Лекция Подготовка и обогащение твердого топлива Гравитационное обогащение



Скачать 386,59 Kb.
страница1/2
Дата29.06.2015
Размер386,59 Kb.
  1   2



Лекция 3. Подготовка и обогащение твердого топлива

1. Гравитационное обогащение

1.1. Общие принципы разделения частиц при гравитационном обогащении

Гравитационными процессами обогащения называются процессы, в которых разделение твёрдых частиц обусловлено различием в характере и скорости их движения в среде под действием силы тяжести и сил сопротивления.

К гравитационным технологическим процессам обогащения относятся: отсадка, концентрация на столах, обогащение на шлюзах, желобах, винтовых сепараторах, обогащение в тяжелых жидкостях и суспензиях, гравитационная классификация, сгущение пульпы и частично промывка руд. Разделение частиц при гравитационном обогащении обычно происходит в движущейся среде с достаточно большим содержанием твердого вещества.




http://www.docstoc.com/docs/78738290/Gravity-Concentration-Technology

В качестве среды гравитационного обогащения используют воду, воздух, тяжелые суспензии и жидкости.

В этих условиях на частицы действуют силы:


  • силы тяжести;

  • гидродинамические (подъемная сила и сила сопротивления при обтекании частиц жидкостью);

  • возникающие при столкновении частиц и их трении;

  • трения частиц о дно или стенки машины, в которой осуществляется обогащение.

Определяющей силой является гравитационная, хотя ее действие нельзя рассматривать изолированно от других указанных сил.

Гравитационная сила определяется массой тела и ускорением свободного падения. В гравитационной машине (аппарате) частицы топлива транспортируются вдоль нее водой, воздухом или с помощью вибраций поверхности, на которой производится обогащение, одновременно перемещаясь и вертикальном направлении под действием силы тяжести. Распределение частиц по высоте потока, определяющее их разделение, происходит в соответствии с их крупностью, плотностью и формой в результате совместного действия указанных сил. При одинаковой крупности и форме частиц, разделение происходит тем успешнее, чем больше разница в плотностях разделяемых минералов.

Можно выделить два вида разделения частиц - гидравлическое и сегрегационное.
Гидравлическим разделением называется разделение частиц, при котором силы взаимодействия между частицами малы по сравнению с гидродинамическими силами. Гидравлическое разделение происходит по законам свободного и стесненного осаждения частиц. При разделении более крупные частицы, имеющие большую скорость свободного падения, располагаются, как правило, ниже гидравлически менее крупных; в стесненных условиях при большой объемной концентрации частиц гидравлически мелкие частицы могут располагаться ниже крупных.

Гравитационные методы обогащения до сих пор не имеют единой общепризнанной теории, а теоретические представления носят характер гипотез. В теоретических исследованиях определились два направления – детерминистское и вероятностно-статистическое. 
Детерминистское направление исследует закономерности движения в средах отдельных зерен в свободных или стесненных условиях. Для объяснения закономерностей перемещения зерен используются законы классической механики, гидравлики, физики, гидроаэродинамики. Детерминистское направление позволяет учесть влияние параметров зерна и среды на результат расслоения смеси зерен в обогатительном аппарате и количественно оценить влияние сил, вызывающих перемещение отдельной частицы, но оно не учитывает влияние случайных факторов и не раскрывает полностью сложного движения совокупности зерен в средах.
Вероятностно-статистическое направление включает исследование закономерностей случайных, стохастических, процессов движения совокупности зерен и среды. Движение отмеченной совокупности рассматривается как результат действия системы внутренних и внешних сил, проявление которых носит вероятностно-статистический характер.
Вероятностно-статистическое направление раскрывает закономерности движения совокупности зерен в средах и процесс формирования слоев, но не позволяет оценить влияние сил, вызывающих перемещение отдельной частицы.

Существует ряд способов обогащения , основанных на различиии плотностей. На пример, угля (сланца) ρ=1300-1400 кг/м3 и породы ρ=2200-2500 кг/м3 .

