CC BY
15
ИЗВЕСТИЯ УРАЛЬСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ АКАДЕМИИ
МАТЕРИАЛЫ УРАЛЬСКОЙ Вып. 17
ГОРНОПРОМЫШЛЕННОЙ ДЕКАДЫ
10-20 апреля 2003 г.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЭНЕРГОНАПРЯЖЕННОГО СЕЛЕКТИВНОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ ПРИ ОБОГАЩЕНИИ РУД ЕСТЕСТВЕННЫХ КРИСТАЛЛОВ
КАЛАШНИКОВ В. Н.. УСОВ Г. А. Уральская государственная горно-геологическая академия
Большинство естественных кристаллов образуются в породах, которые по своим физико-ическим свойствам, в частности по твердости и прочности, значительно уступают свойствам кристаллов. Эту особенность можно отнести ко многим кристаллосодсржашим породам, а : кристаллы бериллов заключены в слюдитах, кристаллы хризобериллов - в мраморах, аз-яках, мраморизованных известняках, кристаллы алмазов - в кимбсрлитовой пороге, часто ой, и др. Например, слюдиты, в которых заключены кристаллы бериллов (изумруды, ак-ины) - это пластичная, рассланцованная, легкоразрушающаяся горная порода, залегаюша* в жильных тел. В общем случае, как правило, на обогатительную фабрику поступает руда есте-ных кристаллов в виде кускообразной горной массы, разубоженная скальными породами и ичными включениями, в самой руде достаточно крепкими и твердыми. На практике такие руды обогащаются методом промывки полезного ископаемого, совме-й с грохочением. Промывка широко применяется при обогащении руд черных металлов истых, марганцевых), песков россыпных месторождений редких и благородных металлов, г-эоителыюго сырья, каолинового сырья, фосфатов, содержащих глинистый материал, цементи-з^ющий руду или песок. При проведении промывки осуществляется процесс дезинтеграции (разрыхления, диспергирования) глинистого материала с одновременным отделением его от рудных шлиц с помощью воды и соответствующих механизмов, например, в скрубсрс, в наклонной «грытной мойке с вращающимися на валах лопастями и др. В процессе промывки глинистых руд ш песков происходит частичное обогащение материала за счет удаления в слив (отвал) глины, .»держание полезного компонента в которой обычно меньше, чем в мытом продукте. В тех же кЯучаях, когда промывку совмещают с грохочением материалов, удаляют при этом крупные с'лееы (более 30-60 мм), часто не содержащие полезного компонента, степень обогащения руды становится заметной и достигает 2-3 [1, 6].
Анало1ичным способом обращают руды естественных кристаллов берилла и граната (рис. 11 На обогатительную фабрику поступает кристаллосодержащая порода, разубоженная скальными породами, в виде кусков с линейным размером от 400 мм и менее. Обогащение рулы производится путем стадийной дезинтеграции исходного материала, например, щековыми дробилками, затем в скрубере с одновременным грохочением продукта. Измельченная обогащенная руда подвергается визуальному осмотру и отбору из нее кондиционных кристаллов на конвейерах большой аротяженности, в ряде случаев до 1 км.
Руда Q'tiOmfi О-ЧОО
Щноба* ¡рйилха 1 Щекобом dpoóvtra 2
Скрубер
5Q-K0
P>jia 50-120
Рис. I. Традиционная схема обогащения руд кристаллов бериллов (изумрудов, аквамаринов и др.)
Во многом схожей по технологи» операциям является также и широко при» мая в настоящее время технология обог алмазосодержащих руд - кимберлитовой чии при добыче естественных кристаллов за[3].
Обогащение кимберлитовой брекч» известному способу предусматривает щие операции:
- дезинтеграцию исходного матер» целью обособления алмазов и других Н1 плотных и твердых включений относ» мягкого цемента (при условии сохранения; зов);
- классификацию и разделение пол ных твердых компонентов на фракции, в из которых, значительно меньшей по должны концентрироваться алмазы;
- извлечение кристаллов алмазов из лученного концентрата.
