Подготовиться к опросу лекционного материала, начертить эскизы разобранных на лекции отсадочных машин

ОБОГАЩЕНИЕ НА КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ СТОЛАХ.

Цель: Изучение обогащения полезных ископаемых на концентрационных столах, а так же принцип действия данных аппаратов.

План:

Краткая характеристика процессов обогащения в потоке воды, текущей на наклонной плоскости.

Работа и устройство концентрационных столов.

Ключевые слова: шлюзы, струйные желоба, струйные концентраторы, конусные сепараторы, концентрационные столы, минеральные зерна, зависимость от плотности, формы и массы, скорость движения, концентратный конец, резиновая нарифленная поверхность, возвратно-поступательной движение, СКМ-1, ЯСК-2, ЯСК-1, СКО-15, производительность

1.Этот метод обогащения осуществляется в наклонных водных потоках малой глубины (толщины). Исходный материал вместе с водой движется по наклонной плоскости, и минеральная частица, находящаяся в потоке воды, имеющей скорость, испытывает действие следующих сил: силы тяжести, направленной вертикально вниз; силы динамического воздействия потока воды, направленной в сторону его движения; силы от воздействия вертикальной составляющей скорости потока, направленной вверх; силы трения, направленной в сторону, противоположную движению зерна. Разделение минеральных частиц по плотностям и крупности происходит за счет различия в характере их движения. При малых скоростях зерна оседают на дне, при больших – взвешиваются в потоке. Для гравитационного расслоения зерен по плотностям в текущем потоке воды создается такой режим движения, который исключает перенос во взвешенное состояние тяжелых зерен. Поэтому в верхних слоях потока находятся наиболее легкие частицы, а тяжелые медленно скользят по дну. Выносу легких частиц в верхние слои потока способствуют так же образующиеся во время движения пульпы придонные вихри.

Скорость движения отдельных слоев жидкости по глубине потока неодинакова: она максимальна на поверхности потока и минимальна у его дна. Поэтому легкие зерна минералов, находящихся в верхних слоях потока, сносятся потоком быстрее и легче, чем зерна тяжелых минералов.

Данный принцип обогащения используется в шлюзах, моечных и струйных желобах, струйных концентраторах, винтовых и конусных сепараторов, концентрационных столах.

Исходный материал вместе с водой движется по наклонной плоскости, и минеральная частица, находящаяся в потоке воды, ис­пытывает действие следующих сил (рис. 41): силы тяжести G₀, направленной вертикально вниз, силы динамического воздействия потока воды {Р_u} в направлении его движения, силы от воздействия вертикальной составляющей скорости пото­ка (Рс), направленной вверх

Рис. 41. Обогащение в струе воды, текущей по наклонной плоскости

Минеральные зерна в зависимости от их формы, плотности и размера под действи­ем рассмотренных сил скользят или перекатываются по дну, перио­дически подхватываются вихревыми струями, поднимаются на неко­торую высоту и перемещаются вместе с водным потоком во взве­шенном состоянии, затем снова касаются дна и т. д. Для гравитаци­онного расслоения зерен по плотности в текущем потоке воды созда­ется такой режим движения, который исключает перенос во взве­шенное состояние тяжелых частиц. Поэтому в верхних слоях потока находятся наиболее легкие зерна, и тяжелые медленно скользят по дну. Выносу легких частиц в верхние слои потока способствует так­же образующиеся во время движения придонные вихри.

Скорость движения отдельных слоев жидкости по глубине потока неодинакова: она максимальна у его дна. Поэтому легкие зер­на, находящиеся в верхних слоях, сносятся потоком быстрее, чем зерна тяжелых минералов.

Концентрационные столы нашли широкое применение при обогащении оловянных, вольфрамовых, редкометалльных, золотосодержащих руд крупностью от 3 до 0,04 мм, а также углей крупностью менее 10 мм.

Общий вид концентрационного стола показан на рис. 42.

Сотрясательный концентрационный стол имеет:

трапецеидальные или ромбические деки из дерева или алюминиевого сплава, покрытие линолеумом или резиной. В последнее время приме­няют покрытие из стеклопластика или бутакрила. Вдоль деки крепятся узкие рейки-рифли, высота которых уменьшается в направлении к торцевой концентрационной части деки стола;

опорное устройство (раму) с механизмом регулирования поперечного наклона деки;

приводной механизм, сообщающий деке асимметричные возвратно-поступательные движения.

Процесс концентрации на столе происходит следующим образом: руд­ные зерна под воздействием потока воды перемещаются наклонной деке стола (в поперечном направлений), в то же время зерна имеют продольное (вдоль деки) перемещение, обусловленное возвратно-посту­пательными движениями деки. При этом на частицу действуют: сила тяжести; сила гидродинамического давления турбулентного потока воды и сила трения о деку (для нижнего придонного слоя) или об уплот­ненную минеральную постель (для верхних слоев взвеси).

Рис. 42. Вид концентрационного стола.

