Файл: Гольдберг, Ю. С. Фильтровальщик рудообогатительной фабрики.pdf

Обогащение этим методом обычно производят на отсадочных машинах, винтовых сепараторах, кон­ центрационных столах.

При отсадке обогащение происходит вследствие того, что скорость падения в воде минералов, имею­ щих большую плотность, выше скорости падения ми­ нералов, имеющих меньшую плотность.

В винтовых сепараторах пульпа движется по спи­ рали. Обогащение на этих аппаратах происходит под действием центробежной силы, которая больше для минералов, имеющих большую плотность.

При обогащении в тяжелых средах разделение минералов происходит не в воде, а в суспензии (обычно смесь воды с ферросилицием), плотность ко­ торой в 2—3 раза выше плотности воды. Плотность суспензии подбирают такой, чтобы один из разделяе­ мых минералов тонул в ней, а другой — плавал.

Гравитационное обогащение обычно применяют для руд, крупность которых не менее 0,5 мм. Для бо­ лее тонких руд такое обогащение неэффективно.

Флотационный метод обогащения основан на раз­ личной смачиваемости водой поверхности разделяе­ мых минералов.

Минералы с несмачиваемой водой поверхностью легко прилипают к пузырькам воздуха, подаваемого во флотационные машины, и вместе с ними всплы­ вают на поверхность пульпы. Образовавшаяся мине­ рализованная пена снимается.

Минералы со смачиваемой водой поверхностью остаются в камере флотационной машины и выгру­ жаются из нее.

Если пена представляет собой концентрат, то фло­

ра т и о й.

Вприроде разность в смачиваемости отдельных

минералов невелика и недостаточна для флотацион­ ного разделения. Смачиваемость поверхности флоти­ руемых частиц можно изменять воздействием опре­

ляют на собиратели, которые служат для усиления несмачиваемости водой поверхности минералов, пере-

8

ходящих в пену, депрессоры, увеличивающие смачи­ ваемость водой минералов, оставляемых в пульпе, и пенообразователи — для повышения устойчивости воздушных пузырьков, образующих пену.

Для создания наилучших условий разделения применяют реагенты-регуляторы и активаторы.

Флотационное обогащение применяют в основном при обогащении руд цветных металлов. В последнее время флотация находит применение при обогащении марганцевых руд. Разработаны также условия ее

магнитных свойствах разделяемых минералов. Одни минералы обладают сильными магнитными свойства­ ми (магнетит, пирротин), другие являются немагнит­ ными (кварц).

На магнитных сепараторах в зоне действия маг­ нитного поля минералы, обладающие магнитными свойствами, притягиваются к поверхности движуще­ гося элемента сепаратора (обычно барабана или лен­ ты), которая выносит их в зону, где нет магнитного поля. В этой зоне магнитные частицы разгружаются,

анемагнитные частицы остаются в ваі-іне сепаратора

ивыводятся отдельно. Для сильиомагнитных минера­ лов магнитная сепарация является весьма эффектив­ ным методом обогащения. На горно-обогатительных

комбинатах Кривого Рога из руд, содержащих 31 — 34% железа, получают концентрат с содержанием 65% железа.

Разрабатываются конструкции магнитных сепара­ торов для обогащения слабомагнитных руд в магнит­ ном поле высокой напряженности.

3. ПРОЦЕССЫ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ

На подавляющем большинстве обогатительных фабрик применяют мокрые процессы. Поэтому для получения товарных продуктов из них необходимо удалять воду. Процесс удаления из продуктов обога­ щения воды называют о б е з в о ж и в а н и е м. Ре­ зультаты обезвоживания в значительной степени за­ висят от влагоудерживающей способности продуктов обогащения, определяемой крупностью обезвоживае­

9

мого продукта (чем тоньше продукт, тем труднее он обезвоживается). Зернистые продукты обычно обез­ воживают дренированием.

Дренированием называют операцию обезвожива­ ния обводненных зернистых продуктов обогащения, основанную на естественной (под действием силы тя­ жести) фильтрации гравитационной воды через слой обезвоженного продукта и пористую перегородку. Дренирование производят на грохотах, в бункерах и дренажных складах.

Обезвоживание на грохотах происходит при пере­ мещении материала вдоль сита. Вода свободно сте­ кает через отверстия в сите. На обезвоживающих грохотах устанавливают щелевидные сита из латун­ ной или стальной нержавеющей проволоки. Ширина щели 0,25— 1 мм.

Обезвоживающий бункер состоит из ряда призма­ тических камер. Внизу каждой камеры имеются пер­ форированные затворы. Процесс обезвоживания в бункерах цикличный. Продукт загружают в бункер и выдерживают необходимое время. Вода фильтру­ ется под действием силы тяжести и через перфориро­ ванный затвор стекает в сборник. Аналогично проис­ ходит обезвоживание и на дренажных складах.

Обезвоживание мелкозернистых продуктов обычно производят в два приема: сгущение и последующее фильтрование.

Сгущением называют операцию обезвоживания мелкозернистых пульп и суспензий, основанную на осаждении взвешенных твердых частиц под действи­ ем силы тяжести.

Сгущение обычно производят в аппаратах непре­ рывного действия: радиальных сгустителях, конусах, пирамидальных отстойниках. Пульпу в эти аппараты подают непрерывно. Взвешенные твердые частицы медленно оседают и уплотняются по мере их накопле­ ния. Полученный осадок, называемый с г у щ е н н ы м п р о д у к т о м или песками, выгружается из аппа­ рата. Осветленная вода переливается через борт аппарата и называется с л и в о м .

Имеются аппараты, в которых сгущение пульпы происходит под действием центробежной силы. К ним относятся гидроциклрны и центрифуги. В этцх апгщг

10

patax пульпе придается вращательное движение. Взвешенные твердые частицы отбрасываются к стен­ кам аппарата центробежной силой, возникающей при вращении пульпы, а осветленная вода собирается в центре вращения (гидроциклоны, осадительные цент^ рифуги) или продавливается через слой осадка и фильтрующую перегородку (фильтрующие центри­ фуги) .

Получаемые после обогащения концентраты в ощ новном являются тонкоизмельченными продуктами, сильно разбавленными водой. Поэтому перед фильт­ рованием их сгущают. Содержание твердого в пульпе обычно находится в пределах 30—40%. После сгуще­ ния сгущенный продукт (пески) содержит 50—60% твердого. Сгущение продуктов позволяет значительно повысить производительность аппаратов для фильт­ рования.'

Сгущение концентратов на рудообогатительных фабриках производится в радиальных сгустителях и значительно реже в конусах и гидроциклонах. Фильт­ рование является заключительной операцией обезво­ живания концентрата.

Если по условиям дальнейшей технологии требу­ ется получение сухих концентратов, то их после филь­ трования сушат.

Термической сушкой называют операцию обезво­ живания, основанную на испарении содержащейся в продуктах обогащения влаги в окружающую воздуш­ ную среду при их нагревании.

4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФИЛЬТРОВАНИЯ

Фильтрованием называют операцию обезвожива­ ния мелкозернистых пульп вытеснением содержа­ щейся в них воды через пористую перегородку (фильтровальную ткань) под действием разности давлений.

На рудообогатительных фабриках фильтрование осуществляется обычно под действием вакуума. Од­ нако возможно использование для этой цели и избы­ точного давления.

Обезвоженные частицы, задержанные фильтрую­ щей перегородкой, называются о с а д к о м (кеком),

и

а вода, прошедшая через фильтрующую перегородку

следующим образом. Под действием вакуума из ван­ ны вакуум-фильтра через фильтрующую перегородку вытесняется вода, а твердые частицы накапливаются на фильтрующей перегородке, образуя осадок. Эта

пы и через него под действием вакуума просасывает­ ся воздух, который вытесняет влагу из пор. Эта часть фильтровального цикла называется з о н о й с у ш к и. Высушенный осадок снимается с фильтрующей пере­ городки под действием сжатого воздуха, подаваемого с обратной стороны фильтровальной ткани, или дру­ гими способами.

Различают два типа осадков: несжимаемые и сжи­ маемые.

Н е с ж и м а е м ы е осадки имеют обычно зерни­ стую или кристаллическую структуру и при фильтро­ вании сохраняют ее жесткость и пористость незави­ симо от изменения перепада давлений. К несжимае­ мым осадкам относятся практически все рудные концентраты. Поэтому в дальнейшем будет рассмат­ риваться фильтрация только таких осадков.

С ж и м а е м ы е осадки — материалы коллоидной структуры, например глины. Эти осадки изменяют свою пористость в зависимости от давления фильтро­ вания.

Скорость фильтрации обычно выражают объемом фильтрата, прошедшего через фильтрующую перего­ родку в единицу времени. В соответствии с законом Дарси эта зависимость выражается уравнением

12

h — высота (толщина) слоя осадка на фильт­ рующей поверхности, м.

По закону Пуазейля эта зависимость выражается уравнением

■ Скорость фильтрации тем больше, чем больше разность давлений по обеим сторонам фильтрующей поверхности, меньше толщина слоя осадка, его удель­ ное сопротивление и вязкость воды.

Удельное сопротивление фильтровальной ткани обычно невелико по сравнению с удельным сопротив­ лением осадка и им для практических расчетов мож­ но пренебречь.

Удельное сопротивление осадка г0 характеризует фильтруемый материал. Чем тоньше материал, чем больше в нем тонких шламов, тем выше его удель­ ное сопротивление.

'Приведенные выше формулы отражают в общих чертах процесс фильтрации, но не дают представле­ ния о влажности получаемого осадка в зависимости от параметров фильтрования, что имеет первостепен­ ное значение. Установить прямую зависимость между влажностью осадка и исходными параметрами филь­ трования не удается.

Американский исследователь Дальстром предло­ жил следующий способ оценки влажности. Он вывел формулу для определения так называемого коэффи­ циента приближения Fa.

где К — проницаемость осадка;

■&D— время сушки осадка на вакуум-фильтре. Подстрочный индекс D показывает, что значения

факторов относятся только к зоне сушки осадка. Основная взаимосвязь состоит в том, что при уве­

личении Fa влажность осадка снижается. Зависи-

13