Брагина В.И., Брагин В.И. Технология обогащения полезных ископаемых
Подождите немного. Документ загружается.
151
способности агрегатов волокна к расщеплению и наличию вредных
примесей.
Руды различных залежей и участков месторождения независимо
от общего содержания в них асбестового волокна и его сортности не яв-
ляются равноценными по обогатимости. Даже в одном и том же место-
рождении встречаются руды, требующие различных схем и приемов
обогащения.
Физические свойства асбеста и включающих его пород многооб-
разны, поэтому почти все методы обогащения полезных ископаемых, из-
вестные в современной технике, могут быть с большим или меньшим
успехом применены к обогащению асбестовых руд, но при этом необхо-
димо сделать следующее:
• сохранить природную длину и текстуру волокна, т.е. предотвра-
тить укорачивание волокна и чрезмерную распушку;
• обеспечить максимальное извлечение асбестового волокна
из руды;
• освободить асбестовые волокна от гали и пыли, а также от слу-
чайных посторонних включений;
• получить достаточно однородные по длине волокна сорта то-
варного асбеста.
Несмотря на принципиальную возможность применения различ-
ных методов извлечения асбеста из руды, лишь немногие из них получи-
ли практическое применение. Обогащение асбестовой руды в основном
производится сухими гравитационными методами: отсасыванием, сепа-
раций, частично на наклонных плоскостях.
7.4.1. Обогащение отсасыванием
Этот способ основан на различии объемных весов распушенного
асбестового волокна (0,5 г/см
3
) и плотных зерен сопутствующей породы
(2,5 г/см
3
) и вследствие этого на различии скоростей витания.
Принцип обогащения о т с а с ы в а н и е м состоит в следую-
щем. Руда после крупного и среднего дробления и сушки с влажностью
не более 2 % подвергается многостадиальному мелкому дроблению, в
результате которого асбестовое волокно освобождается от породы и час-
тично распушивается, а сопутствующая порода остается в виде мелких
кусков и зерен.
Вскрытое в каждой стадии асбестовое волокно должно быть сразу
выделено из массы руды, чтобы сохранить его природную длину и тек-
стуру от разрушения в следующих стадиях дробления.
152
Скоростью витания называют такую скорость воздушного потока,
при которой твердые частицы находятся во взвешенном состоянии в
вертикальном воздушном потоке.
Следует помнить, что из-за наличия в дробленой руде зерен и во-
локон с одинаковой скоростью витания они будут извлекаться вместе в
виде чернового концентрата.
Обогащение отсасыванием производится на грохотах или в воз-
душно-проходных сепараторах.
На н а к л о н н ы х г р о х о т а х, совершающих возвратно-
поступательное движение с небольшой амплитудой и сравнительно вы-
сокой частотой колебания, раздробленная руда при движении от верхне-
го загрузочного конца к нижнему разгрузочному стратифицируется. При
этом волокно «всплывает» в верхний слой, а зерна породы сосредотачи-
ваются в нижнем. Асбестовое волокно, всплывающее на поверхность
рудного потока, извлекается с грохота воздушной струей и транспорти-
руется в циклоны, где и осаждается (рис. 7.1).
Рис. 7.1. Принципиальная схема обогащения отсасыванием:
1 – грохот; 2 – воздухоприемники; 3 – циклон; 4 – разгрузитель;
5 – вентилятор
Оставшиеся на грохоте продукты, представленные в основном
зернами руды и породы, поступают в следующую стадию дробления.
При обогащении в в о з д у ш н о - п р о х о д н о м с е п а р а т о р е
концентраты извлекаются продуванием относительно тонкого слоя па-
дающей дробленой руды. Воздушный поток, несущий черновой концен-
трат, транспортируется по трубам в циклоны, где и освобождается от
взвешенных в нем частиц.
153
Транспортирование извлеченного концентрата по трубам осуще-
ствляется движением воздушного потока, создаваемого вентилятором.
Лучшее извлечение асбеста при минимальном захвате частиц по-
роды происходит при условии, что скорость воздушного потока в возду-
хоприемнике будет больше скорости витания асбеста и меньше скорости
витания породы.
