книги / Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых. Обогатительные процессы и аппараты

дый класс обогащают на отдельной отсадочной машине. Для определения диапазона крупности зерен в каждом классе ис­ пользуют значение коэффициента равнопадаемости разделя­ емых зерен в стесненных условиях. При обогащении руд пред­ варительному грохочению подвергается обычно только круп­ нозернистый материал крупнее 5— 6 мм. Более мелкий мате­ риал обогащают с применением искусственной постели, как правило, без предварительного разделения его на классы круп­ ности. Уголь перед обогащением разделяют на два машинных класса, обычно по граничному размеру 13 или 10 мм, с по­ следующими их обесшламливанием и раздельным обогаще­ нием. Отсадка необесшламленного материала технологически нецелесообразна и в проектах новых фабрик не предусмат­ ривается.

Эффективность отсадки тем выше, чем крупнее зерна раз­ деляемого материала и чем больше различаются они по плот­ ности. Поэтому отсадка получила широкое распространение при обогащении крупно- и средневкрапленных, например же­ лезных и марганцевых руд, не требующих тонкого измельче­ ния, а также полезных ископаемых, разделяемые компоненты в которых значительно различаются по плотности (уголь, пес­ ки россыпных месторождений и др.).

С уменьшением крупности материала точность разделе­ ния частиц по плотности ухудшается, поскольку влияние воз­ растающей при этом вязкости среды, повышения турбулентно­ сти потоков и соударения частиц различной плотности в зна­ чительно большей степени сказывается на мелких частицах, чем на крупных. Взаимозасоряемость продуктов обогащения возрастает также с ухудшением обогатимости материала.

Увеличение нагрузки на машину приводит к увеличению скорости прохождения материала, уменьшению выхода под­ решетного продукта и повышению его качества. При умень­ шении нагрузки выход подрешетного продукта, наоборот, повышается, а качество его снижается. Максимальная эффек­ тивность обогащения достигается при определенной удельной производительности машин, которая в зависимости от круп­ ности материала, требований к качеству продуктов о60гаще-

иия и конструктивных особенностей машины колеблется от 5 до 30 т/(ч • м2) при обогащении углей и от 2 до 16 т/(ч • м2) при обогащении руд. Удельный расход электроэнергии при этом из­ меняется от 0,3 до 0,7 кВт • ч/т. Производительность отсадочной машины пропорциональна площади ее постели и удельной производительности для данного обогащаемого материала.

К настоящему времени известно более 90 разновидностей конструкций отсадочных машин. Колебания разделительной среды в них создаются движениями поршня, решета, диафраг­ мы или пульсирующей подачей сжатого воздуха.

Поршневые отсадочные машины (рис. 6.8, а) производи­ тельностью 1,0—8,5 т/ч применяют для отсадки крупных и средних классов крупности руды или углей. Они имеют две, три или четыре камеры 4, каждая из которых разделена не до­ ходящей до дна перегородкой 5 на два сообщающихся между собой отделения. В концентрационном отделении укреплено ре­ шето У на котором Происходит разделение зерен по плотно­ сти. Колебания воды (100—300 мин' 1 ) создаются движением поршня 2 в поршневом отделении. Возвратно-поступатель­ ное движение поршня и, следовательно, амплитуда колебания воды (40—80 мм) регулируются эксцентриковым механизмом 3.

Отсадочные машины с подвижным решетом (рис. 6.8, б) производительностью до 25 т/ч применяют для отсадки круп-

а

6

Рис. 6.8. П р и н ц и п и ал ь н а схемы отсадочны х машин:

а — поршневой; б — с подвиЖным решетом

ных и средних классов (3— 40 мм) мытых марганцевых и же­ лезных руд. Они имеют обычно двух-, трех- и четырехсекци­ онные решета 1 (рабочей площадью 2,9— 4,0 м2), движение которых (10—80 мм) от эксцентрикового привода 3 создает восходящие и нисходящие потоки воды (с частотой до 180 мин '). Продвижению материала вдоль решета способствуют небольшой уклон короба (около 5°) и ступенчатое расположе­ ние секций решета.

