Двухстадиальные схемы с частично замкнутым циклом в первой стадии.

Разновидности схем с частично замкнутым циклом измельчения в первой стадии приведены на рис. 4.16. Классификация в частично замкнутом цикле может встречаться только в схемах с несколькими стадиями измельчения. В двухстадиальных схемах операция класси­фикации в перовой стадии одновременно является поверочной по отношению к первой стадии и предварительной по отношению ко второй стадии.

Рис. 4.16. Разновидность двухстадиальных схем измельчения с частично замкнутым циклом в первой стадии

Частично замкнутый цикл обладает несколькими технологиче­скими особенностями, определяющими условия его применения. Во-первых, в частично замкнутом цикле нагрузка на мельницы второй стадии передается через пески, вследствие чего появляется возмож­ность применять двухстадиальную схему измельчения даже при крупном конечном продукте.

Другой особенностью схемы с частично замкнутым циклом яв­ляется постоянство массы продукта 6, передаваемой во вторую ста­дию измельчения, независимо от того, в каком соотношении делятся пески в точке А (рис. 4.16). Это объясняется тем, что масса продукта 6 при установившемся процессе всегда равна разности Q₆ = Q₁ – Q₄ , а масса продукта 4 (Q₄), кондиционного по крупности, определяется только производительностью мельницы первой стадии измельчения и лишь в небольшой мере зависит от массы песков 7, возвращаемых в мельницу.

Эта особенность частично замкнутого цикла дает возможность легко регулировать распределение нагрузки между стадиями измель­чения путём изменения соотношения, в котором делятся пески в точке А. Чем меньше часть песков будет направляться во вторую стадию измельчения, тем больше будет абсолютная масса песков Q₇, возвращаемых в мельницу первой стадии. При этом величина Q₆ для установившегося процесса не зависит от соотношения, в каком де­лятся пески в точке А. Вторую стадию измельчения можно рассмат­ривать как одностадиальную схему с питанием разности Q₁ – Q₄ = Q₆ . Так как Q₄ примерно постоянная, то производительность мель­ницы и циркулирующая нагрузка второй стадии измельчения зависят только от массы исходного продукта Q₁.

Изменение Q₁резко сказывается на циркулирующей нагрузке второй стадии и практически не влияет на количество песков в пер­вой стадии измельчения. Изменение соотношения, в котором делятся пески в точке А, наоборот, не будет отражаться на второй стадии из­мельчения, а резко изменяет массу песков первой стадии.

В рассматриваемой схеме измельчения во вторую стадию автоматически передается весь продукт, который не может измель­чить мельница первой стадии. Увеличение производительности не приво­дит к перегрузке мельниц первой стадии измельчения.

Частично замкнутый цикл снижает возвращение в мельницы первой стадии и переизмельчение частиц самородных металлов.

Пусть общий объем мельниц распределен между первой и вто­рой стадиями в соотношении . В первом приближении отношение производительностей мельниц по готовому классу круп­ности будет равно отношению их объемов. Так, для схемы ЖВ (рис. 4.16)

; ; ;

; .

Поскольку достаточно крупные частицы тяжелого металла практически не переходят в слив, то для установившегося процесса

;

; .

Следовательно продукт 6 будет являться концентратором час­тиц самородных металлов со степенью концентрации, равной , зависящей только от распределения объемов мельниц между ста­диями измельчения. При наличии частиц самородных металлов их целесообразно извлекать из продукта 6.

В целом, достоинствами двухстадиальных схем с частично замкнутым циклом в первой стадии являются: простота регулировки; возможность эффективной работы при крупном конечном продукте, отсутствие аккумуляций и переизмельчения самородных металлов в первой стадии измельчения; возможность эффективного извлечения частиц самородных металлов из песков классификации. Недостат­ками являются: транспортирование песков из первой во вторую ста­дию измельчения требует желобов с крутым уклоном или примене­ния транспортных механизмов; поверочная классификация второй стадии измельчения работает на обесшламленном материале, что может сказаться на эффективность классификации.

При схеме ЖВ (рис. 4.16) требуется небольшой фронт классификации, но по этой схеме трудно получить тонкоизмельченный конечный продукт. В схеме ЖДслив подвергается контрольной классификации, возможно получение тонкоизмельченного конечного продукта, возможно стадиальное обогащение руды, но она требует установки большого количества классифицирующих аппаратов.

Схемы рудного самоизмельчения и полусамоизмельчения.

Рудное само- и полусамоизмельчение осуществляются в одну или две стадии. Разновидности одностадиальных схем приведены на рис. 4.17.

Для одностадиального грубого (до 50–60 % класса минус 0,071 мм) самоизмельчения без добавки шаров необходимо, чтобы в руде было достаточно крупнокускового (плюс 100 мм) твердого материала для образования измельчающей среды в мельнице и в то же время не должно быть более крепких, чем основная масса руды, разновидно­стей, обуславливающих образование и накопление в мельнице кусков «критической» крупности, которые не измельчаются и сами не явля­ются мелющими телами. На некоторых рудах добавление в мельницу крупных шаров (до 8 % объема мельницы) позволяет получить при самоизмельчении нужный по крупности продукт в одну стадию (рис. 4.17,а).

В других случаях борьба с накапливанием кусков критических размеров осуществляется выделением крупного материала из раз­грузки мельницы с додрабливанием его в дробилке и возвращением в мельницу, а также выделение части кусков в качестве рудной гальки для последующих приемов измельчения (рис. 4.17,б). В некоторых случаях используют одновременно: полусамоизмельчение, додрабли­вание критических кусков и выделение рудной гальки. Перед клас­сификацией в гидроциклонах для нормализации их работы часто ис­пользуется классификация в механических классификаторах.

Для более тонкого измельчения (более 60-65 % класса минус 0,071 мм) рекомендуются двухстадиальные схемы само- и полусамо­измельчения. Разновидности двухстадиальных схем само- и полуса­моизмельчения приведены на рис. 4.18.

В схеме полного рудного самоизмельчения с рудногалечными мельницами во второй стадии (рис. 4.18,а) для классификации продуктов применяют механические классификаторы, пески которых возвращаются в мельницы, а слив спиральных классификаторов направляется на контрольную классификацию в гидроциклонах. Из мельниц самоизмельчения первой стадии выделяется «рудная галя». В схему можно включить межцикловые операции обогащения.

Во второй стадии могут применяться шаровые, а не рудногалечные мельницы (характерно для медных руд).

Схема с шаровыми мельницами во второй стадии (рис. 4.18,б) предусматривает в первой стадии мероприятия по регулированию измельчающей среды в мельнице самоизмельчения добавкой шаров и додрабливанием кусков критической крупности.

В схеме рудного самоизмельчения в открытом цикле в первой стадии (рис. 4.18,в) мельницы самоизмельчения заменяют стадии среднего и мелкого дробления и подготавливают руду к шаровому измельчению. Схема может быть рациональной для влажных глинистых руд, которые трудно дробятся сухим способом до крупности питания шаровых мельниц.

Рис. 4.18. Разновидности двухстадиальных схем рудного само- и полусамоизмельчения: а – схема рудного самоизмельчения с рудногалечным измельчением во II стадии; б – схема рудного само- и полусамоизмельчения с шаровым измельчением во II стадии и додрабливанием кусков критической крупности; в – схема рудного самоизмельчения в открытом цикле в первой стадии и с рудногалечным или шаровыми измельчением во второй стадии

а

б

На практике встречаются случаи, когда первая стадия измельчения в мельницах «Каскад» замкнута с грохотом и дуговым ситом, а во второй стадии – рудногалечная мельница замкнута с бутарой для выделения крупных кусков (скрапа) и гидроциклонами.

Таким образом, схемы измельчения выбираются на основе проверки вариантов схем на опытных фабриках или секциях фабрик. При отсутствии такой проверки выбирают наиболее рациональный вариант схемы измельчения в зависимости от главных условий, влияющих на их выбор: от крупности начального и конечного продуктов, производительности фабрики, необходимости раздельной обработки песков и шламов, необходимости стадиального обогащения, физических свойств руды.

Без опытной проверки при проектировании чаще всего намечается для технико-экономической проработки нескольких вариантов.

Например, для руд, которые необходимо доводить до крупности 60–65 % класса минус 0,071 мм, конкурирующие варианты схем следующие:

а) дробление до 10–15 мм и одностадиальное измельчение в шаровых мельницах в замкнутом цикле с гидроциклонами;

б) дробление до 20–25 мм и двухстадиальное измельчение по схеме типа ГА;

в) дробление до 300 мм и рудное самоизмельчение или полусамоизмельчение.

Окончательный выбор варианта схемы измельчения производится на основании технико-экономического сравнения вариантов.

Расчет схем измельчения

Целью расчета схемы измельчения является определение выходов и массы продуктов схемы, крупности материала в продуктах (массовой доли расчетного класса), обеспечение оптимальных значений разжижения пульпы в продуктах измельчения.

Исходными данными для расчета схемы измельчения являются: производительность по исходному питанию; массовая доля расчетного класса в исходном, конечном и некоторых промежуточных продуктах, крупность которых определяется требованиями технологии обогащения; разжижения (отношение «жидкое:твёрдое») исходного и конечных продуктов, сливов и песков классификации.

Методика расчета схемы измельчения основана на назначении оптимальных значений циркулирующей нагрузки в стадиях измельчения и выполнении балансового расчета операций классификации с учетом разжижения продуктов.

Под оптимальной циркулирующей нагрузкой С_опт понимается такая циркулирующая нагрузка, при которой расходы на измельчение получаются минимальными. Циркулирующая нагрузка устанавливается на практике изменением подачи руды в мельницу, поэтому при проектировании ее можно назначать.

Оптимальные значения циркулирующей нагрузки в стадии измельчения при классификации в гидроциклонах находятся в пределах от 200 до 600 %, при классификации в спиральных классификаторах от 200 до 700 %. Большие значения относятся к тонкому, а меньшие - к грубому измельчению.

Выбранное значение циркулирующей нагрузки следует проверить из условия, чтобы удельная нагрузка мельницы на единицу объема питания не превышала 12 т/(м³·ч). Так как транспортирующая способность мельницы ограничена, то при общей нагрузке свыше 12 т/(м³·ч) мельница будет переполняться пульпой.

Балансовый расчет операции классификации осуществляется на основе следующей закономерности: распределение тонких классов по продуктам классификации пропорционально распределению воды. Анализ работы классифицирующих аппаратов показывает, что распределение по продуктам классификации класса минус 0,04 мм близко к распределению воды. Поэтому для операции классификации справедливы уравнения

; (4.60)

, (4.61)

где - частное извлечение класса минус 0,04 мм в слив;

- извлечение воды в слив;

и - частные выходы твердого в слив и пески;

и - массовая доля класса минус 0,04 мм в исходном

продукте и сливе классификатора;

R_cи R_п - весовые отношения «жидкое:твердое» в сливе и песках.

Решая эти уравнения относительно и , получаем формулы:

; (4.62)

. (4.63)

При известных и значения и можно определить по табл. 4.10.

Таблица 4.10

Массовые доли классов различной крупности

в сливе мельниц и классификаторов

Массовая доля класса, %	Условная максимальная крупность d
- 0,071мм, β	- 0,04 мм, β'	- 0,02 мм, β''
	9,6	-	-
	11,3	-	-
	17,3		-
			0,43
	31,5		0,32
	39,5		0,24
	48,0		0,18
	58,0		0,14
	71,5		0,094
	80,5		0,071

Значение R_c определяется режимом дальнейшего технологического процесса и требуемой крупностью слива. Значение R_п для спиральных классификаторов обычно находится в пределах 0,2–0,25 (83–80 % твердого), а для гидроциклонов – в пределах 0,33–0,5 (75–67 % твердого).

Порядок расчета любой схемы измельчения включает задание оптимальных значений циркулирующих нагрузок С_опт, расчет частных выходов продуктов классификации, определение количества продуктов и выходов всех продуктов схемы по отношению к исходному питанию.