Практически при витании тело не находится в покое, а колеблется
около некоторого равновесного положения. Колебание будет тем мень-
ше, чем ближе тело по своей форме приближается к шару.
Скорость витания V
s
можно определить по формуле
s
VK d= δ⋅
, м/с,
где К – коэффициент, зависящий от формы тела, состояния поверхности;
δ – удельный вес материала; d – диаметр зерна.
По данным Г.В. Жуковского, для асбеста жесткой и мягкой тек-
стуры К = 3. Тогда формула примет вид
s
V3 d= δ⋅
, м/с.
Скорость витания асбестового волокна зависит от его длины,
толщины, текстуры и находится в пределах 6–8 м/с, скорость воздуха в
трубопроводе принимается в 2,5–3 раза больше.
Скорость витания зерен округлой формы бывает больше скорости
витания зерен продолговатой и плоской формы. С увеличением размера
зерен скорость витания увеличивается. Наиболее трудно происходит от-
деление волокна и породы в мелких классах (1–10 мм), так как скорости
волокна и породы сближаются.
Процесс протекает более эффективно с применением узкой шкалы
классификации.
При одинаковом удельном весе породы и асбеста удовлетвори-
тельное разделение достигается, когда диаметр кусков породы в 2 раза
меньше диаметра кусков асбеста (если по равновеликому шару).
Операция очистки черновых концентратов от содержания в них
зерен породы и сростков асбеста (обезгаливание) производится на таких
же плоскокачающихся грохотах с отсасыванием. При этом режим грохо-
та и отсасывания иной. Чтобы максимально освободиться от гали и по-
лучить чистейший концентрат может быть 2–3 стадии обезгаливания.
Заключительными операциями процесса являются обеспылевание и
классификация обезгаленных промежуточных концентратов на товар-
ные сорта.
154
Достоинствами обогащения отсасыванием являются высокая ме-
ханизация процесса, сравнительно высокое извлечение и возможность
обработки руд с низким содержанием асбеста.
К недостаткам относятся: большие удельные расходы воздуха на
тонну перерабатываемой руды, а в связи с этим сложность и громозд-
кость воздушного хозяйства; некоторое снижение природных качеств
волокна, сложность классификации на товарные сорта; необходимость
использования большого количества машин для извлечения короткого
волокна и его последующей очистки.
Лекция 15
План лекции: 1.Обогащение в центробежных сепараторах [45 с 174-175]
2. Обогащение в пневматических сепараторах [ 45 с 174]
3. Обогащение на наклонных плоскостях [45 с 175]
4. Вибрационный способ обогащения [45 с 178]
5. Схемы обогащения. Фабрики[45 с 182-187 ]
7.4.2. Обогащение в центробежных
воздушных сепараторах
Процесс разделения в центробежных воздушных сепараторах
происходит в основном за счет частичного расслоения руды, разбрасы-
ваемой с быстровращающегося диска, который сообщает отдельным
частицам различную центробежную силу и соответственно различные
скорости с одновременным продуванием слоя руды с замкнутым воз-
душным потоком внутри сепаратора (рис. 7.2).
На частицу в сепараторе действуют следующие силы: центробеж-
ная Т, сила тяжести Q и динамическое давление струи воздуха Р.
Центробежная сила выражается формулой:
2
mV
Ò
R
=
,
где m– масса тела (частицы); V – скорость по окружности диска; R – ра-
диус диска.
Масса тела и скорость вращения диска, соответственно, равны
3
d
m
6
π
= δ
,
155
2 rn
V
60
π
=
,
где d – средний диаметр зерна, мм; δ – удельный вес зерна; n – скорость
вращения диска, об/мин.
Таким образом, центробежная сила
322 33232
d nr dr n dr n
T
900 6 5400 174
πδ π π δ δ
= = =
⋅
дин.
Сила тяжести определяется по формуле
Q = mg
0
,
g
0
=
g
δ−∆
δ
,
где g
0
– ускорение частицы в среде; ∆ – плотность воздуха; g – ускорение
силы тяжести.
Принято, что плотность воздуха ∆ = 0,00123 при давлении
760 мм рт. ст. и Т = 15
о
С. Тогда
3
d
Q ( )g
6
π
= δ−∆
.