При движении частицы в плотной среде под действием силы тяжести она испытывает сопротивление , которое обусловлено силами инерции и трения (вязкости). При ламинарном режиме обтекания основное сопротивление представляют силы трения. С увеличением скорости развивается турбулентн6ость и обтекание происходит с образованием вихрей и в этом случае преобладают силы инерционного сопротивления.

1.2 Расчёт скоростей осаждения

При свободном осаждении в начальный момент тело движется с укорением, однако сразу же при движениии нарастают силы сопротивления и в результате скорость достигает определённого значения и далее не изменяется.

Время, за которое достигается постоянная скорость свободного осаждения, определяется по следующему уравнению



, где ρТ и ρж –плотность твёрдой фазы и среды, w0-скорость осаждения; g- ускорение свободного падения.

Расстояние которое проходит частица за время t0 определяется по формуле:



.

Для определения скорости свобдного осаждения применяют следующие формулы.

При диаметре частицы d0,85 мм надёжные результаты даёт формула Риттингера:

.

При диаметре d = 0,001-0,12 мм используют формулу Стокса:



, где µ- динамическая вязкость среды.

Для диапазона размера частиц d = 0,12-0,85 используют эмпирическую формулу Аллена:

для воды ,

для воздуха .

С достаточной точностью для любых размеров частиц скорость осаждения (витания) может быть определнна по формуле Тодеса:

, , где кинематическая вязкость среды,

Критерий Архимеда .

Все вышеприведенные формулы описывают свободное осаждение одиночной частицы. Свободным называется падение одиночного тела в безграничном объеме или падение массы тел при небольшой объемной концентрации,   0,1.

Достаточно хорошее приближение к экспериментальным данным для 0,1 < Re < 5000 дает формула, предложенная М.Я.Антонычевым и Ф.И.Нагирняком:



Ошибка в определении скорости по вышеприведённой формуле не превышает 9 %.

Интерполяционные формулы для расчета скорости падения сферических частиц получены, как правило, на основании аппроксимации кривой Релея. Наиболее простым способом аппроксимации является разделение кривой на ряд участков, в каждом из которых зависимость между  и Re приближенно заменяется линейной.

Для определения вида частной формулы, которую следует применить в том или ином случае, необходимо знать число Рейнольдса, зависящее, в свою очередь, от искомой скорости. П.В.Лященко предложил использовать безразмерные параметры и . Первый параметр Лященко выглядит так:





Для определения гидравлического диаметра (размер частицы, вычисляемый по известной конечной скорости свободного падения) широко используется второй параметр Лященко: 


Первый и второй параметры Лященко используются для отнесения частиц к тому или иному диапазону по крупности, что позволяет использовать ту или иную частную формулу для расчета конечной скорости свободного падения (или размера частицы по известной конечной скорости падения). 

Порядок расчета скорости следующий: вычисляем  по формуле выбираем частную формулу и рассчитываем скорость. Аналогично для расчета гидравлического диаметра вычисляем  выбираем формулу и вычисляем диаметр. Коэффициент вязкости зависит от температуры и определяется, например, по справочнику

Рис.1. Диаграмма Лященко


Для расчета скорости может быть применен графический метод Лященко – Шиллера – Наумана: http://nashaucheba.ru/docs/3/2369/conv_1/file1_html_76aedb84.gif

  • по формуле рассчитывают первый параметр Лященко .

  • Пользуясь графиком – диаграммой Лященко  (рис., для шаров нижняя линия), по найденному значению  определяют Re и по нему вычисляют скорость: .

При стеснённом осаждении каждая частица испытывает влияние других частиц и в результате реальная скорость осаждения уменьшается.

Ввиду сложности стесненное падение изучалось в основном экспериментально. При этом вместо падения частиц исследовалось обычно их взвешивание (от слова взвесь) потоком жидкости. Возможность такой обратимости доказана опытами.
При стесненном падении на отдельную частицу будут действовать те же силы, что и при свободном: гравитационная, подъемная, гидродинамические силы сопротивления (равнодействующая сил трения и давления), силы механического сопротивления, возникающие за счет взаимного столкновения частиц друг с другом, трения частиц друг о друга и стенки аппарата.
Скорость частиц при стесненном падении будет меньше скорости их свободного падения. Чем меньше расстояние между частицами, то есть чем больше их объемная концентрация, тем меньше будет скорость стесненного падения.
Параметром, характеризующим состояние взвешенного слоя (падающего слоя), является коэффициент разрыхления (пористость слоя) – объемное содержание жидкой фазы в слое:

где Vж и Vт – объем соответственно жидкой и твердой части слоя. 
Объемная концентрация твердого , вычисляемая по формуле



Объемная концентрация твердого  связана с пористостью следующим соотношением:


Можно выделить четыре вида стесненного падения
Лучше всего изучены первый и второй случаи, хуже третий, еще хуже четвертый. Это связано с тем, что виды падения от первого к четвертому становятся все более сложными для изучения.


1. Падение одиночного тела в однородной среде, ограниченной стенками

2. Падение массы однородных тел. 

 3. Падение отдельных крупных зерен в массе окружающих мелких. 

4. Массовое падение разнородных зерен. 

1. Падение одиночного тела в однородной среде, ограниченной стенками. С некоторым приближением движение частиц в узких трубках можно рассматривать как прообраз стесненного группового движения частиц. Таким путем Монро была получена первая формула для определения скорости стесненного падения. Последующими работами было установлено, что закономерности падения частиц в узких трубках применимы лишь для качественного описания стесненного падения и не дают достаточно точных количественных зависимостей.
Экспериментальное измерение скорости в этом случае производится путем определения скорости восходящего потока vа взвешивающего частицу, тогда скорость стесненного падения wст = wа,
Скорость можно определить как путь Н, проходимый частицей за определенное время t: wст = H/t. Начало и конец отсчета времени движения тела можно фиксировать визуально. Для расчета скорости падения единичного шара в трубке предложен ряд формул, в которых скорость стесненного падения вычисляется как скорость свободного, умноженная на некий коэффициент, зависящий от d/D . Например, формула Монро

где d – диаметр зерна, D – диаметр трубы. Формула пригодна при d/D меньше 0,5.

2. Падение массы однородных тел.   Экспериментально скорость падения массы однородных тел определяют как скорость потока, в котором взвешен определенный объем частиц (при  = const). При этом . Скорость потока определяют как отношение объема взвешивающей среды (или взвеси) Q, проходящей в единицу времени через сечение S, ограничивающее пространство движения: .

Для определения скоростей стесненного падения однородных частиц предложены две основные группы формул:

1) формулы, основанные на рассмотрении массы падающих зерен как фильтрационной среды, через которую жидкость протекает в вертикальном направлении снизу вверх; 2) формулы, основанные на рассмотрении падения в жидкости отдельной частицы, находящейся в массе других.
Хотя первая концепция имеет более четко выраженный физический смысл, недостатком формул этой группы является ограничение применения небольшими коэффициентами разрыхления (m < 0,8), для которых взвешенный слой может рассматриваться как пористая среда. 
Для первой группы характерна формула


где ; – критерий Архимеда; M и f – параметры, зависящие от L.

Из формул второй группы наиболее распространенной является формула Лященко
wст =  vсв mn,

где wст и wсв – скорость соответственно стесненного и свободного падения частиц; n – показатель степени, зависящий от размера, плотности и формы частиц, n можно принимать равным 4,65 при Re < 0,5; 2,39 при Re > 500 и приблизительно 3 при 0,5 < Re < 500; также предложен ряд формул, по которым можно более точно рассчитать показатель степени n.

3. Падение отдельных крупных зерен в массе окружающих мелких. Падение отдельных крупных (на несколько порядков крупнее, чем мелкие) зерен в массе окружающих мелких зерен имеет место при обогащении в тяжелых суспензиях. Надо отметить, что в одной и той же суспензии тела одинаковой плотности, но разного размера могут перемещаться по-разному: крупные тела будут тонуть, а мелкие – находиться в равновесии или даже всплывать. Это ограничивает нижний предел крупности частиц, обогащаемых в суспензии.
Экспериментальное определение скоростей падения тел в суспензии может проводиться, например, в вертикальных трубках. Используются неподвижные или движущиеся суспензии. Скорость падения определяется путем фиксации времени прохождения тела через две отметки.
При падении крупных частиц в бесструктурных суспензиях последние по отношению к падающим телам можно рассматривать как жидкость с определенной плотностью и вязкостью, т.е. при Re > 20000 (или  > 1077) скорость падения можно рассчитывать по формуле Ньютона – Риттенгера с учетом плотности суспензии ρс :


