Занимательное обогащение
Шрифт:
Рис. 2.14. Принцип действия крутонаклонного сепаратора.
Крутонаклонный сепаратор имеет ограниченное применение на мелкокусковых минаралах.
2.2. Магнитные методы
Применяются для полезных ископаемых, обладающих магнитными свойствами: железо, никель, марганец. Размеры частиц могут быть от тонких до крупнозернистых.
Магнитные методы подразделяются на сухие и мокрые способы обогащения. Сухие характерны для россыпных месторождений,
2.2.1. Сухая магнитная сепарация
Принцип работы сухого магнитного сепаратора показан на рис. 2.15.
Рис. 2.15. Принцип действия сухой магнитной сепарации.
Исходный зернистый материал поступает из питателя на распределяющую вибрирующую пластину и распределяется по ней тонким слоем. Материал ссыпается по наклоненной к сепаратору пластине, навстречу вращающемуся электромагниту (барабан, ролик). Немагнитные частицы падают с пластины в сборник породы. А магнитные частицы подхватываются магнитным полем и переносятся через преграду делителя, попадая в сборник концентрата. Зазор между магнитным барабаном и частицами подбирается так, чтобы магнитные частицы отклонялись при падении, но не примагничивались к самому барабану.
Для повышения эффективности работы сепаратора магнитный барабан имеет клинообразные выступы. Механизм их работы представлен на рис. 2.16.
Рис. 2.16. Градиент магнитной силы при сухой магнитной сепарации.
Представим лежащее на столе некоторое количество смеси магнетитового и кварцевого песка. Теперь поднесем плоский магнит (рис. 2.16. центр), легко представить, как магнитные частички в большинстве своем примагнитились, однако, внутри слоев магнетитовых частиц оказываются значительное число кварцевых. Загрязняющие частицы попадают в магнитный продукт из-за массового характера движения частиц.
А теперь поднесем в аналогичных условиях магнит клинообразной формы (рис. 2.16. справа). Так как форма магнитного поля повторяет форму магнита, у поля, образованного таким магнитом, тоже будет клинообразная форма.
Массовый поток притягиваемых магнитом частиц будет разрезаться этими клиньями и высвобождать захваченные частицы кварца. Такое устройство электромагнита позволяет улучшить эффективность работы сепаратора. Неоднородность магнитного поля, вызванного такой формой магнита, называют градиентом.
Конструкция промышленных сепараторов оснащается большим количеством роликов для повышения общей эффективности работы.
2.2.2. Мокрая магнитная сепарация
Мокрый магнитный сепаратор работает схожим образом с сухим, но обогащение происходит в водных потоках. По направлению движения потока исходного материала и направления движения магнитного барабана сепараторы подразделяются на прямоточные (направления совпадают) и противоточные (направления противоположны), вторые работают с большей эффективностью.
Рис. 2.17. Принцип работы магнитного сепаратора.
По способу образования магнитного поля сепараторы бывают электромагнитные и на постоянных магнитах. Первые отличаются возможностью
Магнитная система в сепараторе состоит из рядов магнитов, разделенных немагнитными вкладышами, образует два поля: захватывающее, для притягивания частиц, и транспортное, для удержания их на поверхности барабана. Магнитная система неподвижна, а стальной барабан вращается поверх нее.
Сепаратор работает следующим образом (рис. 2.17): поток исходного материала подается в рабочий бак, встречаясь с вращающимся магнитным барабаном, магнитные частицы притягиваются к его поверхности и удерживаются магнитным полем. С поверхности частицы удаляются с помощью ножа. Немагнитные частицы выносятся потоком воды в сборник отходов.
Конструкция некоторых сепараторов предусматривает наличие прижимающего ножа, для формирования ровного слоя магнитного материала.
Сепараторы различаются геометрическими размерами, магнитной силой, устройством магнитной системы.
2.3. Флотация
Данный метод обогащения полезных ископаемых применяется для россыпных месторождений и мелких отсевов кусковых минералов. Незаменим для разделения тонких материалов. Является единственным массовым экологически опасным методом обогащения полезных ископаемых.
Метод заключается в разделении минералов по разнице в способности удерживать жикость на своей поверхности, выражаемой краевым углом смачивания (рис. 2.18). Представим себе каплю жидкости, например масла, лежащую на плоском условном полезном ископаемом, в зависимости от свойств его поверхности, зависящих от количества и заряда атомов, образующих граничную кромку минерала, тогда краевой угол будет образован касательной, проведенной от точки соприкосновения твердой и жидкой фаз.
Рис. 2.18. Краевой угол смачивания.
Если капля жидкости (воды) растекается тонким слоем, то минерал гидрофильный (любящий воду), а если собирается в полусферу – то гидрофобный (боящийся воды). Краевой угол смачивания возможно замерить транспортиром.
2.3.1. Пленочная флотация
По легенде, флотация была открыта благодаря одному событию: в Северной Америке, во времена Золотой лихорадки, корабль с грузом золотоносного песка плыл морем на обогатительную фабрику. Золотоносная порода хранилась в бочках, купленных по дешёвке у китобоев, у которых использовались для перевозки китового жира. Соответственно, бочки были сильно промаслены. По пути корабль попал в шторм, получил пробоину в трюме, но смог благополучно добраться к фабрике. Когда инженеры-обогатители спустились в трюм, то обнаружили, что шторм поломал бочки, а золотоносный песок находится под слоем воды, поверхность которой затянута жирной пленкой. Далее было подмечено, что золотинки массово приклеились к жирной пленке. Так была открыта пленочная флотация.
Современная пленочная флотация (рис. 2.19) сводится к имитированию и автоматизации описанного выше процесса.
Рис. 2.19. Принцип работы пленочной флотации.
Ключевым моментом флотации является использование поверхностно активных реагентов. В случае пленочной флотации – жиров.
2.3.2. Камерная флотация
Дальнейшим развитием стало создание камерной флотации, элемент (камера) которой, показана на рис. 2.20. Таких камер может быть от трёх до восьми.