Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Адамов Э.В. Технология руд цветных металлов. - файл Обогащение руды. Адамов Э.В..doc


Адамов Э.В. Технология руд цветных металлов.
скачать (8103 kb.)

Доступные файлы (1):

Обогащение руды. Адамов Э.В..doc12119kb.01.07.2009 16:34скачать

содержание
Загрузка...

Обогащение руды. Адамов Э.В..doc

1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   13
Реклама MarketGid:
Загрузка...



^ Пневматические флотационные машины имеют наиболее простую конструкцию по сравнению с механическими и пневмомеханическими машинами в первую очередь из-за отсутствия движущихся частей. Эти машины долгое время не находили промышленного использования прежде всего из-за отсутствия надежных и долговечных аэраторов и необходимости установки большого количества насосов для компоновки аппаратов в технологическую схему.

В настоящее время созданы высококачественные аэраторы и большеобъемные флотомашины с большой удельной производительностью. Пневматические флотационные машины стали конкурентноспособными по капитальным, эксплуатационным затратам и по надежности работы..

К пневматическим флотационным машинам относятся :

- машины пенной сепарации:

- колонные машины:

- пульсационные машины

- реакторы-сепараторы;

.Машины пенной сепарации ФПС применялись при флотации грубоизмельченных пульп и сростков. Особенностью этих машин является подача на пенный слой пульпы, предварительно обработанной реагентами. Флотационная машина ФПС (рис.167 ) состоит из камеры 1, в центре которой расположено загрузочное устройство 2.


Рис. 167. Флотационная машина пенной сепарации ФПС


По бокам от этого загрузочного устройства над приемными желобами 3 установлены брызгала 4. С двух сторон от приемных желобов ниже пенных порогов на глубине 150-200 мм расположены в два ряда трубчатые аэраторы с пористыми стенками 6. Камера флотационной машины имеет пирамидальную форму с вершиной в нижней части, где имеется разгрузочное устройство 7.

Загрузка пульпы, обработанной реагентами производится через загрузочное устройство, которое обеспечивает равномерное распределение пульпы по всей длине флотационной камеры.. В желобах 3 пульпа подвергается аэрации через резиновые пористые трубки, установленные в этих желобах, разжижению водой из брызгал 4. Затем пульпа поступает на пенный слой, образуемый в результате подачи сжатого воздуха через трубчатые резиновые аэраторы. Гидрофобные частицы остаются на поверхности пенного слоя или прикрепляются к пузырькам воздуха при падении в пенном слое. Разгрузка флотируемых частиц осуществляется через пенный порог 5. Гидрофильные частицы под действием силы нтяжести падают на дно камеры и разгружаются через разгрузочное устройство. В такой флотационной машине флотируются частицы большой крупности. Так при флотации сильвинитовой руды крупность ее составляла -3 +0,8 мм, а из грубых гравитационных оловянных концентратов флотировались сульфиды крупностью -2 мм.. При этом скорость флотации увеличивалась в 100 раз. Однако ненадежность конструкции аэраторов не позволила найти этим машинам широкого применения в практике обогащения, за исключением флотации алмазов.

Колонные флотационные машины применяются при флотации угля, руд и другого минерального сырья. По сравнению с механическими и пневмомеханическими машинами аппараты колонного типа обладают рядом достоинств:

  • в одном аппарате возможно совмещение основной и перечистной операции;

  • сокращается количество перечистных операций в 2-5 раз;

  • удельная объемная производительность увеличивается в 1,5-2 раза;

  • повышается качество концентрата и извлечение;

  • в 1,5-2 раза уменьшается металлоемкость и на 30-50% энергоемкость;

  • использование производственных площадей снижается в 3-5 раз;

  • в 1,8-2,5 раза снижаются эксплуатационные затраты;

  • упрощается система управления.

Вместе с тем колонные аппараты обладают и существенными недостатками:

  • большая высота;

  • неэффективность извлечения крупных частиц ( более 150-200 мкм);

  • ограничение производительности колонных аппаратов скоростью всплывания комплекса « минерал-пузырек» в определенных пределах;

  • неэффективность работы аппарата в контрольных операциях;

  • необходимость предварительной калибровки оборудования и строгого контроля;

  • отсутствие надежно работающих аэраторов;

  • чувствительность аппаратов к изменениям производительности по потоку.

Принцип действия колонных флотационных машин, несмотря на их большое конструктивное разнообразие, один и тот же. Заключается он в том, что ( рис.168 ) в камеру , имеющую прямоугольное или круглое сечение через аэратор , расположенный в нижней части подается воздух который поднимаясь на верх колонны встречает поток измельченной пульпы, поступающий через питающее устройство


Гидрофобные частицы, прилипшие к пузырькам воздуха поднимаются в верхнюю часть колонны и в виде пенного продукта разгружаются в пенный желоб , а камерный продукт удаляется через специальное отверстие , как правило, аэролифтом.

Основным устройством в колоннах являются аэрационные трубки. Вначале они изготовлялись из различного вида перфорированных трубок. Однако эти трубки подвергались быстрому истиранию, забиванию твердыми частицами, создавали сложности при регулировке крупности пузырьков, требовали подачи свежей воды и т.п. В колонных машинах конструкций последних лет рекомендованы и использованы аэраторы со специальными тканевыми рукавами, из маслобензостойких перфорированных резиновых трубок, аэраторы газлифтового типа, решетчатые аэраторы и др.




Рис. . 168. Схема работы флотационной пневматической машины колонного типа


Для флотации грубозернистых материалов в условиях агрессивных и высокоплотных сред рекомендованы газлифтные и решетчатые аэраторы. В таких колонных оптимальное соотношение расхода пульпы и воздуха должно составлять 0,5-3,0, а скорость потока пульпы – 0,7 -4,0 см/с.

При выборе геометрической формы колонны большого объема учитывается , что процесс флотации происходит в центральной части камеры, имеющей цилиндрическую форму, что позволяет более рационально использовать объем камеры.

В глубоких флотационных пневматических машинах большое значение имеет направление потока пульпы по отношению к направлению движения пузырьков воздуха. Так изменение направления фаз от прямотока к противотоку содержание воздуха повышается в 1,5-2 раза. Увеличивается в 2 – 3 раза « живое сечение» газовой фазы и время минерализации пузырьков.

В таблице 68 приведена техническая характеристика флотационных пневматических машин типа ФП.

^ Таблица 68 . Техническая характеристика флотационных машин ФП

Параметры

ФП-1

ФП-2,5

ФП-6,3

ФП-10

ФП-25

ФП-40

ФП-80

ФП-100

ФП-220

Объем, м3

1

2,5

6,3

10

25

40

80

100

220

Производитель-

ность по потоку

ку, м3/мин, макс


0,33


0,62


1,5


4


6


10


15


20


30

Диаметр камеры, мм

500

800

1200

200-

3400

3400

3400

3400

4500

Высота, мм

5000

5000

5000

5200

3700

5200

1100

1300

1600

Избыточное

давление МПа


0,15


0,15


0,15


0,15


0,15



0,18


0,24



0,26


0,28

Мощность

двигателя

воздуходувки,

кВт


-


-


-


14


25


40


70


75



100

Расход воздуха ,м3/мин, макс.


0,5



1,3


3,2


5


10


20


40


50


110

Удельная

энергоемкость,

кВт/м3


-


-


-


1,4


1,0


1,0


0,87


0,75


0,49

Удельная

металлоемкость,

Кг/м3


580


440


343


320


232


180


150


140


118

Масса камеры.

кг

580


1120


2160


3200


5800


7800


12000


14000


26000


Колонные флотационных машин АО «Механобр Инжиниринг» ( табл. 69) применяются в основном в перечистных операциях. В аэраторах этих машин используется специальное эластичное тканевое покрытие на основе спандекса, который обладает высокой износоустойчивостью в течение длительного времени. Флотомашина имеет высоту 7 м, причем 5,5 м приходится на зону минерализации 1,5 м на зону очистки. Регулирование уровня пульпы осуществляется автоматически с использованием аэролифтной разгрузки камерного продукта. Флотомашины также оснащены системой автоматического поддержания расхода воздуха.( рис. 169).





Рис. 169. Колонная машина РИФ

1 – камера; 2 – питатель пульпы; 3 – система подачи воздуха; 4 – аэратор


^ Таблица 69 Техническая характеристика колонных флотомашин АО «Механобр Инжиниринг»

Показатели

ФП 1,2 ЦМ

ФП 8,5 ЦМ

ФП 25 ЦМ

ФП 63 ЦМ

Объем камеры, м3

2

7

26

52

Диаметр (сечение) камеры, мм

600

1000х1000

2000х2000

2000х4000

Высота камеры, мм

7000

7000

7000

7000

Производительность по пульпе, м3/мин

0,25

0,7

2,5

5,0

Расход воздуха, м3/мин

0,5

1,7

6,8

13,6

Расход промывной воды, м3/мин

0,07

0,2

0,8

1,6

Расход воздуха на эрлифт, м3/мин

0,1

0,3

1,2

2,4

Давление воздуха в аэраторе, МПа

0,1-0,15

Давление воздуха в эрлифте

0,07-0,2

Масса камеры, кг

1300

2500

7000

1400

Габаритные размеры, мм

длина

ширина

высота


1500

1500

7750


2000

1930

7750


3800

3010

9000


6403

3010

10200


Колонные машины РИФ (таблица 70) рекомендуется применять в перечистных операциях при крупности материала более 70% класса минус 0,074 мм и производительности по потоку не более 2,5 м3/мин. При установке этих машин сокращаются расходы на электроэнергию и ремонт на 40%, на 60% сокращаются размеры производственной площади.


^ Таблица 70. Техническая характеристика колонных машин РИФ

Показатели

РИФ6ПК

РИФ12ПК

РИФ25ПК1

РИФ25ПК

РИФ50ПК1

Объем камеры, м3

6

12

25

25

50

Производительность

по потоку, м3/мин

0,6

1,2

1,2

2,5

2,5

Геометрические размеры, мм: длина

ширина

высота


1000

1000

6300


2000

1000

6300


2800

1400

6300


2000

2000

6300


2800

2800

6300

Удельный расход воздуха,

м3/мин м2


1,7


1,7


1,7


1,7


1,7

Давление воздуха, кПа

80-110

80-110

80-110

80-110

80-110

Удельный расход

электроэнергии,кВт/м3


0,3


0,6


0,6


1,2


1,2

Габаритные, размеры, мм, длина

ширина

высота


1800

1200

7000


3000

1800

9000


4000

2600

9000


3800

3000

9000


4600

3800

9000

Масса, кг

2600

3700

5200

7300

10000



В последнее время все более широкое распространение получают пневматических флотационных машинах типа реактор-сепаратор, такие как Джеймсон Селл , Пневматик Селл , Контакт Селл и Центрифлот и др .Их преимущества по сравнению с колонными аппаратами обусловлены следующими причинами.

В реакторе-сепараторе флотация осуществляется последовательно в два этапа: первоначально при оптимальном перемешивании происходит закрепление частиц на пузырьках, а затем в камере в относительно спокойных условиях минерализованные пузырьки отделяются от пульпы. Процесс аэрирования пульпы и минерализации пузырьков пространственно отделен от процесса расслоения пульпо-воздушной смеси на пену и пульпу.

В механических, пневмомеханических и колонных флотомашинах оба процесса происходят одновременно, хотя оптимальный гидродинамический режим для них существенно отличается. Минерализация эффективно происходит при значительной степени турбулентности и ускоряется с уменьшением размера пузырьков, а отделение пузырьков в пену улучшается с увеличением их размеров и при минимальной турбулентности.

В реакторе-сепаратор типа камеры Джеймсона (Джеймсон Селл), схема которого представлена на рис.170, роль зоны минерализации выполняет реактор 1, а камера (сепаратор) служит для отделения концентрата от хвостов.




Рис. 170 . Принципиальная схема флотационной машины типа « реактор-сепаратор»

1 – реактор; 2 – камера; 3 – пенный желою; 4 - задвижка


В реакторе 1 получают более высокое число столкновений пузырьков и частиц благодаря оптимальной степени турбулентности, оптимальному соотношению размеров пузырьков и частиц, а так же повышенной аэрации пульпы ( 50 %) относительно аэрации во флотационных колоннах (10-20 %). Подача воздуха осуществляется через пористую перегородку в виде микропузырьков воздуха крупностью около (400 600) мкм. В аппарате Центрифлот минерализация проходит эффективнее, чем в поле силы тяжести, за счёт ввода питания в реактор тангенциально. Центробежная сила вызывает движение пузырьков к оси вращения, что увеличивает вероятность столкновения и минерализации.

При применении микропузырьков имеются ограничения по производительности в связи с их малой и даже отрицательной скоростью подъема, приводящей к уносу минерализованной нагрузки в хвосты. Все эти недостатки исключаются, если в сепараторе устанавливают оптимальный гидродинамический режим для процесса отделения минерализованных пузырьков в пену, а пульпы с пустой породой в хвосты. Сечение камеры сепаратора 2 должно быть таким, чтобы скорость противоточного движения пульпы не превышала скорость подъема минерализованных пузырьков.

Это позволяет уменьшить высоту камеры, которая для флотационных колонн является параметром, обусловливающим заданную вероятность микропроцессов столкновения и минерализации. Добавление смывной воды увеличивает эффективность вторичной концентрации в пене.

Реакторы-сепараторы называют аппаратами для интенсивной флотации, время закрепления частиц на пузырьках воздуха составляет от 1 до 10 секунд, а время отделения в сепараторе минерализованных пузырьков в пену от пульпы (150 – 180) с.


4.4. Основы технологии флотационного обогащения руд цветных металлов


4.4.1. Факторы, влияющие на технологию флотации руд


Пенная флотация представляет собой сложный физико-химический процесс, на который влияет большое количество факторов, относящихся как к особенностям флотируемой руды, так и к свойствам флотационных реагентов, свойствам применяемой воды, характеристики пульпы, типа флотационных машин, применяемой схемы флотации, требованиям к качеству получаемых продуктов флотации.

Характеристика исходной руды определяет всю технологию ее обогащения. Это прежде всего химический и минеральный состав руды, свойства минералов, входящей в ее состав, крупность и характер сростков минералов, наличие в них примесей, степень окисленности, наличие растворимых в воде веществ и т.п. Характеристика исходной пульпы определяет прежде всего технологию ее подготовки к флотации. Измельчение руды обычно производится до такой крупности, при которой подавляющее количество частиц полезных минералов будет свободно от сростков с другими минералами и размер измельченныъ частиц будет соответствовать подъемной силе пузырьков воздуха. Переизмельчение частиц до крупности 5…10 мкм значительно ухудшает процесс флотации, снижает качество получаемого концентрата и его извлечение ценного минерала в концентрат.

Большое значение при флотации имеют флотационные реагенты , их расход порядок подачи в процесс и продолжительность контакта с пульпой. Обычно сначала в процесс подают реагенты – регуляторы, изменяющие щелочность и подавляющие флотируемость минералов вмещающих пород, затем собиратель и последним подается пенообразователь. Реагенты – регуляторы часто подают в мельницу или в контактные чаны, затем в контактные чаны подаются реагенты – собиратели при необходимости значительного времени контакта их с флотационной пульпой. При небольшом времени контактирования с собирателем они подаются непосредственно в камеру флотационной машины. Собиратели и регуляторы часто подаются дробно, т.е. несколькими порциями по фронту флотационных машин в данной операции. При этом большая часть реагента (60…70%) обычно подается в начало флотации.

На процесс флотации существенное влиянии оказывает состав применяемой воды – свежей или оборотной. В воде , как правило, присутствую соли жесткости ( соли кальция и магния), соли железа, которые, например, увеличивают расход собирателя при флотации несульфидных минералов олеиновой кислотой вследствии образования нерастворимых олеатов. Ионы присутствующие в жидкой фазе пульпы могут также оказывать активирующее или депрессирующее действие на флотацию различных минералов, ухудшать пенообразование.

Большое значение при флотации имеет плотность флотируемой пульпы. Обычно соотношение твердой и жидкой фаз в пульпе определяется либо процентом твердого, либо соотношением массы твердого к массе жидкого (Т:Ж), либо разжижением ( соотношение Ж:Т).

При постоянной производительности отделения флотации и определенном объеме флотационных машин более плотная пульпа будет находиться в машинах. При этом увеличивается концентрация реагентов на единицу объема жидкой фазы пульпы, снижается скорость флотации крупных частиц и аэрация пульпы, увеличивается переход в пенный продукт шламистых частиц минералов вмещающих пород. Обычно при флотации плотность пульпы находится в пределах 25…40% твердого. По ходу процесса происходит разжижение пульпы и разница в плотности пульпы в первой и последней камерах может достигать 10…15%.

В перечистных операциях для получения наиболее чистых концентратов плотность пульпы принимается меньше, чем в основной операции. Это объясняется тем, что в более разбавленных пульпах снижается скорость флотации шламов, загрязняющих концентраты.

Влияние температуры пульпы особенно заметно при флотации несульфидных минералов с использованием в качестве собирателей жирных кислот или их мыл. Повышение температуры часто интенсифицирует процесс флотации, т.к. при этом повышается растворимость кислот и снижается их расход, но это почти всегда ухудшает селективность процесса.

На флотацию сульфидных минералов ксантогенатами температура пульпы почти не влияет, т.к. они хорошо растворяются в воде любой температуры. Однако при повышенной температуре увеличивается растворимость самих минералов и в пульпе появляется большое количество «неизбежныъ» ионов, которые могут нарушить процесс флотации.

Существенное влияние на флотируемость различных минералов оказывает концентрация водородных ионов в пульпе (рН). Так, например, почти все сульфидные минералы лучше флотируют ся в щелочной среде при рН 8…9, т.к. применяемые для их флотацити ксантогенаты в кислой среде разлагаются. Для каждого сульфидного минерала есть критическое значение рН, при которой наблюдается наилучшая флотируемость со всеми сульфгидрильными собирателями.

Катионные собиратели при флотации многих несульфидных минералов наиболее эффективны в кислой среде.

Оптимальное значение концентрации водородных ионов в пульпе определяет состояние реагента и поверхности минерала для их наилучшего взаимодействия, что обеспечивает высокие технологические показатели. На обогатительных фабриках концентрация водородных ионов в пульпе не только измеряется, но и автоматически регулируется во всех операциях флотации.

К другим факторам, оказывающим влияние на процесс флотации, относятся: тип применяемых флотационных машин, метод и степень аэрации пульпы, условия эксплуатации машины; выбор оптимальной схемы флотации ( с выделением грубых концентратов, наличие операции доизмельчения, число и последовательность операций флотации, способ переработки промпродуктов и т.п.), рациональное распределение операций флотации по флотационным машинам

.

4.4.2 .Операции и схемы флотации

.

При флотации руд цветных и редких металлов применяются разнообразные технологические схемы, выбор которых зависит прежде всего от характеристики обогащаемой руды. Очень редко в практике флотации удается получить кондиционный концентрат и отвальные хвосты за одну операцию. Это достигается лишь при оптимальном сочетании нескольких операций, которые по своему назначению подразделяются на основную, контрольную и перечистные операции.

Основная флотация - первая в технологической схеме операция флотации, в результате которой получается черновой концентрат и хвосты. В одной технологической схеме флотации может быть несколько операций основной флотации, например, при обогащении полиметаллических руд, основная коллективная флотация, основная медная флотация, основная цинковая флотация и т.д.

Контрольная флотация – операция перефлотации хвостов основной флотации с целью доизвлечения полезных минералов из них.

Перечистная флотацияоперация повторной флотации черновых концентратов или концентратов, получаемых в контрольной флотации для повышения качества их.


В технологических схемах флотации может быть несколько контрольных операций, проводимых с целью получения отвальных хвостов и высокого извлечения ценных минералов, и несколько перечистных операций для получения готовых концентратов.

Схемы флотации различаются между собой числом стадий обогащения, числом циклов обогащения и назначением отдельных стадий и циклов, которые и опредедяют принципиальную схему флотации. По числу стадий схемы флотации подразделяются на одно-, двух- и многостадиальные. В свою очередь стадия флотации может включать несколько циклов, в каждом из которых выделяется один или несколько продуктов обогащения.

Монометаллические руды, из которых выделяется лишь одлин полезный минерал, могут обогащаться по одно- и многостадиальным схемам. Причем количество стадий флотации зависит от крупности вкрапленности полезного материала, а также способности его и минералов вмещающих пород к ошламованию.

При крупной вкрапленности полезного минерала, который при измельчении не склонен к ошламованию, можно выделить кондиционный концентрат и отвальный хвосты по простой одностадиальной схеме ( рис.171),




Рис.171. Одностадиальная схема флотации


что в практике флотации встречается крайне редко,т.к. для этого необходимо, чтобы в руде содержание ценного минерала было высоким и он бы обладал хорошими флотационными свойствами, а требования к его извлечению были бы невысокими.

Наличие шламующихся полезных минералов, например, галенита, имеющих неравномерную вкрапленность, требует применение двухстадиальных схем флотации (рис.172 ),




Рис. 172. Схемы двухстадиальной флотации

в которой после грубого измельчения выделяется концентрат в первой стадии. Хвосты первой стадии доизмельчаются и направляются на вторую стадию флотации, где также выделяется концентрат. Это предохраняет основную массу минерала от ошламования.

Встречаются руды с очень сложной и неравномерной вкрапленностью, когда полезные минералы находятся в тонких сростках с другими минералами, которые также имеют различную крупность. Обогащение таких руд проводят по сложным трехстадиальным схемам с доизмельчением хвостов первой и второй стадии флотации

Если полезный минерал находится в виде тонких сростков с другими минералами и образует с ними агрегаты, то из такой руды после грубого измельчения выделяется основная масса отвальных хвостов и бедный концентрат, который после доизмельчения идет на перечистную операцию (рис. 173). При этом хвосты перечистной операции ( промпродукт) содержат значительные количества полезного минерала и направляются в основную операцию без доизмельчения.

При неравномерной вкрапленности полезных минералов сравнительно грубое измельчение позволяет в основной флотации сразу выделить крупные минералы в концентрат. Богатые хвосты направляются на контрольную флотацию, где выделяется промпродукт, который после доизмельчения направляется в основную флотацию или в самостоятельный цикл флотации промпродукта.

