Обогащение на концентрационных столах

Обогащение на концентрационных столах проводится в тонком слое воды, текущей по наклонной поверхности (деке), которая совершает возвратно-поступательные движения в горизонтальной плоскости, перпендикулярные направлению потока обогащаемого материала. Эти аппараты широко применяются для обогащения золотосодержащих, оловянных, вольфрамовых, редкометальных руд и россыпей крупностью 3…0,04 мм.

Концентрационные столы отличаются довольно высокой степенью обогащения, которая в зависимости от крупности материала, и содержания в нем тяжелых минералов может составлять 20…50, а при извлечении свободного золота степень концентрации достигает 1000 и более. Однако концентрационные столы имеют очень небольшую производительность, несмотря на довольно большую площадь концентрации. Кроме того, перед обогащением на столе материал должен подвергаться классификации на классы по равнопадаемости в гидравлических классификаторах, после которой в каждом классе частицы легкого минерала имеют одинаковую скорость падения с частицами тяжелых минералов. При этом размер тяжелых частиц будет меньше на величину коэффициента равнопадаемости, это позволяет значительно улучшить процесс расслаивания материала их на поверхности деки.

Рис.94. Общий вид концентрационного стола

Коцентрационный стол (рис. 94) представляет собой плоскость трапецеидальной или ромбической формы, имеющую небольшой уклон перпендикулярно направлению ее движения. Приводной механизм, расположенный у одной из сторон стола, сообщает ей возвратно-поступательное движение в горизонтальной плоскости. Причем движется дека дифференциально, т.е. она имеет минимальную скорость в начале переднего хода и максимальную в его конце. При обратном движении наоборот – максимальная скорость в начале хода и минимальная в конце.

Дека стола изготовляется из древесины или алюминия и сверху покрывается стеклопластиком, линолеумом, резиной или пластиком. На поверхности деки находятся нарифрения в виде деревянных или медных реек, в также в виде углублений в самой деке. Причем высота нарифлений уменьшается к торцевой части деки. В верхней части деки находится специальная емкость для исходной пульпы и желоб для подачи воды по всей поверхности стола.

Исходная пульпа поступает в приемную емкость, откуда вместе с пульпой попадают на поверхность деки. Минеральные частицы, находящиеся на деке подвергаются действию силы тяжести, силы гидравлического давления смывной воды, направленной поперек деки, силы трения о деку ( для частиц в придонном слое) и силы инерции, вызванной возвратно- поступательным движением деки и направленной вдоль нее. Частицы минерала силой трения удерживаются на поверхности стола и перемещаются вместе с ней от начала до конца хода стола. При быстром обратном ходе деки частицы отрываются от поверхности и скользят вперед. В результате возвратно поступательного дифференциального движения стола частицы перемещаются вперед в продольном направлении деки, причем частицы большой плотности при одинаковой крупности будут передвигаться вперед с большей скоростью, т.к. приобретаемая ими сила инерции их больше, чем частиц меньшей плотности. Сила смывной воды, наоборот будет действовать больше на крупные частицы легких минералов и эти минералы будут перемещаться в поперечном направлении деки с большей скоростью, чем тяжелые частицы.

При воздействии сил, действующих на частицы они будут передвигаться в зависимости от плотности и крупности по равнодействующей силе ( рис. 95).

Рис. 95. Схема движения тяжелых (Т) и легких (Л) минеральных зерен на поверхности концентрационного стола

Под действием силы инерции частицы будут передвигаться вдоль стола с различной скоростью. Скорость передвижения тяжелой частицы Т будет больше скорости передвижения легкой частицы Л, т.е.υ_т > υ_л. Скорость передвижения тяжелой частицы под действием смывной воды, наоборот будет меньше скорости передвижения легкой частицы, т.е. u_т < u_л. Частицы будут передвигаться по своим равнодействующим: тяжелые частицы по направлению ТА, а легкие по направлению ЛВ. Тяжелые частицы представляют собой концентрат, а легкие – хвосты.

