Формирование сепарационных характеристик Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

УДК 625.75

Е. Ф. Цып и и, Т. Ю. Овчинникова. П. В. Рихтер, Е. В. Ентальне» ФОРМИРОВАНИЕ СЕПАРЛЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК'

Сепарациоиныс характеристики аппаратов и процессов определяют эффективность разделения в обогатительной технологии. Рагаичают идеальные и реальные сенараннонные характеристики [1, 2]. Реальные различаются между собой такими основными параметрами, как крутизна или величина вероятного отклонения Е(мера степени несовершенства аппарата) и граница разделения. Кроме того, на специфический вил кривых сепарационных характеристик оказывает влияние вид реализуемого в аппарате процесса.

Для различного сырья с определенной степенью подготовки его к разделению (раскрытие, формирование признаков разделения и т. п.) и. следовательно, со сложившимся фракционным составом имеет смысл выбирать аппарат с требуемой сепарационной характеристикой (более или менее совершенной).

о б

Рис. 1.11римеры фракционного состава одной и той же руды при полном раскрытии (а) и равномерной плотности распрслслсния частиц по ^ (й) идеальной и реальной сспарапионнмх характеристик (для просготы поладом, что закон Р(5)= 5 ~ линейный)

Из приведенного на рис. 1 примера можно видеть, насколько несущественна точность разделения для руды с полным раскрытием фаз (см. рис. 1. а), так как одинаковой эффективности разделения можно добиться и при идеальной с„(4) и при реальной Ер(^) сепарационных характеристиках:

Ук= Ух= 50 % ; и=0; Е,..,= 1,

здесь - эффективность разделении по критерию Ханкокка-Луйксна.

Нераскрытое сырье в приведенном примере (см. рис. 1, б) разделяется идеальным сепаратором существенно лучше, чем реальным

У* и = У, „ =50%; 0.750«; 0,-0.250*; Ех.лм=0,5;

Укр" Ухр" 50 %; 0Р= 0.670«; и„« 0,330«; Ех.лн = 0,34.

С одной стороны, аппараты или процессы могут позволить добиться более высоких технологических показателей, а с друюй - более шчно разделяющие аппарат и процессы имеют ббль-

Статья подготовлена к печати при поддержке фанта Министерства образования Российской Федерации А03-3.17-437

шую цену. Поэтому выбору аппарата или процесса должен предшествовать анализ фракционного состава разделяемого сырья.

Понятие реального сепаратора связано, прежде всего, с существованием среднестатистических сил взаимодействия частиц между собой в ходе разделения: градиентной и сопротивления от соударений (1, 2], значение которых возрастает с увеличением концентрации твердых частиц в зоне разделения. Кроме того, на реальных сспарационных характеристиках сказывается влияние технологических факторов (влажность, зафязнение поверхности частиц, изменение интенсивности полей, колебания характеристик среды разделения и т. д.) и тех физических свойств частиц материала, которые нарялу с основным свойством разделения влияют на величину и характер сепарирующих сил (во многих процессах это крупность, в гравитации плотность-крупность-форма, в магнитной сепарации магнитная восприимчивость-плотность-крупность и т. д.).

Все эти факторы интегрировано влияют на вид сепарационной характеристики, увеличение их числа и степени воздействия приводят к большему отклонению реальной сепарационной характеристики от идеальной, ступенчатого вида.

Рассмотрим особенности сспарационных характеристик основных процессов обогащения и проанализируем возможности улучшения итоговых сспарационных характеристик.

Для большинства обогатительных аппаратов (в том числе многих гравитационных) характерный закон сепарационных характеристик нормальный, логнормальный, гиперболического тангенса (рис. 2, а). Главными способами их улучшения является оптимизация (снижение) нагрузки, что приводит к увеличению крутизны в рабочей точке. Крутизна также меняется при переходе от одного способа подачи материала в зону разделения к другому (например, от поверхностного -характерного для электрических и некоторых магнитных сепараторов, к объемному) или при большом числе мешающих факторов в исходном материале (переменная влажность, наличие большого количества шламов), или при существенном взаимовлиянии нескольких физических свойств (плотность-крупность, магнитная восприимчивость-плотность, электропроводность-крупность, флотирусмость-крупность и т. д.).

