Самылин В.Н. Конспект лекций по дисциплине Переработка, обогащение и комплексное использование полезных ископаемых

Подождите немного. Документ загружается.

Рисунок 8.4-Схема обогащения угля средней категории обогатимости

отсадкой

Технологические показатели отсадки

В результате обогащения углей отсадкой получают следующие

технологические показатели.

Концентрат зольностью 4 – 7 %; промпродукт зольностью 35 – 45 %;

отходы зольностью 75 – 85 %.

Расход воды на 1 тонну угля – 2.5 – 3 м

2.1.3 Обогащение на концентрационных столах

Концентрационные столы (рис. 8.5) применяются для обогащения руд

крупностью 0.1 – 5 мм, а также для обогащения углей крупностью 0.3 – 6 мм.

Наиболее эффективно процесс протекает при значительном различии в

плотности разделяемых минералов (золото – кварц, 

= 19.3 т/м

, 

= 2.65 т/

Процесс сепарации реализуется в потоке воды, текущей по наклонной

плоскости.

вода

исх. мат-л

Т.Ф. П.П.

Л.Ф.

1 2

П.П.- промпродукт;

Рисунок 8.5 – концентрационный стол:

1 – дека стола; 2- рифли; 3 – загрузочная воронка; 4 - плашки

Принцип действия концентрационного стола

Исходный материал вместе с водой подаётся в загрузочную воронку и

поступает на деку стола, которая совершает колебательные движения в

горизонтальной плоскости. Частицы с высокой плотностью под действием

инерционных сил движутся вдоль рифлей и разгружаются в левом нижнем

конце стола. Частицы, имеющие низкую плотность, под действием потока

воды, колебаний и уклона стола разгружаются справа в нижней части.

Промпродукт разгружается в средней части стола.

Регулировка процесса осуществляется:

1. Изменением частоты колебаний стола;

2. Изменением подачи воды (с помощью плашек);

3. Изменением наклона стола

В угольной практике концентрационные столы не нашли широкого

применения из - за малой производительности (около 20 т/ч) и нестабильного

процесса работы. Для повышения производительности столы выполняются в

многодечном варианте, при этом деки располагаются одна над другой.

Контрольные вопросы:

1. Принцип обогащения отсадкой.

2. Что обозначает понятие «конечная скорость падения частиц».

3. Явление равнопадаемости.

4. Последовательность выделения продуктов в отсадочной машине.

5. Регулирование толщины постели.

6. Регулирование подачи воздуха.

7. Назначение подаппаратной воды.

8. Фактор, определяющий частоту пульсаций.

9. Типы отсадочных машин и их назначение.

10. Чем определяется категория обогатимости.

Т.Ф.- тяжёлая фракция;

Л.Ф.- лёгкая фракция

11. Схема отсадки для углей средней категории обогатимости.

12. Принцип обогащения на концентрационных столах. Область применения.

Параметры регулирования.

Литература 1-4

Лекция № 9

Вопросы, выносимые на лекцию: Сущность флотационного

процесса ,область применения, критерий смачиваемости. Флотационные

реагенты. Флотационные машины. Схемы флотации.

2.2 Флотационный процесс обогащения

Флотацией обогащаются минералы крупностью 0 – 0.5 мм (руды

крупностью 0 – 0.074 мм, угли крупностью 0 – 0.5 мм). Процесс основан на

различии в смачиваемости разделяемых компонентов. По смачиваемости все

минералы можно разделить на две категории:

1. Смачиваемые водой – гидрофильные;

2. Несмачиваемые водой – гидрофобные

Критерием смачиваемости является краевой угол смачивания - . Это

угол между касательной, проведенной к капле из точки сопряжения

капли воды с минералом и плоскостью минерала, отсчитываемый в

сторону жидкой фазы (рис. 9.1).

Рисунок 9.1 – Краевой угол смачивания  для углей и пород

 = 40 –70

 = 5 –10

Уголь Порода

Чем больше краевой угол смачивания, тем выше гидрофобность и

флотационная способность минерала.

Смачиваемость породных частиц объясняется наличием у них

кристаллической решётки, с которой взаимодействуют диполи (молекулы)

воды, образующие вокруг частиц гидратную оболочку (рис.9.2). Эта

оболочка препятствует прилипанию частиц породы к пузырькам воздуха в

процессе флотации.