Под действием силы инерции и силы смывной воды на поверхности стола происходит также расслаивание материала по крупности. Частицы тяжелого минерала занимают на деке нижний слой, частицы легкого минерала – верхний. Частицы тяжелого минерала по объему меньше и они просеиваются в промежутках между более крупными частицами легкого минерала, которые, занимая верхний слой на деке стола, подвергаются более сильному воздействию потока смывной воды. Наоборот, частицы тяжелого минерала занимают нижний слой и защищены от непосредственного воздействия потока воды частицами легкого минерала и будут двигаться в придонном слое медленно между нарифлениями стода. Эти нарифления позволяют получать на деке как бы два потока – верхний ламинарный и нижний – турбулентный. Турбулентный характер движения воды между нарифлениями способствует расслаиванию материала по плотности и удалению легких минералов, попавших в слой тяжелых ( рис. 96).

Рис. 96. Схема движения потока и частиц между нарифлениями стола

Расположение нарифлений, их высота и расстояние между ними зависят от плотности тяжелых и легких минералов, угла наклона деки, количества и скорости смывной воды и от производительности стола.

Высота нарифлений определяется крупность. Обогащаемого материала и составляет 6…12 мм. Нарифления обычно устанавливаются на деке стола не по всей ее поверхности, срезаются под углом 30…45˚. Наиболее высокие нарифления со стороны подачи питания. Это способствует хорошему расслоению материала в начале процесса концентрирования, Примерно с ¾ длины их глубина нарифлений постоянно уменьшается по направления к разгрузке тяжелых минералов. Это способствует постепенному выделению легких минералов в верхние слои текущей смывной водой, в то время как тяжелые минералы, находящиеся между нарифлениями, постепенно передвигаются к разгрузке. Нижние нарифления на стандартных столах имеют длину равную длине стола, остальные срезают со стороны привода, поэтому верхние нарифления имеют меньшую высоту, чем нижние. Расстояния между нарифлениями обычно составляет от 20 до 45 мм в зависимости от высоты нарифлений и крупности обогащаемого материала. На рис. 97 показаны основные виды нарифлений на современных концентрационных столах.

Рис.97. Типы нарифлений на столах

а – стандартный стол; б – стол СК- 22; в – шламовый стол Холмана; г – стол СКМ – 1; д – песковый стол Холмана

Эффективность расслаивания материала на столе по плотности и крупности зависит прежде всего от амплитуды и числа ходов деки стола, которые в свою очередь определяются крупностью и характером обрабатываемого материала.

При обогащении крупного материала, который располагается на деке слоем большой высоты, необходима большая амплитуда, при которой создается большая подъемная сила восходящего потока между нарифлениями. Число ходов деки при этом принимается небольшим.

При обогащении мелкого материала, наоборот, большая подъемная сила не требуется, поэтому амплитуда уменьшается, а число ходов увеличивается.

В зависимости от максимального размера частиц минералов в питании амплитуда и число ходов стола можно определить по формулам:

мм; (89)

n = мин^-1, (90)

где - амплитуда, мм

d_max – размер максимального зерна в питании, мм

n - число ходов деки стола, мин^-1

Так при максимальной крупности зерен 3 мм амплитуда составляет 24 мм, число ходов стола 200 в минут, в то время как для крупности 1 мм эти значения будут соответственно 18 и 250, а для крупности 0,1 мм – 10 и 400.

При движении частиц минералов на деке стола большое значение имеет величина угла поперечного и продольного наклона деки. Угол поперечного наклона деки выбирается в зависимости от характера и крупности обогащаемого материала и обычно составляет 1…2,5˚(4…12мм на м) при обогащении шламов и 6…10˚ (8…30 мм на м) при обогащении песков. Если угол поперечного наклона будет большим, то скорость пульпы и потока смывной воды на деке будут большими, при этом не только легкие частицы, но и тяжелые будут смываться. При малом угле наклона различие между скоростями передвижения легких и тяделых минералов будут недостаточными для их расслаивания.

Угол продольного наклона деки зависит не только от крупности материала, но и от высоты нарифлений. С увеличением этих параметров продольный наклон деки при обогащении песков может составлять 2…25 мм на м, а при обогащении шламов 1…7 мм на м.

Так как весь процесс обогащения на столе происходит в водной среде, то на разделение минералов существенно влияет плотность исходной пульпы и количество подаваемой смывной воды. Обычно содержание твердого при переработке песков составляет менее 25%, в то время как для шламов – 30%. При большом разжижении пульпы возрастает скорость передвижения материала в поперечном направлении и тяжелые минералы выносятся вместе с легкими, а для расслаивания материала по плотности не хватает времени. При большой плотности пульпы процесс расслаивания также ухудшается и передвижение материала по поверхности деки затрудняется.

Кроме воды, поступающей с пульпой на деку, подается смывная вода, количество которой зависит от крупности руды и угла поперечного наклона деки. Количество смывной воды должно быть достаточным для образования свободно движущегося слоя воды глубиной, достаточной для покрытия максимальных кусков руды. С увеличением угла наклона количество смывной воды увеличивается. Избыток смывной воды, также как и ее недостаток, нарушают процесс разделения материала. Избыток увеличивает скорость поперечного потока воды и потери тяжелых минералов с легкими. Расход смывной воды составляет в среднем от 1 до 2 м³ на тонну исходного материала.

В результате расслаивания по плотности и по крупности на деке стола образуется веер продуктов ( рис. 98 ).

Рис. 98. Веерообразное расположение продуктов на деки концентрационного стола

В верхней полосе 1 этого веера содержаться тяжелые минералы, составляющие концентрат. Далее в полосе 2 располагается промпродукт, состоящий из сростков пустой породы с тяжелым минералом. Нижняя полоса 3 – отвальные хвосты, представленные легкими минералами вмещающих пород. И, наконец, в полосе 4 находятся шламы.

По высоте слоя между нарифлениями материал располагается такде по плотности и по крупности. Самые нижние слои занимают мелкие зерна тяжелого минерала, затем крупные тяжелы, над которыми располагаются мелкие зерна легкого минерала и в самом верхнем слое – крупные зерна легкого минерала. Причем слои минералов не будут параллельными деке стола, т.к. частицы минералов движутся с потоком воды по деке. Так тяжелые минералы концентрируются в углах между нарифлениями, а сверху располагаются легкие минералы, хорошо смываемые водой.

Концентрационные столы, которые были впервые применены для гравитационного обогащения в 1896 году, представляли собой неподвижные столы периодического действия с улавливающем покрытием деки. Однако они из-за малой производительности и низкой эффективности были заменены сотрясательными столами непрерывного действия, которые применяются в настоящее время широко при обогащении руд и россыпей цветных, редких и благородных металлов.

Концентрационные столы принято классифицировать в зависимости от :

- характера обогащаемого материала;

- количества дек;

- способа установки;

- конструкции дек и нарифлений на них.

В зависимости от крупности обогащаемого материала столы подразделяются на песковые, которые применяются для обогащения материала крупностью минус 3 +0,2 мм, и шламовые для обогащения материала крупностью минус 0,2 + 0,02 мм. В свою очередь эти столы могут быть одно- и многодечными. По способу установки столы подразделяются на опорные и подвесные.

Соотношение длины деки и ее ширины определяется крупностью обогащаемого материала. Так, для песковых столов соотношение L : B составляет 2,5 : 2,7, для шламовых столов это соотношение составляет 1,5. На деке песковых концентрационных столов устанавливаются высокие прямоугольные нарифления, а на деке шламовых – низкие прямоугольные чередующиеся с высокими нарифлениями треугольного сечения.

Среди отечественных концентрационных столов наибольшее распространение получили столы типа СКО ( стол концентрационный опорный), столы СК- 22.( опорно-подвесные) Наиболее известные зарубежные конструкции столов- столы Вильфлей, концентрационные столы китайского производства «BY», а также столы Дейстер и Джемени.

Столы типа СКО ( рис. 99) – это плоскокачающиеся концентрационные столы, которые применяются как для обогащения песков (песковые) , крупностью минус 3 +0,2 мм, так и шламов (шламовые) крупностью минус 0,2 + 0,04 (0,01)мм. Состоят они из диагональных дек, количество которых составляет от 1 до 6.

..

Рис. 99. Концентрационный стол опорного типа СКО – 7,5

1 – дека; 2 – приводной механизм; 3 – жесткие опоры; 4 – креновый механизм; 5, 6 – желоба для питания и воды

Площадь одной стандартной деки составляет 7,5 м². Так стол СКО-15 - двухдечный стол с суммарной площадью дек 15 м² Выпускаются также столы с небольшой поверхностью дек – 0,5 и 2 м². Поверхность дек имеет резиновое покрытие. Все деки соединяются траверсами с самобалансным приводным механизмом инерционного типа, который от электродвигателя придает им асимметричные возвратно-поступательные движения. Поперечный наклон каждой деки проводится с помощью кренового механизма. Продолный уклон всех дек регулируется изменением длины опоры. Деки снабжены желобами для распределения питания, приема продуктов обогащения. Приводной механизм и деки опираются на жесткие качающиеся опоры.

Амплитуда колебаний деки пескового стола составляет 18 и 20 мм, шламового 10, 14 мм при числе хода ее 310…350 мин^-1. В табл. 46 приведена техническая характеристика опорных концентрационных столов СКО.

Таблица 46. Техническая характеристика концентрационных столов СКО

К опорным столам, которые применяются для извлечения золота, циркона, рутила, монацита, олова и вольфрамита, а также для извлечения металлов и пластмасс из вторичного сырья, относятся одно- двух и трехдечные столы Вильфлея (Wilfley) (рис.100)

.

Рис. 100. Общий вид двухдечного стола Вильфлея

Диагональные деки стола изготовляются из красного дерева или из клееной фанеры толщиной 19 мм на сосновой раме. Поверхность дек покрывается резиной, линолеумом или стеклопластиком. Нарифления изготовляются из красного дерева или из твердой древисины. Угол наклона дек может изменяться до 8˚. Амплитуда хода дек для песковых столов составляет 10…25 мм при частоте хода 260 – 280 мин^-1, а шламовых – 10…19 мм при частота хода деки

300 мин^-1. Максимальная производительность песковых столов составляет 1,9 т/ч, а шламовых 0,8 т/ч. Расход воды для стандартного однодечного стола изменяется в зависимости от групности и характера обогащаемого материала от 19 до 76 л/мин.

Концентрационные столы опорного типа «BY» производства КНР применяются в основном для извлечения золота. Они имеют максимальную площадь деки 7,5 м² и производительность до 7…10 т/ч.

Трехдечные подвесные концентрационные столы СК – 22 предназначены для обогащения руды крупностью минус 3 + 0,2 мм ( песковые) и минус 0,2 + 0,04 мм ( шламовые). Столы ( рис.101)

Рис.101. Концентрационный трехдечный стол СК – 22.

1 – Электродвигатель; 2 – траверса дек; 3 – желоб для смывной воды; 4 – дека; 5 – желоб для пульпы; 6 – опорная рама№; 7 – траверса привода; 8 – приводной механизм; 9 – противовес; 10 – механизм крена

представляют собой опорно-подвесную конструкцию и имеют три деки общей площадью 22 м², покрытые резиной. Самобалансный инерционный приводной механизм подвешен на тросах к балкам опорной рамы. Приводной механизм – вибратор с тремя парами дебалансов, кинематически связанных между собой, обеспечивает с помощью траверсы возвратно-поступательное движение дек.

Конструкция вибратора позволяет изменять амплитуду движения дек до 22 мм.

Приводной механизм стола подвешен на двух траверсах. Положение его регулируется изменением длины тросов. Деки стола подвешены в четырех точках: две через одиночные траверсы и две через рамочные траверсы, на которых установлены механизмы изменения поперечного наклона дек. Наклон дек регулируется одновременным изменением длины подвески сос стороны привода и индивидуально каждой декой с помощью креновых механизмов, расположенных на противоположных концах дек. Продольный наклон одновременно всех дек регулируется изменением длины тросов подвески со стороны разгрузки концентрата.

На всех деках установлены желоба для приема и распределения исходного материала, а также брызгала для смывной воды. У песковых столов деревянные нарифления расположены параллельно оси деки. У шламовых столов только в нижней части имеется небольшой участок нарифлений, остальная поверхность стола гладкая.