ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Минералды шикізатты байыту технологиясы»

Кендерді байыту практикасында барабанды диірмендер кеңінен қолданылады. Соңғы жылдары ұнтақтаудың жаңа тәсілдері пайда болды, бірақ практикада бұл әдістер көп қолданылмайды. Олар цемент өнеркәсібінде, керамикалық шикізаттарды дайындауда, құрылыс материалдар өнеркәсібінде пайдаланылады.

Барабанды диірмендердің ерекшеліктері

барабанның пішініне байланысты (цилиндрлі, түтікті),

ұнтақтау жүретін ортаға байланысты (құрғақ және ылғалды ұнтақтау),

жұмыс істеу принципіне байланысты (дірілдеу, айналмалы, тепкіш),

қуат көзінің енгізуіне байланысты (шілтер арқылы жүктеу, перифериялық жүктеу, орталық жүктеу ).

4.Барабанды диірмендердің құрылысы

Барабанды диірмендерге шарлы, стерженді диірмендер және өздігінен ұнтақтау диірмендері жатады.
Шарлы және стерженді диірмендер. Ұнтақтау және аса майда ұнтақтауда шарлы және стерженді диірмендер қолданылады. Бұл диірмендердің ішіне майдалайтын шар немесе стержендер салынады. Осы шарлар немесе стержендердің соққысы және үйкеуі арқылы материал ұнтақталады. 6.9-суретте шарлы диірменнің тәсімі керсетілген. Диірменнің корпусы айналғанда шарлар ортадан тепкіш күштің әсерінен корпусқа жабысып және біраз биіктікке көтеріледі. Шарлар төмен құлағанда олардың арасындағы материал ұсақталынады.

Сур. 16. Шарлы диірмен

Аэрофол құрғақ өздігінен ұнтақтау диірменінде арнайы ұнтақтағыш бөлігі жоқ болады.

Айналмалы барабанды диірменінде ұнтақтаудың тиімділігі келесі қағидалармен анықталады:

- ұнтақтаудың технологиялық сызбасымен;

- ұнтақталатын заттың физика-механикалық қасиеттерімен;

- диірменнің жұмыс тәртібі.

5.Ұнтақтаудың технологиялық сызбасы

Диірмендер ашық және жабық циклда жұмыс жасай алады. Ұнтақтаудың ашық циклында материал диірмен арқылы тек бірақ рет келеді.

Ұнтақталған материалдың қажетті өлшеміне жету үшін, бөлшектердің диірменге келген белгілі бір уақытпен қамтамасыз ету қажет. Алайда, бастапқы кендерде әртүрлі өлшемді бөлшектер қатысады және де ұнтақтауға қажетті уақыттарда әр түрлі болып табылады. Қажетті ұнтақтаудың мөлшеріне жету үшін ұнтақтаудың жабық циклы қолданылады, яғни дайын өнім алу және ұнтақталмаған материалды қайтадан диірменге ұнтақталуға жіберу үшін. Бұл жағдайда, диірмен тұйық циклде жіктеуішпен жұмыс істейді. Қайта ұнтақтауға жіберілетін құмдар айналымды жүктеме деп аталады. Айналымды жүктеменің түсімі 100-500% жетуі мүмкін.

Ұнтақтаудың сызбасы ұсақтауға келетін кендердің физика-механикалық қасиеттері, кендердің мөлшері, ұнтақталған материалдың қажетті мөлшері, сонымен қатар қатты мен судың массалық үлесіне қарай тандалады.

Төмен күші бар кендер үшін ашық цикл және алдын ала классификация бойынша ұнтақтау қолданылады. Ал тиімді ұнтақтау үшін көпсатылы сызба керек.

Диірмендердің жұмыс тәртібі барабанның айналу жылдамдығымен анықталады. Кейбір сыни шамаға дейін барабанның айналу жылдамдығын арттырғанда мынадай жағдай орын алады, ортадан тепкіш күш ұнтақталған заттың ауырлық күшіне теңеседі. Онда ұнтақталған заттар барабанның ішкі бетінен үзілмей, онымен айнала бастайды. Кенді ұнтақтау тоқтатылады.

