и выше. К наиболее труднообогатимым — грюнерит-магнетитовые кварциты, которые отличаются пониженным содержанием Feмагн., высоким содержанием пирротина, железистых силикатов (грюнерита) и биотита с тонкой вкрапленностью магнетита (" магнитная слюдка). В результате, при обогащении грюнерит-магнетитовых кварцитов наблюдается уменьшение выхода концентрата (на 10% против среднего выхода по первым двум разновидностям), снижение качества концентрата на 2%, и соответственно, снижается извлечение железа в концентрат до 66% (табл.1.1).

Требования к исходному сырью

Поступающая на ДОФ руда железная магнетитовая должна соответствовать СТП.

По химическому, гранулометрическому составам и технологическим свойствам железная магнетитовая руда, направляемая из карьера рудоуправления для последующего дробления, измельчения и обогащения на дробильно-обогатительную фабрику должна соответствовать требованиям, указанным в таблице (все показатели учитываются и контролируются в объемах 6-часового периода работы).

Наименование показателя	Норма	Метод испытания
Крупность руды, мм, не более		Прямой замер
Массовая доля железа магнетитового, за месяц	План	ГОСТ 16589-86
Допустимые отклонения по недельному планированию от плана месяца массовой доли железа магнетитового, %	±0, 5
Межпериодные колебания по железу магнетитовому, %	±1, 2
Массовая доля серы в руде в пределах, обеспечивающих массовую долю серы в концентрате в среднесменной пробе, не более, %	0, 5	ГОСТ 23581.20-81

 

Динамика движении

руды в сепараторах для сухого обогащения с верхним питани­ем и криволинейным переме­щением. Руду загружают на вращающийся барабан или ва­лок (рис. 1.6), перемещающий ее через магнитное поле сепарато­

(1.33)

ра. Поскольку магнитные частицы поступают на поверхность бара­бана вместе с немагнитными и не могут скользить относительно этой поверхности, удельная магнитная сила, необходимая для извле­чения сильномагнитных частиц,

f„ = v²/R₆-gcosQ,

где у - скорость вращения барабана (или валка), м/с; /? _б - радиус бара­бана, м; g - ускорение свободного падения, м/с"; 9 - угол, определяю­щий положение магнитной частицы на поверхности барабана, рад.

(1.34)

(1.35)

(1.36)

При обогащении крупнокусковой руды (размер частиц < /), когда отношение (d/R₆) > 0, 05, равенство (1.33) принимает вид

/_M = u²(7? ₆ + 0, 5^//? ₆²-gcos9.

Скорость вращения барабана при заданном значении угла 9 отрыва магнитных частиц

V = ylR₆(n₀X_rHff& dH + gcos9_M).

Угол отрыва магнитных частиц от поверхности барабана при задан­ной скорости его вращения

Э_м = arccos[i> ²/ R₆ - poX^Ygrad/Zl/g;

угол отрыва немагнитных частиц

9_H = arccos v²/(gR₆). (1.37)

Динамика движе­ния руды в сепараторах для сухого обогащения с нижним питанием. Руда подается вибрационными лотками, лентами или само­теком (рис. 1.7). В сепарато­рах с нижним питанием применяют три варианта перемещения руды и маг­нитного продукта через ра­бочую зону сепаратора:

• руда и магнитный продукт перемещаются пря­молинейно (рис. 1.7, а)\

• руда перемещается прямолинейно, а магнитный продукт - по криволинейной траектории (рис. 1.7, б)\

• руда и магнитный продукт перемещаются по криволинейным траектори­ям (рис. 1.7, в).

Барабан

Барабан

Рис.1.7. Силы, действующие на частицу руды в сепараторах с нижним питанием

Удельная магнитная сила/_м (//), необходимая для извлечения магнитных час­тиц при прямолинейном (го­ризонтальном или слабона­клонном) перемещении ру­ды и магнитного продукта (рис. 1.7, а), которое имеет место при работе дисковых сепараторов,

/_м = MoX_T//grad//> 2/iU_p²/[(/_aiCT)² + g], (1.38)

где h - глубииа зоны извлечения, мм; и_р - скорость транспортирова­ния руды лотком (лентой) через зону извлечения, м/с; 1₃„ - длина активной части зоны извлечения, м.