Внастоящее время отсадочные машины поршневого типа

ис подвижным решетом серийно не изготовляются и заменя­ ются на фабриках на беспоршневые или воздушно-пульса- ционные и диафрагмовые, имеющие более высокую удельную производительность, меньший расход воды и электроэнергии.

Рис. 6.9. Принципиальные схемы отсадочных машин с воздушным при­ водом :

а — с боковым расположением воздушной камеры; 6 — с двусторонним боковым рас­ положением воздушных камер; в — со сдвоенными центральными камерами; г — с подрешетными воздушными камерами; д — с патрубочными подрешетными камера­ ми; е — машины двойного действия с надрешетным расположением воздушных камер

Беспоришевые или воздуишо-пульссщионные машины (рис. 6.9) широко применяются при обогащении углей, железных и мар­ ганцевых руд. Восходящие и нисходящие потоки воды в этих машинах создают при помощи сжатого воздуха, периодичес­ ки подаваемого в воздушное отделение машины через специ­ альные золотниковые устройства роторного или клапанного типа, позволяющие реализовать любой цикл отсадки, регули­ ровать частоту циклов и амплитуду колебаний среды. Избы­ точное давление воздуха, необходимое для создания пульса­ ций, колеблется в пределах 0,025—0,06 МПа. Для регулирова­ ния процесса расслоения материала во всех беспоршневых ма­ шинах используется также подрешетная вода.

Отсадочные машины разделяют на беспоршневые с боко­ вым (рис. 6.9, а — в), подрешетным (рис. 6.9, г, д) и надрешетным (рис. 6.9, е) расположением воздушных камер. В первых из них для обеспечения равномерного распределения поля ско­ ростей пульсирующего потока по площади отсадочного реше­ та применяют гидравлические обтекатели на конце перегород­ ки между воздушным и отсадочным отделениями, во вторых разделяют проточную часть машины на отдельные каналы раз­ личного сечения.

Современные отсадочные машины выпускаются прямоточ­ ными, двух- и трехступенчатыми. Они снабжены загрузочным устройством для равномерного распределения исходного пи­ тания по ширине машины, обесшламливания углей по классу 0,5 мм и сброса части транспортной воды (через щелевидные плоские и дуговые сита), а также автоматическим устройст­ вом для разгрузки Тяжелых продуктов. Для обогащения углей принят параметрический ряд отсадочных машин с площадью отсадки 8, 12, 18, 24 м2 и производительностью до 650 т/ч.

Наиболее совершенными из отечественных моделей ма­ шин с боковым расположением воздушных камер (рис. 6.9, а, 6) являются машины Типа ОМК (отсадочная машина с комби­ нированной системой разгрузки для мелких углей) произво­ дительностью 120^-300 т/ч, ОМШ (отсадочная машина для широко классифиИИрованных и крупных углей) производи­ тельностью 160—240 т/ч и ОПМ22—ОПМ25 для отсадки мелко­ го (до 4 мм) рудного материала производительностью 40—75 т/ч;

за рубежом — машины фирмы «Пик» (Франция) производи­ тельностью до 100 т/ч, для отсадки материала крупностью -10 +0,5 мм. Основным их недостатком (как и машин с изоли­ рованным воздушным отделением между двумя отсадочными, см. рис. 6.9, в, например фирм «Ведаг» и «Клекнер-Гумбольдг- Дейц» (ФРГ)) является неравномерное распределение пульса­ ций по ширине отсадочного решета, приводящее к снижению эффективности процесса отсадки.

Более равномерное поле скоростей по ширине машины и более высокая точность разделения материала по плотности, сокращение расхода подрешетной воды и воздуха, уменьше­ ние массы колеблющейся воды и динамической нагрузки на строительные конструкции, значительное увеличение рабочей площади отсадки и производительности отсадочной машины достигаются при подрешетном расположении воздушных камер

(см. рис. 6.9, г, (3). Такие машины являются основными на со­ временных обогатительных фабриках. При обогащении кок­ сующихся, энергетических углей и антрацитов используются главным образом машины типа ОМ (рис. 6.10, о); при обога­ щении руд— машины типа МОБ (рис. 6.10, б).