Диірменмен жұмыс жасағанда барабанның айналу жылдамдығы сыни шамадан аз болу керек. Барабанның айналу жылдамдығына байланысты диірмендерде ұнтақтаудың әртүрлі режимдер құралады :
Каскадты режим (барабанның айналу жылдамдығы 0,5-0,6 ). Шары перекатываются внутри барабана (сур. 18а). Кен қажау арқылы ұнтақталады.

Сарқырамалы режим (барабанның айналу жылдамдығы - 0,76-0,88 ). Шарлар барабанның ішкі беттерімен кейбір биіктіктерге бірге көтеріледі, одан кейін траекториямен жеңіл құлайды (сур. 18в). Измельчение в этих условиях происходит преимущественно ударом.

Ұнтақтаудың каскадты режимі жұмсақ кендерге, ал сарқырамалы морт кендерге арналған. Әдетте кендерде әртүрлі беріктіліктегі минералдардан құралады, сондықтан араласқан режим қолданылады, яғни шардың бір бөлігі- барабанның ішіне, ал басқа бөлігі – қылайды(сур. 18б).

Диірменмен жұмыс жасағанға қолайлы болып каскадты режим болып саналады, себебі барабан жоғары жылдамдықпен айналғанда өзекшелер барабанның ішіне тұрып қалуы мүмкін.
7,8 - дәріс

Минералды шикізаттарды гравитациялық байыту

Мазмұны:

2 Минералдардың ауыр сұйықтықтар мен суспензиялардан бөлінуі.

3 Шөгіндіру. Шөгіндіру жүйесі.

4 Концентрациялық үстелдерде, бұрандалы бөлгіштерде, желобтарда, шлюздерде байыту.

5 Пневматикалық байыту.

1.Негізгі түсініктер мен анықтамалар

Гравитациялық процестер тығыздықтардың айырмашылығына, бөлшектердің өлшеміне және формасына негізделген(сурет-1).

Гравитациялық байыту әдістері

1 – сурет. Гравитациялық байыту әдістерінің жіктелуі

Бөлу ( жұмыс) түріне байланысты қоршаған ортадағы процестер құрғақ және ылғалды болып табылады.

Құрғақ процестерге ауа ағынымен жүзеге асырылатын немесе ауа-минералдық өлшемдерде жүретін процестер жаады. Ылғалды процестерге әр түрлі сұйық ортада жүретін процестер жатады(суда,сулы-минералды суспензияларда, ауыр сұйықтықтарда).

Гравитациялық процестерге мөлшері кең диапазонды бөлшектер ұшырайды: оннан жүздеген бөлшекті миллиметрға дейін. Әрбір гравитациялық әдісте бөлшектердің өз оптимальды мөлшері болады.

Гравитациялық процестер ерікті (свободного) және ерікті емес (стесненного) бірлікті түйіршіктердің түсуімен жүзеге асады.

Ерікті түсу – түйіршік бірліктерінің бейорганикалық көлемде қозғалыссыз ортады жылжуы. Белгіленген режимде оған тек ауырлық күш пен қарсылық күш әсер етеді. Бөлінетін түйіршіктер бір біріне ешқандай әсер етпейді.

Ерікті емес түсу – түйіршіктердің біріккен масса түрінде жылжуы. Мұнда ауырлық күш пен қарсылық күш ортасымен, түйіршіктердің бір бірімен қақтығысқан кездегі күштер әсер етеді. Ерікті емес түсу кезіндегі жылдамдық ерікті түсу кезіндегі жылдамдықтан төмен.

Кейбір гравитациялық аппараттарда түйіршіктердің жылжуы ортаның енгізілуімен жүзеге асырылады. Түйіршіктердің қозғалуын ламинарлы және турбулентті ағын ортасымен ажыратылады.

