СЕРЕДОВИЩА ГРАВІТАЦІЙНИХ ПРОЦЕСІВ

При гравітаційному збагаченні корисних копалин як середовища використовують воду, повітря, важкі рідини і суспензії, розчини електролітів. Реологічні властивості середовищ, що впливають на результати розділення: густина, в'язкість і стійкість.

Густина середовища– відношення маси середовища до його об’єму:

Δ = m* / W*,(1.5)

де Δ – густина середовища, кг/м³; m* – маса середовища, кг; W* – об’єм середовища, м³.

Найчастіше як середовище при гравітаційному розділенні корисних копалин використовується вода, густина якої за нормальних умов (тиск р =0,1 МПа;температура Т = 293ºК) складає 1000 кг/м³. Густина повітря в нормальних умовах – 1,23 кг/м³.

Характеристики деяких важких рідин, застосовуваних в основному для аналізів і вивчення збагачуваності корисних копалин, наведені в табл. 1.1.

Таблиця 1.1 – Характеристики важких рідин

Важка рідина повинна відповідати наступним вимогам:

- густина рідини повинна бути значно більшою густини легкого мінералу, повинна бути регульованою і не повинна змінюватися з часом;

- в'язкість рідини і її розчинність у воді повинні бути мінімальними;

- токсичність рідини повинна бути в межах санітарних норм і вона не повинна взаємодіяти з розділюваними мінералами;

- рідина повинна мати високу здатність до регенерації, а її вартість не повинна бути високою.

Найбільш повно цим вимогам відповідає тетраброметан (нетоксичний, недорогий, не розчинюється в воді і т.д.).

Аналогічні вимоги висуваються і до суспензій. Густина суспензій визначається густиною обважнювача і його об'ємним вмістом у суспензії:

(1.6)

де Δ_с , Δ , δ_о -густина суспензії, води і обважнювача, кг/м³; с_о – об'ємна концентрація обважнювача в суспензії, частки од.

Як обважнювачі можуть бути застосовані: пірит, галеніт, магнетит, феросиліцій та ін.

У практиці гравітаційного збагачення для приготування суспензій на вуглезбагачувальних фабриках використовують магнетитовий концентрат густиною 4400 – 4700 кг/м³, на рудозбагачувальних фабриках – феросиліцій густиною 6800 – 7200 кг/м³, які задовольняють усім вимогам до обважнювачів.

В'язкість– властивість середовищ чинити опір відносному руху їхніх сусідніх елементарних шарів. Причина опорів, що виникають при русі рідин, є внутрішнє тертя між сусідніми дотичними шарами. Відповідно до закону Ньютона сили внутрішнього тертя:

F_T = S μ , Н, (1.7)

де F_T - сила внутрішнього тертя, Н; S - площа дотичних шарів, м²; μ - динамічний коефіцієнт в'язкості, Па∙с; du - різниця швидкостей руху сусідніх елементарних дотичних шарів, м/с; dh - відстань між осями сусідніх елементарних шарів, м; du/dh - градієнт швидкості, с^-1.

При нормальних умовах динамічний коефіцієнт в'язкості води μ = 0,001 Па∙с, а повітря μ = 0,000018 Па·с. Нормальні умови розділення забезпечуються при динамічній в'язкості розділового середовища, яка не перевищує 0,007 Па∙с.

Динамічний коефіцієнт в'язкості суспензії при об'ємній концентрації обважнювача до 40 % визначається за формулою Ванда:

, (1.8)

де μ_с , μ₀ - динамічні коефіцієнти в'язкості суспензії і води, Па∙с; с_о - об'ємна концентрація обважнювача, частки од.

Стійкість суспензії – здатність її зберігати задану густину у різних по висоті шарах. . Підвищення стійкості суспензій може бути досягнуто різними способами: створенням висхідних і горизонтальних потоків; застосуванням обважнювачів визначеного складу; додаванням реагентів-пептизаторів; фізико-механічними впливами.

Література до розділу 1: [1] c. 5 – 22, [2] c. 7 - 14