Дезинтеграция алмазосодержащей состоящей из кимберлитовой брекчии, в водстве осуществляется стадийно различ»
измельчающими устройствами: щековыми дробилками, валковыми дробилками, барабан» шаровыми и стержневыми мельницами. При этом дезинтеграция руды сопровождается дующим се грохочением. В дальнейшем тонко измельченная руда до 1-2 мм подвергается нительно гидроклассификации, магнитной сепарации, электросепарации, рентгенолюминес! ной сепарации, сепарации на липких поверхностях и т. п. Последние операции выполняются конечной обработки концентрата (дсводки) и применимы лишь в силу малых размеров ко» онных апмазов. Крупные же кристаллы алмазов извлекаются, как правило, вручную.
Основным недостатком известных технологий обогащения руд естественных кристаллов! ляются большие потери конечного продукта - естественных кристаллов - и существенное сн» нис его начес i на. Эю особенно ларам ерно для добычи нрисчаыон бериллов, хризобериллов, натов, рубинов и многих других естественных кристаллов, кондиционные размеры которых тельно больше размеров кристаллов алмаза, а прочностные свойства ниже последних. При, способах дезинтеграция рудной массы производится в режиме увеличения ударных и сжимг (раздавливающих) нагрузок на кускн руды. Такие нагрузки присущи всем известным сп< обогащения кристаллосодержащих руд, использующих щековые и валковые дробилки, ск[ шароьые и стержневые барабанные мельницы. D результате дезинтегрировании рудной мл данными механизмами конечный продукт - кристаллы - интенсивно дробится и растрески» По этой причине на обогатительных фабриках в настоящее время извлекаемость кондициош кристаллов из редкой дорогостоящей руды, добываемой в основном шахтным методом, на пракл ке составляет всего лишь несколько процентов от количества находящихся в руде крис1 Следует отметить, что к классам бериллов и гранатов относятся многие драгоценные камни: изу* руды, аквамарины, хризобериллы, альмандины, уваровиты и др., ценность которых во многом висит от наличия в них механических дефектов (трещин, сколов, царапин и т. п.), многократно снижающих ценность добываемых естественных кристаллов, и приводит к невосполнимым потерям запасов их сырья в земных недрах и существенным материальным потерям из-за низкого хода и качества конечного продукга. Данные недостатки могут быть отнесены в основном к обогащению кристаллосодержащих руд бериллов, хризобериллов, гранатов, алмазов и других кристаллосодержащих руд, схожих с вышеуказанными по физико-механическим свойствам составляющих их компонентов.
Из вышеуказанного следует отметить, что проблема увеличения выхода конечного продукта - естественных кристаллов - и улучшение его качества за счет существенного совершенствования обогащения кристаллосодержащих руд, к которым относятся селективная дезинтеграция руды отделение кристаллов от пустой породы, является весьма актуальной.
В большинстве случаев задача селективного измельчения горных пород применительно к обогащения руд состоит в том, чтобы разрушать объект по поверхностям раздел фаз, с минимальными энергозатратами. Таким обэазом, селективность измельчения можно оп-двумя понятиями - геометрической селективностью разрушения и энергетической се-ью разрушения.
Эти понятия отражают разные стороны процесса разрушения и не обязательно сопровожда-друг друга. Напротив, иногда геометрической селективности разрушения, или селективности тя, достигают, не считаясь с энергетической селективностью или даже за ее счет. Процесс гния горных пород, протекающий и геометрически, и энергетически селективно, является (вным измельчением.
Применительно к обогащению полезных ископаемых можно говорить о разделении фаз (т. е. минерального вещества горной породы, обладающих определенным составом и структурой тия) в основном на двух уровнях: минеральных агрегатов и монокристаллов минералов, раз-I соответственно полезную - рудную и породообразующую - пустопородную фазы. Под геометрической селективностью измельчения минеральной среды можно понимать та-упорядоченное се разрушение, при котором вневь образованная поверхность будет равна ги, разделяющей рудную фазу от пустопородной фазы 5ф. Практически коэффициент раскрытия минеральных зерен, или селективность разрушения, ¡ляется соотношением между общим содержанием зерен рудной фазы в продукте измельче-и содержанием сростков из рудной фазы и пустопородной фазы, выраженной в процентах. Если уровень геометрической селективности измельчения определяется соотношением 1ей «полезной» и «избыточной» частей новой поверхности то, с энергетической точки I. образование и той, и другой частей новой поверхности есть процесс упорядоченного пре-)вания энергии, поступающей от внешних источников.
Энергетическая проблема селективного измельчения состоит в том, что в рамках сущест-1Х технологий измельчения коэффициент этого преобразования - коэффициент использова-энергии - составляет, в лучшем случае, десятые доли процента, т. е. подавляющая часть подлой энергии диссипирует (рассеивается) и не идет на образование ни «полезной», ни «избы-Ь> поверхности.
Энергетически селективным является такое измельчение, при котором подводимая энергия »дуется на образование только «полезной» части новой поверхности. Уровень энергетической твности измельчения определяется значением коэффициента использования энергии (I):
А' =
IV
■иа
(о
ос К - коэффициент использования подведенной к измсльчитсльному аппарату' энергии; И' --ергия вновь образованной «полезной» поверхности; е„ - работа взаимодействия частиц минерала и рабочих органов измельчитсльной машины друг с другом и между собой; Со - все остальные ■иы работ (сил трения в узлах машины и т. д.).
Теоретический анатиз и эксперименты позволяют утверждать, что физической основой рациональной организации процессов измельчения применительно к задачам обогащения руд является принцип селективности их дезинтеграции, сочетающий ряд требований, которые можно разить на две группы. Первая группа состоит из условий, которые должны соблюдаться в процессе эозрушения частицы материала, вторая - после разрушения. Согласно первой группе условий, в ароцессс разрушения создаваемые в теле напряжения должны иметь высокий градиент и при этом достигать максимума в зоне поверхностей раздела минеральных фаз, и только там. В результате быстрого убывания напряжений с расстоянием от указанных зон целостность фазовых объектов не будет нарушена а будет обеспечен мсжкристаллитный характер разрушения и, значит, геометри--еская селективность разрушения. С другой стороны, в соответствии со второй группой условий, ■осле разрушения должны быть сведены к минимуму диссипативные взаимодействия, возникающие при трении частиц материала, среды и рабочих органов машины. Для этого процесс дезинтеграции должен быть кратковременным, а готовый продукт должен немедленно удаляться из рабочей зоны.
Традиционные техника и технология измельчения руд, несмотря на длительный период всршенствования, оказались построенными на принципах, прямо противоположных прин селективной дезинторации. Этот фак- объясняется заимствованием обогатителями оборудо разрабатывавшегося для беспорядочной дезинтеграции материала с единственной целью со ния его исходных размеров. Поэтому нет ничего удивительного в том, что современные тех гии массового измельчения руд решают задачу, весьма далекую от основной задачи рудо-товки, — раскрытие минералов (обнажение межфазных границ).
Анализ известных теоретическич и экспериментальных исследований в области селе ~ го измельчения показывает, что мельницы нового поколения должны работать в условиях м мального времени пребывания частиц материала в диссипативных контактах. Иными с; конструкция измельчающего аппарата должна быть такой, чтобы отношение объема его ~ зоны и производительности было минимальным, а готовый продукт должен немедленно диться из рабочей зоны и отделяться от недоизмсльченной части материала. Важнейшим у" процесса селективного измельчения является возможность регулирования создаваемой ра органами мельницы нагрузки на измельчаемый материал и возможность создавать строго фи рованную нагрузку на каждом этапе измельчения за счет изменения технологических п или конструктивно.
Все вышеуказанные условия селективного измельчения кристаллсодержащих руд мог)т полной мере реализовываться предлагаемой нами вышеуказанной технологией измельчения, скольку измельчитсльные установки, реализующие предлагаемую технологию, работают в п точном режиме, это обеспечивает кратковременное нахождение измельчаемого материала в измельчения (в пределах десятков секунд), а высокая динамика процесса измельчения обсс ет достаточное число контактных нагрузок на измельчаемые частицы материала пустой г Регулирование величины контактных нагрузок на измельчаемый материал и создание строго сированных нагрузок осуществляется соответствующим выбором формы и размеров рабочих ганов - щеток ротора и угловой скорости вращения последнего.
Для решения вышеуказанной проблемы нами предлагается дезинтеграцию кристаллосо жащей рулы и отделение кристаллов от пустой породы производить в режиме энергонапряже: го селективного измельчения данной руды по определенной технологической схеме его реал ции. Ого достигается тем, что при обогащении руд естественных кристаллов путем стадий дезинтегрирования кускообразной рудной массы с одновременным разделением на фракции ходного продукта и извлечения кристаллов из полученного концентрата, дезинтеграцию к) рудной массы и отделение кристаллов от пустой породы производят за счет послойного сел© но го разрушения вмещающей породы в среде породоразрушающих тел, обладающих малой сой и высокой степенью взаимодействия с кусками руды и производящих повышенное число тов разрушения породы в единицу времени. При этом твердость породоразрушающих тел н: твердости обогащаемых кристаллов и выше твердости вмещающей породы. В результате пре гаемая технология обогащения позволяет в процессе дезинтеграции рудной массы и отдел кристаллов от пустой породы избежать сжимающих и ударных разрушающих нафузок на сталлы. Это позволяет производить обогащение руды без механических повреждений сод щихся в ней кристаллов [4, 5].
Иородоразрушающими телами в предлагаемой технологии энергонапряженного из мел ния являются упругие вращающиеся нити в виде щеток, например, из металлической про твердость которых ниже твердости кристаллов и выше твердости вмещающей породы кр образующей руды. Это позволяет в процессе дезинтеграции рудной массы и отделения кр от пустой породы, в отличие от известных способов, избежать сжимающих и ударных нагр так как упругие нити вращающихся щеток имеют малую массу. Имея малую массу, упругие н взаимодействуя с породой, практически не создают сжимающих и ударных нагрузок, но зф тивно разрушают поверхность породы вследствие ее усталостного разрушения, которое, как вестно, возникает после многократно повторяющихся напряжений в породе. Упругие нити щающихся щеток обеспечивают в породе создание вышеуказанных напряжений, так как ча контактов упругих нитей с кусками руды в предпагаемом способе на несколько порядков вы частоты таких контактов рабочих органов (шаров, стержней и т. п.) в дезинтеграторах, исполь: мых в известных способах обогащения руды. Твердость нитей по предлагаемому способу изм чения ниже твердости кристаллов и выше твердости породы, окружающей кристаллы (т. е. в щающей породы), что позволяет эффективно производить дезинтеграцию рудной массы и отд нис кристаллов от пустой породы в щадящих режимах, не наносящих механических поврежде
>(х-г*х)
кристаллам. Из вышеизложенного слсдует, что в целом предлагаемый способ обогащения естественных кристаллов обеспечивает многократное увеличение выхода конечного продукта иное улучшение его качества. При этом значительно экономятся уникальные запасы кристаллосодсржащих руд в земных недрах. Функциональная схема энергонапряженного селек-измсльчения обогащения руд естественных кри-предлагаемым способом (рис. 2) осуществляется ющим способом.
Исходный продукт I - руда в виде кускообразной массы с линейным размером куска 2 X (примени-к обогащению бериллов X <, 400 мм) подвергают ному дезинтегрированию и отделению кристаллов пустой породы в среде вращающихся упругих нитей в щеток 2, например, из металлической проволоки. При поскольку кристаллосодержашая вмещающая порода слюдитов, известняков, трапела. мрамора, кимбер-й породы и т. д.) имеет в основном невысокую ь и твердость, равную На*,, по сравнению с ос-ыми компонентами руды (обломками скальных по-включениями и самими кристаллами) с твердостью то она эффективно разрушается нитями щеток 2, то-как остальные компоненты руды разрушению практи-не подвергаются при предлагаемом способе. При существенную роль играет предлагаемая в способе упругих нитей щеток 2. Их твердость должна ниже твердости кристаллов (в том числе скальных |Д и различных включений в руде) и выше твердости самой кристаллосодержащей вмещающей породы е. слюдитов, трепелов, известняков, мраморов, кимбер-й породы и т. п.). Такое условие твердости упругих I щеток 2 позволяет производить дезинтеграцию руды без механических повреждений со-ащихся в ней кристаллов, например, нанесения на них царапин или частичного разрушения рания) некоторого объема кристалла.
Упругость нитей щеток 2 обеспечивает высокую степень контакта с самой разнообразной игурацией кусков руды. Выполнение рабочих тел дезинтегратора в виде нитей существенно шаег частоту единовременно протекающих актов разрушения породы в предложенном спо-т. с. обеспечивает наиболее эффективное усталостное разрушение породы. Это также способствует эффективному разрушению всей поверхности куска руды, имеющей твердость Н^. Кроме того, упругие нити щеток 2 воздействуют на породу без сжимающих и ударных (раскаты-мкнцих) нагрузок, так как нити в процессе работы упруго деформируются при контакте с куском зуды и имеют малую массу, недостаточную для создания ударных разрушающих нагрузок на позорна каждой стадии обогащения поверхность кусков руды в области менее прочных пород селективно разрушается на толщину слоя АХ и грохочением разделяется на фракции. Неразрушив-виеся крупные куски крепкой породы с твердостью Н^, практически не содержащие кристаллов, «осле грохочения удаляются из технологической линии и при необходимости подвергаются контролю визуатьному или с помощью приборов для поиска особо крупных кристаллов. Другая более мелкая фракция, прошедшая через грохот и уже имеющая повышенное содержание кристаллов, шправляется на последующую стадию обогащения по вышеуказанной аналогичной схеме, т. е. эодвергается дезинтеграции кусков руды, отделению кристаллов от пустой породы, разделению хусков руды на фракции, выводу крупных кусков крепкой породы из 1елноло1 ический линии и ■»даче руды, прошедшей через грохот, для повторного обогащения. Такой стадийной обработке -»двергают рудную массу до тех пор, пока максимальные размеры кусков обогащенной руды не уменьшатся до размеров, близких к размерам кондиционных кристаглов Х„. Другими словами, на сонечной стадии обогащения получают концентрат с размером кусков (Х - пАХ) £ Хк (п - число стадий обогащения).
Хонцгнтра/п ЛЬжАе:(г-ллхУ>х*
Рис. 2. Функциональная схема энер-онапряженного селективного измельчения при обогащении руд естественных кристаллов
I
Руда О-ЗОО
Руда о-гоо
Риво 0-100
Руда Q-ьОт/ч О-ЬОО
I
Порода лоо-иоо
Предлагаемая схема обогащения позволяет многократно сократить объем конце значит существенно уменьшить трудозатраты и повысить производительность по извл кристаллов.
Мелкую, разрушенную в процессе дезинтеграции г размером кусков X^ меньше минимальных размеров конд ных кристаллов в ряде случаев целесообразно выводить из логической линии обогащения как пустую. Это суще кратит объем концентрата, например, при добыче кри рилла, хризоберилла, граната и др. Если же производят ние руды, содержащей мелкие кристаллы, например аг
\ £ 1 -ях^юо вся мелкая фракция, получаема! при стадийной дезикге
^-' остается в концентрате (не показано). В конечном итоге,
ченный по предлагаемому способу селекгивного измелг концентрат содержит минимазьно поврежденные и дс очищенные упругими нитями щеток 2 кристаллы, так как теграция руды и отделение кристаллов от пустой породы водятся в щадящем для кристаллов режиме.
Реализацию энергонапряженного селективного из ния при обогащении руд естественных кристаллов наиболее лесообразно выполнять по модульной схеме обогащения (рис При этом схема модуля концентратора полезного искот показана на рис. 4. Предлагаемая технологическая линия щения кристатлосодсржащей руды позволяет эффективно
I
Sb —
Порода 100-200
Порода
50-100 Котектрст
0-50
Рис. 3. Модульная схема
обогащения руд естественных кристаллов
ствлять процесс селективного измельчения кристал-лосодержащей руды с высокой степенью передачи (т. е. энергонапряженности) механической энергии мелющих органов модулей селективно измельчаемому продукту. Кроме того, данная модульная схема позволяет обеспечить производительность измельчения в любых промышленных масштабах обогащения и существенно повысить качестве- обогащенного продукта (т. е. кристаллов) на выходе.
Энергоемкость процесса селективного измельчения по предлагаемой технологии можно в достаточной мерс проанатизировать через удельные затраты на измельчение е,* которые можно определить из следующих уравнений [2]:
X • дд
йода и*<
г -г(|)+е(2)+е(,)+е<4)-уд -еуд + еуд уд +ьуд »
(2)
Рис. 4. Схема модуля концолратора
'уя
9Ь Р1 . S
-1п—;
la2 Е S0
т ЩКт-\)Рг1, bjK^ - 1)Я2/,2 2 2 >* --2^£-(S'So)--- ( о)'
16 агЕ
е(Уд =—(S - S0)\
где е(Уд - удельные затраты энергии на совершение работы по предельно упругому деформи
нию, запасенной единицей объема измельченного материала; - удельные затраты энергии
288
ивстичсскис деформации, искажение и сжатие кристаллической решетки, сопровождающиеся жэ-икновением точечных дефектов и линейных дислокаций, запасенной единицей объема частиц Ltcuoro материала; е'Д' - удельные затраты энергии на преодоление сил трения, энергии образо-Ьм и разрушения агрегатов, создание разности потенциалов, поляризацию частиц измель-Квсчого материала, запасенной единицей объема частиц; е'Д' - удельные затраты энергии, связан-
рк с нарушением сплошности измельчаемого материала, разрывом химических связей вещества Ьдоованисм новой свободной поверхности (с учетом влияния внешней срсды и поверхностно-кгмвных веществ на физико-механические свойства измельчаемого матсриата), выделением ■рытой теплоты образования единицы новой поверхности, запасенной единицей объема измель-Ьвемого материала; b - коэффициент объема учитывающий форму разрушаемого тела; Р - предел ■рсчности измельчаемого материала на сжатие; аг - коэффициент поверхности, учитывающий ферму частицы; Е - модуль Юнга измельчаемого матсриата; S- удельная поверхность материала Ьсле измельчения; So - удельная поверхность твердого тела до начат его измельчения; Кпш - ко-жсициент пластичности измельчаемого матсриата; А - толщина слоя, в котором совершаются сэстическис деформации; j, - энергия, расходуемая на преодоление сил трения; о„. - удельная ж:аерхностная энергия твердого тела при контакте с воздухом; - поверхностное натяжение ■икости при контакте с воздухом; о,/ж - адгезия при контакте твердого тела с жидкостью; q^ -■рытая теплота образования единицы новой поверхности при разрушении твердого тела з возду-с: <7ж, - то же, жидкости в воздухе; q^ - теплота смачивания твердого тела данной жидкостью.
Вышеуказанные уравнения (2), (3), (4) позволяют количественно и качественно оценить зиогонанряжснность процесса селективного измельчения кристаллсодсржащих руд по предла--эгмой технологии. Так, с одной стороны, для повышения эффективности измельчение неэбходи-к производить с минимальной величиной S, т. е. с максимальным размером частиц, получаемых ж: разрушении пустой породы в руде. Однако размер данных частиц ограничивается максимапь-л допустимой контактной нагрузкой рабочих органов измельчительной машины, не разрушающей сами кристаллы при работе данной машины. Поэтому для энергонапряженности процесса шмельчения по предлагаемой технологии необходимо максимально увеличивать число единичных актов разрушения при контактах вышеуказанных рабочих органов в единицу времени, разрушающих пустую породу в руде. Число единичных актов разру шения может быть достигнуто уве-жчением числа рабочих элементов (стержней, отрезков проволоки и т. п.) - щеток и скорости ее дошения. Наконец, процесс измельчения для повышения его эффективности необходимо произ-вднть, как известно, при максимальной возможной величине а*,, т. е. измельчение целссообраз-я> производить в жидкости, особенно в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ).
Для определения эффективности обогащения руд естественных кристаллов предлагаемым способом проведены лабораторные исследования. В качестве исходного продукта использована эерилл содержащая руда обогатительной фабрики Матышсвского ГОКа (Свердловская область). В фоцессе исследований на лабораторном стенде в среде вращающихся упругих щеток из металлической проволоки - отрезков стального троса (твердость 6 по шкале Мооса) производилась дезин--гт рация отдельных кусков слюдита (твердость 5 по шкате Мооса) с поперечным размером 150-300 мм, содержащих кристаллы берилла (твердость 8 по шкале Мооса) 8 энергонапряженном хжиме измельчения. В результате селективной послойной дезинтеграции кусков слюдита вскры--ы и отделены от пустой породы кристатлы берилла Визуатьный контроль вскрытых кристаллов кжазал отсутствие признаков свежих механических повреждений (вновь образованных сколов, •эещин или овализации ребер кристаллов и т. п.). Среднестатистический выход кристаллов при трименении предлагаемого способа обогащения по сравнению с показателями выхода кригтатлов м обогатительной фабрике Мапышевского ГОКа (Свердловская область), перерабатывающей ту же самую руду, увеличится в 8,5 раз. Кроме того, лабораторные исследования показали, что при ^»изводительности 1 м: рабочей поверхности щеток, равной по расчетам эксперимента 300-800 кг/ч перерабатываемой горной массы, предлагаемый способ обогащения, по сравнению с «звсстными, снижает энергетические и материальные затраты на дезинтеграцию руды в 1,5 раза и эолес, в зависимости от степени измельчения и физико-механических свойств рудной массы.
Например, при годовой добыче кристаллов на уровне 1991-1993 гг. на Уральских изумрудных копях порядка по 700 кг сырья это составит 70-200 кг данного сырья, а в стоимостном выражении при цене 1 кг сырья, равной в пределах 50-100 долларов США. полученная экономия при »недрении предлагаемой технологии энергонапряженного селективного измельчения кристатло-»держащих руд при их обогащении составит около 15 млн долларов США ежегодно. Причем это
289
сиюминутная экономия, без учета невосполнимой и весьма значительной потери данного с при обогащении традиционными методами и неоправданном истощении уникальных Уральских изу мру доноси ых руд.
Таким образом, предлагаемая технология энергонапряженного селективного измель при обогащении руд естественных кристаллов позволяет в ряде случаев в несколько раз пов выход кондиционных кристаллов и существенно повысить их качество. По мнению авторов, работанная технология обогащения может найти самое широкое применение в производстве обогащении руд естественных креиталлов, например, при добыче бериллов, гранатов, р алмазов и т. п. из кускообразной рудной массы, получить при этом существенный экономи эффект при ее внедрении.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Андреев С. Е.. //еров В. А., Зверевич В. В. Дробление, измельчение и грохочение полезных пасмых. 3-е изд., оерераб. и доп. М.: Недра. 1980.
2. Калашников В. //., Усов /'. А. Разработка теоретических основ кинетики измельчения твердых териалов // Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные иско Межвуз. науч. темат. сб. Екатеринбург: Изл-во УГТГА, 1999. Вып. 22.
3. Маланъин М. И.. Крупенина А. П., Черкашина А/. А/. Румянцева В. В. Обогащение алмазосо щих коренных пород и песков. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по гии и охране недр. 1961. С. 17.
4. Патент РФ на изобретение Л& 2058826, МКИ В 037/00. Способ обогащения руд естественных сталлов / В. А. Бобров. В. Н. Калашников, М. А. Саламатов. 1996. 10 е.: илл.
5. Ревнивцев В И.. Хопунов Э. А.. Костин И. М. и др. Селективное разрушение минералов. М.:
1988.
6. Троицкий В. В. Промывка и обесшламливание полезных ископаемых. М.: Недра, 1988. 280 с.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВНУТРЕННЕЙ ТУРБУЛИЗАЦИИ ПРИСТЕНОЧНОГО СЛОЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО КОНЦЕНТРАТОРА
ЧЕРЕПАНОВ Д. В. Уральская государственная горно-геологическая академия
В процесс© разработки различных конструкций центробежных концентраторов одним важнейших условий является разрыхление материала внутри вращающейся чаши. При концентраторов К-180 и К-400 важным технологическим новшеством явилось создание у для взвешивания слоя материала с помощью внутренней подачи ожижающей воды. В отличие концентратора Нельсона, ожижающая вода в данном концентраторе подается не через отве^ чаше концентратора, а через расположенные внутри сс коллекторы, что позволяет проводить деление более эффективно и исключает засорение отверстий, через которые подается вода. С ваемый эффект ожижения способствует эффективному перераспределению материала по сти, позволяет тяжелым частицам в пристеночном слое накапливаться у стенок чаши, а более ким - концентрироваться на поверхности слоя и переходить в хвосты.
Реализуемый режим внутренней турбулизации слоя характеризуется периодическим шиванием материала за счет создания напряжения сдвига в пристеночном слое с после его уплотнением. Механизм расслоения материала подобен механизму отсадки в це» поле. Частота турбулизации слоя и центробежные ускорения при уплотнении определяются структивными параметрами аппарата и технологическими параметрами процесса це концентрации.
При подаче турбулизирующей воды в пристеночный слой изнутри чаши необходимо печитъ размыв и перемешивание слоя с целью высвобэждсния и удаления породных частиц.
Исходный материал в чаше концентратора прижимается к боковым стенкам напра* радиально центробежной силой F&. При подаче струи жидкости в пристеночный слой мате