При флотации полиметаллических руд в зависимости от последовательности выделения полезных минералов в самостоятельные концентраты различают коллективную, селективную и коллективно-селективную схемы флотации.

Если в процессе флотации извлекаются все минералы, обладающие одинаковой флотируемостью, то такая флотация называется коллективной.. При селективной флотации полезные минералы извлекаются последовательно, причем каждый последующий концентрат извлекается из хвостов предыдущей флотации ( рис.174 а)





Рис. 174. Схема селективной ( а) и коллективно-селективной (б) флотации


. По коллективно – селективной схеме все полезные минералы после грубого измельчения сначала флотируются в коллективный концентрат с удалением в хвосты основной массы минералов вмещающих пород. Полезные минералы в коллективном концентрате обычно находятся в сростках между собой, поэтому после доизмельчения концентрата из него последовательно извлекаются ценные минералы в самостоятельные концентраты ( рис.174 б).

Коллективно-селективная схема флотации имеет ряд преимуществ перед схемой селективной флотации. Обычно по этой схеме исходная руда подвергается грубому измельчению до крупности 45…55% класса минус 0,075 мм. Более тонко измельчается лишь коллективный концентрат, выход которого может составить от 5 до 10% от исходной руды. По схеме селективной флотации для разделения тонковкрапленных минералов тонкому измельчению (до 70…90% класса минус 0,074 мм) подвергается вся масса исходной руды, что значительно увеличивает затраты на измельчение. С применением коллективно-селективной флотации уменьшаются расходы на измельчение, расходы на реагенты, уменьшается количество флотационных машин, затраты на флотацию. Однако по этой схеме возникают определенные трудности при разделении коллективного концентрата, например, введение операции десорбции собирателя, что значительно усложняет технологическую схему, реагентный режим.

При флотации очень редко удается за одну операцию получить кондиционный концентрат и отвальные хвосты. Поэтому схемы усложняются введением контрольных операций хвостов и перечистных операций концентратов. При этом образуются промежуточные продукты, которые не являются конечными и подвергаются дополнительной обработке для извлечения из них полезных минералов.

Промежуточные продукты при флотации это концентраты контрольных и хвосты перечистных операций. Они могут обрабатываться по различным схемам. Наиболее распространенной схемой является возарат продуктов в предыдущую операцию. Например, концентрат контрольной флотации и хвосты первой перечистной возвращаются в основную флотацию, а а хаосты второй перечистной в голову первой перечистой. Часто промпродукты перед возвращением их в основной рудный поток подвергаются доизмельчению, что позволяет доизмельчать сростки минералов и обновлять поверхность минеральных зерен.

Иногда промпродукты по наличию сростков и труднофлотируемых разновидностей минералов, содержанию полезных минералов отличаются от исходной пульпы, поэтому возвращение их в рудный поток может нарушить флотационный процесс. Такие промпродукты обрабатываются в отдельном цикле с доизмельчением и выделением отвальных хвостов. Получаемые концентраты в этом цикле направляются в основной рудный цикл, обычно в перечистную флотацию.

Большое значение в технологии флотационного обогащения имеет не только тип применяемых флотационных машин, но и их распределение по операциям флотации.


Всасывающие блоки механических флотационных машин могут осуществлять всасывание пульпы на расстоянии 4…6 флотационных камер, поэтому компоновка механических машин осуществляется при установке небольшого количества насосов, а в случае простой технологической схемы ( рис. 175).


Рис. 175. Схема распределения потоков в механической флотационной машине


Однако ни всегда удается рационально разместить операции флотации по машинам. Схемы значительно усложняются применением операций доизмельчения пропродуктов и концентратов, введением перечистных операций концентратов контрольных флотаций, операций перемешивания пульпы с реагентами, подогрева пульпы и т.п. Поэтому для перекачки продуктов и подачи их в операции флотации устанавливаются песковые насосы и большое количество трубопроводов.

Камеры пневмомеханических флотомашин не могут работать как всасывающие, поэтому подача пульпы в операции флотации осуществляется при помощи насосов. Основной поток рудной пульпы направляется обычно самотеком при организации каскадного расположения камер. На рис.176 показано флотационное отделение с установкой большеобъемных флотационных пневмомеханических машин чанового типа.




Рис.176. Флотационное оборудование обогатительной фабрики, оборудованное чановыми флотационными машинами большого объема


ГЛАВА 5.

Вспомогательные процессы


5.1. Классификация вспомогательных процессов

К вспомогательным процессам относятся прежде всего процессы обезвоживания, т.е. удаление влаги из продуктов обогащения, а также процессы очистки воды, выделяемой при обезвоживании и процессы обеспыливания, которые применяются при очистке газов, используемых при сушке.

Конечные продукты обогащения представлены в виде пульпы, содержащей большое количество влаги ( до 70…90%). Находящуюся в этих продуктах влагу принято подразделять на внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя влага – это влага, содержащаяся в кристаллической решетке минерала. К ней относится кристаллизационная влага ( Н2О) и конституционная или гидратная, которая присутствует в кристаллах в виде ОН¯ , Н+ и удаляется только при обжиге и прокаливании.

Внешняя влага – это гравитационная, капиллярная, пленочная и гигроскопическая. Основная масса влаги представлена гравитационной, которая заполняет промежутки между частицами, и является средой, в которой находятся эти частицы. Капиллярная влага заполняет частично или полностью поры между частицами и поры внутри частиц и удерживается капиллярными силами. Пленочная влага удерживается силами молекулярного притяжения между частицами твердолго и воды, которая как бы обволакивает частицы толстым слоем, большим, чем гигроскопическая влага.

Гигроскопическая влага присутствует в виде адсорбированных паров воды гигроскопическими материалами.

Перед транспортировкой получаемых концентратов на металлургические предприятия из них обычно удаляется основное количество влаги, т.е. они подвергаются обезвоживанию, после которого содержание влаги в концентратах составляет 4…10% влаги.

Конечная влажность обезвоженных продуктах зависит от их разжижения ( соотношения Ж:Т), плотности и крупности минеральных частиц, температуры пульпы , применяемого способа обезвоживания, наличия примесей и добавок , условий работы обезвоживающих аппаратов.

Основное количество гравитационной влаги и часть капиллярной удаляются в зависимости от гранулометрического состава продукта и его конечной влажности методом дренирования, т.е. самотеком, который применяется для обезвоживания , например, грубозернистых гравитационных концентратов, железных и марганцевых концентратов, выделяемых магнитной сепарацией.. Обезвоживание таких концентратов проводится в штабелях (крупность минус 150…200 + 0,1…1 мм) на обезвоживающих грохотах ( минус 300 +0,35 мм), в элеваторах ( 2…35 мм) и в механических классификаторах. Конечная влажность продуктов дренирования достигает 5…10%.

Удаление влаги из тонкозернистых продуктов обогащения является более сложным процессов и осуществляется в несколько стадий ( рис.177)..





Рис. 177. Принципиальная схема обезвоживания флотационного концентрата


Вначале основная масса воды, содержащаяся в концентрате удаляется сгущением, сгущенный продукт влажностью 45…55% твердого, направляется на фильтрование, после которого выходит в виде кека, содержащего 10…20% влаги, и, наконец, пройдя сушку, он будет иметь влажность 3…5%.

К вспомогательным процессам можно отнести также процессы обеспыливания и очистки сточных вод с оборотным водоснабжением.


5.2. Процесс сгущения


Сгущение – это непрерывный процесс разделения твердой и жидкой фазы, основанный на естественном осаждении твердых частиц пульпы под действием силы тяжести. Твердые минеральные частицы, осевшие в аппарате для сгущения (сгустителе), непрерывно разгружаются в виде сгущенного продукта, а осветленная жидкая фаза удаляется в виде слива.

Процесс сгущения осуществляется обычно в цилиндрических резервуарах большой емкости – сгустителях, получивших широкое распространение в практике обогащения различных руд. Помимо цилиндрических сгустителей в последнее время все более широкое распространение получают пластинчатые сгустители различной конструкции, где осождение осуществляется на наклонных пластинах.

В цилиндрическом сгустителе исходная пульпа поступает в центр сгустителя. При оптимальном заполнении материалом в установившемся режиме образуется несколько зон ( рис. 178).

Исходная пульпа




Рис. 178. Зоны сгущения в радиальном сгустителе

В верхней части располагается зона А – зона осветленной воды , которая поступает в кольцевой желоб сгустителя и удаляется в виде слива. Далее следует зона Б – зона пульпы первоначальной плотности, куда подается исходная пульпа. В этой зоне в зависимости от содержания твердого происходит свободное или стесненное осаждение частиц. В нижней части находится зона уплотнения или сжатия Г, в которой жидкость выделяется из пульпы в результате давления находящегося выше материала. Иногда между зоной Б и Г выделяют промежуточную зону В – зону осаждения или сгущения. Сгущенный материал разгружается через отверстия в центральной части днища сгустителя.

На процесс сгущения, протекающий под действием силы тяжести, влияют различные факторы такие, как минералогический и гранулометрический состав материала, содержание твердого в исходной пульпе, плотность твердой фазы, температура пульпы, рН среды, наличие реагентов, требования к чистоте слива и т.п.

С увеличением крупности и плотности частиц эффективность сгущении я повышается, т.к. скорость падения их соответствует закономерностям скорости осаждения частиц – закону Стокса. Чем мельче материал, тем медленнее идет процесс сгущения, а осаждение материала крупностью менее 0,1 мкм практически прекращается. В этом случае частицы уже являются коллоидными, для которых влияние молекулярных сил, броуновского движения и электрического отталкивания одноименно заряженных частиц, уравновешивает скорость падения частиц и они находятся во взвешенном состоянии.

Трудно сгущаются глинистые материалы, когда они разбухают и тончайшие глинистые частицы обволакиваю минеральные зерна и стабилизируют их.

Увеличение плотности пульпы и понижение температуры повышают вязкость пульпы, а следовательно, увеличивают сопротивление подения частиц и уменьшают скорость их осаждения. Эффективность сгущения повышается с разжижением пульпы, но только до определенного предела, т.к. в сильно разбавленных пульпах частицы настолько разрозненны, что не могут укрупняться. Оптимальное отношение Т:Ж при сгущении составляет около 1:6.

В зависимости от состава пульпы и от состава специальных реагентов твердые частицы при сгущении осаждаются раздельно или в виде агрегатов, которые имеют значительно большую скорость осаждения. Поэтому для интенсификации процесса осаждения применяются различные способы агрегации тонких минеральных частиц и прежде всего процесс коагуляции и флокуляции.

Как известно, тонкие коллоидные частицы как твердые тела обладают свойствами адсорбировать ионы на поверхности с образованием на них двойного электрического слоя, который имеет заряд одноименный с зарядом адсорбированных ионов. Поэтому эти частицы имеют одинаковые заряды и отталкиваются друг от друга. Изменение двойного электрического слоя частиц можно осуществить добавлением электролита, который не только изменяет общий заряд частицы, но и снижает величину электрокинетического потенциала ее до такого критического значения, при котором частицы теряют устойчивость и образуют крупные агрегаты, которые обладают большой массой и быстро осаждаются. Такое явление называется коагуляцией. В качестве электролитов коагулянтов применяется известь, серная кислота, сульфаты металлов и т.п.

