Извлечение плотных минералов в активном слое гидравлических шлюзов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

с

ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ: ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ

В.В. Кармазин, П.А. Сыса

Московский государственный горный

университет

Н.И. Закиева

Читинский государственный технический

университет

В.И. Кармазин

Государственная горная академия Украины А.Б. Сыса

Северокавказский государственный технический университет

ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПЛОТНЫХ МИНЕРАЛОВ В АКТИВНОМ СЛОЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ШЛЮЗОВ

В условиях сезонной добычи при обогащении россыпных песков, содержащих золото, олово, вольфрам и редкие металлы, широко применяют простейший обогатительный аппарат - неподвижные гидравлические шлюзы. Он эффективно работает на песках с низким содержанием металлов при широком диапазоне крупности питания. Для эффективной сепарации на шлюзах необходимо, чтобы разность плотностей полезных минералов и минералов пустой породы была значительной, т.е. (бт - 1); (бя-1)>3 [1].

Шлюз представляет собой слабонаклонный желоб прямоугольного сечения с параллельными бортами. Дно шлюза покрывают шероховатым улавливающим покрытием, как правило, - это ячеистые резиновые коврики, удерживаемые сверху металлическими трафаретами. Последние представляют собой сетки, поперечные брусья, панцирные или реечные решетки с крупными отверстиями или металлические планки. Эта армиров-ка донной части шлюза позволяет формировать на ней минеральную постель, задерживающую наиболее плотные фракции.

В последние годы предложено несколько конструкций шлюзов, снабжен-

ных специальными магнитными системами, которые создают в донной части магнитную постель [2]. Последнее возможно при наличии в питании сильномагнитных минералов, например, магнетита или железного скрапа, образующих в магнитном поле пространственные структуры типа флокул. “Магнитная постель” перекрывает значительную часть потока в шлюзе, кроме того, она обладает высокой фильтрующей способностью и, как известно, улавливает частицы размером меньше 0,1 ёс - среднего размера частиц магнитита.

Для частиц, обладающих к тому же свойствами (“золото в рубашке”, ожелез-ненные амальгамы и др.), вероятность их захвата слоем значительно возрастает, так как помимо стерического фактора, влиянию которого в основном и посвящена настоящая работа, эффективно работает и магнитный. По существу в этом случае имеет место процесс высокоградиентной магнитной сепарации в пористых средах.

Имеются практические данные о высокой эффективности извлечения частиц минералов редких и благородных металлов из шлихов руд рассыпных месторождений с помощью сепараторов с активной зоной, формируемой из частиц

естественного магнетита в магнитном поле, создаваемом системой постоянных магнитов. Процесс прохождения минералосодержащей пульпы сквозь активную зону такого рода может быть рассмотрен с позиций статистического моделирования [3]. Происходит постепенное отложение частиц в порах, образуемых совокупностью магнитных прядей. Будем считать радиусы частиц извлекаемых минералов равными R, а размеры каналов, сквозь которые фильтруется пульпа - г. R и г -случайные непрерывно распределенные величины. Процесс осаждения частиц в активной зоне имеет вероятностный характер.

Математическое ожидание массы минеральных частиц, которые остаются в пульпе, прошедшей сквозь активную зону в момент времени t будет:

t R max

М(0 = J 1 P(R<t)F(R. T)c(x)w(x)dRdx,

° Rmin

(i)

где Rmax, Rmin - диапазон изменения крупности минеральных частиц, находящихся с суспензии;

Р (R, t, т) - функция вероятности попадания частицы с размером R в момент времени t в фильтрат при входе ее в активную зону т;

F (R, т) - функция дифференциального распределения частиц по крупности в момент поступления пульпы в активную зону; с (т) - массовая концентрация твердого в суспензии; w (т) - объемная скорость ввода пульпы в активную разделительную зону.

Математическое ожидание объема жидкой фазы, которая в момент времени

ovawpxra и гЪыпктпятр-

---------— | - !

Уж (t) = \ Рж 0- т) w(T)dT, (2)

О

где P*(t, т) - функция, отображающая вероятность прохождения жидкости

Вероятность прохождения частицы радиусом Я сквозь активный слой без задержки Р(Я, 0 будет:

, С гшах

Р^,1)-р2^ /Р„(Г) Р,(г,1)с1г, (7)

Ь я

где р,(гд) определяется из вышеприведенного выражения;

Р„(г) - функция распределения каналов активной зоны по сечениям г;

Бп - суммарная площадь сечения пор, проведенного перпендикулярно направлению движения потока суспензии;

Б - площадь сечения активного элемента.

После преобразований:

P(R.t) =

fr С Гщах

^ i F„ (r)

I-

PW

dr,

(8)

где 1 - расстояние, которое проходят частицы до попадания их в активную зону.

Масса частиц, оставшихся к моменту времени t в активной зоне M(t). будет:

= 1-Р

M(t) =

2 SnCW rmax

Fn (r)

ґ _2_ 2\Ф<Г)*

1-

ф(г)1п p2Ttr

P *r

S , drdR.

Vw Rmax

где ф(г) =--------- I R-3 F(R)dR.

4яр r

Приняв обозначение:

0 = 1-

получим:

M(t) =

i2Sn„..Rrr/D/r Fn(r)

= l-p2^cw J F(R) J

S r! ' ' R Ф(Г)ІПСТ

cr^^vJdrdR.

ч>(р)* _

(9)

Выражение (9) может быть использовано при расчетах количества плотных частиц, которые задерживаются в активной зоне и могут затем удаляться из магнетита методом магнитной сепарации в слабом поле.

Следует учесть также возможность закрепления частиц, имеющих пленку окиси железа на поверхности в зонах с наибольшим градиентом, образуемым магнетитовыми частицами, формирующими магнитные пряди активной зоны.

Как известно [4] магнитные силы, возникающие в данном случае, обратно пропорциональны радиусам кривизны полюсов индукционных магнитов (частиц).

Имеет значение скорость протекания частиц вдоль активной зоны, увеличение скорости протекания суспензии снижает значение магнитного извлечения, а также и механического извлечения, как это следует из выражения (9).

Максимальное значение суммы магнитных и гидромеханических сил в пространстве между индукционными магнитами достигается при расстояниях от точки контактов между магнитными частицами, расположенных на расстоянии / = (0,0 + 0,2)г, где г - радиус частиц, соединенных во флокулы.

Использовав следующее выражение, можно определить оптимальное соотношение между размерами частиц извлекаемых тяжелых минералов, обладающих слабомагнитными свойствами п и размерами частиц, входящих во флокулы:

Г1 < Г

Г • Л1

1 -соэ агсБШ —

к т)

(10)

где / = —, х - расстояние от точки кон-г

такта частиц, образующих флоку-лы до точки, где существует максимум сил, способствующих закреплению частиц.

Можно учесть прибавку извлечения частиц тяжелой фракции введением дополнительного сомножителя Е| в выражение (9):

М(1) =

/ТХ Р„(г)

С Кшах ''та

е, Р Xе* / Р(1?) /

8 Кт„, В Ф(Г)1ПС

- О

<р(г):

с!гс1Я.

(II)

На основе проведенных опытов следует указать, что е = 0,75 ч- 0,9 и зависит от

вещественного состава руды, главным образом золотосодержащих частиц и состава магнитной фракции, содержащейся в руде.

Таким образом, получено выражение для определения извлечения частиц тяжелых минералов в активной зоне, состоящей из сфлокулнрованных магнитных частиц.

ЛИТЕРАТУРА

1. Г.С. Андреева, С.Я. Горюшкина, В.П. Небера. Переработка и обогащение полезных ископаемых россыпных месторождении. М. Недра, 1992.

2. В.В. Кармазин, П.А. Сыса, В.П. Мязин, Ю.С. Шевченко. Обогатительный прибор, а с № 2064844. Бюл. № 22. 19. 07. 96.

3. И.О. Протодьяконов, И. Люблинская, А.Е. Рыжков. Гидродинамика и массообмен в дисперсных сисгемах жидкость - твердое тело. Л. Химия, 1987.

4. В.В. Кармазин, В.И. Кармазин. Магнитные и электрические методы обогащения. М. Недра, 1988.

© В.В. Кармазин, П.А. Сыса, Н.И. Закиева, В.И. Кармазин, А.Б. Сыса