Отсадочная машина ОМ-8 состоит из двух, а машины ОМ -12, ОМ -18, ОМ-24 — из трех ступеней с общей площадью решет 8, 12, 18 и 24 мг соответственно и производительностью по исходному питанию от 80— 120 до 240—650 т/ч. В зависи­ мости от содержания породных и промпродуктовых фракций для выделения каждой из них используется одна или две сту­ пени. В случае необходимости промпродукт можно направ­ лять в питание машины в качестве циркулирующего без пред­ варительного его дробления или после додрабливания до не­ обходимой крупности.

Машины типа ОМ (см. рис. 6.10, а) работают как с есте­ ственной, так и с искусственной постелью на отсадочных ре­ шетах 1, под которыми расположены водовоздушные камеры 2 дуговой формы, каждая из которых соединена с одним воз­ душным пульсатором 3. Для подвода подрешетной воды на корпусе 4 отсадочной машины имеется коллектор 5. В конце каждой ступени помещена разгрузочная камера 6 с поворот­ ным 7 и вертикальным 8 шиберами. В камерах установлены роторные разгрузочные устройства 9. Частота вращения ро­

тора в них регулируется автоматически в зависимости от уровня постели тяжелых фракций, измеряемого датчиком 10 поплавкового типа. Если разгрузка тяжелых фракций произ­ водится через искусственную постель, то интенсивность раз­ грузки регулируется автоматически изменением количества воз­ духа, подаваемого в воздушные камеры, приводящего к изме­ нению амплитуды колебаний (до 130 мм) и степени разрыхле­ ния постели. Порода и промпродуктовая фракция из разгру­ зочных воронок 11 удаляются обезвоживающими элеваторами.

Машины ОМ дают хорошие результаты при обогащении углей различной крупности (от 0,5 до 125 мм). Засорение кон­ центрата породными фракциями составляет 0,2—0,5 %; поте­ ри легких фракций в отходах не превышают 0,3—0,5 %.

Питание

men

Концентра!I Концентрат! Пронпродцкл

Рис. 6.10. О тсадочны е машины О М -12 (д) и М О БК -8С (б)

Для обогащения руд серийно выпускаются машины для отсадки мелкого (до 4 мм) материала (ОПМ-13) и средней (до 30 мм) крупности (ОПС-13) с воздушным устройством сото­ вой конструкции.

Для отсадки материала крупностью от 4 до 60 мм выпус­ кается машина МОБК-8С (см. рис. 6.10, 6) производительно­ стью 70— 120 т/ч с многоструйными проточными камерами. Она состоит из трех рабочих камер 1 с решетами 4. В камерах равномерно расположены вертикальные трубы 2 с диффузо­ рами 3, представляющими собой усеченные конусы. Диффузо­ ры примыкают к решету машины. У основания диффузоров трубы соединены горизонтальным листом с отверстиями по ди­ аметру патрубков. Воздух под давлением поступает через пуль­ саторы 5 и патрубки 8 в межтрубное пространство 9, образу­ ющее воздушную камеру. Под действием сжатого воздуха во­ да в межтрубном пространстве опускается и поднимается по трубам, создавая восходящий поток на решете. При выпуске воздуха из межтрубного пространства в атмосферу происхо­ дит обратный ход воды. Подрешетная вода подается в каме­ ры из коллектора по патрубкам 7.

Руда на решета отсадочной машины подается по наклон­ ному желобу. Тяжелые продукты разгружаются через щель <5. Разгрузочная щель перекрывается автоматически по мере на­ копления на решете тяжелых продуктов. Легкая фракция вме­ сте со сливом удаляется через сливной порог. Тяжелые и промпродуктовые фракции выгружаются из машины ковшовыми обезвоживающими элеваторами.

Машина двустороннего действия (см. рис. 6.9, е) с надрешетным расположением воздушной камеры имеет два герме­ тически закрытых отделения, выполняющих одновременно роль отсадочного и воздушного. Машина сложна в эксплуатации и не нашла пока широкого распространения.