Рисунок 9.2 – Гидратная оболочка вокруг частицы породы

С углеродными аполярными частицами (уголь, графит) диполи воды

не взаимодействуют и не образуют вокруг них ориентированную гидратную

оболочку (рис.9.3) Поэтому частицы угля беспрепятственно прилипают к

пузырькам воздуха и флотируют.

Рисунок 9.3 – Расположение диполей воды вокруг частицы угля

Для протекания процесса флотации необходимо наличие следующих

фаз:

1. Твёрдой (исходный материал);

2. Жидкой (вода);

3. Газообразной ( воздух)

Флотационные реагенты

Флотационные реагенты применяются для регулирования

процесса флотации. В соответствии с назначением и механизмом

действия реагенты делятся на следующие типы:

1. Собиратели (коллекторы);

2. Пенообразователи;

Уголь

Порода

Гидратная оболочка

3. Депрессоры;

4. Активаторы;

5. Регуляторы среды

1. Собиратели предназначены для повышения гидрофобности

минералов. В угольной практике это различные температурные фракции

керосинов. Механизм действия – физическая адсорбция аполярных веществ

за счёт действия молекулярных сил (Вандерваальса).

Для руд в качестве собирателей применяются гетерополярные

вещества. Для сульфидных руд (CuS, ZnS, PbS) наиболее характерные

собиратели – ксантогенаты с различной длиной углеводородного радикала

R, имеющие общую формулу ROCSSMe.

R - OCSSNa

Механизм действия ксантогенатов – хемосорбция, в результате

которой на поверхности минералов образуется гидрофобное соединение,

например ксантогенат меди – (ROCSS)

Cu.

Собиратели концентрируются на поверхности раздела жидкость –

твёрдое (рис. 9.4). При этом радикал обращён в жидкую фазу, полярная

группа – к минералу.

Рисунок 9.4 – Закрепление ксантогената на поверхности минерала

2. Пенообразователи предназначены для диспергирования (дробления)

и стабилизации воздушных пузырьков. Характерные представители

пенообразователей – спирты, имеющие гетерополярную структуру молекулы

типа R-ОН (рис.9.5).

Рисунок 9.5 – Структура молекулы пенообразователя спирта

Пенообразователи концентрируются на границе раздела жидкость –

газ. При этом полярная часть молекулы направлена в жидкую фазу, а

аполярная – в газообразную (рис.9.6).

Аполярный радикал

Полярная группа

минерал

Аполярный радикал

Полярная группа

R - OH

Механизм действия пенообразователя – снижение поверхностного

натяжения на границе жидкость – газ.

Рисунок 9.6 – Концентрация молекул пенообразователя на границе раздела

жидкость - газ

Силы поверхностного натяжения на границе раздела жидкость – газ

направлены в жидкую фазу (рвут пузырёк). Полярная часть молекул

пенообразователя, взаимодействуя с диполями воды, гасит избыточную

поверхностную энергию (поверхностное натяжение) стабилизируя, таким

образом, воздушный пузырёк.

Пенообразователь препятствует коалесценции (слиянию) воздушных

пузырьков.

3. Депрессоры предназначены для подавления гидрофобных свойств

минералов. Применяются при разделении коллективных концентратов.

Например, при разделении медно-цинкового коллективного концентрата на

медный и цинковый в качестве депрессора цинковых минералов применяют

цинковый купорос ZnSO

4. Активаторы применяются для восстановления гидрофобных

свойств ранее депрессированных минералов. Например, для активации

депрессированного сфалерита (ZnS) применяется медный купорос CuSO

5. Регуляторы среды применяются для создания определённой

щёлочности (кислотности) флотационной среды. При флотации сульфидных

руд предпочтительна щелочная среда (рН = 8 –11). Типичные регуляторы

среды: известь Ca(OH)

, сода Na

. Кислая среда используется редко,

кроме того, она способствует коррозии оборудования.

Флотационные машины

Флотационные машины применяются для реализации процесса

флотации. В зависимости от характеристики обогащаемого сырья

и требований к продуктам обогащения применяются следующие

типы флотационных машин:

1. Механические, в которых перемешивание пульпы и засасывание

воздуха осуществляется вращающимся импеллером;

2. Пневмомеханические, в которых перемешивание пульпы

осуществляется вращающимся импеллером. Воздух подаётся от

внешнего источника (компрессора).

3. Пневматические, в которых воздух подаётся от внешнего источника.

Вращающийся импеллер отсутствует.

4. Пенные сепараторы, обеспечивающие обогащение частиц

повышенной крупности (для углей до 3-5 мм).

Механические флотационные машины

Механические машины, как правило, состоят из 6 – 10 одинаковых камер.

По центру каждой камеры устанавливается импеллерный блок,

обеспечивающий перемешивание пульпы и засасывание воздуха.

В верхней части флотомашин, вдоль камер, устанавливаются

пеносъёмные устройства для разгрузки пенного продукта – концентрата.

В начале флотомашины, на первой камере устанавливается

загрузочный карман для питания машины исходным материалом.

В конце машины, на последней камере устанавливается разгрузочный

карман для вывода отходов – хвостов флотации.

Схема механической флотомашины приведена на рисунке 9.7.

Рисунок 9.7 – Механическая флотационная машина:

1- камера; 2 – вал импеллера; 3 – импеллер; 4 – обсадная труба; 5 –

надимпеллерный стакан; 6 – успокоительная решётка; 7 – отбойная

плита; 8 – крестовина; 9 – окно переливного кармана; 10 – переливной

карман; 11 – шибер переливного кармана; 12 – штурвал управления

шибером переливного кармана; 13 – патрубок камерного продукта

переливного кармана; 14 – пеносъёмное устройство; 15 – желоб для

приёма концентрата; 16 – труба питания

Принцип действия механической флотационной машины

Исходная пульпа (смесь твёрдых частиц с водой), обработанная реагентами,

по трубе 16 поступает под импеллер и разбрасывается им по периферии.

Одновременно укороченными лопатками импеллера через обсадную трубу 4

Концентра

Исходная пульпа

Воздух

1414

Камерный

продукт

- уголь

- порода

засасывается воздух. При столкновении гидрофобных частиц с пузырьками

воздуха происходит элементарный акт флотации. Образуется комплекс

пузырёк – частица. Процесс происходит селективно. Гидрофильные частицы

к пузырькам не прилипают.

Комплексы пузырёк – частица поднимаются на поверхность камеры,

образуя минерализованную пену (флотоконцентрат). Концентрат удаляется

из машины пеносъёмным устройством 14, поступает в приёмный желоб 15 и

транспортируется на обезвоживание.

Несфлотированные частицы (камерный продукт) через окно 9

поступают в переливной карман 10 и оттуда через патрубок 13 направляются

на дальнейшую обработку в следующую камеру. Отходы (хвосты флотации)

удаляются из переливного кармана последней камеры.

Уровень пульпы в машине регулируется высотой шибера переливного

кармана.

В угольной практике применяются флотомашины типа МФУ – 63;

МФУ –12; МФУ – 25 (редко). В рудной практике в основном применяются

флотомашины института МЕХАНОБР типа ФМР.

Схемы флотации

В зависимости от качества исходного материала могут применяться

различные схемы флотации.

В угольной практике схемы флотации простые. В рудной практике при

обогащении многокомпонентных руд применяются сложные схемы с

множеством перечисток продуктов обогащения. На рисунке 9.8 представлены

схемы для легкофлотируемых угольных шламов (1) и труднофлотируемых

шламов с повышенным содержанием глины (2). Во второй схеме для

достижения необходимого качества применяется перечистка концентрата. В

результате флотации получают 2 конечных продукта: концентрат и хвосты.

Рисунок 9.8 – Схемы флотации угольных шламов:1 – легкофлотируемых;

2 - труднофлотируемых

Контрольные вопросы:

1. Сущность процесса флотации, область применения.

Флотация

Перечистка

Флотация

Концентр

ат

Хвосты

Исходная

пульпа

Концентрат

Хвосты

Исходная

пульпа

Концентрат

2. Критерий смачиваемости.

3. Назначение флотационных реагентов.

4. Реагенты собиратели. Назначение. Механизм действия.

5. Реагенты пенообразователи. Назначение. Механизм действия.

6. Реагенты депрессоры. Назначение. Область применения.

7. Реагенты активаторы. Назначение. Область применения.

8. Реагенты регуляторы среды.

9. Флотационные машины. Назначение. Типы.

10. Механические флотационные машины. Принцип действия.

11. Схемы флотации углей.

Лекция № 10

Вопросы, выносимые на лекцию: Вспомогательные процессы, их виды.

Обезвоживание. Назначение процесса. Виды влаги. Факторы, влияющие на