Отсадочные машины в обогащении полезных ископаемых
ВВЕДЕНИЕ
Отсадочные машины с ручным приводом были известны ещё в древние времена. Первая поршневая отсадочная машина применена в начале 19 века в рудном бассейне Гарц (Германия) для обогащения свинцовых руд (т.н. гарцевская поршневая отсадочная машина).
В 1867 французский инженер Mapсо разработал и применил отсадочную машину с механическим приводом поршня, а в 1892 Ф. Баум в Германии изобрёл беспоршневую пневматическую отсадочную машину с возбуждением пульсаций воды сжатым воздухом. Позднее для обогащения мелких классов руд появились диафрагмовые отсадочные машины, создающие колебания среды эластично закреплённой диафрагмой [4].
Отсадка. Классификация отсадочных машин
Отсадкойназывают процесс разделения смеси минеральных зерен по плотности в водной или воздушной среде, колеблющейся (пульсирующей) относительно разделяемой смеси в вертикальном направлении. Исходный материал вместе с водой непрерывно подается на отсадочное решето, через отверстия которого попеременно походят восходящие и нисходящие потоки воды. В период восходящего потока материал поднимается и разрыхляется, а в период нисходящего – опускается и уплотняется.
В результате действия чередующихся восходящих и нисходящих потоков воды исходный материал через определенный промежуток времени разделяется на слои таким образом, что на отсадочном решете (внизу) располагаются зерна наибольшей плотности, а в верхних слоях – наименьшей. Следует отметить, что такое идеальное распределение зерен по плотностям возможно только в том случае, если они обладают одинаковыми размерами и формой. В реальных же условиях происходит попадание некоторой доли легких фракций в тяжелые, а тяжелых – в легкие (наблюдается засоряемость концентрата и отходов «посторонними фракциями»). По взаимозасоряемости получаемых в процессе отсадки продуктов обогащения судят о технологической эффективности процесса.
Слой материала, находящийся в решете, называется постелью. Постель, образуется при отсадке крупного материала, состоит из зерен самого материала и называется естественной. Через принудительно пульсирующую толщу материала тяжелые зерна проникают в нижние слои постели, а легкие в верхние. При обогащении мелкого материала (для руд <3 – 5 мм; для углей<6 – 10 мм) на решето укладывается в специально сделанные гнезда искусственная постель. Она состоит из тяжелых естественных или искусственных материалов (полевой шпат, резиновые шарики, свинцовая дробь, окатанные частицы галенита и др.), крупность которых приблизительно в два раза больше отверстий решета, а плотность близка к плотности тяжелых фракций обогащаемой минеральной смеси. В этом случае искусственная постель является как бы фильтрующим слоем, пропускающим зерна тяжелого минерала и задерживающим зерна легкого минерала. В конце машины имеется сливной порог, установленный на несколько сантиметров выше отсадочного решета, через который удаляются легкие фракции.
Отсадка проходит на отсадочных машинах. Отсадочная машинапредставляет собой устройство для гравитационного обогащения, в котором исходный материал разделяется на отсадочном решете под влиянием вертикальных колебаний жидкости. Разнообразие условий применения отсадочных машин привело к созданию большого числа конструктивных разновидностей (известно более 100), отличающихся назначением, способом создания колебательных движений жидкости, количеством получаемых продуктов обогащения, способом их разгрузки и др.
Каждый тип машин предназначен для обогащения определенных полезных ископаемых [1].
Машины классифицируются по следующим признакам:
по месту применения
· гидравлические отсадочные машины (процесс осуществляется в водной среде)
· пневматические осадочные машины (отсадка происходит в воздушной среде)
по конструкции приводного механизма
· поршневые отсадочные машины
· диафрагмовые отсадочные машины
· отсадочные машины с подвижными конусами
· отсадочные машины с подвижным решетом
· отсадочные машины с гидравлическим пульсатором
· беспоршневые отсадочные машины
по направлению разгружаемого продукта
· прямоточные отсадочные машины
· противоточные отсадочные машины
по способу разгрузки продуктов обогащения
· отсадочные машины с шиберной разгрузкой
· отсадочные машины с разгрузкой через решето
· отсадочные машины с комбинированной разгрузкой через шибер и решето
по числу ступеней
· одноступенчатые (однокамерные) отсадочные машины
· двухступенчатые отсадочные машины
· трехступенчатые отсадочные машины
· многоступенчатые отсадочные машины
по целевому назначению
· отсадочные машины для обогащения мелкозернистого, крупнозернистого или неклассифицированного материала
· шламовые отсадочные машины
Кроме этого так же применяются отсадочные машины лабораторного типа (как правило, с упрощенной конструкцией и небольшими габаритами) для научных исследований и проработки проб[2].
Из большого числа отсадочных машин рассматриваются только основные, получившие широкое распространение в практике обогащения полезных ископаемых.
Беспоршневыеотсадочные машины (воздушно-пульсационные). Воздушно-пульсационные машины широко применяют в практике обогащения углей и руд. Конструкции машин постоянно совершенствуют. Поэтому на практике применяют большое число машин, различающихся как по расположению воздушных камер, так и отдельными конструктивными элементами.
По расположению воздушных камер машины классифицируют: с боковым расположением воздушной камеры; боковым двухсторонним расположением воздушных камер; со сдвоенными центральными воздушными камерами; с подрешетным расположением воздушных камер; с патрубочными подрешетными воздушными камерами; с надрешетным расположением воздушных камер.
Поршневые отсадочные машины применяют для обогащения марганцевых, оловянных и вольфрамовых руд. В последнее время они заменяются диафрагмовыми машинами и машинами с подвижным решетом.
Диафрагмовые отсадочные машины наиболее широко применяются при обогащении руд (железных, марганцевых, оловянных, вольфрамовых, золотосодержащих россыпей, руд редких металлов и др.)[1].
Виды отсадочных машин
По конструкции отсадочные машины отличаются большим разнообразием (известно более ста разновидностей). Наибольшее распространение получили отсадочные машины с неподвижным решетом: поршневые, диафрагмовые и беспоршневые. Отсадочные машины с подвижным решетом применяются при обогащении железных и марганцевых руд[1].
Отсадочная машина с подвижным решетом(рис.2.1, а) состоит из секционного корпуса 4, в верхней части которого размещено подвижное решето 3. Размер его отверстий меньше минимального размера куска обогащаемого материала. Водная среда в машине остается относительно неподвижной. Колебания решету в вертикальном и горизонтальном направлениях передаются через систему рычагов 2.
Рис.2.1. Принципиальные схемы основных типов отсадочных машин:
а – с подвижным решетом; б – поршневая;
в – диафрагмовая; г – воздушно-золотниковая
Двигаясь вдоль машины, сырье расслаивается по плотностям. Тяжелый продукт уходит вниз через щели решета в конце каждой секции (на схеме их две) и выгружается с помощью элеватора. Количество продуктов разделения зависит от количества секций.
Машины с подвижным решетом находят ограниченное применение для обогащения марганцевой руды. Существенное их достоинство — незначительный расход воды на обогащение.
Поршневая отсадочная машина (рис.2.1, б) состоит из корпуса 5, имеющего рабочее 10 и поршневое 6 отделения. Решето в камере установлено неподвижно. Колебания жидкости и разделяемого материала вызываются перемещением поршня 7, связанного штоком 8 с эксцентриковым приводом 9. Работа машины обеспечивается подачей подпоршневой воды.
Легкий продукт выносится с потоком воды через борт установки, а тяжелый направляется в камеру через отверстия решета (при искусственной постели) или через щель в конце секции, затем он выгружается из машины с помощью элеватора или другого устройства.
Поршневые отсадочные машины не имеют широкого распространения вследствие низкой удельной производительности, а также большого расхода воды и электроэнергии. Они полностью вытеснены машинами воздушно-золотникового типа.
Диафрагмовая отсадочная машина (рис.2.1, в) отличается от поршневой наличием эластичной диафрагмы 12, связанной штоком с эксцентриковым приводом 11. В различных типах машин диафрагмы могут располагаться следующим образом: горизонтально сбоку отсадочного решета, горизонтально и наклонно под решетом, вертикально в перегородке между смежными секциями (как на рисунке) или в стенке корпуса машины.
Положительная особенность данной установки— постоянство хода диафрагмы, обеспечивающее «жесткий» режим пульсаций среды; недостаток — ограниченность производительности, невозможность увеличения площади отсадочного решета, так как это вызывает нарушение равномерности пульсаций среды. Диафрагмовые отсадочные машины наиболее широко применяют при обогащении руд.
Беспоршневая отсадочная машина(рис.2.1, г) наиболее совершенна в конструктивном и технологическом отношениях. Пульсации воды в рабочем отделении создаются периодическим впуском сжатого воздуха в камеру 13 посредством роторного или клапанного золотникового пульсатора 14. При впуске воздуха рабочая среда поднимается вверх, а при выпуске опускается вниз. Воздушные камеры в последних конструкциях машин размещены непосредственно под рабочим решетом.
Легкий продукт разгружается со сливом через борт установки, а тяжелый и промежуточной плотности — в щели, расположенные в конце каждого рабочего отделения.
Воздушно-золотниковые отсадочные машины используют преимущественно при обогащении угля и реже — руд [3].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Отсадка является одним из наиболее распространенных методов гравитационного обогащения полезных ископаемых.
Область применения охватывает полезные ископаемые по плотности извлекаемых компонентов от 1200 до 15600 кг/м3 и по крупности обогащенного материала от 0,2 до 50 мм для руд, и от 0,5 до 120 (иногда и до 250) мм – для углей.
Читайте также:
Рекомендуемые страницы:
©2015-2020 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-01-11
Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных
Источник
Известно, отсадочные машины гидравлические, в которых процесс осуществляется в водной среде, и пневматические, где отсадка происходит в воздушной среде.
По конструктивным признакам отсадочные машины делятся на машины с неподвижным (бесшаровые, диафрагмовые) и подвижным решетом.
По крупности обогащаемого материала различают отсадочные машины: для крупного, мелкого, неклассифицированного материала, для перечистки промежуточных продуктов, шлама.
В зависимости от количества получаемых конечных продуктов отсадочные машины делятся на однокамерные, двухкамерные и трехкамерные.
В практике обогащения руд и углей получили широкое распространение диафрагмовые и беспоршневые отсадочные машины.
Диафрагмовые отсадочные машины. Они бывают с верхним расположением диафрагмы, с боковым в стенке камеры (ОМДСД-1, ОМД-1000, 2-ОВМ-1, МОД-1, МОД-4) и с подрешетным расположением диафрагмы в нижней части камеры (МОД-3, МО-6).
Отсадочные машины 2-ОВМ-1, МОД-1 и МО-6 предназначены для обогащения мелкой руды крупностью от 0,1 до 3 мм. Машины МОД-2, МОД-3 и МОД-4 (сдвоенная) предназначены для обогащения руды крупностью не более 15 мм. Производительность машин этого типа составляет: 2-0ВМ-1 — 4 т/ч, МОД-1 — 12 т/ч, МО-6 (шестикамерной) — 30—39 т/ч.
Диафрагмовые отсадочные машины МОД-2 и МОД-3 предназначаются для обогащения руды крупностью не более 15 мм. Отсадочная машина МОД-2 (рис. 77) состоит из двух камер (МОД-3 — из трех камер), расположенных в корпусе 7, с нижними подвижными коническими днищами 3. Эти днища соединены с рабочими камерами с помощью резиновых манжет 6 и цилиндрической обечайкой 4.
Рис. 1. Диафрагмовая отсадочная машина МОД-2
Конические днища, соединенные между собой пружиной 1, получают качательное движение от электропривода через криво-шипно-шатунный механизм 8 и раму-коромысло 2.
В рабочих камерах установлены решетки и сита 5. Подрешетная вода подается в камеры через коллектор. На сита загружается искусственная постель, толщина которой подбирается в зависимости от крупности обогащаемого материала. Производительность отсадочных машин МОД-2 до 25 т/ч, а МОД-3 до 30 т/ч руды. Отсадочная машина МОД-4 представляет собой сдвоенный комплект двухкамерных машин. Применяется главным образом при обогащении россыпей на драгах. На базе серийно выпускаемой заводом «Труд» отсадочной машины МОД-4 разработана отсадочная машина МОД-2П, отличающаяся количеством камер и наличием оригинального разгрузочного устройства для подрешетного концентрата — гидроэлеватора с обезвоживателем. Корпус 1 отсадочной машины МОД-2П (рис. 78) состоит из двух камер, в которых и происходит процесс отсадки и выделения концентрата под решето 6. Пульсация создается преобразованием вращательного движения электродвигателя 11 в возвратно-поступательные движения траверс 3 и 4, соединенных с корпусом эластичными манжетами 7.
Задняя траверса 4 висит на подвесках 5, а передняя траверса закреплена непосредственно на штоке редуктора 2. Осажденный концентрат разгружается гидроэлеваторами 8 в обезвоживатели 9, а отделенная вода возвращается в подрешетное пространство по сливным трубам 10.
Особенностью машины является ее способность обрабатывать неклассифицированный материал крупностью до 30 мм с выделением под решето тяжелой фракции крупностью до 20 мм. Это достигается вследствие:
применения решет с отверстиями до 20 мм;
применение высоких трафаретов для постели;
создания глубокой искусственной постели из крупнозернистого тяжелого материала;
создания на решете больших пульсаций воды, способных разрыхлять постель.
Другой особенностью машины является устройство для разгрузки крупнозернистого подрешетного материала. В качестве разгрузчика применен простой по конструкции гидроэлеватор, представляющий собой в принципе водоструйный насос.
Техническая характеристика отсадочной машины МОД-2П
· Число пульсаций может быть изменено за счет установки сменных зубчатых пар.
Беспоршневые отсадочные машины получили широкое распространение при обогащении углей.
Рис. 2. Диафрагмовая отсадочная машина М0Д-2П
Разделение материала на тяжелую и легкую фракции в этих машинах происходит при воздействии на слой угля в отсадочном отделении восходящих и нисходящих струй воды. Пульсация воды создается периодическим впуском и выпуском сжатого воздуха при помощи золотников поршневого или роторного типа.
Широкое распространение на угле обогатительных фабриках получили отсадочные машины типа ОМ с роторным пульсатором. Они выпускаются следующих типов: ОМ-8, ОМ-12, ОМ-18. Эти машины предназначены для обогащения углей крупностью 0,5— 13 мм и 13—125 мм.
Кроме того, по отдельным заказам выпускаются отсадочные машины типа ОМК и ОМА.
Отсадочная машина типа ОМ. Особенностью этой отсадочной машины является расположение воздушных камер, имеющих специальную форму, под решетом, что улучшает равномерность пульсаций по всей площади отсадочного отделения и уменьшает расход подрешетной воды и воздуха. Машина ОМ-8 состоит из двух секций, а ОМ-12 и ОМ-18 — из трех унифицированных секций (ступеней), что способствует лучшему разделению материала и гибкости схемы. При большом содержании породы в исходном угле для породного отделения могут быть использованы две секции и, наоборот, при малом содержании породы и большом содержании промпродукта последние две секции используются для промпродуктового отделения, а для породного — одна секция. При трехсекционности имеется возможность один из продуктов направлять в питание машины в качестве циркуляционной нагрузки без его дробления или с дроблением.
В этих машинах каждая воздушная камера соединена с одним воздушным пульсатором. В машинах предусмотрена возможность работать на естественной или искусственной постели или комбинированным способом с укладкой искусственной постели в какой-либо из секций.
На рис. 3 изображена беспоршневая отсадочная машина ОМ-12. Она состоит из воздушных камер 2, расположенных под отсадочными решетками 2, пульсаторов 3, роторных разгрузчиков 4, коробки скоростей 5 и поплавков б.
Уголь через загрузочный порог направляется на отсадочное решето породного отделения. Под воздействием пульсирующих струй воды материал расслаивается по плотности. В конце каждой секции имеется разгрузочная камера и порог с регулирующим шибером. В камерах установлены разгрузочные устройства роторного типа. Отсадочные решета набраны из отдельных секций. Привод состоит из коробки скоростей и электродвигателя. Разгрузочное устройство представляет собой вращающийся с переменной скоростью ротор с лопастями. Вращение ротора осуществляется при помощи отдельного привода. Для подвода подрешетной воды на корпус машины установлен коллектор. Бесшаровые отсадочные машины ОМК (отсадочная машина комбинированная) применяются для обогащения углей крупностью 0,5—13 мм. Отсадочная машина ОМК выпускается двух типов: ОМ-12К и ОМ-18К. Все типоразмеры отсадочных машин типа ОМК состоят из нескольких унифицированных блоков (секций). В этих машинах принято боковое расположение воздушных камер.
Производительность этих машин по питанию в зависимости от площади отсадки и крупности обогащаемого угля колеблется от 200 до 500 т/ч, а по породе — от 40 до 70 т/ч.
Рис. 3. Беспоршневая отсадочная машина ОМ-12
Пневматическая отсадка полезных ископаемых имеет значительно меньшее применение в промышленности, чем обогащение в водной среде. Это объясняется главным образом низкой эффективностью разделения в воздушной среде.
Для обеспечения подвижности постели скорость воздушного потока, направляемого перпендикулярно слою обогащаемого материала, должна быть относительно высокой. С увеличением скорости потока усложняется равномерное распределение воздуха по площади постели. Воздух как среда для разделения материала по плотности применяется при обогащении углей, асбеста и некоторых других полезных ископаемых, обладающих сравнительно малой плотностью.
Принцип действия воздушного потока при разделении по плотности не отличается от действия потока воды. Следует однако иметь в виду, что плотность воздуха при давлении 100 кН/м2 и температуре 288 К составляет всего 1,23 кг/м3, а вязкость — 0,000018 Н-сек/м2 при тех же условиях.
Пренебрегая сжимаемостью воздуха, можно считать, что формулы, выведенные для определения конечных скоростей падения минеральных зерен в воде, применимы и к воздушной среде.
Пневматическое обогащение требует более узкой шкалы предварительной классификации, чем обогащение в водной среде.
Разделение угля на тяжелую и легкую фракцию происходит быстрее всего при крупности обогащаемого материала 13—25 мм. Класс 0—50 мм расслаивается значительно медленнее.
Нечеткость разделения угля на его составляющие компоненты является одним из основных недостатков процесса пневматического обогащения. Существенным недостатком этого процесса является также чрезмерная чувствительность к увеличению влажности материала. При высокой влажности материала снижается как производительность, так и эффективность работы пневматических машин. Однако этот метод обогащения позволяет получить продукты обогащения в сухом виде, что весьма важно.
Пневматическое обогащение полезных ископаемых осуществляется на пневматических отсадочных машинах.
Пневматическая отсадочная машина ПОМ-2А имеет неподвижную деку для обогащения в пульсирующей среде воздуха углей легкой и средней обогатимости крупностью менее 13 мм.
Машина ПОМ-2А состоит из корпуса с разгрузочным устройством, питателя, разравнивателя, нагнетательной камеры, неподвижной деки, воздушного пульсатора, вытяжного зонта и привода.
Дека представляет собой пористую поверхность из трех объемных последовательно расположенных секций.
Техническая характеристика пневматической отсадочной машины ПОМ-2А
Основные параметры отсадочных машин
Основными параметрами отсадочных машин являются: длина хода диафрагмы и число ее качаний (амплитуда и частота колебаний воды для бесшаровых отсадочных машин), высота сливного порога и производительность.
Длина хода диафрагмы, при которой начинают пульсировать зерна руды, может быть найдена из следующего условия:
Откуда
(8)
где п — число качаний диафрагмы в минуту; h — длина хода диафрагмы, м.
Установлено, что взвешивание рудных зерен различной крупности в диафрагмовых отсадочных машинах прекращается при следующих длинах ходов диафрагмы:
Лобовое сопротивление струе воды слоя материала за время dt сообщит слою импульс
. ( 9)
Под действием импульса слой материала получит некоторое приращение количества движения
, (10)
где F — площадь отсадочного решета, м2; ucт — усредненная восстающая скорость по принятой высоте столбика, м/с; vст — скорость осаждения зерен в стесненных условиях; Д — плотность воды, кг/м3; Н — высота слоя зерен на отсадочном решете, м; И— коэффициент разрыхления слоя материала;д— плотность зерен, кг/м3.
Приравнивая выражение (9) и (10), после интегрирования найдем, что высота сливного порога
(11)
Для обеспечения взвешивания в воде минеральных зерен необходимо, чтобы наибольшая скорость восходящей струи воды на решете отсадочной машины была равна или больше скорости стесненного падения самого большого и наиболее тяжелого зерна.
Минимальное число пульсаций определяется по формуле
(12)
Количество материала, перемещаемого через сливной порог отсадочной машины на единицу ширины камеры,
Q = HvдИ, кг/с, (13)
где Н — высота слоя материала в камере, расположенного выше сливного порога в момент взвешивания, м; v — продольная скорость движения зерен материала в камере, м/с;д— плотность материала; кг/м3; И— степень разрыхления материала в момент его взвешивания.
Часовая производительность отсадочной машины может быть определена по формуле
Q = 3.6HBvдИ, т/ч, (14)
где В — ширина отсадочной камеры, м.
Для руд высота слоя материала, расположенного выше сливного порога, и продольная скорость движения этого слоя в зависимости от крупности обогащаемой руды, следующие:
Производительность отсадочных машин, вычисляемая по формуле (14), в зависимости от крупности обогащаемого рудного материала и ширины камеры равна:
Для отсадочных машин, применяемых при обогащении каменных углей, производительность определяется исходя из скоростей продольного перемещения различных продуктов:
Режим работы отсадочных машин
Эффективная работа отсадочных машин может быть обеспечена при правильно выбранных технологических и гидродинамических параметрах, обеспечивающих нормальный режим работы машин.
Основные данные о режимах работы отсадочных машин для руд приведены в табл. 1.
Расход воды на 1 т руды зависит от свойств исходного материала и в среднем составляет 2,5 м3, из них 20% подается с питанием, 60% — в первую камеру и 20% — во вторую.
Таблица 1. Режим работы отсадочных машин при обогащении рудного материала.
Крупность материала, мм | Величина хода диафрагмы,мм | Глубина камеры (мм) при постели | Число пульсаций в минуту | Производительность На 1 м решет, т/ч | |
металлической | магнетитовой | ||||
0,2-2 | 1,0 | 40 | 55 | 350 | 0,9 |
0,3-0 | 1,5 | 45 | 60 | 350 | 1,2 |
0,5-0 | 2,5 | 55 | 66 | 300 | 1,8 |
1,0-1 | 4,0 | 58 | 72 | 300 | 2,6 |
1,5-0 | 6,0 | 60 | 76 | 275 | 3,1 |
2,0-0 | 7,0 | 66 | 78 | 275 | 3,4 |
2,5-0 | 9,0 | 74 | 85 | 250 | 4,0 |
3,0-0 | 12,0 | 84 | 89 | 250 | 4,4 |
4,0-0 | 15,0 | 92 | 97 | 250 | 5,3 |
5,0-0 | 18,0 | 100 | 107 | 200 | 5,8 |
6,0-0 | 20,0 | 112 | 118 | 200 | 6,2 |
7,0-0 | 22,0 | 128 | 128 | 200 | 7,3 |
8,0-0 | 25,0 | 120 | 135 | 175 | 8,0 |
9,0-0 | 27,0 | 132 | 140 | 175 | 8,5 |
10-2 | 30,0 | 160 | 160 | 175 | 10,0 |
12-2 | 35,0 | 170 | 170 | 150 | 12,0 |
15-2 | 40,0 | 180 | 180 | 150 | 12,0 |
20-2 | 50,0 | 190 | 190 | 150 | 13,5 |
Источник