Равенством (1.38) можно пользоваться при угле наклона лот­ка 8_Л от 0 до 30°, что наиболее часто встречается в практике работы сепараторов. Формула (1.38) выведена в предположении однослой­ного питания. При многослойном питании эта формула является ме­нее точной.

Теоретически допустимая скорость и_р1ф перемещения руды через сепаратор при прямолинейном слабонаклонном или горизон­тальном ее движении определяется из уравнения

_UpKp = /_актV(p₀X_Ttfgradi/-g)/2A. (1.39)

Из равенства (1.39) следует, что большую скорость и, следо­вательно, большую производительность сепаратора можно получить при большей магнитной силе f_M = poX_T//grad#, действующей на магнитные частицы руды, большей длине активной части зоны из­влечения /_ак1 и меньшей высоте зоны извлечения /г.

После того как магнитные частицы сместились к транспор­тирующему устройству, удаляющему их из рабочей зоны, магнит­ной силе/_ы необходимо преодолевать только силу тяжести g или ее нормальную составляющую gcos0„.

При прямолинейном перемещении руды и криволинейном перемещении магнитного продукта (рис. 1.7, б), имеющих место при работе некоторых типов валковых и барабанных сепараторов, дви­жение магнитных частиц можно разделить на два периода:

1) подъем магнитных частиц и притяжение их к барабану или валку;

2) транспортирование магнитных частиц. Для первого этапа примени­мы равенства (1.38) и (1.39), а для второго - равенства (1.33) и (1.35).

При криволинейном перемещении руды и магнитного про­дукта (рис. 1.7, «), которое имеет место при работе некоторых типов валковых сепараторов, руда поступает в рабочую зону самотеком по наклонному лотку, а затем движется по магнитному полюсу, кон­центричному валку. Как и в предыдущем случае, для первого этапа - подъема магнитных частиц и притяжения их к валку - применимы равенства (1.38) и (1.39), а для второго этапа - транспортирования магнитных частиц валком - равенства (1.33) и (1.35).

Динамика движения руды в сепараторах для мокрого обо­гащения с нижним питанием. При разделении в водной среде учи­тывают влияние сопротивления среды на скорость движения частиц, особенно значительное для тонких частиц.

У большинства магнитных сепараторов для мокрого обогаще­ния сопротивление среды на границе вода - воздух исключается благо­даря тому, что их рабочие органы (барабаны, валки) погружены в пульпу и процесс обогащения происходит полностью в водной среде.

Сопротивление водной среды уменьшает скорость движения магнитных частиц (по сравнению с их движением в воздушной сре­де) в направлении/_м, а немагнитных - в направлении действия меха­нических сил. Это уменьшение особенно заметно для тонких частиц. При мокром магнитном обогащении рабочие органы сепараторов (барабан, валок и др.), перемещаясь вместе с магнитными частица­ми, увлекают часть пульпы с взвешенными в ней тонкими немаг­нитными частицами и этим загрязняют магнитный продукт.

При мокром обогащении в отличие от сухого скорость вра­щения барабанов или валков должна быть ограничена, особенно в операциях выделения чистых магнитных продуктов. Установлено, что при мокром обогащении магнетитовых руд на барабанных сепа­раторах в операциях выделения отвальных хвостов скорость враще­ния барабана должна составлять 1, 2-1, 4 м/с, а в операциях перечист­ки магнитного концентрата 0, 8-1, 0 м/с.

При мокром обогащении сильномагнитных руд происходит магнитная флокуляция тонких магнитных частиц. Крупные магнит­ные флокулы по сравнению с отдельными частицами испытывают относительно небольшое сопротивление среды при движении к по­люсам магнитной системы. На флокулу сильномагнитных минера­лов в рабочем пространстве барабанных сепараторов действует маг­нитная сила, во много раз превосходящая силу тяжести.

При мокром обогащении слабомагнитных руд магнитная флокуляция не происходит и на магнитную частицу действует маг­нитная сила, соизмеримая с силой тяжести.

Эти особенности мокрого обогащения сильно- и слабомаг­нитных руд определяют различия в характере сопротивления, ока­зываемого средой при движении сильно- и слабомагнитных частиц в рабочей зоне сепаратора. Сопротивление водной среды движению сильномагнитных частиц подчиняется закону Аллена, слабомагнит­ных - закону Стокса.

При мокром обогащении сильномагнитных руд удельная магнитная сила, необходимая для извлечения магнитных частиц, приближенно определяется выражением

/„ = n<, X_TtfgradН = go + 7, 5(uJ²A_n/(r/_M§_MТ^ААГЧ ), (140)

где go - начальное ускорение свободного падения, м/с²; и_м - ско­рость движения магнитных частиц к поверхности барабана, м/с; А_п - плотность питания, кг/м\ 8_М - плотность вещества магнитных час­тиц, кг/м³; d_M - крупность магнитных частиц (флокул), м; т|_с - вяз­кость среды, Па с.

Скорость движения магнитных частиц

v_u = 0, 26 d„ ^[(n₀X_T//grad// - g₀)8_M /^А ]². (1.41)

Допустимая скорость потока пульпы в рабочем пространстве сепаратора может быть определена из условия

v_n = v„l_m/h, (1.42)

где /_акт = к_а/ - длина активной части зоны извлечения, м; к_а « 0, 4; h - высота зоны извлечения, м.

В этом случае

< Л, = (0, 26 l^djh) ^/[(n₀X_Ttfgradtf -g₀)5_M /д/пА ]² ■ (1-43)

Минимальная крупность d_M магнитных частиц (флокул), из­влекаемых в магнитный продукт при заданном режиме работы сепа­ратора, определяется по формуле

d„ = 3, 8 vJi/l^K^Hgradll -g₀)6_M / ТлА ]² • (1-44)

11ри мокром обогащении слабомагнитных руд магнитная сила, необходимая для извлечения магнитных частиц,

/_м « HoX_Ttfgradtf = g₀ + 18r)_ci; _M /(rf_M²5_M). (1 -45)

Скорость движения магнитных частиц

Ум = (du& J 18n_c)(MoX_T^gradf/ - g₀). (1.46)

Допустимая скорость потока пульпы в рабочем пространстве сепаратора может быть определена с учетом соотношения (1.42):

= (/_акт< 4²8„/18T! c/0(HoX_Ttfgrad// - go). (1-47)

Минимальная крупность магнитных частиц, извлекаемых в магнитный продукт,

d_u = 4, 27 yjv_tlr\_ch /[/_акт5_м (f.i₀X_T//gracW - g₀)]. (1.48)

Из равенств (1.44) и (1.48) видно, что крупность d_M частицы тем меньше, чем больше удельная магнитная восприимчивость Х_т ве­щества частиц, условная магнитная сила f.io//gradH и длина активной части зоны извлечения /_а|СТ и чем меньше высота h зоны извлечения.

Для мокрого магнитного обогащения тонкоизмельченных слабомагнитных руд перспективными являются новые конструкции высокоградиентных сепараторов. Они позволяют существенно уменьшить турбулентность, создаваемую в потоке пульпы рабочим органом сепаратора, а также обеспечивают минимальный путь дви­жения магнитных частиц к рабочему органу, что весьма важно для облегчения извлечения тонких частиц, подвижность которых отно­сительно пульпы мала.

Производительность сепараторов и факторы, влияющие на процесс магнитной сепарации. При магнитном обогащении руд различают максимально допустимую и фактическую производи­тельность сепараторов.

Под максимально допустимой производительностью сепа­ратора понимают наибольшую производительность, которая обеспе­чивает удовлетворительные результаты разделения руды, под фак­тической - производительность, которая определяется конкретными условиями его установки на фабрике. Для правильного выбора типа и количества сепараторов с учетом необходимого резерва следует принимать фактическую производительность сепаратора равной или несколько меньшей максимально допустимой.

Максимально допустимая производительность сепаратора определяется:

• извлекающей способностью сепаратора (способностью из­влекать магнитные частицы из слоя или потока материала за время прохождения руды через зону извлечения);

• транспортирующей способностью сепаратора (способно­стью рабочего органа транспортировать магнитные продукты из зо­ны извлечения к месту разгрузки);

• пропускной способностью сепаратора, характеризуемой максимальным количеством материала, которое сепаратор способен пропустить в единицу времени.

Перечисленные выше критерии производительности сепара­торов находятся в тесной взаимосвязи и определяются влиянием значительного количества факторов, зависящих от физико-минера­логических особенностей обогащаемой руды и конструктивных па­раметров сепараторов.

Извлекающая способность сепаратора при сухом и мокром магнитном обогащении в основном зависит от условной магнитной силы, крупности руды, магнитной восприимчивости магнитных частиц и содержания их в исходной руде, длины и глубины зоны извлечения и сил сопротивления движению магнитных частиц к рабочему органу.

Транспортирующая способность сепаратора зависит от ок­ружной скорости вращения рабочего органа (барабана, валка) и мак­симально возможной нагрузки магнитного продукта на единицу по­верхности рабочего органа. Последняя зависит от конструкции ра­бочего органа и магнитной силы, удерживающей магнитный про­дукт на его поверхности. При сухом обогащении транспортирую­щую способность сепаратора по магнитному продукту можно регу­лировать в широких пределах, изменяя скорость вращения барабана или валка. При мокром обогащении транспортирующая способность сепараторов ограничена, так как увеличение окружной скорости вращения рабочих органов сверх 1, 4 м/с вызывает чрезмерную тур­булентность потока пульпы в рабочей зоне и значительные загряз­нения магнитного продукта немагнитными частицами.

Пропускная способность сепаратора определяется длиной, высотой и шириной рабочей зоны и скоростью перемещения мате­риала через нее. При сухом обогащении скорость перемещения ма­териала через рабочую зону зависит от конструкции транспорти­рующих устройств и рабочей зоны, скорости вращения рабочего ор­гана и физических свойств обрабатываемых материалов. При мок­ром обогащении (в режиме частичного погружения барабана или валка в пульпу) эта скорость в основном определяется напором пульпы на входе в рабочую зону и гидравлическим сопротивлением рабочей зоны. В настоящее время нет точных математических фор­мул, учитывающих все перечисленные факторы, для установления максимально допустимой производительности сепараторов.

В промышленной практике максимально допустимая произ­водительность сепараторов обычно определяется опытным путем.

Рассмотрим формулы для ориентировочного расчета произ­водительности.

Производительность сепараторов для сухого обогащения с верхним питанием. Максимально допустимая производитель­ность сепараторов с верхним питанием

Q = 3, 6a_Mv_pu_p5_pn< /'/>, (1.49)

где а_м коэффициент, учитывающий содержание а_м магнитных частиц в исходной руде, а_ы = 0, 7 при а_м > 70 %, а_м a 1 при а_м ж 50 %, «_м = 1, 3 при а_м < 30 %; v_p - коэффициент заполнения слоя руды, v_p = 0, 2 для неклассифицированного материала, v_p = % х

для классифицированного материала с верх­ним d' и нижним d" пределами крупности; 5_Р - плотность руды, кг/м; п - число слоев, зависящих от крупности руды, для сильно­магнитных руд п = 1 при d' > 2, 5 см; п - 1+3 при 2, 5 см > d' > 0, 8 см; п - 3+5 при 0, 8 см > d'> 0, 2 см; п = 5+10 при d' < 0, 2 см; для слабо­магнитных руд крупностью менее 0, 3 см число слоев п = 1+3; b - ширина слоя питания, м.

Скорость транспортирования руды через зону извлечения и_р при верхнем питании определяется равенством (1.35), где v = v_p с учетом равенства (1.37).

Производительность сепараторов для сухого обогащения с нижним питанием. Производительность рассчитывается по фор­муле (1.49), где скорость и_р транспортирования руды через зону из­влечения определяется из выражения (1.39). Скорость удаления маг­нитного продукта из рабочей зоны, т.е. скорость вращения барабана или валка, для барабанных и валковых сепараторов

v = h_ca_uv_p8'_p/(h'_c8'J, (1.50)

где А_с и h'_c - средняя высота слоя соответственно материала, посту­пающего под барабан (валок), и магнитного продукта, на поверхно­сти барабана (валка), м; 8'_р и б'_м - насыпная плотность соответст­венно исходной руды и магнитного продукта, кг/м \

Следует учитывать, что скорость и не должна превышать значения, определяемого выражением (1.35).

Производительность барабанных сепараторов для мокро­го обогащения со слабым полем с нижним питанием. Макси­мально допустимая производительность определяется выражением

Q = 9A-W\k_g/k_w)bP_nl_md_MV[(p₀X_Ttfgradtf -г₀)Ч8м ЧЬ 0-51)

где kg - коэффициент, учитывающий условия подачи пульпы в рабо­чую зону; k_w - коэффициент, показывающий отношение объемного расхода немагнитной части пульпы к объемному расходу питания; Р„ - содержание твердого в питании, доли ед.

Для прямоточных и полупрогивоточных сепараторов k_g& 1; для противоточных сепараторов k_g = 0, 6. Для прямоточных сепара­торов k_w= 1, а для противоточных и полупротивоточных

К = 1 - Ум(Я„ + 1 /5_М)/(Л_П + 1 /5_П), (1.52)

где у_м - выход магнитного продукта, доли ед.; R_n и R_M - отношение Ж: Т соответственно в питании и в магнитном продукте по массе, доли ед; 5_П - плотность твердого в питании, кг/м³.

Производительность валковых сепараторов для мокрого обогащения с сильным полем. Производительность

Q = 210 Xl_3K, dl бмМ.ДХЛоХЯ^асШ-Ы/Лс- (1.53)

Формулы (1.51) и (1.53), полученные из условия необходи­мой извлекающей способности сепаратора, справедливы при доста­точной транспортирующей способности его рабочего органа (по магнитному продукту) и достаточной пропускной способности ван­ны (по объему питания).

На процесс сухого магнитного обогащения кроме факторов, рассмотренных выше, оказывают влияние молекулярные силы, ме­ханическая и магнитная сегрегация; на процесс мокрого магнитного обогащения - плотность питания.

Влияние молекулярных сил. Проявление молекулярых сил особенно заметно для тонких частиц при сухом магнитном обогаще­нии. Сила молекулярного притяжения F(H) между двумя сфериче­скими частицами определяется из равенства Дерягина

F = 2And_xd₂a_n{d\ + d₂), (1.54)

где А - коэффициент, учитывающий площадь соприкосновения час­тиц, наличие влаги и другие факторы; d\ и d₂- диаметры частиц, м; ст„ - поверхностное натяжение частиц на границе их раздела с окру­жающей средой (воздухом), Н/м.

При одинаковом диаметре соприкасающихся частиц это ра­венство принимает вид

F = Andes,,. (1.55)

Диаметр частицы, при котором сила сцепления равна силе тяжести,

d^jbAaJgb. (1.56)

Частицы диаметром меньше d притягиваются к рабочим ор­ганам сепаратора в виде агрегатов, состоящих из магнитных и не­магнитных частиц, если их суммарная удельная магнитная воспри­имчивость достаточна для притяжения всег о агрегата; в ином случае эти агрегаты попадают в немагнитный продукт. Это явление вызы­вает нарушение процесса сухого обогащения и снижение его эффек­тивности, поэтому обычно для улучшения показателей обогащения применяют предварительное обеспыливание материала. Известно также применение добавок, способствующих диспергации частиц при сухом магнитном обогащении тонкого материала. Эффектив­ность сухого обогащения повышается также при быстроходном ре­жиме работы барабана или валка сепаратора, что позволяет снизить предел крупности обогащаемой руды.

Влияние содержания твердого в питании на результаты мокрого магнитного обогащения. При обогащении тонкого мате­риала (< 0, 1 мм) можно предположить, что немагнитная фракция, содержащаяся в исходном питании сепаратора, равномерно распре­деляется по всему объему воды. Вода, увлекаемая с магнитным про­дуктом, имеет такую же концентрацию немагнитной фракции, как и вода в исходном питании. Исходя из этого предположения, содер­жание магнитной фракции в магнитном продукте приближенно оп­ределяется по формуле

р_м = а_м /(а_м + к₃у„а_иЛ„ /R„), (1.57)

где а_м и а„ - содержание соответственно магнитной и немагнитной фракции в исходной руде, а_н = 1 - а_м, доли ед.; к, и 1, 0+1, 2 - коэф­фициент заноса немагнитного продукта в магнитный.

Равенство (1.57) показывает, что качество магнитного про­дукта повышается с разбавлением пульпы (с повышением R_n).

Оптимальное содержание твердого в питании сепараторов в первых стадиях обогащения, где выделяются промпродукт и от­вальные хвосты, составляет около 40 %, а в последней стадии, где выделяется окончательный концентрат, около 30 %.

Подготовка руды перед магнитным обогащением. Руда перед магнитным обогащением подвергается дроблению и измель­чению. Выбор других подготовительных операций определяется ха­рактеристикой руды и условиями процесса обогащения. К этим опе­рациям относятся: грохочение, обеспыливание, обесшламливание, намагничивание и размагничивание, сушка и обжиг руды.

Грохочение руды. Условная магнитная сила резко падает с удалением от рабочего органа (барабана, валка, диска и т.п.) сепа­ратора. В результате при обогащении неклассифицированной руды с широким диапазоном крупности на наиболее крупные и наиболее мелкие частицы руды, проходящие на различном расстоянии от ра­бочего органа, действуют разные по значению магнитные силы. Эго снижает эффективность разделения, затрудняет правильный подбор условий обогащения и выбор параметров рабочей зоны сепаратора. Грохочение материала как операция классификации по крупности, сближающая верхний и нижний пределы крупности обогащаемой руды, повышает показатели магнитного обогащения.

Обеспыливание и обесшламливание руды. В большинстве случаев мелкую руду перед магнитным обогащением подвергают обеспыливанию или обесшламливанию.

Намагничивание сильномагнитных руд и материалов. При мокром магнитном обогащении магнетитовых руд применяют опе­рации предварительного намагничивания и обесшламливания тон- коизмельченной руды в магнитных конусах или гидросепараторах. Предварительно намагниченные частицы магнетита осаждаются бы­стрее частиц пустой породы. Удаление в слив тонкой пустой породы со значительным количеством воды также улучшает последующее обогащение руды.

Размагничивание сильномагнитных руд и материалов. Флокулы из магнитных частиц образуются при перемещении сильно­магнитного материала через магнитное поле сепаратора или намагни­чивающего аппарата. По выходе из магнитного поля магнитные фло­кулы сохраняются, хотя их размеры уменьшаются, и, если их не раз­рушить, при классификации они попадают преимущественно в пески, нарушая нормальный процесс классификации, а при фильтровании затрудняют отделение воды и получение хорошо обезвоженного кека. Поэтому в схемах мокрого магнитного обогащения тонковкраплен- ных магнетитовых руд для разрушения магнитных флокул перед классификацией продуктов измельчения или фильтрования тонкого концентрата применяют операцию размагничивания.

Сушка руды. При сухом магнитном обогащении отрицатель­ное влияние на процесс обогащения оказывает сила взаимного сцеп­ления частиц, возрастающая с повышением влажности руды. Это особенно заметно при уменьшении крупности руды. Так, для смеси минералов (для плотной магнетитовой руды) получены следующие значения:

Крупность, мм -3 + 0 -6 + 0 -12 + 0 -25 + 0

Влажность, % < 1, 0 1, 5 2, 5 5, 0

На отечественных фабриках при сухом магнитном обогаще­нии грубых гравитационных концентратов руд редких металлов концентрат предварительно подсушивают до содержания в нем вла­ги менее 1 %.

 

 

[1] Нагата Т. Магнетизм горных пород. М.: Мир, 1965.

Значение и роль обогащения при использовании различных полезных ископаемых.

Источником получения металлов, многих видов сырья, топлива, а также строительных материалов являются полезные ископаемые.

Полезные ископаемые в зависимости от характера и назначения ценных компонентов принято подразделять на: рудные, нерудные и горючие.

Рудами называют полезные ископаемые, которые содержат ценные компоненты в количестве, достаточном для того, чтобы их извлечение при современном состоянии технологии и техники было экономически выгодным. Руды делятся на металлические и неметаллические.

К металлическим относятся руды, являющиеся сырьем для получения черных, цветных, редких, драгоценных и других металлов.

123Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A. Оказание помощи при различных травмах и повреждениях.
2. A. особая форма восприятия и познания другого человека, основанная на формировании по отношению к нему устойчивого позитивного чувства
3. B. Принципы единогласия и компенсации
4. Cочетания кнопок при наборе текста
5. D-технология построения чертежа. Типовые объемные тела: призма, цилиндр, конус, сфера, тор, клин. Построение тел выдавливанием и вращением. Разрезы, сечения.
6. EP 3302 Экономика предприятия
7. Exercise 5: Образуйте сравнительные степени прилагательных.
8. H. Приглаживание волос, одергивание одежды и другие подобные жесты
9. I. «Движение при закрытой автоблокировке (по путевой записке).
10. I. Если глагол в главном предложении имеет форму настоящего или будущего времени, то в придаточном предложении может употребляться любое время, которое требуется по смыслу.
11. I. Запоры — основная причина стресса
12. I. ПРИЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ И СТАТИСТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ ИХ РЕЗУЛЬТАТОВ В ПСИХОЛОГИЧЕСКОМ ИССЛЕДОВАНИИ