Сфералық формасы 0,012-0,12 мм болатын бөлшектердің ерікті түсуі (падение) қозғалызсыз немесе ламинарлы ағын ортасында Стокс заңына, ал 0,1-1,5 мм мөлшердегі бөлшектер Аллен заңына бағынады:

Стокс заңы: V_св= 0,545d² _ , м/с.

Аллен заңы: V_св= 0,545d _, м/с

Мұндағы: : V_св – түйіршіктердің түсу жылдамдығы, м/с

d – бөлшектердің диаметрі, м

Δ – орта тығыздығы, кг/м³

Δ – түйіршіктердің тығыздығы, кг/м³

µ - орта тұтқырлығы, н_²

Турбулентті режим үшін сфералық формадағы ірілігі 0,8 мм-ден жоғары бөлшектердің ерікті түсуі Риттингер заңына бағынады:

V_св= 4,43 _, м/с

Бөлшектердің турбулентті қозғалысы ірілігі 0,8 мм-ден кіші бөлшектерге қолданылмайды.

Нақты жағдайда минералды бөлшектердің сфералық формасынан ерекшелінетін тағы басқа формасы бар. Бөлшектердің формасы қарсылық күшпен, бөлшектердің түсу жылдамдығына әсер еседі. Түйіршіктердің дұрыс емес формасын есептеу үшін f коэффициенті пайданылады, ол нақты бөлшектердің F және шар көлемінің эквиваленттіне F_ш қатынасы.

Табақшалы бөлшектер f>1.5, сопақша үшін f=1.5, бұрыштыұ үшін f=1.2-1.5, дөңгелекті үшін f=1-1.2-ге тең.

Құрғақ (ауа) және ылғалды ( суда) классификацияны ажыратады. Классификация нәтижесінде екі өнім алынады: ірі (плюсовой, или пески) және ұсақ (минусовой, или слив).

Классификацияға ірілігі 3-4 мм-ден кіші материалдар ұшырайды. Бұдан ірі бөлшектерді бөлу үшін грохоттау қолданылады.

Классификация тәуелді, қосалқы және дайындық процесі ретінде қолданылуы мүмкін.

Классификацияда аппараттардың жұмысістеу принципі түйіршіктердің ерікті және еріксіз түсу заңдарына негізделген. Классификациялық процесс көлденең немесе жоғары ағынды орталарда жүзеге асырылуы мүмкін.

Практика жүзінде кенді байытуда кеңінен гидравликалық, спиральды классификаторлар және гидроциклонды байытулар кеңінен қолданылады.

Гидравликалық классификатор – бір корпуска орнатылған, бір неше ірі фракцияларды өндіретін төрт камерадан тұратын аппарат. Корпусының жоғары бөлігі трапеция сияқты.

пульпа

Гидроциклон – гидравликалық классификациялы жұқа дисперсті өнімдер үшін қолданылатын аппарат.

құйынды

түзілген

Пески
Шөгіндіру /тұндыру/ – судың немесе ауаның жоғары-төмен импульсті ағындарындағы минералдарды тығыздығы бойынша бөлу процесі. Бөлу ортасының қоспалар сипаты бойынша шөгіндіру гидравликалық және пневматикалық деп бөлінеді. Процесс отсадочных машинларда жүзеге асырылады. Пневматикалық отсадочных машиналардағы судың жоғары-төмен ағын поршенның, диафрагманың немесе қысылған ауаның қозғалуынан пайда болады.

Пневматикалық отсадочных машиналарда арнайы пульсатор арқылы импульчтік ауа ағыны пайда болады.

Отсадкалы машиналардың жұмыс істеу приципі келесідей. Ұсақталған руда сумен бірге елекке түседі. Елек тесігіндегі дискіден жоғары жылдамдықпен жорыдан-төмен қарай су ағының бағыты оөгереді.

Отсадкалы машинада негізгі реттелетін параметрлер болып:

• 
  Үгітінді астында суды шығымы
  
• 
  Електегі руда қабатының биіктігі
  

Көлбеу жазықтық арқылы ағатын суда байыту тәсілі – су ағынының динамикалық әсер етуі арқылы, ауыр және жеңіл бөлшектердің әр түрлі траекториясы арқылы қозғалуына негізделген.

Практика жүзінде байытудың бұл түріне концентрациялық үстелдерде, шлюздерде, винттік сепараторларда, ағын желобтарда, конустық сепараторларда және т.б. аппараттарда жүзеге асырылады.
4.Ауыр ортадағы байыту

Ауыр ортадағы байыту процесі – тығыздығы бөлінетін минералдардың аралығында болатын ортада минералдарды гравитациялық немесе ортадан тепкіш күш әсері арқылы тығыздықтарға бөлу.

Жуу (промывка)

Жуу – балшықты материалдардан тазалау процесі.

Жуу процессі келесі аппараттарда жүзеге асырылады:

1. 
   желобтарда
   
2. 
   бутарларда(барабанды жуу грохоты)
   
3. 
   скубберлерде
   
4. 
   мойкаларда
   
5. 
   жуғыш башняларда
   

9. 
   - дәріс
   

Мазмұны:

2.Магнитті сепараторлар

3. Магнитті процестерге әсер ететін факторлар.

1. 
   Минералдардың магнитті қасиеті
   

Магнитті моменттің заттың көлем бірлігіне байланысты магниттелген, масса бірлігіне байланысты – магниттіліктің жойылуы деп аталады.

Минералды заттардың магнитті құрамы магнитті қабылдағыштығымен сипатталады.

Магнит қабылдағыштық – физикалық шама, бір заттың немесе басқа заттың қарқындылығын өзгерту үшін сипатталатын магниттілік.Минералдағы магниттің құрамын сандық сипаттау ерекше магнитті қабылдағыштықпен χ сипатталады.
Ерекше магнит қабылдағыштықтың санына байланысты барлық минералдар 3 топқа бөлінеді:

1. 
   Жоғары магниттілік -χ>4 10-5 м3/кг. Оларды бөліп алу үшін сепаратордың төменгі өрісі кернеуі 120 кА/м дейін.Жоғары магнитті минералдарға: магнетит, , маггемит, титаномагнетит, пирротин және франклинит жатады.
   
2. 
   Төмен магниттілік -χ=(750-10) 10^-8 м³/кг. Сепараторлардың жоғары өрістілігі бұл минералдардың қарқындылығы жүзеге асыру үшін (800-1600 кА/м). Төмен магнитті минералдарға - окислдер, гидроокислдер, карбонатттар, темір және марганца, ильменит, вольфрамит, гранат, биотит т.б жатады.
   
3. 
   Магнитті емес -χ<10^-7 м³/кг. Бұл әдісте магнитті сепорация өндірілмеген. Магнитті емес минералдар - кварц, полевые шпаты, апатит, кальцит, рутил т.б.
   

Төмен өрістілік әдетте ашық көпполюсті магнитті система, төменгі – жабық магнитті системамен құрылады.Магниттік жүйелердің жабық магнит өрісі екі қарама – қарсы полюстер арасындағы кеңістікте құрылған (cур.37)

Бастапқы кен



N S

Магнитті	Магнитсіз
өнім	өнім

Ашық көп полюсті система электромагниттерден құралуы мүмкін,ондай жағдайда сепаратор электромагниттік сепаратор деп аталады (сур. 35а). Егер система тұрақты магниттерден құралса – сепаратор магниттік деп аталдаы. (сур. 35б).

Бастапқы кен	Бастапқы кен

а



б

2-сурет. Айырғыштың ашық магниттік жүйелі принциптік құрылысы а – электромагнитті, б - магнитті

-магнитті система

-жұмыс аймағын кенмен қамтамасыз ету

-Магниттік күштер аймағына имагнитті материалдарды тасымалдайтын апарат

-ванна

Магниттік байыту әдісі магниттік сезгіштігі әр түрлі минерал бөлшектеріне магнит өрісінің әсер ету құбылысына негізделген. Ұсақталған минерал бөлшектерін магниттік айырғыштың біртексіз магнит өрісінен өткізгенде магниттік сезгіштігі жоғарылары электрмагниттік жүйенің полюстеріне тартылып, магниттік сезгіштігі аз бөлшектерден ажырап кетеді. Сепаратордың электр өрісінің минерал бөлшектеріне әсері электрстатикалық байыту әдісінің негізіне алынған. Сепараторға түскен минерал бөлшектер электр өрісінде зарядталып, сепаратордың қарама-қарсы полюстері маңында топтасады. Сондықтан тотыққан кентастарды ауыр суспензияда магнетит, ферросилиций сияқты қатты заттардың сұйыққа араластырылған ұнтағы) байыту әдісі де пайдаланылады. 

Магнитті сепарацияға ісер ететін маңызды 2 фактор бар:

Кенді байыту кезінде , бірнеше магнитті минералдардан тұратындар көп стадиялы схема қолданылыды, бір-бес одан да көп операциялар орындалады.

Мазмұны:

2.Флотациялық реагенттердің классификациясы.

а/ жинағыштар

ә/ көбіктендіргіш

б/ депрессорлар

в/ активаторлар

3.Флотацияға әсер ететін факторлар:

а/ кеннің минералдық құрамы

ә/ ұсақтаудың ірілігі

б/ реагенттік режим

в/ пульпа тығыздығы

г/ пульпа температурасы

д/ флотация ұзақтығы
1.Флотациялық байыту. Байыту фабрикаларында осы әдіспен сульфидті және тотыққан түрлі-түсті кенді, сирек кездесетін металдар кенін, апатит, балқытқыш шпатты, барит, күкірт, графит, тас көмір және тағы басқа шикізатты концентрлейді.

Флотация минералдардың сумен суланатындығы әртүрлі болуына негізделеді. Материалдардың сулану өлшемі болып сызықты шекара “қатты зат – сұйық - ауа” бойында түзілетін суланудың шеткі бұрышы табылады.

Су суланбайтын (гидрофобты) бөлшекпен 1 доғал шеткі бұрыш, ал суланатын (гидрофилді) 2-мен – үшкір. Беттік тартылыс күштер сұйықтың денгейін теңестіруге ұмтылады, сол себептен гидрофобты бөлшек сұйықтың ішінен итеріліп бетіне шығады, ал гидрофилді сұйықтың ішіне батады. Бұл құбылыс минералдардың тығыздығына тәуелді болмайды, ойткені кей кездерде одан да ауыр гидрофобты бөлшкетер батырылмай, ал жеңілдер батып жатады.

Бөлшектердің сулануы адгезия жұмысымен бағаланады:

W_{а ж-т} = δ _ж-г + δ _г-т + δ _ж-т,

Қаншалықты бөлшектердің бетінің көлемге қатынасы жоғары, яғни бөлшектер өлшемі төмен (0,05 – 0,3), соншалықты, олардың сулануы жоғары болады.

Флотацияны жоғарлатуға болады, егер пульпадан ұсақ ауа, олар жоғарға көтерілгенде өзімен бірге гидрофобты бөлшектерді ала кетеді, көпіршіктерін жіберіп отырсақ. Қанша қатты заттардың суланбаулығы және шеткі бұрышы ұлкен болса, сонша ауа көпіршігінің бөлшекке жақындау периметрі және оның батпау мүмкіншілігі ұлкен. Нәтижесінде жеңіл кетіруге болатын сұйықтың бетінде гидрофобты материалдар бөлшегімен көбік қабаты пайда болады. Жақсы суланатын бөлшектер біртіндеп түбіне отырады.