Асимметричность возвратно-поступательных движений деки (более быстрый ход деки назад) приводит к проявлению значительных инер­ционных сил, превышающих силы трения зерен о поверхности деки сто­ла, и к движению их вдоль деки. Движение зерен, различающихся плотностью и размерами, оказывается неодинаковым: тяжелые зерна имеют значительные инерционные составляющие вектора скорости, а крупные зерна при этом испытывают большое гидродинамическое давле­ние смывного потока воды. В плотных слоях потока происходит сегре­гация - просеивание мелких тяжелых частиц в промежутках между круп­ными.

В результате этого расположение различных зерен на деке стола становится веерообразным (рис. 43).

При обогащении углей в первых зонах разгрузки (со стороны приво­да) располагаются наиболее крупные и наиболее легкие зерна, в последующих зонах крупность зерен уменьшается, а плотность их уве­личивается.

За время продвижения взвеси зерен по деке стола происходят раз­рыхление, расслаивание ее и избирательное транспортирование зерен в соответствии с их плотностью, крупностью, а также формой.

Частицы верхних слоев потока при движении по деке стола после­довательно попадают в межрифельные промежутки, где они повторно расслаиваются. При движении зерен вдоль межрифельных каналов в сто­рону разгрузки тяжелых зерен (к торцевой стороне деки уменьшается высота нарифлений) поперечный поток смывной воды дополнительно вы­мывает легкие зерна, т. е. концентрат очищается.

Таким образом, на концентрационном столе происходит последова­тельное многократное повторение концентрации в промежутках между рифлями и в то же время дополнительная концентрация расслоившегося тяжелого материала при веерообразном движении его к разгрузке. Кон­центрационный стол обеспечивает одновременно и высокое извлечение тяжелых минералов (бедные хвосты), и высокую степень концентрации (богатые концентраты).

Рис. 43. Веерообразное расположение зерен на де­ке стола:

А — концентрат; В — промпродукт I; С - промпродукт II; D — хвосты; Е — отвальные хвосты; F — шламы

Однако удельная производительность концентрационных столов из-за малых скоростей и глубин потоков невелика. Поэтому концентрационные столы чаще применяют не в операциях первичного обогащения материа­лов, а при перечистках черновых концентратов или при обогащении мелких классов, не обогащаемых другими аппаратами (например, от­садкой).

2.Концентрация на столах, как указывалось ранее, применяется для обогащения руд олова, вольфрама, редких, цветных, благородных и черных металлов, а также угля крупностью -4+0,01 мм.

Обязательным условием подготовки материала перед обога­щением на концентрационных столах является разделение его на классы по равнопадаемости в гидравлических классификаторах. По­сле такой классификации в каждом классе зерна легкого минерала имеют одинаковую скорость падения с зернами тяжелого, причем все зерна тяжелого минерала имеют меньшие размеры, чем минимальное зерно легкого минерала. Это способствует лучшему расслоению ма­териала на столе.

Стол имеет слегка наклонную деку, на которую поступает питание из загрузочного устройства; смывная вода распределяется вдоль питающей стороны.

Дека стола колеблется в продольном направлении с помощью механизма, использующего медленный ход штока вперед (прямой ход) и быстрый ход назад (обратный ход), который позволяет мине­ральным частицам развертываться веером поперек деки. Тяжелые частицы движутся к концентратному концу, где они и разгружаются, а легкие - остаются в суспензии и текут через стол к хвостовому концу.

Основные различия между столами различных конструкций заключаются в форме и способе подвешивания деки, а также - в типе механизма, который придает асимметричное возвратно-поступательное движение деке.

Существуют две основные формы деки: трапецеидальная и диагональная. Диагональная дека обычно имеет более высокую про­изводительность, дает высококачественный концентрат на широкой полосе и снижает выход промпродукта. На диагональной деке лучше извлекаются тонкие частицы. Дека укреплена на двух поперечных стальных шасси с подшипниками скольжения, опирающимися на раму. Деку делают из сосновых досок или алюминия. Поверхность деки обычно покрывается резиной, линолеумом или стеклопласти­ком, на которые набиваются деревянные, резиновые нарифления (рифли). Вдоль верхнего края деки размещаются загрузочное устрой­ство и желоб для подачи смывной воды.

Асимметричное возвратно-поступательное движение, произ­водимое механическим приводом, таково, что дека и слои частиц на ней оказываются на мгновение в покое до конца движения обратного хода. Затем дека движется вперед и частицы начинают двигаться в направлении к разгрузочному концу стола (концентратному). В кон­це прямого хода дека резко начинает быстрый обратный ход, однако частицы по инерции продолжают скользить вперед в течение всего обратного хода.

В результате дифференциального движения стола зерна пе­ремещаются вперед в продольном направлении деки, причем тяже­лые зерна продвигаются вперед с большей скоростью, так как приоб­ретенная сила инерции у них больше, чем у зерен меньшей плотности. Сила смывной воды, наоборот, действует в большей степени на легкие зерна, т. е. эти зерна в поперечном направлении перемещают­ся с большей скоростью, чем тяжелые зерна.

