Барабанные машины для промывки полезных ископаемых
Назад в библиотеку
Цевма Н.А.
Введение
Промывка используется при обогащении россыпных месторождений редких и благородных металлов, руд чёрных металлов (Fe, Mn), фосфоритов, каолинов, стройматериалов (песка, щебня), флюсов. Промывка полезных ископаемых является обогатительной операцией. Она применяется либо для предварительного, либо окончательного обогащения.
Промывке обычно подвергаются полезные ископаемые из вторичных (переотложенных) месторождений. Особенность их в том, что ценный компонент или сцементирован, или загрязнён глиной (песчано-глинистой породой).
К глинистым относятся породы, содержащие около 3 % частиц менее 5 мкм. Глины содержат более 30 % этих частиц. К глинам относятся монтмориллониты, иллиты, каолиниты.
Основное свойство глин — размокаемость. В отличие от глин остальные компоненты не поглощают воду и не разбухают. Гидронестойкость глин, т.е. способность распускаться в воде на первоначальные частицы, положена в основу дезинтеграции переотложенных полезных ископаемых.
Дезинтеграция глинистых пород (разрушение, диспергирование) происходит за счёт механического воздействия рабочих органов аппаратов и воды. При этом тонкие частицы переходят в воду, обнажая новые поверхности, взаимодействующие с водой. Вода растворяет клеящие плёнки гелей, цементирующие частицы минералов.
Таким образом, основное свойство, определяющее эффективность процесса дезинтеграции, является прочность компонентов при разрушении в водной среде.
В зависимости от крупности прочного компонента для отделения его от глины используют либо грохочение, либо классификацию.
Процесс, объединяющий операции дезинтеграции, грохочения или классификации называется промывкой.
Для руд, сцементированных глиной, дезинтеграция идёт без предварительного дробления (титано-циркониевые пески). Для руд, загрязнённых глиной (известняк), перед дезинтеграцией осуществляется дробление. Процесс дезинтеграции, в основном, определяется свойствами глины.
Физические свойства глин. Промывистость
Различают две группы свойств, характеризующих глины:
1. Определяющие прочностные характеристики (плотность, пластичность, сопротивление сдвигу, структурная вязкость);
2. Определяющие гидростойкость глин (пористость, водопроницаемость, размокание, набухание, естественная влажность).
Основным свойством первой группы является пластичность — способность изменять форму под действием внешних сил без разрывов сплошности и сохранять эту форму после снятия сил.
Пластичность характеризуется числом пластичности Р = Wв — Wн, %, где Wв — влажность на верхнем пределе, когда глина переходит из пластичного в жидкое состояние, %;
Wн — влажность на нижнем пределе, когда глина теряет пластичность, %.
Основными свойствами второй группы, определяющими гидростойкость, являются размокание, набухание.
Размокаемость оценивается временем полного разрушения образца глины в воде tр при dm/dt = 0.
Удельное набухание (Н) характеризует изменение высоты образца по отношению к его первоначальному значению, в % (рис. 10.1).
Рисунок 10.1 — Схема набухания глины
Комплексной оценкой процесса промывки является промывистость — способность руд промываться водой до полного освобождения зёрен между собой и от глины.
По промывистости руды делятся на 4 категории, характеризующимися соответствующими числами пластичности:
1. Легкопромывистые — Р < 3;
2. Среднепромывистые — Р = 3-15;
3. Труднопромывистые — Р = 15 — 20;
4. Весьма труднопромывистые Р > 20
Промывочные машины
Промывочные машины классифицируются на следующие типы:
1. Барабанные;
2. Корытные;
3. Струйные;
4. Вибрационные;
5. Ультразвуковые;
6. Промывочные башни
1 Барабанные промывочные машины имеют вращающуюся ванну, дезинтеграция в которой производится за счёт взаимного трения кусков, а также их трения о рабочую поверхность машины. Максимальная крупность кусков обогащаемого полезного ископаемого — 300 мм.
Барабан вращается на опорных катках и имеет уклон в сторону разгрузки.
В зависимости от характера рабочей поверхности (перфорированная, сплошная) выделяют:
· Промывочные барабанные грохоты;
· Бутары;
· Скруббера;
· Скруббер — бутары
Промывочные барабанные грохоты и бутары имеют невысокую степень дезинтеграции. Для её повышения часть бутары с загрузочного конца выполняют без перфорации, а на внутренней стороне барабана устанавливают полки для подъёма материала. Бутары, устанавливаемые на драгах, называются дражными бочками. Они имеют длину до 16 м и выполняются из нескольких ставов (секций), имеющих различный размер отверстий (от меньшего к большему к разгрузке).
Применяются для легко- и среднепромывистых материалов.
На рисунках 10.2 приведены схемы бутары и скруббер-бутары.
Рисунок 10.2 — Схемы бутары (а) и скруббер-бутары (б)
Для труднопромывистых материалов применяют скрубберы с скрубер-бутары. Скрубберы небольшой производительности устанавливаются под небольшим углом. Тяжелые скрубберы устанавливают горизонтально. Скрубберы футеруют плитами из марганцовистой стали и снабжают лопостями, расположенными спиралеобразно, для обеспечения транспортирования материала и его дезинтеграции.
Совмещение в одном аппарате скруббера и бутары позволяет разделить процессы дезинтеграции и грохочения, что повышает эффективность его работы.
2 Корытные промывочные машины применяют для средне — и труднопромывистых материалов крупностью до 100 мм. Они представляют собой корыто прямоугольное в плане и овальное в разрезе (рис 10.3). Внутри корыта установлен один или два вала со спирально закреплёнными элементами (бичи, мечи, сабли).
Рисунок 10.4 — Наклонная корытная мойка
Диспергированные в процессе дезинтеграции частицы глины выносятся потоком воды, движущимся навстречу потоку промываемого материала.
3 Струйные машины. Промывка осуществляется с помощью высоконапорных струй воды. К ним относятся гидровашгерды, применяемые для промывки золотоносных песков (рис.10.5). Напор воды, подаваемой из монитора 400 кПа.
Рисунок 10.5 — Гидровашгерд
4 Вибрационные промывочные машины диспергируют глинистый материал за счёт вибрационного воздействия рабочих органов на частицы. Применяются для промывки крупнозернистого материала различной промывистости. Представляют собой виброгрохоты. Вибрации накладываются перпендикулярно движению материала. Днище заполняется водой. Степень дезинтеграции повышается при увеличении амплитуды и установке на грохот дезинтегрирующих элементов.
5 Ультразвуковой дезинтегратор диспергирует глину при воздействии на неё ультразвуковых волн. Применяется для минералов с мелкими включениями полезных компонентов.
6 Промывочные башни применяются для промывки бурожелезняковых руд. Дезинтеграция осуществляется за счёт размокания глин. Промывочные башни представляют собой цилиндроконическую ёмкость диаметром 5 —10м, общей высотой до 20 м. Загрузка осуществляется сверху. Разгрузка производится с помощью эрлифта через сепаратор.
Литература
- Білецький В.С.,Смирнов В.О. Переробка та якість корисних копалин-Донецьк, “Східний видавничий дім”,2005.
- Назимко Е.И. Конспект лекцій по курсу Обезвоживание продуктов обогащения-Донецк,2008..
В этой статье речь пойдет о процессах промывки руды, как одном из этапов обогащения руды и некоторых конструктивных особенностях промывочных машин. Специалисты завода нестандартного оборудования «Машинопромышленное объединение» спроектируют и изготовят для Вашего предприятия оборудование для обогащения полезных ископаемых.
Промывка, как известно, это процесс при котором происходит разрыхление (дезинтеграция) и отделение глинистых составляющих от частиц руды. Процесс происходит под действием воды и производится в специализированных устройствах.
Процессы происходящие при промывке.
Промывка может выступать в роли самостоятельного процесса обогащения или в качестве одного из этапов после которого промытая руда направляется на дальнейшее обогащение. Промывка как этап обязательно присутствует при обогащении железных и марганцевых руд, россыпей цветных, редких и благородных металлов, нерудных строительных материалов, таких как щебень, гравий, песок, а так же кварцевых песков и известняков.
Выбирая схему промывки и соответствующее ей оборудование следует учитывать конкретные условия работы и такой важный параметр материала как «промывистость», т.е. способность очищаться от глины в процессе обработки. Промывистость обогащаемой руды определяется физико-механическими свойствами глинистых примесей. Главные из этих свойств – гранулометрический состав, пластичность и прочность.
На эффективность промывки влияют так же физико-механические свойства промываемой руды, размывающие способности жидкости и степень механического воздействия аппаратов для промывки.
Теперь скажем несколько слов о способах подготовки руды перед промывкой. Предварительное замачивание горной массы улучшает показатели процесса промывки, время снижается не менее чем на четверть и значительно увеличивается отторгаемость глинистых частиц в слив. А в некоторых случаях положительный эффект дает предварительная подсушка, которая понижает прочностные характеристики глины.
Предварительная сортировка руды по классам оптимизирует гранулометрический состав промываемого материала и содержащихся глинистых примесей и так же способствует улучшению процесса промывки. Здесь, правда, не все однозначно. При малом содержании крупных зерен сила трения недостаточна для полного диспергирования глины, в то же время, при большом их количестве промывка ухудшается из-за недостаточности контакта с глиной.
Теперь о промывочной жидкости. В преобладающих случаях в этом качестве выступает вода. Казалось бы чем больше воды, тем лучше промывка, и это так, но до определенного предела. Существует показатель оптимального удельного расхода воды, но это не расчетный показатель, он определяется экспериментально. При использовании воды в диапазоне температур 10 ÷ 400 С скорость размыва глины может увеличиться вдвое. Еще одна характеристика воды – солевой состав, добавка реагентов так же повышает эффективность промывки и снижает время.
Промышленное оборудование для промывки руды.
Промывка руды на обогатительных фабриках производится на специализированном оборудовании – промывочных машинах. Промывочные машины различают по конструкции и способам дезинтеграции глинистого материала и последующего отделения шлама.
Желоба, плоские грохоты, бутары, мойки корытные и типа спиральных классификаторов применяются для легкопромывистых и среднепромывистых руд. Скрубберы, скрубберы-бутары, вибрационные и бичевые машины, корытные мойки применяются для среднепромывистых или труднопромывистых руд.
Промывка в желобе происходит в потоке воды поступающей с большой скоростью. При такой промывке крупные куски скользят и перекатываются друг относительно друга и самого желоба, что способствует лучшей отмывке руды от шламов. Эффективность промывки в желобе зависит от удельного расхода воды, а так же длины и уклона желоба. Для повышения эффективности процесса возможно применение перемешивания. Разновидность наклонного желоба оборудованный просеивающей поверхностью в виде решетки носит название “гидравлический вашгерд”.
Барабанные промывочные грохоты и бутары дополнительно к обычному конструктиву грохотов оборудованы приспособлениями для интенсивного механического и гидравлического воздействия на куски руды. Грохоты способны на работу с легкопромывистыми рудами с малым количеством глины. Бутары применяются для руд легкой и средней промывистости крупностью 200-300 мм, так как имеют более основательную конструкцию и соотношение длины к диаметру.
Скрубберы и скруббер-бутары предназначены для работы с среднепромывистыми и труднопромывистыми рудами, крупностью до 300 мм. Скрубберы в отличии от барабанных грохотов и бутар имеют глухие барабаны с горловиной с дезинтегрирующими и перемешивающими устройствами. Внутренние поверхности барабана и горловины скруббера футеруются стальными плитами или резиной. Вода подается в барабан скруббера либо навстречу, либо по ходу движения материала. В результате вращения происходит трение кусков материала о стенки и между собой и глина переходит в воду.
Корытные мойки для промывки средне- и труднопромывистых руд изготавливают горизонтальными, наклонными или комбинированными. Наиболее распространены наклонные корытные мойки. Конструкции со сплошным шнеком годятся для легко- и среднепромывистых материалов крупностью до 10 мм, а оснащенные лопастями для средне- и труднопромывистых крупностью до 100 мм. Лопастные корытные мойки состоят из емкости – корыта, по продольной оси которого располагают два вращающихся навстречу друг другу вала с лопастями. Руда орошаемая водой движется при помощи лопастей снизу вверх, шлам сливается вниз.
Более сложной разновидностью горизонтальной корытной мойки является бичевая промывочная машина. Бичами называют лопасти особого конструктива, установленные в предварительных (обычно двух) отделениях машины и предназначенные для предварительного перетирания руды. Собственно промывка происходит в третьем отделении, где руда колесными элеваторами прогоняется через поток воды.
Плоские вибрационные промывочные грохоты предназначены для легкопромывистых руд или для вторичной переработки шламов.
Вибромойки способны на промывку средне- и труднопромывистых руд крупностью 20-150 мм. Вибромойка может состоять из нескольких парных промывочных ванн, расположенных друг над другом. Существуют варианты вибромоек из труб большого диаметра (барабанов). Схема устройства вибромойки позволяет сообщать емкостям противофазные колебания и динамически уравновешивает агрегат. исходная руда загружается в верхние ванны (барабаны), промывается, затем поступает в нижние. Вода на промывку поступает через специальные брызгала.
На этом завершаем статью о процессах промывки руды, как одном из этапов обогащения руды. В других статьях на тему промывки будут даны более подробные описания оборудования для промывки.
Приглашаем к сотрудничеству по изготовлению нестандартного оборудования. Наши специалисты создадут чертежи и изготовят для Вашего предприятия оборудование для обогащения полезных ископаемых.
Приглашаем к сотрудничеству
+7(812) 987 9110 +7(812) 322 8737 Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Завод «Машпромобъединение»
Промывка — это процесс дезинтеграции (разрыхления, диспергирования) глинистого материала, содержащегося в руде, в соответствующих аппаратах под действием воды. Промывка может быть самостоятельной операцией, в результате которой выделяется концентрат. Но чаще она является подготовительным процессом перед дальнейшим обогащением.
В зависимости от физико-механических свойств глины, руды бывают легкопромывистыми, среднепромывистыми, труднопромывис- тыми и весьма труднопромывистыми. Процесс промывки широко применяется при обогащении железных, марганцевых, хромовых руд, россыпей цветных редких и благородных металлов, строительного сырья (гравия, щебня, песка), коалинового сырья, фосфоритов, флюсовых известняков и других полезных ископаемых.
Для промывки легкопромывистых руд применяют желоба, плоские и барабанные грохоты, бутары. Для промывки среднепромывистых руд используют скрубберы, скрубберы-бутары (рис. 3.8), гравиемойки, вибромойки.
Рис. 3.8. Скруббер-бутара
Характеристики барабанных промывочных грохотов и бутар представлены в табл. 3.6.
Таблица 3.6
Технические характеристики барабанных промывочных грохотов и бутар
Параметр | Грохоты | Бутары 0-89 | |
ГБ-1,5 | 0-82 | ||
Размеры барабана, мм: | |||
диаметр | 1500 | 1500 | 1330 |
длина перфорированной части | 2500 | 2500 | 5304 |
длина общая | 4200 | 4200 | 8300 |
Размер отверстий на барабане, мм | 50; 10 | 50; 10 | 20 |
Частота вращения барабана, мин-1 | 10,4 | 10 | 16 |
Угол наклона барабана, град. | 3-8 | До 10 | 3 |
Максимальный размер кусков руды, мм | 300 | 300-350 | 300 |
Удельный расход воды, м3/т | 4-6 | 4-6 | 4-8 |
Производительность, т/ч | 60-80 | 100-150 | 75 |
Мощность электродвигателя, кВт | 4,5 | 7 | 28 |
Габаритные размеры, мм: | |||
длина | 5400 | 4750 | 8776 |
ширина | 2240 | 2800 | 3000 |
высота | 2080 | 2660 | 2000 |
Масса аппарата, т | 5,1 | 7,5 | 12,6 |
Для промывки труднопромывистых руд применяются корытные мойки, бичевые мойки, спирально-сабельные мойки (рис.3.9), промывочные башни.
Расход воды на промывку: для труднопромывистых руд 1,2— 1,5 м3/т; для среднепромывистых 0,9—1,1 м3/т.
Преимуществом промывочных башен является пониженная истираемость руды при промывке. Промывочные башни применяются главным образом при переработке марганцевых и бурожелезняковых РУД-
Для дезинтеграции труднопромывистых руд используют аппараты, обеспечивающие длительное время пребывания материала в рабочей зоне и интенсивное механическое воздействие. Осуществляется это, как правило, в две—три стадии: на первой стадии применяют скрубберы или вибрационные мойки, на второй и третьей — корытные или бичевые мойки.
Для расчета производительности промывочных машин можно исходить из расхода электроэнергии, необходимой на промывку 1 труды [2,3]:
где N — установленная мощность электродвигателей, кВт; г| — коэффициент использования мощности двигателя (0,7—0,8); q — удельный расход электроэнергии на промывку руды, кВт • ч/т.
Рис. 3.9. Спирально-сабельная мойка
Удельный расход электроэнергии для легкопромывистых руд q = = 0,25 кВт • ч/т; для среднепромывистых руд 0,25—0,75; для трудно- промывистых руд 0,75—2; для весьма труднопромывистых руд более 2 кВт • ч/т.
При расчете производительности промывочных машин можно исходить также из необходимого времени на промывку руды до заданного качества [2]. Тогда для скруббера:
где V — внутренний объем барабана, м3; ср — коэффициент заполнения барабана материалом (0,8-0,1); t — время, необходимое для промывки материала до заданного качества, мин.
Время промывки: для легкопромывистых руд t = 1 мин и менее; для среднепромывистых руд 1—2; для труднопромывистых руд 2—6; для весьма труднопромывистых руд более 6 мин.
Для корытной мойки [2]:
где D — диаметр окружности, описываемой лопастями, м; ф — коэффициент заполнения корыта материалом (0,1—0,15); L — длина корыта, м; К — коэффициент использования длины корыта; t — время, мин.
Для вибрационных промывочных машин [2]:
где т — количество промывочных машин; R — радиус ванны, м; Ф — коэффициент заполнения ванны материалом (0,6—0,7); L — длина ванны, м; t — время промывки, мин.
Частота вращения барабанов промывочных машин (скрубберов, скрубберов-бутар) может быть определена по формуле [2,3]:
где D — диаметр барабана, м.
Контрольные вопросы
- 1. Гравитационные методы обогащения, их классификация.
- 2. Виды движения среды и минеральных зерен.
- 3. Разделяющие среды и их свойства.
- 4. Конечная скорость свободного падения тела сферической формы.
- 5. Устройство диафрагмовых отсадочных машин и факторы, влияющие на эффективность их работы.
- 6. Принцип действия беспоршневых отсадочных машин. Признаки их классификации.
- 7. Отсадка в непрерывно-восходящем пульсирующем потоке воды.
- 8. Воздушно-пульсационные (беспоршневые) отсадочные машины.
- 9. Технологические схемы и режимы отсадки.
- 10. Признаки, по которым производится классификация машин и аппаратов для обогащения в потоке воды, текущем по наклонной плоскости.
- 11. Тяжелосредные сепараторы.
- 12. Тяжелосредные гидроциклоны.
- 13. Сепараторы для регенерации магнетитовой суспензии.
- 14. Технологические схемы и режимы обогащения в тяжелых средах.
- 15. Технологические схемы обогащения углей с использованием гравитационных методов обогащения.
- 16. Обогащение в наклонно-текущем потоке воды.
- 17. Обогащение на концентрационных столах.
- 18. Обогащение на концентрационных шлюзах.
- 19. Обогащение на винтовых сепараторах.
- 20. Технологии гравитационного обогащения железных руд и промышленных минералов.
- 21. Гравитационное обогащение золота и редкометалл ьных руд и песков.
- 22. Перспективы развития теории и практики гравитационных процессов обогащения полезных ископаемых.
Список литературы
- 1. Абрамов А.;4. Переработка, обогащение и комплексное использование твердых полезных ископаемых: Учебник для вузов. — М.: Изд-во МГТУ, 2004.
- 2. Шохин В.Н., Лопатин А.Г. Гравитационные методы обогащения. — М.: Недра, 1993.
- 3. Процессы и основное оборудование для обогащения полезных ископаемых/К. И. Лукина, В.П. Шилаев, В.П.Якушкин, А.Н. Муклакова, Ю.В. Харченко. — М.: Изд-во МГОУ. 2009.
- 4. Линев Б.И., Гольберг Г.Ю. Технология и оборудование для обогащения углей: Учебное пособие. — М: Изд-во МГУИЭ, 2009.
- 5. Фоменко Т.Г. Гравитационные процессы обогащения полезных ископаемых. — М.: Недра, 1966.
- 6. Справочник по обогащению руд. Основные процессы. — М.: Недра, 1983.
- 7. Техника и технология обогащения углей: Справочное пособие. — М.: Наука, 1995.
- 8. Шилаев В.П. Основы обогащения полезных ископаемых. — М.: Недра, 1986.