Тонко диспергированные частицы можно укрупнять также с помощью поверхностно – активных высокомолекулярных органических соединений. Флокулянты адсорбируются на поверхности минеральных частиц, строго ориентируясь аполярными радикалами в водную фазу. Затем частицы образуют крупные агрегаты – флокулы. Такой процесс в отличии от коагуляции называется флокуляцией.

В качестве флокулянта на обогатительных фабриках применяются ваысокомолекулярные соединения – полиакриламид, сепаран, полиоксиэтилен и др.

Молекулярная масса полиакриламида (ПАА)


где n - число звеньев в молекуле, колеблется от 1· 106 до 60 · 106.

Применяется ПАА в виде водного раствора концентрацией 0,05…0,15%. Расход флокулянта составляет 40…100 г/т. Использование полиакриламида позволяет увеличить скорость осаждения минеральных частиц в 4…10 раз, уменьшить потери твердого со сливом в 4…5 раз и увеличить удельную производительность сгустителя на 30…40%.


Сгустители. На обогатительных фабриках для сгущения нашли наиболее широкое распространение цилиндрические сгустители непрерывного действия с центральным или периферическим приводом, а также пластинчатые сгустители.

Радиальный сгуститель с центральным приводом ( рис. 179)





состоит из цилиндрического чана с горизонтальным или коническим днищем и кольцевым сливным желобом. В центре чана на металлической ферме укреплен вертикальный вал , к нижнему концу которого прикреплен гребковый механизм с гребками . Исходная пульпа по желобу или трубе поступает в питающую воронку, которая располагается в центре сгустителя. Пройдя предохранительный диск и распределительный диск пульпа поступает в сгуститель. Частицы минералов оседают на днище сгустителя, имеющего угол наклона до 12°, и гребками перемещаются к разгрузочной воронке в центре чана. Осветленная вода в верхней части сгустителя переливается через бор и по кольцевому желобу удаляется через отверстие в стенке чана. Чан сгустителей большого диаметра изготовляется из бетона, а сгустителей небольшого размера – из железа. Сгущенный продукт из сгустителей небольшого размера обычно разгружается самотеком, а из больших сгустителей - диафрагмовыми насосами.

Сгустители с центральным приводом имеют диаметр от 2,5 до 50 м с глубиной чана в центре от 2,8 до 7,5 мм с площадью сгущения от 5 до 7850 м2 ( табл. 71).

Сгустители с периферическим приводом отличаются от сгустителей с центральным приводом только устройством разгрузочного механизма, который состоит из рамы с гребками, опирающуюся на центральную колонну и монорельс, уложенный по всему периметру чана. У периферии рама заканчивается кареткой, на которой имеется электродвигатель, редуктор и приводной ролик. Каретка движется по монорельсу и приводит в движение гребковую раму с граблинами, окружная скорость которой у периферии обычно составляет 0,1 м/с. Слив удаляется через кольцевой желоб, а сгущенный продукт через отверстия в днище откачивается центробежными или диафрагмовыми насосами.

Сгустители с периферическим приводом выпускаются только двух диаметров – 25 и 30 м ( см. табл. 71).

^ Таблица 71 Техническая характеристика радиальных сгустителей


Параметры

С центральным приводом

С периферическим приводом

Ц-2,5

Ц-4

Ц-6

Ц-9

Ц-12

Ц-15

Ц-18

Ц-25

Ц-30

Ц-50

Ц-100

П-25М1

П-30М1

Диаметр чана,м

2,5

4,0

6,0

9,0

12,0

15,0

18,0

25,0

30,0

50,0

100,0

25,0

30,0

Глубина чана в центре,м

2,8

3,0

3,4

3,6

3,8

4,0

4,3

4,0

4,0

5,0

7,5

3,6

3,6

Площадь осаждения, м2

5,0

12,0

28,0

63,0

110,0

175

250

490

700

1950

7850

490

700

Продолжительность одного

оборота гребков, мин


1,3


2,0


3,0


4,5


6,0


7,5


9,0


10;13


23


17;26


33-80


11;13;


16;20

Мощность привода гребков, кВт

0,8

1,1

1,7

2,5

3,0

3,5

4,0

5,0

6,0

8,5

10,0

3,0

4,0

Габаритные размеры, м

Внешний диаметр

высота


3,0

5,2


5,0

5,4


7,0

8,5


10,5

8,7


13,0

9,7


16,0

10,0


19,0

10,5


27,0

13,0


32,0

13,5


52,0

13,5


106,0

20,5


27,0

8,0


32,0

8,0



Производительность сгустителей определяется по удельной производительности, т.е. по количеству твердого в сутки на 1 м2 площади сгущения . Эта величина зависит от содержания твердого в сгущенном продукте, от содержания материала крупностью минус 0,074 мм в питании, от свойств ценного минерала и от свойств применяемого флокулянта. Значения удельной производительности устанавливается по практическим данным. В табл. 72 приведены значения удельной производительности сгустителя при сгущении различных концентратов.


^ Таблица 72. Удельная производительность сгустителя при сгущении концентратов


Концентраты

Содержание,%

^ Удельная производительность,

т/(м2/сут)

кл. -0,074 мм

твердого в сгущенном продукте

Свинцовые

90…95

65…70

0,7…0,8

Цинковые

85…90

60…70

0,7…0,9

Медные

80…85

60…65

0,6…0,7

Никелевые

85…95

60…65

1,1

Пиритные

75…85

70…75

2,2…4

Молибденовые

98

40…45

0,2

Апатитовые

75

48…49

4,7

Флюоритовые

55…60

60…70

1…2



В последнее время повсеместное использование находят высокопроизводительные цилиндрические сгустители типа Супафло фирмы Оутокумпу ( Финляндия). Производительность этих сгустители в 3…10 раз больше производительности обычных сгустителей. Они обеспечивают получение сгущенного продукта плотностью до 75% и чистого слива.

Отличаются эти сгустители наличием питающего колодца, в который питание и раствор флокулянта подается по касательной ( типа трубы Вентури), и в котором происходит эффективная флокуляция с деаэрацией поступающей пульпы, наличием перегородок для регулирования перемешивания и регулируемой скоростью подачи пульпы. Все это приводит к увеличению скорости осаждения, снижению расхода флокулянта, повышению производительности по твердому и увеличению плотности сгущенного продукта. Кроме того, сгуститель Супафло имеют небольшой размер и занимают значительно меньше площади, чем обычные сгустители. Диаметр наиболее широко применяемых сгустителей Супафло обычно составляет от 6 до 12 м.

В пластинчатых сгустителях используется принцип осаждения на наклонной поверхности. Пульпа в этих сгустителях проходят в каналах небольшой толщины, образуемых тонкими наклонно установленными пластинами под углом 55°. Это позволяет придать потоку пульпы ламинарный характер, значительно сократить путь и время осаждения твердых частиц, что значительно увеличивает ( в 5…10 раз) удельную производительность сгустителя на единицу занимаемой площади по сравнению с радиальным сгустителем.

Пластинчатый сгуститель ( рис.180) состоит из двух основных частей – верхней емкости с наклонными пластинами и нижней цилиндрической или конической емкости для отстоя.




Рис. 180. Плпстинчатый сгутитель

1 – подача питания; 2 – камера флокуляции; 3 – пакеты наклонных плстин; 4 – слив; 5 – выход слива; 6 – отстойная камера; 7 – сгущенный продукт; 8 – гребок сприводом; 9 – мешалка камеры флокуляции


Питание в пластинчатый сгуститель поступает через вертикальные камеры, которые расположены с двух сторон верхней емкости с наклонными пластинами и через щелевые питающие отверстия равномерно распределяется между пластинами без взмучивания. Твердая фаза осаждается на пластинах, которые изготовляются из стеклопластика или алюминиевого сплава, и попадает в нижнюю трапецевидную емкость, где происходит дальнейшее сгущение и уплотнение. Площадь выше ввода питания является зоной осветления В сгустителе предусмотрено регулирование процесса осаждения и получение сгущенного продукта, содержащего до 60% твердого, и слива с содержание твердого 0…1 г/л. Однако эти сгустители не могут применяться для сгущения крупного материала и материала, имеющего большую плотность, а также для пульпы с высоким содержанием пены.

В табл. 73 приведена техническая характеристика сгустителей пластинчатого типа СП.


^ Таблица 73. Техническая характеристика пластинчатых сгустителей СП

Параметры

Типоразмер сгустителя

СП – 1А

СП -2А

СП – 4А

СП – 6А

СП- 8А

СП 12А

СП-18А

Производительность по твердому, м3


25


50


100


150


200


300


450

Площадь поверхности

зеркала слива, м2


1


2


4


6


8


12


18

Площадь осаждения, м2


20


40


80


120


160


240


360

Габаритные размеры, мм:

длина

ширина

высота



2250

1250

4900



2550

2250

5500



4150

2150

6260



3950

3300

6550



3950

4500

6200



6550

6500

6500



3950

9650

6500

Масса, кг

2650

5550

6800

12000

16000

24600

37500



Фирма Меtso Minerals выпускает пластинчатые сгуститель нескольких типов: сгустители с удлиненныи чаном LT с общим объемом пульпы от 1,1 до 72,8 м3, LTS c объемом от 0,8 до 65 м3, LTK c объемом от 4,5 до 112 м3 и комбинированный пластинчато - чановый сгуститель с диаметром чана от 6300 до 12000 мм, площадью осаждения от 220 до 1040 м2 и объемом пульпы от 86 до 1004 м3.

Иногда для сгущения используются гидроциклоны, которые обычно устанавливаются перед сгустителями. Слив гидроциклонов является питанием сгустителей. В результате выделения в пески гидроциклона наиболее крупных классов улучшаются условия сгущения в сгустителе и снижается расход флокулянта. Пески гидроциклонов и сгущенный продукт сгустителя обычно объединяются.


5.3. Процесс фильтрования


После сгущения сгущенный продукт, содержащий 45…55% твердого, направляется на следующую стадию обезвоживания – фильтрование- процесс разделения твердой и жидкой фаз пульпы с помощью пористой перегородки под действием разницы давлений, создаваемой разрежением воздуха или избыточным давлением. Эта пористая перегородка или фильтрующая поверхность пропускает воду и задерживает твердые частицы. Твердый материал, остающийся на фильтрующей поверхности, называется кеком, а жидкая часть пульпы, проходящая через эту поверхность – фильтратом.

Фильтрование может осуществляться под вакуумом, т.е. при наличии разности давления с внутренней и внешней стороны фильтрующей поверхности, и под давлением ( пресс-фильтрование). В качестве фильтрующей перегородки используются технические хлопчатобумажные и синтетические ткани, а в последнее время специальные керамические перегородки – керамек. Величина пор пористой перегородки должна быть меньше расзмеров частиц фильтруемого материала. Особенно это имеет существенное значение в начале процесса фильтрования, т.к. на поверхности фильтрткани образуется слой осадка из твердых частиц, который уже сам выполняет роль фильтрующей перегородки.

Толщина этого слоя и структура его влияют на скорость фильтрования, влажность кека и производительность фильтра. Очень тонкие частицы забивают поры ткани и снижают эффективность фильтрования, в то время, как крупные частицы создают благоприятный для фильтрования первый слой. Фильтткань засоряется не только тонкими частицами минералов, нол и отложениями осадка кристаллической структуры, выделившегося из жидкой фазы пульпы.

Процесс фильтрования осуществляется на фильтрах непрерывного и периодического действия. В зависимости от вида давления, создающего напор фильтры подразделяются вакуум-фильтры и пресс – фильтры.

К фильтрам непрерывного действия относятся барабанные, дисковые и ленточные вакуум – фильтры. Разность давления в этих фильтрах создается за счет вакуума с одной стороны фильтровальной поверхности. С другой стороны давление остается равным атмосферному. Фильтрами непрерывного действия являются также фильтр - прессы с движущейся фильтровальной лентой.

К фильтрам периодического действия относятся пресс- фильтры различной конструкции, которые широко применяются не только в горно-рудной промышленности, но и в металлургической и в химической.

Барабанный вакуум-фильтр с наружной фильтрующей поверхностью состоит из барабана, опирающегося на два опорных подшипника ( рис.181)





Рис. 181. Барабан вакуум- фильтр

1 – подшипники; 2 – фильтровальная камера; 3 – решетка; 4 барабан; 5 – канал; 6 распределительная головка; 7 – ванна


Барабан погружен в ванну с пульпой, где твердые частицы поддерживаются во взвешенном состоянии маятниковой мешалкой. В боковой стенке ванны имеются переливные отверстия, которые обеспечивают постоянный уровень пульпы в ванне.

Барабан фильтра с внешней стороны по всей длине разделен на неглубокие ячейки, снаружи покрытые перфорированной металлической решеткой с отверстиями диаметром 5 мм. На решетку укладывается фильтровальная ткань. Ячейки образуют камеры, от которых отходят каналы, соединенные с валом барабана, для подключения ячеек к вакуумной линии и к линии сжатого воздуха неподвижно устанавливается распределительная головка (рис. 182), которая плотно приживается к подвижной шайбе, прикрепленной к торцевой поверхности вала, имеющей отверстия, совпадающие с отверстиями каналов полого вала.


Рис. 182. Распредилительная головка

1 – камера для фильтрата; 2 – камера для отдувки осадка; 3 – камера для регенерации ткани


Распределительная головка внутри разделена на камеры для отвода фильтрата при образовании осадка и его просушки, камеру для отдувки кека и камеру для регенерации ткани.

Полый вал фильтра имеет отверстия, совпадающие с отверстиями в шайбе, поэтому при вращении вала его каналы периодически совмещаются с камерами распределительной головки. За полный оборот вала барабан проходит следующие зоны ( рис. 183):


Рис. 183. Схема распределения зон в вакуум- фильтре при фильтровании


I – зона фильтрования ( 132°), в которой ячейки барабана движутся в ванне фильтра и находятся под вакуумом. При этом вода из пульпы проходит через поры ткани, а твердые частицы остаются на поверхности и образуют осадок (кек).

II – зона просушки ( 192°), когда ячейки выходят из ванны и через осадок просасывается воздух, который вытесняет из него воду.

III и VI – промежуточные зоны.

IV – зона отдувки ( 25…35°) в которой ячейки соединяются с линией сжатого воздуха и происходит отделение кека от ткани,

V –зона регенерации (35°) это зона очистки пор ткани, которая производится подачей чистой воды или сжатого воздуха.

Барабанные вакуум-фильтры имеют максимальный диаметр барабана 3000 мм и площадь фильтрующей поверхности 40 м2 ( табл.74).


^ Таблица 74. Техническая характеристика барабанных вакуум-фильтров с наружной фильтрующей поверхностью


Параметры

Типоразмер фильтра

БОУ5-1,75

БОУ10-2,6

БОУ20-2,6

БОУ40-3-4

Площадь фильтрования, м2

5

10

20

40

Размеры барабана, мм:

диаметр

длина


1762

960


2612

1350


2612

2702


3000

4400

Число вращений барабана, с-1

0,002-0,032

0,002-0,032

0,002-0,032

0,007-0,188

Мощность электродвигателя, кВт

1,1

2,2

3

4,1

Масса, т

5,27

7,88

12,95

17,88


Эти барабанные вакуум-фильтры применяются при фильтровании труднофлотируемых продуктов, когда образуется сравнительно тонкий слой кека. Верхним пределом крупности частиц в фильтруемых пульпах считается 60…70% класса минус 0,074 мм, т.к. при более тонком материале кек имеет повышенную влажность. Недостатком этих фильтров является небольшая фильтрующая поверхность.

Для фильтрования суспензий с высокой скоростью осаждения минеральных частиц применяются барабанные вакуум-фильтры с внутренней фильтрующей поверхностью (ВУ) с площадью фильтрования 25 и 40 м2.

В практике обогащения применяются также барабанные вакуум-фильтры со сходящим полотном, в котором отсутствует отдувка кека и разгрузка его осуществляется при огибании тканью роликов.

Дисковые вакуум-фильтры ( рис.184) отличаются от барабанных формой фильтрующей поверхности, которая состоит из отдельных дисколв , закрепленных на общем полом валу . Каждый диск состоит из 10 или 12 секторов, покрытых фильтровальной тканью. Секторы через каналы в валу соединены с рапределительной головкой 3, в которой зона фильтрования составляет 104°,зона просушки - 159°, зона отдувки - 15° и зона регенерации - 37°. Металлические секторы изготовляются из штампованных сит с отверстиями 3…5 мм. Устойчивы к износу секторы из полиэтилена, винипласта и резины.





Рис. 184. Дисковый вакуум -фильтр


Диски погружены в ванну , в которую подается пульпа.

Работа дисковых вакуум-фильтров аналогична работе барабанных с той лишь разницей, что кек образуется на боковых поверхностях дисков, откуда разгружается в карманы при отдувке фильтрткани. Достоинством этих фильтров по сравнению с барабанными, является высокая производительность и возможность фильтрования в одном фильтре двух различных продуктов, для чего ванна фильтра делится перегородкой на два самостоятельных отсека. Недостатком фильтров является неполное удаление кека с ткани и повышенная влажность его. Применяются они при фильтровании продуктов крупностью менее 0,2…0,15 мм.

В последнее время все более широкое распространение получают вакуумные дисковые установки с керамическими фильтрующими элементами. К таким установкам относятся прежде всего дисковые фильтры типа Керамек ( СERAMEC) финской фирмы Оутокумпу. Эти фильтры аналогичны обычным дисковым фильтрам, но в качестве фильтрующей поверхности устанавливаются микропористые керамические пластины капиллярного типа из керамики с размером отверстий 1,5…2 мкм, по которым осуществляется движение жидкости, но воздух по ним не проходит. Влага удаляется из кека на таких пластинах до тех пор, пока в капиллярах имеется свободная жидкость. Уровень вакуума достигает 90…95 кПа.

Каждый фильтрующий диск фильтра ( рис.185) состоит из 12 керамических элементов – пластин, устанавливаемых на специальных рамах из нержавеющей стали.





Рис. 185. Общий вид

дскового вакуум-фильтра Керамек СС- 45


Количество дисков может быть, 10 или 15 с площадью фильтрования 15, 30 и 45 м2. Разгрузка кека с поверхност дисков осуществляется специальными керамическими скребками-ножами. Очистка фильтрующих пластин и их регенерация проводятся 1…2 раза в сутки с помощью ультразвуковых вибраторов, расположенных в ванне между дисками, или путем химической промывки. Фильтр оснащен автоматическим устройством, который управляет его работой.

Эти фильтры отличаются большими преимуществами по сравнению с обычными дисковыми и барабанными фильтрами.

Во – первых, низкое потребление электроэнергии. Так средняя потребляемая мощность для фильтра площадью 45 м2 составляет всего 17 кВт ( 125 кВт для тканевых фильтров), мощность электродвигателя вакуумного насоса – 2,2 кВт. Значительно снижает расход электроэнергии ( в 10 – 15 ) способствует также отсутствие воздуходувки с мощностью электродвигателя 90кВт.

Во – вторых, низкая влажность получаемого кека. В зависимости от крупности фильтруемого материала влажность кека может составлять 6…8%.

В – третьих, высокое качество фильтрата, содержащих не более 0,2 г/л твердого, что исключает потери ценных продуктов с фильтратом.

В – четвертых, осуществление эффективной промывки кека за счет тонкого и равномерного слоя его и отсутствия движения воздуха через него.

В – пятых, продолжительный срок службы пластин, который при их полной регенерации составляет более 1 года.

Эти фильтры отличаются также низкими эксплуатационными расходами и высоким коэффициентом использования, который обычно составляет 0,95.

Удельная производительность этих фильтров при фильтровании, например, медных и цинковых концентратов в зависимости от крупности, плотности пульпы (60%) и влажности кека 7…10% составляет от 350 до 1200 кг/м2 · час ( табл. 75)

Ленточные вакуум-фильтры применяются для обезвоживания крупнозернистых продуктов, например, гравитационных концентратов, содержащих касситерит, вольфрамит, ильменит, золото и др., крупность которых может составляет до 2…4 и более мм.

^ Ленточный вакуум – фильтр ( рис. 186) по своей конструкции напоминает конвейер.




Рис. 186. Ленточный вакуум- фильтр

Он состоит из прорезиненной бесконечной рифленой ленты 1, натянутой между приводным и натяжным барабанами. В средней части ленты имеются отверстия, по краям борта, а около бортов – пазы. Сверху на ленту накладывается ткань, которая крепится резиновыми жгутами, продетыми в подрубленные края ткани и закрепленные а пазах. У верхней рабочей ветви ленты борта отклоняются и лента приобретает форму желоба, центральная часть которого движется над вакуумной камерой Пространство между рифлями под тканью находится под разряжением Продукт по лотку 2 подается на ленту со стороны натяжного барабана. Фильтрат отсасывается через отверстия в ленте и поступает в вакуум-камеры. Кек разгружается с ленты при огибании приводного барабана.

Ленточные вакуум-фильтры ЛОН, техническая характеристика которых представлена в таблице 76, имеют высокую удельную производительность, обеспечивают регулировку толщины осадка и скорость движения фильтровальной ткани. К недостаткам следует отнести большие габаритные размеры и сложность изготовления прорезиненной ленты.


^ Таблица 76. Техническая характеристика ленточных вакуум-фильтров ЛОН

Показатели

Типо-размер фильтра

ЛОН 1,8

ЛОН 4,5

ЛОН 10

Площадь фильтрования, м2

1,8

4,5

10,0

Рабочее давление, мПа, не более

0,068

0,068

0,068

Рабочая длина вакуум-камеры, м

3,6

9,0

9,5

Ширина фильтрующей ленты, мм

500

500

1250

Скорость движения фильтрующей ленты, м/с

0,013…0,08

0,025…0,15

0,066…0,166

Температура рабочей среды,°С

10…60

10…60

10…60

Удельная производительность, т/м2· ч

5,2

5,2

10,0

Мощность привода, кВт

4,0

5,7

11,0

Габаритные размеры, мм

- длина

- ширина

- высота


5300

1890

1435


11710

1350

1600


12700

3240

2590

Масса, кг

2470

4130

9820


Большим разнообразием отличаются пресс-фильтры различных конструкций, которые находят все более широкое распространение на обогатительных фабриках. В пресс-фильтре с вертикальным расположением плит и системой продувки кека сжатым воздухом (рис.187) два прямоугольных каркаса скреплены друг с другом двумя горизонтально расположенными плстинами.





Рис. 187. Общий вид пресс-фильтра с вертикальными плитами


К одному каркасу крепится неподвижная плита и гидравлические цилиндры, головки поршней которых крупятся к подвижной плите пресса. Фильтрационные полипропиленовые камеры, которые с двух сторон покрыты фильтрационной тканью, расположены между подвижной и неподвижной плитами. Фильтрткань крепится на трубчатых опорах, которые свободно передвигаются по двум направляющим в верхней части фильтра. В этиъх опорах имеются ворсунки для промывки фильтрткани. Для активации разхгрузки кека и промывки фильтрткани к направляющим для трубчатых опор крепятся механические вибраторы.

Неподвижная, подвижная плиты и плиты фильтрационных камер соединены цепями, которые обеспечивают постоянное расстояние между плинами при открытии пресс-фильтра.

Исходная пульпа поступает в фильтрационные камеры через отверстия в верхней части. Жидкая фаза (фильтрат) проходит через фильтрткань камер и удаляется в нижней части их. Оставшийся слой кека стабилизируется при раздувании резиновой мембраны, расположенный с одной из его боковых сторон, за счет подачи воды или воздуха под большим давлением. Через отвертия в нижней части камер подается сжатый воздух, который вытесняет из кека воду. Порсле удаления воды желоб для сбора воды приемное отверстие для разгрузки кека и пресс- фильтр открывается с образованием щелей между фильтрационными камерами. Фильр-ткань свободно повисает на трубчатых опорах и кек разгружается в образовавшуюся щель. Для обеспечения полноты разгрузки кека ткань подвергается вибрации. При промывке, которая продолжается около 30 с, свободно висящая ткань орошается водой из отверстий, расположенных в трубчатых опорах. После промывки пресс-фильтр закрывается и готов к следующему циклу фильтрования. Управление процессом фильтрования осуществляется автоматически.

В пресс-фильтрах VPA фирмы Metso minerals количество фильтровальных камер размером 1,0х1,0, 1,5 х 1,5 м, 2,0 х 2,0 м и глубиной камеры 32, 42 и 53 мм составляет от 10 до 50. Время всего цикла фильтрования от 7 до 11 мин. Содержание влаги в обезвоженном кеке в зависимости от крупности фильтруемого материала колеблется от 5 до 9%.

Камерные фильтр-прессы ФКМ и ФКМм, выпускаемые заводом «Прогресс» состоят из фильтровальных плит размером 1,2 х 1,2; 1,5 х 1,5 и 1,5 х 2,0 м при количестве их от 23 до 103 штук при общей площади фильтрования от 50 до 500 м2. В рамных фильтрах РОР. РОМ. РЗМ и РЗР, выпускаемые этим же заводом , площадь поверхности фильтрования составляет от 2 до 140 м2 при размере рам от 0,315 х 0,315 до 1,0 х 1,0 м.

Иногда в качестве фильтрующих аппаратов применяются вакуумные барабанные и дисковые фильтры, а также фильтрующие центрифуги, которые позволяют выделять твердые частицы размером от 1 до 50 мкм.

Производительность фильтров определяется по удельной производительности 1 м2 площади фильтра в час, которая определяетс по практическм данным (табл. 77) и которая зависит от крупности материала в питании и от содержания твердого в питании.

^ Таблица 77. Удельная производительность дисковых и барабанных вакуум-фильтров

Концентраты

Содержание,%

^ Удельная производительность, т/(м2 · ч)

Влажность кека,%

класса -0,074 мм

твердого в питании

Медный

65…80

80…85

90…95

65…70

45…65

65…70

0,1…0,2

0,05…0,1

0,1…0,28

12…14

10…11

12…14


Свинцовый

55…65

90…95

50…60

65…75

0,12…0,15

0,15…0,20

9…12

10…12

Цинковый

75…80

85…90

65…70

45…65

0,23

0,1…0,15

11…12

14…16

Пиритный

75…85

85…90

70…75

60

0,3…0,5

0,35

11…13

12…14

Никелевый

70…75 (0,044мм)

60…65

0,2

17

Молибденовый

75…80

85…90

50

52…54

0,2…0,3

0,08…0,1

12…14

20…24

Флюоритовый

55…60

60…70

0,12…0,2

12…14


По требуемой производительности по концентрату Q (т/ч) и удельной производительности q (т/м2· ч) определяется общая площадь фильтрования S ( м2) и число фильтров N: S = Q/q, м2 и N = S/ Sф, где Sф – площадь фильтра, м2

В фильтровальных установках, принципиальная схема которой показана на рис.188, применяются водокольцевые вакуум-насосы, соединенные с фильтром системой труб через ресивер.




Рис. 188. Схема цепи аппаратов фильтровальной установки

1 – чан для сгущенной пульпы; 2 –насос; 3 – сливная труба для перелива ванны; 4 – вакуум-фильтр; 5 –труба для фильтрата; 6 – ресивер; 7 – труба; 8 –влагоуловитель; 9 – барометрическая труба; 10 – вакуум-насос; 11 – насос для фильтрата


Отсасываемый вакуум-насосом воздух вместе с фильтратои попадает в ресивер, в котором он освобождается от влаги. Вода из ресивера поступает в приемник, из которого центробежным насосом направляется обычно в сгуститель или в оборот. Воздух, освобожденный от влаги в ресивере, направляется во влагоуловитель, в котором происходит окончательное отделение его от воды, и через вакуум-насос выбрасывается в атмосферу. Вода из влагоуловителя, устанавливаемого на высоте 10,5 м при самотечном отделении фильтрат и на высоте не менее 2,5 м при принудительном отводе фильтрата, через гидрозатвор, предупреждающий попадание воды в вакуум-насос, удаляется в приемник для оборотной воды. Сжатый воздух для отдувки кека поступает к распределительной головке вакуум – фильтра от воздуходувок через воздухосборник.

Эффективность работы вакуум-фильтров определяется их производительностью, влажностью отфильтрованного кека, содержанием твердых частиц в фильтрате и скоростью фильтрования.

На работу вакуум-фильтров влияют: гранулометрический состав пульпы, содержание в ней твердого, температура пульпы, наличие в пульпе растворимых солей, флокулянтов и коагулянтов, давление, создаваемое воздуходувкой, величина вакуума и т.п.

Гранулометрический состав исходной пульпы определяет структуру кека, которая влияет в свою очередь на величину вакуума и и удельную производительность фильтра. Наличие в питании шламов приводит к образованию на фильтр-ткани плотных осадков с низкой проницаемостью, что увеличивает влажность кека и снижает производительность фильтра.

С увеличением плотности фильтруемой пульпы увеличивается производжительность фильтра. Подогрев пульпы перед фильтрованием снижает влажность кека и также повышает производительность фильтра.

Для повышения производительность фильтровальных установок перед фильтрованием пульпу обрабатывают реагентами-флокулянтами, которые изменяют структуру кека и предоствращают забивание фильтр-ткани. Например, подача полиакриламида в количестве 1-…20 г на тонну кека повышает производительность фильтра на 30…50%.

Величина вакуума зависит от пористости осадка, производительности вакуум- насоса, состояния фильтрткани и т.п. При обезвоживании на дисковых и барабанных вакуум-фильтрах вакуум обычно находится в пределах 0.06…0,08 МПа, а на ленточных – 0,04 МПа.

Частота вращения барабана или дисков определяет производительность фильтра и влажность кека. При небольшой частоте вращения кек имеет большую толщину, но из-за меньшего количества циклов фильтрования производительность фильтра снижается. При увеличении частоты вращения фильтра толщина кека уменьшается, но увеличивается его влажность и производительность. На барабанных вакуум-фильтрах с внешней фильтрующей поверхностью толщина кека обычно составляет не менее 5 мм, а на дисковых – 8 мм.


5.4. Процесс сушки. Устройство и принцип действия сушильных агрегатов


После фильтрования кек, содержащий от 10 до 20% влаги, направляется на последнюю стадию обезвоживания – сушку, при которой удаление влаги происходит путем испарения влаги в окружающую среду при нагревании. Этот процесс дорогой, поэтому применяется лишь тогда, когда это рационально и экономично, например, для предотвращения смерзаемости концентратов в зимнее время, при хранении и перевозке их на дальние расстояния.

Процесс сушки зависит от влажности, вида содержащейся в материале влаги, гранулометрического состава материала, параметров среды, кондиций по влажности после сушки.

Для сушки рудных концентратов применяются агрегаты, которые называются сушилками. В зависимости от формы агрегата они подразделяются на подовые, шахтные, трубы-сушилки, барабанные, распылительные и печи-сушилки кипящего слоя. В сушилках прямого действия происходит непосредственное контактирование высушиваемого материала с теплоносителем. К ним относятся барабанные сушилки, печи кипящего слоя, распылительные и трубы сушилки. В сушилках непрямого действия нагрев материала осуществляется через разделительную горячую стенку ( сушилки с вращающимся барабаном и шнековые сушилки). В прямоточных сушилках материал и теплоноситель движутся в одном направлении, а в противоточных движение их происходит в противоположных направлениях.

Наибольшее распространение в практике обогащения руд цветных и редких металлов применяются барабанные прямоточные сушилки, использующие в качестве теплоносителя природный газ.

^ Барабанная сушилка (рис. 189) представляет собой цилиндрический барабан диаметром 1,2…3,5 м и длиной от 6 до 27 м, установленный под углом 2…4˚ в сторону разгрузки материала. Барабан вращается с частотой 1…6 мин-1.





Рис. 189. Схема барабанной сушилки прямого действия


Барабан имеет внутренние насадочные устройства для равномерного перемешивания материала и его интенсивного контактирования с теплоносителем.

Барабан при помощи неподвижно закреплнггых на нем бандажей опирается на ролики и приводится в движение от электродвигателя через редуктор и зубчатую шестерню. В качестве теплогенератора используются выносные прямоугольные топки объемом от 6 до 90 м3, в которых при сжигании топлива получают теплоноситель. Исходный материал обычно ленточным конвейером подается в загрузочное устройство, выполненного в виде наклонного ( под углом 60…80˚) цилиндрического или прямоугольного желоба. При вращении барабана материал подхватывается насадками и поднимается вверх, откуда при падении вниз соприкосается с теплоносителем, температура которого на входе составляет 600…900˚С при сушке сульфидных концентратов. При этом материал передвигается к нижнему концу барабана, где установлено разгрузочное устройство, представляющее собой камеру, в верхней части которой имеется газоходная система для удаления отработанных газов, а в нижней части- патрубок для разгрузки высушенного материала на ленточный конвейер, подающий высушенный материал на склад готовой продукции. Влажность получаемого материала обычно составляет 3…5%. Температура отходящих газов обычно составляет 100…200˚С.

Достоинством барабанных сушилок является большая производительность, высокий тепловой коэффициент полезного действия и небольшой расход электроэнергии (0,02…0,1 кВт·ч/кг испаряемой влаги. Существенным недостатком этих сушилок является большой пылевынос, который может достигать 20% от количества высушенного материала. Для улавливания этой пыли устанавливаются одно- и двухступенчатые системы, включающие циклоны, скрубберы и электрофильтры. В качестве дымососных установок используются вентиляторы и дымососы. На обогатительных фабриках применяются барабанные прямоточные сушилки, выпускакмые, например, заводом «Прогресс» техническая характеристика которых представлена в табл. 78.

^ Таблица 78. Техническая характеристика барабанных сушилок


Тип

Диаметр

барабана,м

Длина

барабана, м

Мощность

двигателя,

кВт

Габаритные размеры. мм

Масса, кг

длина

ширина

высота

БН -1,0

1,0

4 ; 6

4

5300;7300

2280

2150

4960;5430

БН – 1,2

1,2

6; 8; 10

7,5

7350;9350;

11400

2550

2350

7070;7660;

8230

БН – 1,6

1,6

8 ;10; 12

15; 30

9700;11700;

13700

3300

2900

13450;14330;

16360

БН – 2,0

2,0

8 ;10; 12

30

9900;11950;

13950

3850

3600

21920;23542;

24960

БН – 2,2

2,2

10;12; 14

30

12100;14100

16150

3950

3750

27410;29410;

31410

БН – 2,8

2,8

14; 16

55

14100;16100

5250

5000

79349;84549


Необходимый объем сушилок определяется по величине удельного напряжения объема по испаряемой влаге w, т.е. по количеству влаги, испаряемой с 1 м3 объема сушилки:

V =3,

где Q – производительность по сухому материалу, т/ч;

R1 и R2 – отношение Ж:Т в исходном и конечном продукте сушки;

- удельное напряжение объема по испаряемой влаге, кг/(м3·ч)

Нормы удельного напряжения объема по испаряемой влаге устанавливаются на основе практических данных, например, при сушке сульфидных концентратов оно составляет 60…70 кг/(м3·ч), баритовых концентратов – 10…11 кг/(м3·ч), а флюоритовых – 40…50 кг/(м3·ч).

Для сушки гравитационных, например, ильменитовых концентратов , применяются сушилки кипящего слоя ( рис. 190), основным элементом которой является сушильная камера с газораспределительной решеткой, под которую подаются дымовые газы или нагретый воздух с температурой 500…800˚С.

Рис. 190. Схема сушки в печи кипящего слоя


Под действием этих теплоносителей на решетке образуется «кипящий слой» из материала высотой 30…45˚С, в котором и происходит испарение влаги. Производительность такой сушилки достигает 300 т/ч в зависимости от крупности исходного материала. Оптимальной крупностью для сушилок кипящего слоя является 0,25…1,0 мм.



    1. 5. 5. Пылеулавливание



В процессах дробления, грохочения, при сухих методах обогащения, при сушке и транспортировке сухих материалов происходит выделение пыли, которая улавливается в местах ее выделения. Твердые минеральные частицы затем выделяются из потоков воздуха и газа. Пылеулавливание , таким образом, имеет большое значения для создания благоприятных санитарно- гигиеническимх условий труда в отделениях и цехах обогатительных предприятий и способствует повышению извлечения ценных металлов за счет выделения их из газов.

На обогатительных фабриках в местах выделения пыли устанавливаются герметические укрытия, из которых отсасывается пылесодержащий воздух, направляемый на очистку. Особенно большое количество пыли выделяется из дымовых газов при сушке концентратов.

Выбор способа пылеулавливания и типа пылеулавливающего устройства зависит прежде всего от крупности выделяемых частиц, требуемой степени очистки и особенностей агрегатов, выделяющих пыль.

Крупные частицы пыли размером от 0,1 до 0,5 мм выделяются из потока воздуха или газа в пылевых камерах или циклонах при небольших скоростях движения этих потоков.. Частицы пыли размером от 0,01 до 0,1 мм улавливаются в батарейных циклонах и мокрых пылеуловителях.Тонкие частицы пыли крупностью от 0,01мм до 0,0001 м меньше могут выделяться в рукавных фильтрах, мокрых пылкуловиятелях и электрофильтрах.

Эффективность пылеулавливания определяетмся по формуле

Е = (βисх – βоч)· 100/βисх ,

Где βисх и βоч – содержание пылив исходном и очищенном воздухе, мг/м3

Пылевые или пылеосадительные камеры представляют собой камеру прямоугольной формы с пирамидальным днищем или воронкой. Поперечное сечение камеры во много раз больше сечения воздуховода, по которому падается воздух. Поэтому скорость потока воздуха резко уменьшаетсякрупные частицы оседают в бункере, а воддух с тонкой пылью выносится в следующий пылеулавливающий аппарат. Эффективность улавливания пыли в пылевых камерах составляет всего 30…40%, поэтому устанавливаются они для предварительной очистки воздуха от частиц крупной пыли.

В циклонах улавливаются частицы крупностью до 5 мкм под действием центробежной силы. Циклон для улавливания сухой пыди слстоит из цилиндрической и конической части ( рис. 191).


Рис. 191. Циклон для улавливания пыли


Запыленный воздух или газ подается по трубопроводу со скоростьюдо 20…25 м/с в цилиндричекую часть циалона по касательной к его внутренней поверхности и получает вращательное движение. По действием центробежной силы твердые частицы оседают на стенках циклона, перемещаются по спирали к конической части и разгружаются в ее нижней части через насадку. Очищенный воздух или газ удаляются через верхний патрубок.

Эффективность очистки воздуха зависит от диаметра циклона, который , как правило более 1 м, и для циклонов диаметром 2…3 м достигает 90…92%.

Циклоны небольшого диаметра ( 100…250 мм) в количестве от 6 до 60 штук объединяются в батарею и работают параллельно.( рис. 192)

Рис. 192. Батарейный циклон

1 – корпус; 2 ,4 – камеры газораспределения; 5 – циклонные элементы; 6 - пылесборник


Поступающий газ, содержащий пыль, подается одновременно во все батарейные циклоны со скоростью 10…12 м/с. Пыль из циклонов поступает в общий пылесборник. Откуда разгружаются через затвор. Батарейные циклоны обеспечивают выделение частиц крупностью до 5 мкм с эффективностью 65…85% и частиц крупностью 10…20 мкм с эффективностью от 85…95%.

Большое распространение на обогатительных фабриках получили рукавные фильтры, в которых отделение пыли осуществляется через пористую перегородку и электрофильтры, в которых выделение пыли основано на заряжении частиц в неоднородном электрическом поле и осаждение их на электроде противоположного знака заряда.

В рукавных фильтрах фильтрующие перегородки представлены в виде руковов, изготовленных из различных тканей ( шерстяных, хлопчатобумажных синтетических и др.). Верхняя часть руковов закрепляется на встряхивающем механизме, который каждые 3…8 минкт стряхивает осевшую на внутренней стороне пыль в пылеприемник. В момент встряхивания автоматически отключается подача пылесодержащего воздуха или газа. Для очистки ткани от накопившейся пыли подается сжатый воздух в направлении, противоположном направлении подачи запыленного воздуха.

В рукавных фильтрах число секций колеблется от 4 до 10 при количестве руковов диаметром 220 мм в секции – 14 и общей площади фильтрования 112…280 м2. Фильтры отличаются высокой эффективностью очистки ( 98%) от частиц различной крупной крупности при ее высокой концентрации в очищаемом воздухе.

В электрофильтрах (рис.193) частицы пыли заряжаются в поле коронного разряда, где они получают электрический заряд и осаждаются на электродах противоположного заряда.


Рис. 193. Схема электрофильтра

1 – источник электропитания; 2 – рама; 3 – изоляторы; 4 – газоход; 5 – осадительные электроды; 7 – решетка; 8 – камера электрофильтра 9 – бунке для пыли; 10 - газоход


При встряхивании электродов пыль сбразывается в пылевой сборник. Осадительные электроды в электрофильтрах выполняются в виде стальных пластин или труб диаметром 150…300 мм и длиной 3…4 м. Коронирующие электроды ( проволока диаметром 1,5…2 мм из нихрома) подвешиваются к изолированной раме между пластинами или трубами и находятся под напряжением 50…60 кВ. Все электроды для предотвращения колебания в нижней части также крепятся к раме. Электрофильтры работают на постоянном токе от источника высоковольтного питания.

Запыленный воздух или газ подается в нижнюю часть корпуса по газоходу под решетку и равномерно распределяется равномерно по объему камеры. Заряженные частицы пыли осаждаются на пластинах или внутренней поверхности труб и периодически встряхиваются в пылевой бункерпри помощи специального кулачкового механизма.

Достоинством электрофильтров является их высокая степень очистки, достигающая 99,5% при расходе электроэнергии всего 0,1…0,8 кВт на 1000 м3 запыленного воздуха или газа, возможность работать при температуре воздуха или газа до 170˚С , широкий диапазон концентрации пыли и полная автоматизация их работы. Недостатком электрофильтров является их большие габаритные размеры, высокая стоимость и сложность всей пылеулавливающей установки.

Устанавливаются электрофильтры, как правило, во второй ступени пылеулавливания после циклонов.

Улавливание пыли поизводится также в мокрых пылеуловителях различной конструкции от простых мокрых фильтров – барботеров до скруббера Вентури.

Очищенный воздух от пыли затем удаляется в атмосферу.


5.6. Очистка сточных вод и оборотное водоснабжение


Источником сточных вод на обогатительных фабриках являются в основном отходы обогащения (хвосты) в виде пульпы, которые складируются в хвостохранилищах. Хвосты составляют подавляющую часть общего объема всех сточных вод обогатительных фабрик ( 60…90%).Эти сточные воды содержат не только твердые частицы различной крупности, но и растворенные и диспергированные в жидкой фазе различные органические и неорганические вещества – флотационные реагенты и продукты их взаимодействия м минеральными компонентами руды. В соответствии с требованиями к составу воды водных объектов у пунктов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользование содержание взвешенных веществ в водоемы не должно увеличиваться более чем на 0,25 мг/л. В сточных водах не должно быть плавающих примесей, они не должны иметь запахов, содержание растворенного кислорода не менее 4 мг/л и биохимическая потребность в кислороде (БПК) не должна превышать 3 мг/л. Важной характеристикой сточных вод является величина рН, которая колеблется в пределах от 8 до 12. Содержание ионов кальция и магния определяют жесткость сточных вод. Содержание вредных примесей, особенно ионов тяжелых металлов, не должно превышать предельно-допустимую концентрацию (ПДК) их в водоемах. Однако она часто значительно превосходит величину ПДК. Так суммарное содержание сульфатов и хлоритов часто составляет около 1 г/л.

Предельно-допустимые концентрации в воде не должны превышать , мг/л: мышьяка – 0,05, ртути- 0,005, цианидов – 0,1, цинка и меди – 1,0, свинца – 0,1, ПАВ – 0,05, ксантогенат бутиловый – 0,001.

Хвостовая пульпа и сливы поступают в хвостохранилище, где под действием силы тяжести твердые частицы оседают, а жидкая фаза используется в качестве оборотной воды. В хвостохранилище под действием аомосферных факторов, химических и биохимических процессов рн снижается до 7…8, значительно уменьшается содержание тяжелых металлов, сульфидов, цианидов, ксантогенатов. Таким образом, хвостохранилище является также очистным сооружением. В нем происходит прежде всего осаждение твердых частиц, которое зависит от степени их дисперности, рН среды, состава жидкой фазы и температуры. Для ускорения осаждения твердых частиц в хвостохранилище применяют коагулянты ( известь, сульфат железа, сульфат алюминия) и флокулянты ( полиакриламид). При осаждении твердых частиц происходит осаждение и некоторых вредных веществ, например, жирных кислот и их мыл.