4Массовое падение разнородных зерен. Подразумевается падение разнородных, но соизмеримых по размерам частиц, в отличие от предыдущего случая, где падают частицы, размеры которых отличаются на несколько порядков.
Такой вид падения встречается в классификаторах, отсадочных машинах, на концентрационных столах и в ряде других гравитационных аппаратов.
Несмотря на широкое распространение совместное падение разнородных частиц изучено в незначительной степени.
В ряде работ для экспериментального определения скоростей частиц в многодисперсной пульпе применен косвенный метод.
Качественная картина при движении частиц, соизмеримых по размерам, следующая: при постоянном объемном содержании твердого скорость крупных частиц в присутствии мелких уменьшается по сравнению со скоростью их стесненного падения (при наличии в пульпе частиц только одного крупного класса); наоборот, скорости мелких частиц в присутствии крупных увеличиваются.
Для расчёта скорости стеснённого осаждения рекомендуется следующая формула:

, где и ε-объёмная доля твёрдой фазы в общем объёме среды.

Пример. Расчёт отстойника.

1. Расчёт критерия Архимеда для наименьших осаждающихся частиц.

Вязкость жидкой фазы

.

Критерий Архимеда:



.

2. Расчёт скорости свободного осаждения частиц.

Критерий Рейнольдса для свободного осаждения сферических частиц:

.

Скорость свободного осаждения сферических частиц:



.

Скорость свободного осаждения угловатых частиц:



.

3. Расчёт скорости стеснённого осаждения.

Порозность суспензии: .

Критерий Рейнольдса для стеснённого осаждения сферических частиц:



.

Скорость стеснённого осаждения сферических частиц:



.

Скорость стеснённого осаждения угловатых частиц:



.

4. Расчёт площади поверхности осаждения и диаметра отстойника.

Площадь поверхности осаждения:

Диаметр отстойника: .


2. Классификация
Классификация – это процесс разделения в жидкости (или газе) смеси частиц на классы крупности по скоростям их падения в полях гравитационной (гравитационная классификация) или центробежной (центробежная классификация) силы.
В соответствии с используемой средой (вода или воздух) классификация может быть гидравлической и пневматической.
Классификацию применяют для разделения рудного материала на два или несколько классов крупности, для замыкания цикла измельчения, обесшламливания продуктов, сгущения (обезвоживания) продуктов обогащения.

В практике обогащения используют главным образом гидроциклоны, спиральные классификаторы и многокамерные гидравлические классификаторы.
Обычно классификации подвергают продукт, содержащий частицы меньше 6 мм для руд и 13 мм для углей. Гидравлическая классификация применяется для разделения по граничной крупности 40 мкм и более. Обесшламливание проводят по зерну от 10-20 до 40-70 мкм.
Гидравлическая гравитационная классификация проводится в вертикальном или горизонтальном потоках жидкости.

Принцип разделения частиц в классификаторах с вертикальным потоком состоит в транспортировании жидкостью, перемещающейся с некоторой скоростью, в верхнюю часть аппарата частиц, гидравлическая крупность (скорость падения) которых меньше скорости потока (va>v0); при этом частицы, имеющие гидравлическую крупность больше, чем скорость потока (va < v0), опускаются в нижнюю часть аппарата. 
В классификаторах с горизонтальным потоком частицы большей гидравлической крупности оседают на дно и разгружаются тем или иным способом, а частицы меньшей гидравлической крупности не успевают осесть и выносятся потоком в слив через порог или специальное отверстие. По такому принципу работают механические классификаторы.
Применяют также комбинированные многокамерные гидравлические классификаторы, в которых разделение происходит с использованием обоих указанных принципов. 
На процесс классификации оказывают влияние: стесненность падения частиц, гранулометрический и денсиметрический состав питания, конструкция аппарата. Наличие в отдельном узком по крупности классе частиц, различных по плотности и форме, приводит к неизбежному взаимному засорению продуктов разделения. 
Классификация применяется в основном для разделения по крупности, но этот процесс возможен лишь при разделении достаточно однородных смесей.
Гидравлическая классификация не является собственно обогатительным процессом и относится к подготовительным или вспомогательным. В качестве вспомогательной операции ее используют на всех обогатительных фабриках, применяющих измельчение руд. Подготовительным этот процесс является тогда, когда руда делится на классы крупности, подвергаемые впоследствии раздельному обогащению.
При разделении на два продукта более крупный называют песковой фракцией (сокращенно – пески), а более мелкий – сливом.
Все классификаторы можно разделить на гравитационные и центробежные. Вторым признаком для систематизации классификаторов служит способ разгрузки песков (слив всегда удаляется переливанием через сливной порог), разгрузка может быть механической или самотечной (см. таблицу).
Аппараты, в которых осуществляется гидравлическая классификация, называются классификаторами. В случае воздушной классификации аппараты называют воздушными сепараторами.


Классификаторы

Гравитационные с разгрузкой песков


Центробежные с разгрузкой песков


механической


самотечной 


механической 


самотечной 


Механические (реечный, спиральный, чашевый и др.)


Однокамерные (конус)


Многокамерные (многокамерный гидравлический классификатор)


Центрифуги (шнековые осадительные)


Гидроциклоны, центрифуга с гидроциклонной разгрузкой




При гидравлической классификации разделение материала происходят в условиях свободного или стесненного движения; при пневматической классификации – в условиях свободного движения.
2.1 Механические классификаторы

Механические классификаторы работают по принципу разделения исходного продукта в горизонтальном потоке на крупную фракцию – пески и мелкую – слив. Разгрузка песков осуществляется механическим способом.
В зависимости от конструкции разгрузочных устройств различают механические классификаторы: реечные, спиральные, чашевые, дражные и др. 
В связи с появлением более компактных и экономных центробежных классификаторов – гидроциклонов область применения механических классификаторов существенно уменьшилась. Исходный материал подается в нижнюю треть ванны. Мелкие частицы (у которых скорость падения низкая) удаляются со сливом через порог. Крупные частицы (у которых скорость падения высокая) оседают на дно и спиралью транспортируются в верхнюю часть ванны, где разгружаются через специальное отверстие. На дне аппарата образуется постель из осевших частиц, которая предохраняет ванну от износа.

1-постель: 2-пески; 3- расслаивающаяся взвесь; 4 –слив.http://files.vunivere.ru/00/00/65/07/images/image020.png



Спиральный классификатор состоит из наклонного корыта, в котором помещены один или два вращающихся вала с насаженными на них спиралями. Спирали изготовлены из стальных полос, образующих двухзаходную винтовую ленту. Для предохранения от износа спираль футеруется пластинами из отбеленного чугуна, легированной стали или высокопрочных сплавов. Ширина полос выбирается в зависимости от нагрузки классификатора по пескам и составляет от 0,1 до 0,4 диаметра спирали. Шаг спирали равен примерно половине ее диаметра.
Гидравлические классификаторы

Простейшими гидравлическими классификаторами с горизонтальным потоком пульпы являются классифицирующие конусы (рис.). На обогатительных фабриках их применяют во вспомогательных операциях – для отделения песков от шламов при низкойэффективности классификации или обезвоживании бесшламленного мелкозернистого материала, а также как буферной емкости. 
Разгрузка слива происходит самотеком через сливной порог, а разгрузка песков – непрерывная, через песковые насадки или с применением разного рода затворов периодического действия. 

Многокамерные гидравлические классификаторыhttp://files.vunivere.ru/00/00/65/07/images/image021.png


Одно- и многокамерные гидравлические классификаторы с восходящим потоком воды имеют, как правило, непрерывную разгрузку песковых фракций. 
Классификаторы, предназначенные для подготовки материала к гравитационному обогащению, обычно многокамерные. Зона разделения у них имеет значительную протяженность. Такие классификаторы широко применяют для одновременного получения нескольких узких по крупности классов.
В многокамерных горизонтальных классификаторах (рис.8) материал разделяется в восходящем и горизонтальном потоке воды (комбинированный классификатор) на несколько продуктов (фракций). http://files.vunivere.ru/00/00/65/07/images/image022.png

1-чан; 2-карман;3 и 5 –камеры; 4- конус ; 6-потрубок; 7-клапан; 8- полый вал; 9- шток; 10 –мешалка; 11- червячное колесо; 12 – кулачки.
Классификатор представляет собой горизонтальную ванну, ко дну которой последовательно присоединено несколько вертикально расположенных классифицирующих камер. Размеры камер увеличиваются от загрузки к разгрузке, и поэтому горизонтальная скорость потока пульпы уменьшается от загрузки к разгрузке. В нижней части каждой камеры имеются отверстия для выпуска (непрерывно или периодически) готового продукта и подачи дополнительной воды, создающей восходящий поток. В каждой камере устанавливается скорость восходящего потока воды, равная конечной скорости стесненного падения частиц расчетной крупности разделения. 

2.2 Гидроциклоныhttp://www.equipnet.ru/netcat_files/263/297/15705_1.jpg

Главной действующей в гидроциклоне силой является центробежная сила инерции, возникающая при вращении пульпы благодаря тангенциальной подаче питания и осевой разгрузке продукта. Под действием центробежной силы более крупные и более тяжелые частицы твердого отбрасываются к стенке корпуса гидроциклона и затем, двигаясь с «внешним» вихрем, разгружаются через песковую насадку. Более тонкие и легкие частицы вытесняются к центру гидроциклона и «внутренним» вихрем выносятся в слив.
Известен целый ряд конструктивных модификаций гидроциклонов и оборудования гидроциклонного типа, однако на обогатительных фабриках для классификации применяют только гидроциклоны цилиндроконического типа. 

Рис.Гидроциклон

1 – сливной патрубок; 2 – сливная труба; 3 – питающая насадка; 4 – цилиндроконический сосуд; 5 – песковая насадка

На показатели работы гидроциклонов влияют форма и геометрические размеры гидроциклона, а также питающей и разгруз очных насадок, угол наклона его оси, давление на входе, способ удаления слива, состояние внутренней пове рхности, кроме того, объемная производительность или давление на входе и свойства обрабатываемой пульпы: содержание твердого, его гранулометрический и вещественный состав.
Разгрузочное отношение dп/dс (отношение диаметра песковой насадки к диаметру сливного патрубка) является основным фактором, определяющим показатели работы гидроциклона при обработке рядовых пульп обогатительных фабрик. С увеличением разгрузочного отношения повышается выход песков, понижается их крупность и содержание твердого, соответственно этому уменьшается крупность слива и его выход. Эффективность классификации достигает максимума при оптимальном разгрузочном отношении. 
Содержание твердого в питании гидроциклонов поверочной классификации колеблется от 30 до 60 %. 
Для борьбы с износом применяют футеровку корпуса и съемные детали из износостойких материалов. К таким материалам относятся: легированные чугуны, резина, каменное литье, полиуретан, фарфор, керамика, твердые сплавы.
2.3 Отсадка

Принцип действия отсадки. 1 и 2 – соответственно тяжёлая и лёгкая фракции; 3- исходное питание; 4- подрешётная вода.



Отсадкой называется процесс разделения минеральных частиц по плотности в водной или воздушной среде, пульсирующей относительно разделяемой смеси в вертикальном направлении.
Отсадка – самый распространенный процесс гравитационного обогащения. Этим методом можно обогащать материалы крупностью от 0,1 до 400 мм. Отсадка применяется при обогащении углей, сланцев, руд.
Преимущества отсадки следующие: универсальность, простота технологической схемы (по сравнению с тяжелосредной сепарацией), высокая производительность (до 600 т/ч), высокая технологическая эффективность (уступает только тяжелосредной сепарации), экономичность. В настоящее время известно около ста конструкций отсадочных машин. Машины можно классифицировать следующим образом: по типу среды разделения – гидравлические и пневматические; по способу создания пульсаций – поршневые (рис.11.1), с подвижным решетом (рис.11.2), диафрагмовые (рис.11.3), беспоршневые или воздушно-пульсационные (рис.11.4). Также могут быть машины для обогащения мелких классов, крупных классов, ширококлассифицированного материала. Наиболее распространена гидравлическая отсадка. А среди машин чаще всего применяют беспоршневые. 