Динамическое давление струи воздуха вычисляется по выражению
Р = ψd
2
u
2
∆,
где ψ – коэффициент сопротивления воздуха; u – скорость движения
струи воздуха; ∆ – плотность воздуха.
При этих условиях сила тяжести будет иметь подчиненное значение по
сравнению с центробежной силой и силой динамического давления воз-
духа, поэтому ею пренебрегают при определении равнодействующей си-
лы R
2
и направления R движения частицы. В этом случае
угол α наклона к горизонту равен:
22 2
23 2
P 174 d u 174 u
tg
T
rn d rn d
Ψ ∆ Ψ∆
α= = =
δδ
.
156
Из этой формулы следует, что угол отклонения частиц от горизонта бу-
дет тем больше, чем больше скорость струи воздуха и тем меньше, чем
больше размер зерна и больше его удельный вес.
Рис. 7.2. Схема действующих сил в центробежном
воздушном сепараторе
7.4.3. Обогащение в пневматических сепараторах
Отделение свободного волокна в пневматическом сепараторе
происходит в результате пересечения под определенным углом равно-
мерно распределенного рудного потока струей воздуха (рис. 7.3). Но ес-
ли на грохоте и в центробежных сепараторах рудный поток перемещает-
ся почти горизонтально, а воздух чаще всего движется вертикально, то в
пневматическом сепараторе, наоборот, руда движется по вертикали, а
воздушный поток по горизонтали.
При падении в пневмосепараторе одного зерна на него действуют
силы динамического давления воздуха Р = ψd
2
u
2
∆ и силы тяжести Q = mg,
где ψ – коэффициент сопротивления воздуха; u – скорость движения
струи воздуха, см/с; ∆ – плотность воздуха, г/см
3
; g – ускорение силы
тяжести, см/с
2
; d – диаметр частицы, мм; m – масса частицы, г.
157
По мере удаления частиц от стенки камеры, вдоль которой они
падают и через отверстия которой продувается воздух, они теряют свою
скорость.
Рис. 7.3. Схема действующих сил
в пневматическом сепараторе
При этом сила Р, с которой воздух воздействует на частицы породы и
волокна, уменьшается пропорционально квадрату снижения скорости.
Равнодействующая сила R и сила тяжести Q определится танген-
сом угла α:
22
QQ
tg
P
du
α= =
Ψ∆
,
3
d
Qg
6
πδ
= ⋅
,
где δ – удельный вес зерна.
Тогда
2
dg
tg
6u
πδ
α=
Ψ∆
.
Из формулы следует, что при одинаковом удельном весе зерен
угол α будет тем больше, чем больше диаметр зерна. Таким образом,
зерна породы будут проходить воздушный поток, а волокна асбеста,
имеющие меньший угол, будут увлекаться струей воздуха.
На практике это явление происходит значительно сложнее. Для
достижения более эффективной работы пневмосепаратора и более пол-
ного извлечения волокна скорость воздушной струи принимают равной:
U
в
= K
.
V
в
,
158
где U
в
– скорость воздушной струи при пересечении потока руды, м/с;
K – коэффициент, зависящий от весовой концентрации μ твердых частиц
в воздухе (от 1,25 до 3,0); V
в
– скорость витания наиболее твердой час-
тицы, м/с.
Скорость витания частицы V
в
в воздухе приблизительно равна
скорости свободного падения ее в той же среде:
V
в
= V
0
= 30
.
300
.
d
2
δ, см/с.
Весовая концентрация µ воздушной смеси определяется по
формуле:
n
B
Q
Q
µ=
,
где Q
n
– количество волокна и тонких частиц породы, кг/ч; Q
в
– весовой
расход воздуха, кг/ч,
Q
в
= V
в
.
∆, кг/ч,
где V
в
– объем воздуха, расходуемого в пневмосепараторе, м
3
/ч; ∆ –
плотность воздуха, ∆ = 1,23 кг/м
3
.
Определив количество волокна и гали Q
n
и задавшись величиной
µ, находим весовой расход воздуха:
- 2008 — 2024 «СтудМед»