Рис. 2. Сспарационпые характеристики раинчиых обогатительных аппаратов: а-отсадочные машины, тяжелосрелные сепараторы, гидравлические классификаторы: б - радиометрический сепаратор: в - |рохот; г - концетратор; д - флотомашина

Процесс информационного (радиометрического) разделения двухоперационный. Это делает сспарациониую характеристику радиометрического сепаратора отличной от прочих [3]. На се вид влияют: точность идентификации компонента (на крутизну), точность выполнения механических операций по удалению (Д,, Д: на рис. 2, б), вид удаляемого продукта (на упомянутом рисунке удаляются богатые частицы, если содержание и признак имеют положительную корреляционную

Рис. 3. Сепарационные характеристики, реализуемые кхиологическими схемами: а - с первоначальным разделением на машинные классы грохочением и последующим разделением по физическому признаку £ по разным границам; б-с внутренней циркуляцией одного из продуктов в многопродуктовом сепараторе: я - с перечисткой одного из продуктов в повторной операции; г с перечистными и контрольными операциями в замкнутом цикле; д -г разделением по двум физическим свойствам

со сложной границей разделения

связь). Анализ вида кривой позволяет выбрать путь совершенствования сепарационной характеристики.

Г рохот имеет специфическую сепарационную характеристику (см. рис. 2, в). Например, по надрешетному продукту она имеет единичное значение, если d больше размера отверстия сита do. Вероятность перехода меньших по размеру частиц чем d0 переменна - от минимальных значений для малых d до приближающихся к единице для крупных, таких, как d s don («трудные зерна»). Увеличение продолжительности грохочения (длины грохота) позволяет улучшить вид (крутизну) сепарационной характеристики и приблизить граничную крупность разделения к размеру отверстий просеивающей поверхности d0.

Фактор времени является значимым для концентраторов аппаратов с периодической разгрузкой накопленных в рабочем обьеме аппарата тяжелых минералов (см. рис. 2, г). После заполнения рабочего объема тяжелыми минералами вновь посту пающие частицы этих минералов начинают уходить в хвосты. Чем дольше аппарат работает сверх номинального времени /,„ тем больше потери и «хуже» сепарапионная характеристика аппарата.

Флотомашины имеют сепараиионные характеристики с экспоненциальным законом (см. рис. 2, с)). При минимальном времени флотации в пенный продукт с большей вероятностью переходят легкофлотируемые частицы, но при этом вид сепарационной характеристики в наибольшей степени отличается от идеального, максимальное время флотации позволяет извлекать в концентрат и труднофлотируемые частицы. Необходимость получения качественных концентратов требует малого времени флотации и большою числа повторных операций, что позволяет добиваться нужной крутизны при нужной границе разделения.

Схемные решения также позволяют добиваться улучшения технологических показателей разделения за счет формирования лучших итоговых сепарационных характеристик сложных процессов и схем, нежели сепараиионные характеристики элементарных процессов и отдельных операций.

Это иллюстрируется применением предварительного разделения сырья на машинные классы с последующим их разделением при оптимальных для классов границах (рис. 3, а).

В многопродуктовых обогатительных аппаратах (см. рис. 3, б) возможно выделение продуктов, в том числе с. репарационными харак—еригтикями, в идеале прямоугольного (штриховая линия), а в реальности колоколообразного вида (сплошные линии 2, 3, 4) (1, 2J. Такие характеристики свойственны промежуточным продуктам. Если один или несколько из них возвратить в голову процесса, есть вероятность частичного перехода промежуточных фракций в «свои» конечные продукты.

Последовательное выполнение операций также позволяет получить несколько продуктов (см. рис. 3. в). Если границы разделения в операциях различаются существенно, в двухоперацион-ной схеме получается концентрат, хвосты и промежуточный продукт, который, как и в предыдущем варианте, имеет в идеале прямоугольную, а в реальности кол околообразную сепарационную характеристику (1,2].

Если границы в последовательных операциях одинаковы, то несколько улучшается сепарапионная характеристика повторно обогащаемого продукта, а выход промпродукта невелик.

Существенного повышения эффективности разделения за счет улучшения итоговой сепарационной характеристики можно добиться созданием циркуляционных гготоков из продуктов пере-чистных и контрольных операций (см. рис. З.г).

Если ни один из потенциальных признаков разделения не ггозволяет добиться качественною разделения, в некоторых случаях использование двух или более признаков и сложной границы разделения может дать приемлемые результаты (см. рис. 3, д). В этом случае с применением аппаратов с одномерными сепарационными характеристиками потребуется многооперационная схема или, при возможности реализации (например, радиометрическим сепаратором), - однооперацион-ная.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Тихонов О. //. Введение в динамику массопереноса процессов обогатительной технологии. Л.: Недра, 1978. 198 с.

2. Тихонов О. //. Закономерности эффективного разделения минералов в процессах обогащения полезных ископаемых. М.: Недра, 1984. 20? с.

3. Цыпип Е. Ф. Тютчева Н. Л/.. Гклевин А. Е. Анализ процесса разделения в радиометрических сепараторах с использованием сспарационньк характеристик // Обогащение руд. 1990. № I. С. 4-7.

4. Цыпин Е. Ф Предварительное о5огащение //Изв. вузов. Горный журнал. 2001. 4. С. 82-104.

УДК. 625.75

Б. Н. Кравеи, В. Я Потапов, С. Н. ( коОпов. Р. А. Катании, В. В. Пшаиив

РАЗРАБОТКА ДАТЧИКОВ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ РУД ИНДУКЦИОННЫМ РАДИОРЕЗОНАНСНЫМ МЕТОДОМ (ИРМ)

Содержание ценных компонентов в продуггах разделения - один из основных технологических показателей, по которому оценивается эффективность любою метода обогащения. При радиометрическом обогащении, как и при других обогатительных процессах, разделение руды на проду кты осуществляется не по содержанию полезного компонента, а по какому-либо физическому свойству с ним связанному - причнаку разделения. Для индукционной радиорсзонансной сепарации таким признаком разделения служит электропроводность кусков руды (табл. I), количественно оцениваемая по влиянию кусксв на добротность измерительного контура .

Таблица 1

Элекгрома! нишые свойства минералов и пород

Минерал, порола Удельное элскфическос сопротивле^е. Омм Магнитная восприимчивость, м'/кг

Халькопирит 1,2 10'5-6-10' 0,7-4-Ю"'

1 Пирит 1,4-10''- 10"' 0.1-0.6-10 я

Халькозин 810"5-610'2 0,03-0,04-10*

Сидерит 10-10' 28-1 20-10'*

Магнетит 3-Ю-'- ю-4 0.146 - 1.02-КГ*

Аргиллит 10-4-10* немагнитный

Алевролит 1,5-10- 6- 10г немагнитный

Фрайбергит 0.4 1С 0.4 - 1,8-10'*

Арсснопирит 2-105-2-102 1.3-10*

Борнит 8-10'5-6 102 0,7-4-10"

Естественно, что эффективность ИРМ во уногом зависит от степени соответствия величины изменения добротности контура и содержанием з куске ценного компонента, поэтому необходима некоторая корреляция между этими величинами. Однако существуют причины, нарушающие соответствие между ними: колебание массы кусков в пределах определенного класса крупности; присутствие в кусках руды других минералов, близких по электропроводности к ценному минералу; характер распределения минералов в кусках руды и др. Для некоторых типов руды полезных ископаемых причиной нарушения соответствия может явиться присутствие в руде минералов с высокой магнитной восприимчивостью, например, для сульфидных медно-никеливых руд таким минералом является магнетит.

' Мокроусов В. А.. Лтеев В. А. Радиометрическое обогащение нерадиоактивных руд. М.: Недра, 1979. 192 с.