Диафрагмовые отсадочные машины широко применяются при обогащении руд черных и редких металлов крупностью до 30 мм. Наиболее распространенными являются машины с вертикальной диафрагмой в перегородке между двумя по­ следовательными ступенями (рис. 6.11, а), как в машине ОВМ-1, или в наружных стенках (рис. 6.11, б), как в машине

МОД-4, а также машины с подвижными коническими дни­ щами (рис. 6.11, в), как в машинах МОД-1, МОД-2, МОД-3 и МОД-6, с числом камер соответственно 1 2, 3 и 6 производи­ тельностью от 6 до 30— 39 т/ч. Машины отличаются компак­ тностью, простотой конструкции и регулировки, жесткостью ре­ жима пульсации, зависящего от хода диафрагмы (3—50 мм), приводимой в движение эксцентриковым механизмом. Одна­ ко из-за ограниченной производительности (не более 40 т/ч) они используются только на драгах или фабриках сравнитель­ но небольшой мощности. Увеличение площади отсадочного отделения с целью повышения производительности диафрагмовых машин приводит к нарушению равномерности пульса­ ций по всей площади, а также увеличению числа диафрагм и усложнению конструкции машины.

Отсадочная высокочастотная машина ОВМ-1 (см. рис. 6.11, я) с вертикальной диафрагмой в перегородке применяется обыч­ но для обогащения мелкозернистых руд и россыпей редких и благородных металлов крупностью -3 (8) + 0,1 мм в режимах

а

6

в

Рис. 6.11. Схемы днафрагмовых отсадочных машин:

а — с вертикальной диафрагмой в перегородке; б — с вертикальной диа­ фрагмой в наружной стенке; в — с под­ вижными коническими днищами

высоких частот колебаний среды (до 850 мин'1) с небольшой амплитудой (до 16 мм) и производительностью (до 4 т/ч).

Диафрагмовая отсадочная машина МОД-4 (см. рис. 6.11,6) с вертикальными диафрагмами в наружных стенках исполь­ зуется для обогащения более крупного материала (до 30 мм) при меньшем числе пульсаций (130—350 мин'1), но большей амплитуде (цо 50 мм) колебаний при производительности до 17 т/ч.

Отсадочная машина с подвижными коническими днища­ ми МОД-2 (рис. 6.12), как и машины МОД-1, МОД-3, приме­ няется для отсадки руд крупностью до 15 мм. Она состоит из двух камер в корпусе 7. Низ корпуса каждой камеры соединен при помощи резиновой кольцевой диафрагмы 6 и цилиндри­ ческой обечайки 4 с подвижной конической воронкой 3. Эти воронки шарнирно закреплены на раме-коромысле 2 и соеди­ нены между собой пружинящей рессорой 1. Рама-коромысло получает качательное движение (130—236 мин-1) от электродви­ гателя 9 через клиноременную передачу и вертикальный шатун­ но-эксцентриковый механизм 8 с амплитудой до 40 мм. Вели­ чину амплитуды регулируют изменением эксцентриситета экс­ центрикового механизма (в пределах 2— 18 мм), частоту вра­ щения эксцентрикового механизма — сменой шкива на валу двигателя. В рабочих камерах между трафаретными решет­ ками установлены решета 5, на которые загружается постель толщиной, зависящей от крупности обогащаемого материала. Подрешетная вода в камеры подается через коллектор 10. Ру­ да поступает на слой постели. Тяжелые зерна разгружаются из конической части первой камеры, промпродукт — из ко­ нической части второй камеры, легкие зерна уходят в слив че­ рез регулируемый порог. Производительность машины МОД-2 составляет 25 т/ч.

Вибрационный концентратор ВК-2М предназначен для от­ садки редкометалльных песков крупностью -3 + 0,074 мм, со­ стоит из двух труб (диаметром 324 мм), подвешенных к раме на пружинах и снабженных вибратором круговых гармониче­ ских колебаний с частотой 1000— 1800 мин"1и амплитудой в вертикальной плоскости 0,2—0,7 мм.

Рис. 6.12. Диафрагмовая отсадочная машина МОД-2