Особенности процессов обогащения руд на наклонной поверхности (концентрационные столы, шлюзы, желоба, винтовые сепараторы)

Обог-ие в движ-ся потоках осущ-ся на КС, шлюзах, желобах, винт-х сеп-х. Дв-е пульпы в этих апп-х просх-т на наклонной поверх-ти под д-ем силы тяж-ти при малой по срав-ию с шириной и длиной толщине потока. Толщина потока при раделении на этих апп-х превращает размер max-го зерна в 2-6 раз. Угол продольного наклона дна аппарата <угла трения ч-ц и сост-т д/суживающихся желобов 14-18 , для КС 1-10 , д/шлюзов 2-10 , углы трения в воде по стали и соотв-но равны, д/кварца 34-39 , д/гематита 33 и 37 по линолиуму. Поэтому трансп-ка ч-ц в ап-х в направлении наклона к поверх-ти произв-ся в основном потоком воды.Ч-цы по наклон-й поверх-ти м/двиг-ся перекатыванием и скольжением по дну крупные и плотные ч-цы, скачкообразное дв-е (переодическое касание дна и частично во взвешенном сост-и и полностью во взвешенном сост-и(самые мелкие и легкие ч-цы). Режим потоков в наклонной плоскости обычно турбулентный и редко ламин-ый (верхние части суживающихся желобов). Граница перехода турбул-го к ламин-му дв-ию также оценив-ся по числу Re, >1000-турбул-й,<1000-ламинар-й. Re= , где R- гидравлич-й радиус потока, -коэф-т кинематич-й вязкости к площади поперечного сечения потока к смоченному периметру.R= =H, , где -ск-ть потока на расст-ние z от дна, g- уск-е св-го пад-я, n- общая толщина потока, i= Sin - уклон плоскости, - угол м/у наклон-й поверх-тью и горизонталью. При турб-ом режиме происх-т перемешивание ж-ти м/у отдельными слоями в рез-те которого скор-ти выравниваются, весь поток м/условно разделить на 3 зоны: ламинарный подслой,прелегающий ко дну апп-та, перех-ая, осн-я турбул-ая зона. Предложены 2 осн-х типа ф-л,определ-х распределение ск-тей при турбул-м дв-ии, степенной, логариф-ий з-ны. 1з-н: ^1/P, P-показатель степени, зав-щий от числа Re и шероховатости пов-ти, его величина опред-ся по разл-м эмпир-м зав-ям. 2з-н: д/гладких поверхностей , где = -динам-ая ск-ть, A,B-коэф-ты. Для шерох-ых поверх-й , где -абс-ая высота выступ-й шерох-ти.(рис-ки)!!!!!!Для турб-го режима потока подчин-ся ф-ле Шизи, =с , где с- коэф-т, зав-ий от шерох-ти поверх-ти, i= ,c= -ф-ла Маннинга, 1/n-коэф-т, зав-й от шер-ти пов-ти.

Обог-ие на КС- процесс разделения по плотности в тонком слое воды, текущий по слабонаклонной пов-ти(дека),сов-щей ассиметричное возвратно-поступательное дв-е в гориз-ой плоскости -ой направ-ю дв-я воды. Конц-ция на столе прим-ся при обог-нии классов:-3+0,01мм(д/руд),и более мелких крупных классов -6+0,5мм(д/угля). Данный процесс исп-ся при обог-нии олов-х, вольфрамовых,редких, благород-х,черных мет-в,д/обог-ия мелких классови углей. Кс сост-т из деки с узкими нарифлениями, опорного устр-ва, приводного мех-зма. Дека имеет трапециевидную или ромбическую форму, изгот-ся из дерева или Al-го сплава,стеклопластика и полимерных в-в, сверху дека покрывается линолиумом/резиной. Угол наклона деки в поперечном направ-ии сост. от 4-10 . Процесс конц-ии происх-т след-м обр-м: зерна обог-го м-ла поступают под возд-ем потока воды, перемещ-ся по наклонной деке. Также зерна имеют продольное перемещение вдоль деки. Разрыхление слоя ч-ц созд-ся в основном колебанием деки. Основой процесса яв-ся сегрегация в межрельефном пространстве. Ассим-ть возвратно-поступ-х дв-й деки- более быстрый ход деки назад приводит к появ-ию знач-ых инерц-х сил, превышающих силы трения зерен о поверх-ть деки и дв-ю их вдоль деки. На ч-цу, нах-ся на пов-ти КС д-ет сила тяж, гидродинам-е давление воды, трения, инерции, подъемная турбулентная. В рез-те дв-е зерен, различ-ся плотностью и размерами оказ-ся неодинаковой: д/тяж-х ч-ц – преоблада-ей яв-ся сила тяж.,инерц-я, они движ-ся в межрельефном пространстве до конца рифлей и разгруж-ся в соотв-й сбоник. Д/легких ч-ц – гидродинамич-я сила и подъемно-турб-ая ч-цы смываются водой -но к деке направ-ии. Ч-цы промеж-ной плотности попадают м/утяж-ми и легкими ч-ми-пром.продукт.

Кострукция КС: песковые д/мат-ла -3+0,2мм,шламовые -0,3+0,01мм. КС м/б одно,2,3 и многодечными, деки таких столов раб-т , их площади одинаковы.Д/песковых столов хар-ны более узкие деки соотн-ие D/Lдлины к ширине 2,7; д/шламовых , более широкие. Песковые деки отлич-ся от шламовых формой и размером нарифлений. Песковые столы имеют более высокие прямоуг-е рифы. Наиб-ю высоту рифли имеют у загруз-го конца деки стола. Столы: СКМ(модифиц-й)1,СКО7,5;15;22;37;45(опорный)-площадь 1-ой деки. Регул-ка стола осущ-ся установкой необх-й амплитуды стола, колебаний, в зав-ти от крупности обог-го мат-ла и уст-ся в начале работы. Чем < м-л, тем > частота и < амплитуда колеб-й. В процессе работы м/регл-ть угол поперечного наклона и кол-во добавляемой сливной воды. Q=10^{-4 0,6}(т/час).

Длина хода: (мм), Частота колеб-я: n=250/ (1/мин)

Преимущество КС: 1) высокое измельчение тяж-х мин-в при степени конц-ции. Недостаток: низкая уд-я произв-ть (при работе песковых КС 0,04-0,15 т/ч м², у шламовых 0,1-0,15 т/ч м². КС целесообразно исп-ть там, где необх-мо обогащ-е черновых конц-в, а не д/обог-я рудного мат-ла.

Обогащение на шлюзах. Шлюз предст-т собой желоб прямоуг-го сеч-я с трафаретными и -ми осями, предназ-н удержания д/осевших тяж-х мин-в. Прим-ся д/обог-я золота, платины, касситерита, обог-ые комп-ты кот-х знач-но раздел-ся по плотности. Шлюзы хар-ся выс-й степенью конц-ции, верхний предел крупности мат-ла 100мм. Пульпа подается в головную часть шлюза до тех пор, пока ячейки трафаретов не заполнятся ч-ми тяж-го мат-ла, загрузка прекращ-ся, произв-ся сполоск шлюза. Сначала в шлюз подают воду только д/удаления, оставшихся в верхнем слое легких мин-в. Затем трафареты снимают и удаляют из них вымыванием тяж-е мин-лы. На шлюзах с неподвижной раб-й поверх-тью интервал м/у сполосками изм-ся в пределах от неск-х часов до 10-15 дней, в зав-ти от сод-я пол-го комп-та. Классиф-я: различают шлюзы глубокого наполнения д/обог-я м-в -100+16мм, при этом высота потока пульпы в шлюзе 30-40мм. Шлюзы малого наполнения (подшлюзки) –16+0мм, высота потока <30-40мм. По сп-бу снятия уд-й тяж-й фракции различают шлюзы с ручным сполоском, авт-им. Шлюзы м/б с неподвиж-й раб-й пов-тью(только движ-й поток пульпы), подвижной, и с орбитальным дв-ем деки. По месту их исп-ия и выполн-ым операциям разл-т стационарные(фабрич-е) приборные, дражные, головные, доводочные. Стац-е и фабр-е уст-ся на ОФ, дражные на драгах (плавучая ОФ, разраб-ая россыпные мест-ия-золото). Головные исп-т д/улавлив-я самородков и крупного золота. Доводочные д/обраб-ки конц-в основ-х шлюзов. Неподвиж-е шлюзы сходные в конструкции, стац-е, фабр-е и приборные глубокого наполнения(-100+16мм) раб-т циклами с продолжительным накоплением тяж-й фракции с ее посл-щей разгрузкой. Они изгот-ся секциями по 6 м каждая, длина м-сост-ть 50 и > м, высота бортов 0,8-1м –выс-я произв-ть)Подшлюзки предст-т собой шлюзы длиной до 6м и шириной до 0,7-0,8м. Дражные шлюзы тоже отн-ся к шлюзам малого наполнения и раб-т в усл-ях предвар-ой подгот-ки мат-ла по крупности.

Шлюзы с орб-ым дв-ем пов-ти: появ-сь недавно и исп-ся д/обог-я весьма тонких <0,1мм ч-ц.Хар-ся очень мелким наполнением, отсутствием спец-х улавлив-х покрытий(трафаретов). Наиболее часто из этой группы исп-т шлюзы Бартлес-Мозли (д/обог-я мелких м-в 0,1+0,074мкм). Данный шлюз предст-ет собой 40-дечный авт-ий шлюз, деки кот-го сгруппирированы в 2 пакета по 20 штук. В промеж-ке м/у деками размещен привод шлюза, деки размером 1,2 1,5 м изгот-т из синтетич-го м-ла (пластик),имеют малую массу, поэтому инерц-ые силыпри орбит-х вращ-х деки невелики. Толщина деки мала 1,5мм,расстояние м/у деками 12,7 мм – серийный аппарат англ. фирмы. Деки наклонены в режиме накопл-я осадков под углом 2-3 . Режим работы циклич-й (30 мин шлюз раб-т в режиме накопления фракции. Сод-ие ТВ-го в питании до 10%, потоки равномерно распред-ся по 40 декам, за счет орбит-го дв-я происх-т взмучивание потока и вымывание уд. тяж. ч-ц, кот-е закрепл-ся на пов-ти дек шлюза и ч/з 30мин прекращ-ся подача питания на шлюз, при помощи толкателя он наклон-ся сначала на 10 , для стекания остатков воды, затем на 45 (угол превыш-т угол трения).длител-ть сплоска до 40-72сек, затем шлюз возвр-ся в первонач-е положение и цикл повтор-ся снова еще на 30 мин. Уд-я произ-ть шлюза 0,03т/м²ч=30кг/ м²ч. Общая произ-ть по питанию 27 м³/час, по концентрату 2-2,5 т/час. Достоинства шлюза (орб-го): возмож-ть установки без фундамента, малая занимающая площадь, простота монтажа, небол-ая установочная мощность двиг-ля, простота конструкции (из пласт-го м-ла) и отсут-ие быстроизнашивающихся деталей.отсутсвие вибраций, полная автоматизация процесса, обогащение тонких классов. Недостатки: малая степень конц-ции в пределах от 2-4, необх-ма тщательная подготовка мат-ла, удаление зерен крупнее 100мкм, посторон-х предметов, необх-мо обесшламливание по классу до 10-5 мкм. Факторы, влияющие на работу шлюза – гидравлич-ие, хар-ки и сост-ие покрытия шлюза, ск-ть дв-я ж-ти зав-т от уклона шлюза, гидравл-го радиуса потока, шероховатости стенок, дна покрытия. , где R- гидрав-й радиус(ширина потока шлюза), с – коэф-т, зав-ий от шерох-тидна покрытия аппарата,i=sin . При подаче тв-го м-ла в поток настолько, что нач-ся выпадение тв-й фазы, д/повышения транспортирования потока необх-мо увел-ть расход воды или угол наклона желоба, для каждого угла наклона сущ-т свое min возможное разжижение. Общ. ширину шлюзов B нах-т по зад-ой объемной Q из соот-ия: B=Q/ h, Q- расход пульпы или объемной произ-ти м³/ч, потока, h = d_max – высота потока, - нах-ся по табл-це в зав-ти от разж-ия. Практ-ая ширина шлюза колеб-я от 0,4-1,5 м. Длина шлюза опред-ся услов-ем попадания в донный слой м/у трафаретами тяж-х ч-ц и их удержание. С ув-ем длины шлюза, извлеч-е тяж-х ч-ц увел-ся по exp-ой зав-ти, выбир-т по практ-им данным. В кач-ве трафаретов исп-т метал-ие решетки, дерев-ые торцы, камни, рельсы, мягкие резиновые коврики. Чем > S-дь жив-го сеч-я трафарета, тем > извл-ие пр-та на ед-цу S. Высота траф-та прямо проп-на крупности обог-го м-ла, объемная произв-ть рассч-ся по удел-м нагрузкам на м² поверх-ти шлюза в час. Q=т/м²ч, зав-т от крупности тв-го в питании.

Обогащение в желобах. На практике в осн-м пим-ют суживающие желоба, данные устр-ва непрерывного д-я, предназ-ны д/грав-го обог-я в слое ж-ти, текщей по наклонной пов-ти. Желоб имеет плоское днище, под опред-м углом к бортам. Длина 610-1200мм, ширина загруз-го борта 230 мм, у разгруз-го -25мм, угол наклона 15-20 . Пульпа с сод-ем ТВ-го 50-60% по массе загруж-ся на верхний широкий конец желоба, высота потока ув-ся от1,5-2 мм у загруз-го конца до 7-12мм у разгруз-го. Средняя ск-ть дв-я пульпы нах-ся в пределах 0,3-1 м/с, хар-р дв-я потока изм-ся от ламинар-го в начале желоба к турб-му в его конце, в кот-м поток пульпы раздел-ся на конц-т, пром. пр-кт и хв. Сужение желоба и закругление дна на его конце служат рез-том ув-я толщины потока с целью его удобного рассечения на 3 пр-та. Прим-ся при обог-ии россыпных руд, в кот-х мин-лы предст-ют собой своб-е ч-цы, уже не сод-т сростков, полностью раскрыты -2-3мм, они отлич-ся по плотности от ч-ц породы. Прим-ся на железоруд-х фабриках, чаще при перераб-ке олов-х руд, редких м-в. Преимущ-во сужив-ся желобов: выс-я уд-я произв-ть, отсут-е трущихся частей, низкие капитал-е затраты, износ. Недост-ки: малая степень конц-ции, след-но получ-ие только черновых конц-в, кот-е в дальнейшем необх-мо дообогащать. Обогащ-е на ВС. ВС- апп-ты раб-щие по принципу раздел-я мат-ла по наклонной пов-ти, в отличие от др-х сеп-в неподвижный наклон-й желоб выполнен в виде апп-та с вертик-й осью, исх-я пульпа поступает в верх-ю часть желоба, и под д-ем силы тяж-ти стекает вниз в виде тонкого разной глубины по сечение желоба потока. При движ-ии в закруч-ом потоке помимо грав-х и гидродинам-х сил, д-т центробеж-е силы: тяж-е м-лы конц-ся у внутр-го борта желоба, легкие- у внешнего. Желоб предст-ет собой ¼ окруж-ти. Прим-ся д/обог-я руд и россыпей (цирконий, ильменит, рутил). ВС уст-ся в голове процесса и служит апп-том предварит-го обог-я, что обеспеч-т выделение отв-х хв-в и увел-ть Q, снизить затраты на обог-ие.. Иногда ВС прм-ся в замкн-х циклах измельч-я руд, также в контрол-х операциях д/доизвлеч-я металлов из хв-в. Простота в обслужэ-ии и отсут-ие мех-го привода и потреб-я энергии, малая S и выс-я надежность в работе.