Для обезвреживания сточных вод применяются различные химические, физико-химические и микробиологические методы.

Химические или реагентные методы очистки осуществляются с использованием таких химических веществ, как гашеная и хлорная известь, гипохлорит кальция, железный купорос и др.

Ионы тяжелых металлов ( медь, цинк, свинец, никель, кадмий) при очистке осаждаюися в виде труднорастворимых соединений. Так ионы меди осаждаются в присутствии извести при рН 8…9 в виде труднорастворимого гидроксида Cu(OH)2 или основной соли Cu2(OH)2CO3, также как и ионы никеля, свинца, цинка и кадмия. Для осаждения мышьяка используются также соли двух- и трухвалентного железа.

Для очистки сточных вод от цианидов, которые используются в основном при цианировнии золотосодержащих руд, применяется хлорирование жидким хлором при рН более 9…10, гипохлоритом СаOСl или хлорной известью CaOCl2 в щелочной среде при рН 10…11.

При этом окисление простых цианидов происходит по реакции

CN¯ + OCl¯ → CNO¯ + Cl¯

Образующиеся при этом ионы CNO¯ подвергаются гидролизу с образованием углекислоты и нитратов

CNO¯ + 2H2O → CO + NH

При окислении комплексных цианидов, например, цианида меди, образуется также гидроксид меди Cu(OH)2.

Роданиды CNS¯ также как и цианиды окисляются хлором при рН 10…12. При изпользовании хлорной извести окисляются ксантогенаты, дитиофосфаты, сульфиды, жирные кислоты, которые переходят в труднорастворимые кальциевые соли, тяжелые металлы при этом осаждаются в виде основных карбонатов или гидроксидов. Расход активного хлота составляет около 30 г на 1 г цианида. Остаточная концентрация цианида в обезвреженном растворе обычно составляет не менее 5 мг/л

Недостатком этого метода является накапливание в сточных водах хлор – ионов.

Для удаления из сточных вод цианидов применяется также озонирование, метод INCO и сульфат двухвалентного железа.

При озонировании в щелочной среде озон О3 окисляет цианиды до цианатов, которые затем разрушаются с образованием углекислоты и нитратов, при этом отпадает необходимость удаления из сточных вод хлора. Расход озона составляет 4,3…12,9 г на 1 г цианида при остаточной концентрации его менее 0,5…1 мг/л.

Озоном также хорошо окисляются сульфиды до сульфатов,

В методе INCO для разрушения цианидов и роданидов используется смесь воздуха и SO2 при рН 8,0. Диоксид серы подается в виде метабисульфита натрия ( Na2S2O5). В присутствии медного купороса, как катализатора цианид удаляется в виде железоцианистого комплекса, который осаждается вместе с медью, цинком или никелем. Образующаяся при этом кислота нейтрализуется известью при рН 8…10

При использовании сульфата двухвалентного железа с известью при рН 8…10 образуются комплексные соединения - цианиды железа, в которых группа CN¯ остается неразрушенной, поэтому возможно образование простого растворимого цианида.

Для очистки и осветления сточных вод широко используются такие физико-химические методв, как флотация ( ионная, флокулярная, электрофлотация ), электрокоагуляции и электролиз, сорбция и экстракция.

Все более широкое распространение получают микробиологические методы, основанные на способности микроорганизмов окислять неорганические и органические вещества до углекислоты и воды. При этом микроорганизмы используют эти веществ, присутствующие в сточных водах, в качестве источников энергии и питательных солей, разлагая их до углекислоты, газа и воды. Эти процессы осуществляются в аэробных и анаэробных условиях. Аэробная очистка проводится в водоемах, биологических прудах, аэротенках, в которых проводится аэрация с образованием слоя активного ила, содержащего микроорганизмы.

Для осаждения ионов тяжелых цветных металлов используются сульфатредуцирующие бактерии восстанавливают сульфаты до сероводорода в анаэробных условиях. Они широко распространены в почвах, водах, геотермальных областях, нефтяных месторождениях. Их рост сопровождается образованием сероводорода, который осаждает металлы и подавляет окислительные процессы в отвалах и рудных телах. Очень важная роль этих бактерий в осаждении металлов в отстойниках и прудах, что и позволяет использовать их для очистки сточных вод


Сточные воды обогатительных фабрик обычно после обработки или без нее возвращаются на фабрики для их повторного использования. Для этого на фабриках организуется оборотное водоснабжение, которое позволяет не только предотвратить загрязнение водоемов сточными водами, но и значительно снизить расход свежей воды на производственные нужды. Расход оборотной воды обычно составляет от 80 до 90% от рсвхода всей воды на фабрике.

Схемы оборотного водоснабжения зависят от применяемой технологии обогащения, флотационных реагентов, используемых в этих процессах, состава и свойств свежей и оборотной воды.

При переработке монометаллических руд все осветленные воды из хвостохранилища и сливы сгустителей концентратов возвращаются в операции измельчения и флотации в зависимости от наличия в них флотационных реагентов. При переработке полиметаллических руд применяется схема поциклового оборотного водоснабжения, при котором вода, выделяемая в цикле возвращается в тот же цикл. Так при коллективно-селективной флотации сточные воды, выделяемые из хвостов коллективной флотации, возвращается в измельчение перед коллективной флотацией, а сливы сгустителей получаемых концентратов возвращаются в свои циклы с очисткой от вредных примесей или без нее.

В возвращаемых на флотацию сточных водах допускается небольшое содержание (0,2…0,3 г/л) тонкодисперсных частиц – шламов, оказывающих вредное влияние на процесс флотации.


^ ГЛАВА 6

Контроль процессов обогащения

Обогатительные фабрики являются высокомеханизированными и автоматизированными промышленными предприятиямим, на которых ежесуточно перерабатываются десятки тысяч руды, установлены сотни аппаратов основного и тясячи вспомогательного оборудования. Практически все технологические процессы не только контролируются автоматически, но и управляются с помощью современной вычислительной техники.

Приборы автоматического контроля широко используются для измерения и регулировки таких параметров, как количество перерабатываемой руды, расход реагентов, содержание твердого в пульпе, расход пульпы, реагентов и воды, концентрация водородных ионов и концентрация реагентов, температура воды, пульпы, масел, давление воды, газа, пара, воздуха, время работы агрегатов, время ремонта и простоев, расход электроэнергии и т.п.

Централизованное управление процессом осуществляется с диспетчерского пункта фабрики, где для обработки большого количества показателей применяется информационно-вычислительная техника.

Для оперативного контроля технологическим процессом и контроля качественных параметров продуктов обогащения, применяются автоматизированные системы аналитического контроля АСАК.

Контроль основных параметров процесса осуществляется в системе централизованного контроля. Эти системы входят в автоматизированную систему управления производством (АСУ ТП).

Для учета и технической отчетности на фабриках определяются следующие основные показатели: количество переработанной руды и полученных концентратов; содержание металлов в руде, концентратах и хвостах; извлечение металлов в концентраты и потери его с отвальными хвостами; время работы и и простоев оборудования, расход электроэнергии, реагентов, воды и других материалов. Кроме того на фабриках осуществляется оперативный контроль для управления технологическим процессом, для своевременного выявления отклонений от принятого режима.

С целью оперативного контроля технологического процесса, составления технологического и товарного баланса металлов, определения эффективности отдельных циклов обогащения и основного оборудования, расчета качественно-количественной и водно-шламовой схемы производится опробование руды и продуктов обогащения.

Контроль качества продукции и показателей работы фабрики осуществляется отделами технического контроля (ОТК), которые осуществляют не только контроль качества выпускаемой товарной продукции, но и следят за соблюдением установленной технологии производства, качеством поступающего на фаьрику сырья, реагентов и др. материалов, а также количественным учетом поступающего рудного сырья, откружаемых концентратов и учетом извлекаемых металлов.


6.1. Опробование


Для определения и изучения химического, минералогического и гранулометрического состава исходной руды и продуктов обогащения, их влажности, плотности пульпы осуществляется опробование с получением представительных проб, т.е. части материала, обладающих свойствами всей массы опробуемого материала.

Совокупность операций отбора проб, обработки и подготовки их к анализу называется опробованием.

В зависимости от использования результатов анализа проб опробование может быть технологическим оперативным, которое применяемым для управления процессом обогащения, технологическим балансовым – для составления технологического баланса и товарное – для учета металла и составления товарного баланса.

При технологическом оперативном опробованими отбираются пробы от руды и различных продуктов обогащения за определенный интервал времени, который в зависимости от продолжительности подготовки и анализа пробы может составлять от 15 мин до 2 ч. При балансовом опробовании для оценки работы смены и фабрики контролируемый интервал времени принимается равным продолжительности смены. Товарное опробование проводится только для исходных и конечных продуктов за контролируемый период времени, например, месяц.

Опробование производится по определенной схеме в соответствии с технологическим процессом. Полученные в результате опробования данные характеризуют состояние процесса и состав продуктов в момент взятия пробы.

В зависимости от периодичности отбора пробы опробование может быть систематическим и периодическим. Систематически отбирают пробы на влажность на влажность поступающей на фабрику руды и готовых концентратов; содержание металлов в рудк в концентратах и в хвостах; плотность пульпы в сливах гидроциклонах, плоность сгущенных концентратов, щелочность пульпы, гранулометрический состав измельченной руды; расход и концентрацию реагентов, содержание твердого в сливе сгустителей.

Периодически отбирают пробы для контроля гранулометрического состава исходной и дробленой руды, гранулометрического состава слива мельниц, песков и слива гидроциклонов для определения циркуляционной нагрузки и др.

Полное опробование технологического процесса для расчета качественно-количественной и водно-шламовой схемы проводится также периодически в соответствии с графиком или при изменении технологической схемы и реагентного режима.

Операции опробавания включают операцию отбора точечных проб, составление объединенной пробы и лабораторных проб. Точечная проба – это количества материала, отобранное от опробуемого продукта за одну отсечку пробоотбирающего устройства. Из точечных проб составляется за определенный промежуток времени составляется объединенная проба, из которых готовится лабораторная проба, направляемая на анализ.Эти пробы могут быть часовыми, сменными и месячными.

Отобранная проба должна характеризовать состав и свойства того материала, от которого она была отобрана, т.е. она должна быть представительной. Поэтому большое значение имеют масса пробы, метод ее отбора и обработки.

Масса пробы зависит от крупности, физико-химических свойств продукта, требуемой точности пробования и анализа.

Зависимость массы пробы от размера кусков опробуемого материала выражается зависимостью, которая называется формулой Чечотта

Q = kd2, кг,

где d – размер максимального куска опробуемого материала, мм;

k – коэффициент, зависящий от однородности опробуемого материала, содержания в нем металла и его ценности.

Коэффициент k зависит от однородности материала и тем больше, чем ценнее металл, содержащийся в руде и неоднороднее опробуемый материал ( табл. 79)


^ Таблица 79. Значения коэффициента k

Категория однородности

Руды

цветных и редких металлов

благородных металлов

железные

Весьма однородные

0,05

0,2

-

Однородные

0,1

0,2

0,025

Среднеоднородные

0,15

0,4

0,05

Неоднородные

0,2

0,8…1

0,1
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   13



Скачать файл (8103 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru