Способ гравитационного обогащения

. М.: Недра;1984, с. 2Обогащение углей. М. равочник поные фабрикидрань Н,Г,(54) С ЩЕН СОБ ГРА ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕДОМСТВО СССР(75) М,Г,Мерзляк ИТАЦИОННОГО ОБОГАИзобретение относится к технологии гидравлического обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении угля, руд черных и цветных металлов, другого минерального сырья,Цель изобретения - сокращение затрат водных ресурсов при обогащении полезных ископаемых, что имеет важное значение при разработке экологически чистых технологий для решения проблем охраны окружающей среды, а также повышение экономичности и улучшение технологии обогащения путем сокращения технологических операций по обезвоживанию продуктов обогащения.Для осуществления этой цели на всех стадиях обогащения, кроме флотации, вместо воды, являющейся рабочей средой при отсадке, дешламации, классификации и т.п, материала, используется высокократная пена кратностью К = 20 - 100 и размером пузырьков газа 1 - 5 мм. В отличие от воды, аэрированной жидкости или низкократной пены высокократная пена позволяет полностью задержать в пленках жидкости (раствора пенообразующих поверхностно(57) Использование: технология, При обогащении в качестве рабочей среды вместо воды используется высокократная пена кратностью порядка К = 20 в 1, что соответствует обьемному содержанию воды в пене 5-10 и размером пузырьков газа 1-5 мм, в зависимости от свойств пенообразующих поверхностно-активных веществ (ПАВ) и требований к вязкости пены. В качестве пенообразующих могут быть использованы неионогенные ПАВ; расход ПАВ по массе составляет 2-30 по отношению к воде. 1 з,п, ф-лы, 3 ил. активных веществ (ПАВ) в воде), разделяющих соседние пузырьки газа (воздуха), и частично внутри пузырьков тонкодисперсную твердую фазу, в то время как более крупные частицы материала осаждаются вниз через слой пены. Размер пузырьков и кратность пены являются теми "управляющими параметрами", которые(наряду с ПАВ) определяют свойства пены - ее вязкость при осаждении твердых частиц и способность удержания тонкодисперсной фазы, что позволяет создать оптимальный режим обогащения. Вязкость пены выбирается в зависимости от требуемой плотности разделения материала, класса крупности исходного питания, выполняемой технологической операции обогащения - дешламации, классификации и т,п.Процесс обогащения в пенной среде имеет характер гидравличеСкой классификации, Основное отличие при использовании в качестве рабочей среды вместо воды пены - в отсадочной машине, пенном классификаторе. дешламаторе и т,п, состоит в изменении - относительно воды - вязкости, которая не является постоянной гидродина 1801574мической характеристикой пенной среды, анапротив, изменяется в зависимости отструктуры пены и крупности обогащаемогоматериала, точнее, от соотношения крупности Ь 1 материала и размера Ь 2 пузырька 5пены.При Ь 1/Ь 2 1 в гидродинамическийпроцесс перемещения твердой частицы впенной среде будут вовлекаться и Ь 1/Ь 2ячеек пены, деформация и взаимное перемещение которых является основной составляющей, определяющей величинувязкости пены (применительно.к рассматриваемому вопросу - движения твердой части-цы в пене). Второе обстоятельство, которое 15следует учитывать при выборе величиныячейки, состоит в том, что при быстром пе- .ремещении твердых частиц могут возникнуть чрезмерно большие деформациистенок ячеек пены, примыкающих к твердой 20частице, приводящие к разрушению к разрушению ячеек и изменению структуры пень 1, следовательно, и ее вязкости.В том случае, когда Ь 1/Ь 2, 1, основнымфактором, определяющим вязкость пены, 25является деформация стенок ячеек, прилегающих к твердой частице, а также гидравлическое трение в водной прослойке,окружающей частицу, По своему. содержанию характер взаимодействия частицы с 30пенной средой в данном случае совершенноотличен от предыдущего, и, как следствие,значения вязкостей будут различны,Увеличение обводненности (снижениекратности) пены приводит к уменьшению ее 35вязкости, вследствие чего увеличиваетсяскорость осаждения твердых частиц и производительность установки (классификации, отсадки и т.п,), и вместе с тем - расходпены, подаваемой в вертикальном направлении для "взвешивания" в пене осаждающихся частиц (подрешетной пены вотсадочной машине, пены в классификатореи т.п,), и обводненность продуктов обогащения, 45Учитывая взаимосвязь перечисленныхфакторов, при обогащении материала крупного класса размер пузырьков воздуха в пене может быть принят равным 1 - 2 мм прикратности К = 40 - 100, При дешламации и 50классификации материала крупного классаразмер пузырька 2-3 мм при кратности К == 30-50, Для классификации, дешламации,отсадки мелкого класса может быть применена пена с размером пузырька 4-5 мм и 55кратностью К = 20 - 50.При кратности пены К = 20-100 объемное содержание воды в пене составляет5 - 1, что с учетом незначительного расхода пены позволяет резко снизить потребление воды в процессе обогащения, Отсюда же следует, что продукты обогащения - при сепарации, отсадке, дешламации, класси-. фикации - являются практически сухим материалом, не требующим последующегообезвоживания.В качестве пенообразующих могут быть использованы неионбгенные ПАВ, независимо от обогащаемого материала, биологически мягкие по отношению к природным естественным комплексам,П р и м е р 1, Отсадочная машина. В качестве рабочей среды в отсадочной машине используется подрешетная и транспортная вода, с пульсацией для разрыхления постели, создаваемой воздушным пульса- тором; процесс отсадки характеризуется значительным .расходом воды, Рассматриваемый процесс обогащения подобен флотации, в качестве рабочей среды используется вода и ниэкотропная пена, что фне позволяет распространить его для обогащения более крупнь 1 х классовматериала,Отсадочная машина, рассматриваемая в данном изобретении, включает в свой состав все (основные технические элементы,однако в качестве рабочей среды вместо воды используется высокократнэя пена, а именно, взаменподрешетной воды в машину подается пена, вырабатываемая пеногенератором, в то время как транспортная вода исключается из процесса,Исходное питание подается на решето. отсадочной машины. Под действием рабочей.среды (подрешетной пены) аналогично процессу разделения материала при использовании в отсадочной машине воды происходит расслоение материала с распределением его, в соответствии с плотностью, в вертикальном направлении. При подаче в отсадочную машину подрешетной воды и исходного питания расслоенный материал перемещается в горизонтальном направлении. Нижние слои постели, состоящие из тяжелых продуктов, удаляются из отладочной машины через решето и разгрузочные щели, легкий продукт - через сливной порог. В связи с тем, что высокократная пена позволяет задержать в пленках жидкости, разделяющих соседние пузырьки воздуха, тонкодисперсную твердую фазу, первая ступень отсадочной машины может быть при необходимости использована для дешламации исходного питания при незначительном расходе пены; более крупные частицы материала осаждаются вниз через слой пены.Размер пузырьков и кратность определяют вязкость пены, которая выбирается в зависимости от крупности исходного пита5 10 15 20 25 ния и требуемой плотности разделения материала в отсэдочной машине. Для отсадки мелкого класса крупностью 0 - 13 мм может быть применена пена с размером пузырька 4 - 5 мм и кратностью К = 30-50, Для крупного класса до 150 мм размер пузырьков 1 - 2 мм при кратности К = 20-50 и выше,При кратности пены К = 20-50 объемное сОдержание воды в пене составляет 5 - 2 , что с учетом незначительного расхода пены при отсадке позволяет резко снизить потребление воды. При этом продукты отсадки являются практически сухим материалом. не требующим последующего обезвоживания,В отличие от процесса флотации с использованием флотореагентов, состав кото. рых подбирается применительно к флотируемому минералу. при отсадке с применением высокократной пены могут быть использованы, независимо от обогащаемого материала, неионогенные ПАВ, биологически мягкие по отношению к природной среде, что имеет важное значение при разработке природоохранных мероприятий, Кроме того, могут использоваться пенообразующие ПАВ, применяемыедля флотации материала на данной обогатительной фабрике,П р и м е р 2. Пенный классификатор, Для повышения эффективности процесса обогащения используется флотоклассификация измельченного материала с выделением в пенный продукт минерализованных пузырьков газа при соотношении в пене газ/жидкость (3-4):1. Для классификации материала используется поток воды, направленный навстречу осаждающейся твердой фазе; основной недостаток процесса - значительный расход воды,Пенный классификатор, изображенный на фиг,1, предназначен для классификации, дешламации, сепарации (разделения по плотности) исходного материала в пенной среде, Пенный классификатор состоит из цилиндрического корпуса 1 с днищем, крышки 2, загрузочного приспособления (П) 3 для загрузки питания, П .4 для ввода в классификатор пены. которая вырабатывается пеногенератором 5, и П 6 для орошения исходного питания раствором ПАВ в воде. Поток пены, подаваемой через П 4. направлен вверх навстречу осаждэющемуся материалу, Легкий и тяжелый продукты классификации (сепарации, дешламации) разгружаются через сливной порог 7 и патрубок 8. Малооборотная мешалка 9 равно-. мерно распределяет классифицируемый продукт в обьеме классификатора,30 35 40 45 50 55 Для того, чтобы ввод питания не приводил к изменению свойств пены. загружаемый материал должен иметь минимальную влажность, близкую к влажности пены, и, следовательно, в питании не должно быть транспортной воды. Для предотвращения возможного разрушения пены при подаче сухого материала исходный продукт дополнительно орошается раствором пенообразующих ПАВ в воде. Структура пены, подаваемой в классификатор, зависит от крупности исходного продукта, порога классификации, плотности материала. При дешлэмации крупного класса размер пузырьков 1 - 2 мм при кратности К = 30 - 100, для классификации и дешламации мелкого класса размер пузырька 4-5 мм при кратности К = 20-50 и т,п, Получаемые при пенной классификации продукты являются практически сухим материалогл, не требующим обезвоживания,Аналогичным образом на гравитационном принципе обогащения в пенной среде могут быть реализованы наклонный и колесный конструкции сепараторов,П р и м е р 3, Пенный классификатордешламатор. Применение грохотов для обесшламливания материала сопряжено с. значительными затратами воды, что является основным недостатком процесса. Наряду с использованием больших объемов воды, в соответствии с принятыми технологиями гидравлического обогащения, продукты дешламации и класг.ификации направляются нэ сгущение и обезвоживание, что усложняет технологию и удорожает производство. Применение пенной технологии позволяет добиться снижения затрат водных ресурсов в процессе дешламации и классификации материала, а также упрощения технологии обогащения путем исключения или сокращения технологических операций, связанных с необходимостью сгущения и обезвоживания получаемых продуктов.Пенный классификатор-дешламатор (КД) изображенный на фиг,2, состоит из двух секций - дешламации и классификации материала и вклю;ает в свой состав сито 1 и короб 2 грохота, размещаемые в корпусе 3 КД с крышкой 4, пеногенератор 5 и устройство 6 для ввода пены в КД. разгрузочную воронку 7 и разгрузочный патрубок 8 для вывода из КД накопленной в первой секции межпленочной жидкости в результате истечения последней из пены. разгрузочную воронку 9 и разгрузочныйпатрубок 10 для вывода подрешетного продукта. загрузоч. ное устройство 11 для ввода в КД исходного питания, сливной порог 12 для разгрузки шлама, шибер 13 и разгрузочное устройство14 для вывода надрешетного продукта классификации материала. Угол наклона сита,1 - составляет 30-45 в зависимости от типа используемого в КД грохота (виброгрохота или гидрогрохотэ) и скорости перемещения классифицируемого материала вдоль сита.Размер ячеек. сита - в первой секции КД - 1 мм, во второй секции - соответствует порогу разделения материала по крупности, Устройство 6 ввода пены представляет собой трубу, проходящую в корпусе 3 КД вдоль его стенки, с отверстиями для подачи пены в КД, Пена подается в нижнюю часть корпуса 3 КД, под сито 1 грохота, Поднимаясь вверх по высоте КД и омывая подаваемый на сито материал, пена уносит с собой шламовыечастицы, Шлам выносится с пеной через сливной порог 12, находящийся в верхней части корпуса 3 КД; основной материал колебаниями грохота подается на классификацию во вторую секцию КД, после чего надрешетный и подрешетный продукты грохочения разгружаются через разгрузочное устройство 14 и разгрузочный патрубок 10 в секции классификации КД, Водный раствор пенообразующих веществ вместе с отдельными возможными, частицами прошедшего через сито материала удаляется по мере накопления через разгрузочный патрубок 8 в нижней части секции дешламации КД,При дешламации материала чем меньше пузырек газа, тем более развита межфэзная поверхность и тем большее содержание шламовых частиц в пене, и, следовательно, меньше обводненность шлама, При крупности шлама до 0,5 - 1 мм размер пузырьков может быть принят 1-2 мм. При классификации (дешламации) материала крупного класса размер пузырьков пены 1 - 2 мм при кратности К = 20-50; для мелкого класса размер пузырьков 3-5 мм при кратности К = = 50-100 и выше, Пузырьки пены размером 1-2 мм проходят через ячейки сита 1 в секции дешламации КД, не разрушаясь; более крупные пузырьки пены, используемой при классификации (дешламации) мелкого класса материала, могут частично дробиться на более мелкие пузырьки, увеличивая тем самым несущую способность и содержание твердого пены,П р и м е р 4, Технологическая схемапенного обогащения антрацита. Для технологической схемы обогащения антрацита предлагаемая технология с использованием высокократной пены в качестве рабочей среды обогащения (см, фиг,3) состоит из операции предварительного грохочения с разделением исходного продукта нэ крупный 13 - 200 мм и мелкий 0-13 мм классы, с последующим обогащением на пенных се 30 35 40 45 50 5 10 15 20 25 параторах и отсадочных машинах соогветственно. Для пенной сепарации могут быть использованы рассмотренные ранее устройства. Величина пузырька воздуха в пене при сепарации материала класса 13-200 мм составляет 1 мм при кратности К = 40 и выше. После сепаратора с выделением концентрата и отходов крупный класс поступает на классификацию с разделением на классы крупности +25 мм и 13-25 мм на грохоте, либо в пенном сепараторе. В последнем случае величина пузырьков воздуха в пене составляет порядка 2 мм при кратности К = 40-50, Мелкий класс 0-13 мм подается на обесшламливание в пенный дешламатор и далее на отсадку с выделением концентрата, промпродукта и отходов обогащения. Размер пузырьков пены в дешламаторе составляет 4-5 мм при кратности К = 20 - 40, Концентрат поступает на классификацию в пенный классификатор с разделением на классы 0,5 - 6 мм и 6-13 мм; величина пузырька пены 4 - 5 мм при кратности К = 30 - 50. В качестве пенообразующих могут быть использованы ПАВ, применяемые на данной обогатительной фабрике для флотации угля.Все получаемые нэ промежуточных и конечных стадиях технологического процесса продукты обогащения, включая сепарацию, отсадку, обесшламливание и классификацию, представляют собой практически сухой материал, не нуждающийся в обезвоживании. Шлам после дешламации направляется по пенопроводу на флотацию, которая осуществляется с добавлением необходимых флотореагентов и дополнительного количества воды. Пенопровод представляет собой трубопровод для транспортирования твердого материала с использованием пены в качестве несущей среды, Отходы обогащения крупностью 0 - 1 мм по пенопроводу транспортируются в илонакопитель или в отработанные объемы шахты (разреза). Технология пенного обогащения полезных ископаемых является одним из возможных направлений создания технологических процессов обогащения непосредственно на добычных предприятиях горнодобывающей промышленности. Формула изобретения 1. Способ гравитационного обогащения, включающий разделение на фракции под действием гравитационных сил с помощью разделительной среды, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью сокращениязатрат воды и повышения экономичности, вкачестве разделительной среды используютвысокократную пену с размером пузырьков1-5 мм и кратностью 20-100,2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что пену образуют в присутствии неионогенного поверхностно-активного вещества в количестве 2-Зоь от массы воды.роытх нцент 200 м л Пенныйассифика Пенровод илонакопите Составитель М.МерзлякТехред М.Моргентал Корректо Реда ско Подпи тета по изобретениям и от ва, Ж, Раушская наб 4810 Тираж ИИПИ Государственного ко 113035, МоЗа етиям при ГКНТ СССР зводст вен но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина. 1