2.4 Сегрегационное разделение

Сегрегационным (сегрегацией) называется разделение частиц в условиях, при которых силы взаимодействия между частицами преобладают над гидродинамическими.

Экспериментально установлено, что



  • при сегрегации частиц одинаковой плотности мелкие частицы располагаются ниже крупных;

  • при сегрегации частиц различной плотности в нижнем слое располагаются мелкие тяжелые частицы, над ними слой крупных тяжелых частиц с мелкими легкими, в верхнем слое -- крупные легкие частицы.

Скорость расслаивания при сегрегации увеличивается с повышением крупности и разности в плотностях разделяемых частиц, интенсивности вибраций и уменьшением толщины слоя. Она зависит также от формы частиц. Наблюдаемое при сегрегации всплывание крупных тел в колеблющейся среде, составленной из мелких частиц, объясняется тем, что сила сопротивления при движении крупных частиц вверх меньше, чем при движении их вниз.

Сегрегация имеет значение для тех гравитационных процессов, при которых объемное содержание твердого в пульпе достаточно велико (40--50 %). К таким процессам относятся, например, отсадка, концентрация на столах в суживающихся желобах. для промывки и обогащения в тяжелых суспензиях (за исключением обогащения на виброжелобах) сегрегация не имеет существенного значения. При гравитационном обогащении часто в одной машине сочетаются оба процесса гидравлическое разделение и сегрегация.

В гравитационных аппаратах и машинах разделение частиц происходит в разрыхленных слоях, в которых твердые частицы находятся во взвешенном состоянии. Толщина взвешенных слоев колеблется в широких пределах -- от нескольких метров до миллиметров (концентрационные столы, шлюзы).
3. Обогащение в тяжелых суспензиях
Обогащение полезных ископаемых в тяжелых средах основано на разделении минеральной смеси по плотности. Процесс происходит в соответствии с законом Архимеда в средах с промежуточной плотностью, между плотностью удельно-легкого и удельно-тяжелого минерала. Удельно-легкие минералы всплывают, а удельно-тяжелые погружаются на дно аппарата.  Обогащение в тяжелых средах широко применяется в качестве основного процесса для обогащения углей, а также сланцев и других руд.
В качестве тяжелых сред можно применять тяжелые жидкости и тяжелые суспензии. Между ними есть одно принципиальное различие. Тяжелая жидкость однородна (однофазна), тяжелая суспензия неоднородна (состоит из воды и взвешенных в ней частиц – утяжелителя). Поэтому обогащение в тяжелой жидкости в принципе приемлемо для частиц любой крупности. 
Тяжелую суспензию можно считать псевдожидкостью с определенной плотностью лишь для достаточно больших (по сравнению с размерами частиц утяжелителя) частиц. Кроме того, для получения однородной по плотности суспензии в аппаратах приходится производить ее перемешивание. Все это оказывает влияние и на частицы, подвергаемые обогащению. Поэтому нижний предел крупности частиц, обогащаемых в тяжелой суспензии, ограничен и составляет: при гравитационных процессах – для руд 2-4 мм, для углей 4-6 мм; при центробежных процессах – для руд 0,25-0,5 мм, для углей 0,5-1 мм.

В качестве промышленной тяжелой среды используются тяжелые суспензии, т.е. взвесь мелких удельно-тяжелых частиц (утяжелителя) в среде. Средой обычно является H2O, редко воздух. Наиболее часто используемыми утяжелителями являются магнетит и ферросилиций. Ферросилиций обычно содержит 85 % железа, 15 % кремния и незначительное количество легирующих добавок. Гидравлические суспензии называют просто суспензиями; воздушные суспензии – аэросуспензиями.
Суспензии, применяемые в практике обогащения, делятся на две основные группы: бесструктурные (по реологическим свойствам приближаются к ньютоновским жидкостям), структурные (приближаются к вязкопластичным системам).

  1   2


База данных защищена авторским правом ©zubstom.ru 2015
обратиться к администрации

    Главная страница