Обогащение на концентрационных столах

При обогащении на концентрационных столах разделе­ние частиц по плотности осуществляется в тонком слое воды, текущей по слабонаклонной плоской поверхности деки, со­вершающей возвратно-поступательные движения в горизон­тальной плоскости, перпендикулярно к направлению движе­ния потока воды.

Дека 2 концентрационного стола (рис. 4.10) трапецеи­дальной или ромбической формы изготавливается из дерева, алюминия или стеклопластика.

Рис. 4.10. Концентрационный стол СКМ-1

Поверхность ее покрыта ли­нолеумом, резиной или пластиком, на которых крепятся узкие планки, называемые нарифлениями или рифлями 14, длина которых уменьшается в сторону загрузочного лотка 11. Воз­вратно-поступательное движение деки, опирающейся на ро­лики 8, закрепленные на коленчатых рычагах 6, соединенных тягой 7, сообщается приводом, состоящим из электродвигате­ля 9, ременной передачи и рычажно-эксцентрикового механизма 1, через соединенную с декой стола тягу 10. Асимметрич­ный ход деки стола в направлении ее продольной оси обеспе­чивается пружиной 3, закрепленной между кронштейном 5 и упором деки; небольшой наклон ее (1—10°) перпендикулярно к направлению движения регулируется маховичком 4. Вода поступает в лоток 12 и равномерно распределяется по деке по­воротом вертушек 13; исходное питание в виде пульпы загру­жается в лоток 11.

Каждое зерно на деке стола испытывает одновременное воздействие двух сил: гидравлического давления смывной во­ды, текущей поперек деки, и инерции, возникающей при воз­вратно-поступательном движении деки и направленной вдоль деки стола. При движении деки вперед (от привода) с посте­пенным нарастанием скорости весь находящийся на деке ма­териал перемещается вместе с ней до конца переднего хода.

Более быстрый ход деки назад (под действием пружины 3)приводит к проявлению значительных инерционных сил, пре­вышающих силы трения зерен о поверхность деки стола, и движению их по деке вдоль реек. При этом скорость движе­ния удельно тяжелых V₁и легких U₁ зерен будет неодинаковой.

Зерна большей плотности, обладающие большой инерцией, будут перемещаться вдоль деки быстрее, чем менее инерцион­ные зерна меньшей плотности, т. е. значение V₁будет больше U₁ (рис. 4.11).

Рис.4.11. Схема разделения зерен по плотности на деке концентрацион­ного стола

Смывная вода, наоборот, с большей силой будет действовать на зерна легких минералов, так как при одном и том же весе частиц легких и тяжелых минералов площадь по­перечного сечения, определяющая силу гидравлического давле­ния смывной воды, у частицы легкого минерала будет боль­ше, чем у тяжелого, поэтому и скорость перемещения попе­рек деки зерен легкого минерала U₂ будет больше скорости пе­ремещения зерен тяжелых минералов V₂. В результате этих яв­лений на деке стола образуется расходящийся от места загруз­ки веер зерен различной плотности. В наиболее удаленной от привода зоне концентрируются зерна наиболее тяжелых мине­ралов (тяжелая фракция), ближе к приводу — зерна наиболее легких минералов (легкая фракция), между ними — зерна ми­нералов с промежуточной плотностью или сростки тяжелых и легких минералов (промпродукт).

Шламистые частицы удаляются смывной водой в начале де­ки стола. При помощи делительных перегородок продукты раз­личной плотности направляют в соответствующие приемники.

Разделению зерен по плотности способствуют рифли, меж­ду которыми материал в результате сотрясаний стола подвергается не только расслаиванию по плотности, но и сегрега­ции. В самой нижней части слоя материала концентрируются мелкие зерна тяжелых минералов, над ними — крупные зерна тяжелых минералов, затем — мелкие зерна легких минералов, сверху — крупные зерна легких минералов. Так как скорость по­тока смывной воды уменьшается сверху вниз по его сечению, то наибольшее действие она оказывает на верхнюю часть слоя материала, способствуя смыву зерен более легких мине­ралов. Тяжелые зерна задерживаются рифлями и перемещаю­тся между ними вдоль стола. В результате этого нижняя гра­ница каждой зоны представлена более крупными зернами, чем верхняя.

Разделение зерен легких с плотностью δЛ и тяжелых с плот­ностью δТ минералов происходит эффективно, если соотноше­ние их плотностей в воде δЖ: (δТ - δж)/(δл - δЖ)> 2,5, и затруд­нено или практически невозможно при значении этого соот­ношения менее 1,5. Поэтому концентрационные столы являют­ся наиболее распространенными аппаратами гравитационно­го обогащения (мелкозернистого материала при переработке) оловянных, вольфрамовых, золотосодержащих и других руд и россыпей редких и благородных металлов и углей, разделяе­мые минералы которых характеризуются значительным раз­личием в их плотности.

Обогащению на концентрационных столах подвергается материал крупностью -3 +0,01 мм при обогащении руд и рос­сыпей и -10(13) +0,1 мм при обогащении углей. Более мелкие зерна сносятся потоком воды в шламовую фракцию и прак­тически не обогащаются. Предварительное удаление их вме­сте со шламами улучшает результаты обогащения, предотвра­щает агрегирование зерен в глинистые комки и налипание их на деку стола. Переработка материала более широкого диапа­зона крупности приводит к взаимному засореншо легкой фрак­ции крупными зернами тяжелых минералов, а тяжелой фрак­ции — мелкими зернами легких минералов.

Для повышения эффективности обогащения рудных ма­териалов их разделяют предварительной гидравлической клас­сификацией на 4—6 классов крупности. Чем меньше разница в плотности разделяемых минералов и больше сростков в исходном продукте, тем уже должна быть шкала классифика­ции. Материал крупнее 0,2 мм поступает на песковые, а мель­че 0,2 мм на шламовые столы.

Технологические и конструктивные особенности концен­трационных столов определяются в основном крупностью пе­рерабатываемого материала.

Чем крупнее материал, тем меньше частота (350—230 мин^-1), но больше амплитуда (4—6 мм) качаний деки и угол попереч­ного ее наклона (1—6°), который при наличии особо крупных и тяжелых зерен может достигать 10°. Чрезмерное увеличение уг­ла наклона деки вызывает излишнее увеличение скорости по­тока пульпы и смывной воды, приводящее к смыву тяжелых зерен в легкую фракцию при смещении веера разделения в сторону привода. При малом угле наклона, наоборот, веер раз­деления смещается в сторону разгрузочного торца деки и воз­растает вероятность загрязнения тяжелой фракции зернами легких минералов. Увеличение транспортирующей способности стола при переработке тонкозернистых и шламистых мате­риалов (на шламовых столах) достигается увеличением про­дольного уклона его деки к разгрузочному торцу, а уменьше­ние ее при переработке крупнозернистых песковых материа­лов (на песковых столах) — созданием уклона деки в противоположном направлении.

Для песковых столов характерны более узкие деки (дли­на : ширина = 2,5—2,7), для шламовых — более широкие (дли­на : ширина ≈ 1,5). Высота рифлей и расстояние между ними уве­личиваются с увеличением крупности материала. Высота риф­лей увеличивается также при повышении содержания зерен тяжелых минералов в исходном материале. Наибольшую вы­соту у песковых (от 7—10 до 35—40 мм) и шламовых (от 2 до 22—25 мм) столов они имеют у загрузочного торца деки и вы­клиниваются к ее разгрузочному торцу по высоте до заостре­ния. В современных шламовых столах («Холмана», СКОШ-7,5) поверхность деки имеет волнообразный характер и роль риф­лей выполняют гребни волн. Такие рифли существенно сни­жают возмущение потока воды, производимое ими, что улуч­шает эффективность обогащения шламов. Ликвидация круп­номасштабных вихрей и наиболее равномерное распределение микропульсации скорости в межрифельном пространстве при обогащении, например углей, достигаются использовани­ем рифлей типа «обратная волна» вместо обычных рифлей прямоугольного или треугольного сечения.

Слой воды над рифлями должен быть в 2—3 раза больше их высоты. Недостаток воды ухудшает разделение зерен и сни­жает производительность, избыток приводит к увеличению по­терь тяжелых минералов с легкой фракцией. Оптимальная плотность пульпы, поступающей на деку стола, находится в пре­делах 20—25 % твердого. Количество смывной воды возрастает с увеличением крупности и плотности материала и умень­шается с увеличением угла наклона деки стола. Обычно рас­ход ее не превышает 1—2 м³ на 1 т руды.

Столы различаются количеством (1—6), формой и пло­щадью (0,5—7,5 м2) дек, конструкцией привода и в зависимо­сти от способа их упаковки могут быть подвесными или опор­ными. Опорные столы по сравнению с подвесными имеют меньшие габариты, меньшую массу и более просты по конст­рукции.

Широко используемые при обогащении руд и россыпей многодечные концентрационные столы опорного типа СКО-15, СКО-22 и СКО-30 (рис. 4.12). Они имеют соответственно по две, три или четыре диагональные деки 1, расположенные парал­лельно друг над другом и установленные совместно с привод­ным механизмом 2 инерционного типа на жестких качающих­ся опорах 3. Каждая дека оснащена желобами для приема и регулирования питания 5 и смывной воды б, желобами 7 для приема продуктов разделения и имеет индивидуальный крепо­вый механизм 4 для регулирования поперечного наклона де­ки. Расстояние между деками по вертикали 500 мм.

Рис. 4.12. Концентрационный стол опорного типа СКО-30

Концентрационные столы применяются для обогащения мелких классов (от 2(3) до 0,04 мм) оловянных, вольфрамовых, редкометалльных, золотосодержащих руд, руд черных металлов, а также углей круп­ностью менее 10 (13) мм. Концентрационные столы могут использо­ваться также для флотогравитации. Обогащение на концентрационных столах идет в тонком потоке воды, текущем по слабонаклонной поверх­ности стола (деке).

Технические характеристики отечественных концентрационных столов приведены в табл. 4.20.

Производительность концентрационных столов зависит от характера и максимальной крупности обогащаемого материала. Удельную производительность (q,т/ч∙м) можно ориентировочно определить по эмпирической формуле

(4.13)

- максимальный размер обогащаемого материала, мм.

Общая производительность стола (Q, т/ч) будет:

Q =qF, (4.14)

где F - площадь деки (дек), м².

Таблица 4.20

Технические характеристики концентрационных столов

Производительность (Q, т/ч) концентрационного стола любого размера при обогащении руд можно рассчитывать по эмпирической формуле

, (4.15)

где δ_Р, δ_т, δ_Л - соответственно плотность руды, тяжелого и легкого ми­нералов, кг/м ;

d _ср - средний размер зерен обогащаемого минерала, мм;

F - площадь деки (дек) при оптимальном соотношении длины и ширины, м .

При перечистке промпродуктов производительность столов уменьшается на 20-40 %, а при доводке концентратов - на 50 % по сравнению с производительностью при основном обогащении. Режим работы концентрационных столов:

число колебаний (n, мин) и длину хода (l, мм) концентрационного стола можно определить по формулам:

(4.16)

, (4.17)

где d_mах- наибольший размер частиц обогащаемого материала, мм.

Угол наклона деки стола при обогащении мелкозернистой смеси обычно 1,5-2,5 °, грубозернистой 4-8 °.

Удельный расход воды составляет 1,5-2,5 м³/т при обогащении руд и 0,6-2,4 м³/т при обогащении углей. Причем около 2/3 общего расхода приходится на воду, подаваемую с исходным материалом, и 1/3 - на смывную воду. При обогащении крупного материала расход воды больше, чем при обогащении мелкого.