Рис 44. Направление движения частиц различной плотности на деке концентрационного стола (1 - зерно тяжелого минерала; 2 - зерно легкого минерала).

При воздействии этих сил каждая частица в зависимости от плотности и крупности продвигается в направлении равнодействую­щей силы. На рис. 44 графически представлено движение зерен на поверхности деки стола.

Турбулентный характер движения воды между нарифлениями способствует лучшему расслаиванию материала по плотности и удалению легких минералов из слоя тяжелых. Расположение нарифлений, их высота, расстояние между ними зависят от плотности ми­нералов, угла наклона деки и расхода смывной воды. Высота нарифлений зависит от крупности обогащаемого материала и составляет 6... 12 мм. Нарифления обычно устанавливаются на деке стола не по всей ее поверхности (рис. 45). В продольном разрезе на­рифления имеют вид треугольника с острым углом, так как они ска­шиваются в направлении разгрузки тяжелой фракции.

Рис 45. Концентрационный стол СКМ-1

1-дека; 2 - нарифление; 5-желоб для пульпы; 4 -желоб для воды; 5- планки для регулирования подачи воды; 6-опора; 7-ролик; 8-винт кренового механизма; 9-маховичок кренового механизма; 10-натяжное устройство

Длина нижних нарифлений равна длине стола, остальные обрезают со стороны при­вода соответственно линии среза. Поэтому верхние нарифления имеют меньшую высоту, чем нижние, причем каждая последующая рифля выше предыдущей. Это необходимо для удержания зерен верхних слоев материала от быстрого смывания их с деки. В верхней части деки, т. е. ближе к загрузке, зерна тяжелых минералов вследст­вие своей большей плотности удерживаются между рифлями даже при их небольшой высоте. По мере приближения материала к ниж­нему краю деки между рифлями должны удерживаться все более легкие зерна, которые для своего задержания требуют большей вы­соты рифлей. Снашивание на нет рифлей к месту разгрузки концен­трата необходимо для смывания с деки струей воды сначала легких зерен верхних слоев материала, затем более тяжелых зерен средних слоев и далее - самых тяжелых зерен нижних слоев. Таким образом, скашивание рифлей способствует расхождению продуктов веером по поверхности деки стола.

Современные концентрационные столы различаются конст­рукциями дек и нарифлениями на них. Концентрационный стол с одной декой СКМ-1 (см. рис. 46) предназначен для обогащения руд крупностью -3...0, мм. Дека стола имеет трапецеидальную форму, сверху покрыта линолеумом, на котором закрепляются прямоуголь­ные рифли шириной 7 мм. Площадь одной деки 7,5 м², число ходов деки в одну минуту 230...300, длина хода деки 8...30 мм, производи­тельность стола 0,3...3 т/ч.

Для повышения производительности концентрационные сто­лы делают с двумя, тремя, шестью и двенадцатью деками. На рис. 43. показан трехъярусный сдвоенный стол ЯСК-1 с шестью деками из алюминиевого сплава.

Рис. 46. Трехъярусный концентрационный стол ЯСК-1

1 - креновый механизм; 2 - центральный желоб; 3 - опора скольжения; 4 - рама; 5 - привод; 6 – электродвигатель, 7, 8, 10- 14, 16-деки; 9 - правый желоб для воды; 15 - подъемный рычаг

В зависимости от способа установки концентрационные сто­лы выпускаются опорными (дека опирается на подшипники, уста­новленные внизу на неподвижной раме) - СКМ-1, ЯСК-1, ЯСК-2 или опорно-подвесными (дека совершает колебания вместе с подвижной рамой, подвешенной на тросах к опорной раме - СК-22 (три деки с общей площадью 22,5 м² и производительностью 3...9 т/час), СКП-20 (двенадцать дек с общей площадью 20 м² и производительностью 2,5..,7 т/час.

Выводы:

Этот метод обогащения осуществляется в наклонных водных потоках малой глубины (толщины). Исходный материал вместе с водой движется по наклонной плоскости, и минеральная частица, находящаяся в потоке воды, имеющей скорость, испытывает действие следующих сил: силы тяжести, направленной вертикально вниз; силы динамического воздействия потока воды, направленной в сторону его движения; силы от воздействия вертикальной составляющей скорости потока, направленной вверх; силы трения, направленной в сторону, противоположную движению зерна. Разделение минеральных частиц по плотностям и крупности происходит за счет различия в характере их движения.

Данный принцип обогащения используется в шлюзах, моечных и струйных желобах, струйных концентраторах, винтовых и конусных сепараторов, концентрационных столах.

Контрольные вопросы:

Где и как осуществляется данный метод обогащения полезных ископаемых?

Какие силы действуют на процесс обогащения?

Как происходит обогащение на концентрационных столах, какие силы действуют на минералы, по какому принципу происходит обогащение?

В каких машинах происходит данное обогащение полезных ископаемых?

Приведите примеры концентрационных столов, применяемых в практике.

Подробно опишите работу концентрационного стола СКМ-1.

Что Вы знаете о ЯСК-1?

Домашнее задание: