Передмова
Ця книга завершує серію навчальних посібників, присвячених розгляду механічного обладнання для переробки та збагачення рудних корисних копалин (див. перші дві частини: «Машини підготовчих процесів переробки руд» й «Машини основних процесів переробки руд»).
Допоміжні процеси збагачення спрямовані на доведення властивостей продуктів збагачення до необхідних за умовами їхнього подальшого використання норм і кондицій.
До допоміжних відносяться процеси зневоднення й знепилення продуктів збагачення шляхом їхнього дренування, згущення, фільтрування й сушіння для доведення вологості цих продуктів до встановленої норми, а також процеси кондиціонування оборотних вод з метою повторного їхнього використання й очищення стічних вод перед скиданням у водоймища.
Попереднє знепилення й обезшламування звичайно підвищують ефективність основних процесів збагачення; зневоднення й сушіння - ефективність подальшої пере-робки отриманих продуктів збагачення; кондиціонування оборотних й очищення стічних вод, обезпилювання газів, що викидаються в атмосферу - ефективність охорони нав-колишнього середовища.
Дуже важливими є процеси підготовки концентратів до металургійного переділу, у першу чергу, їх окускування. У результаті досягається підвищення металургійної цінності продуктів шляхом одержання оптимального грануло-метричного й хімічного складів, видалення шкідливих домішок, забезпечення достатньої газопроникності мета-лургійної шихти тощо.
Крім того, розглянуто засоби механізації транспортних операцій збагачувального виробництва, а також облад-нання для контролю та регулювання процесів збагачення.
Призначення пропонованого посібника - дати студентам гірничих спеціальностей необхідні відомості про заключні процеси збагачення корисних копалин, у першу чергу рудних, і ознайомити з найпоширенішим устаткуванням для їхньої механізації.
1. Машини й апарати для зневоднення продуктів збагачення
Загальна характеристика процесу.
Збагачувальні процеси часто здійснюються в умовах, коли розділовим середовищем є вода або мінеральна суспензія. Надлишкова волога із продуктів збагачення видаляється за допомогою ряду операцій, що представляють собою процес поділу твердої й рідкої фаз і називаних у загальному випадку зневодненням.
Необхідність зневоднення продуктів збагачення диктується вимогою зниження витрат на їхнє транспортування, переходом від мокрих процесів збагачення до сухих або з меншої розрідженістю пульпи, використанням системи оборотного водопостачання в умовах дефіциту води, а також екологічними міркуваннями.
При попереднім зневодненні від продукту відокремлюється основна кількість води разом з тонкозернистими шламами, а при остаточному вологість матеріалу доводиться до необхідних концентрацій, обумовлених стандартами.
Одержувані при збагаченні руд продукти, як правило, мають вигляд рідких пульп. Вологу, що утримується в них, можна розділити на внутрішню й зовнішню.
Внутрішня волога зосереджена в кристалічних решітках або в міжмолекулярних порожнинах мінералу. Видалити її можна тільки в результаті термічної обробки продукту (при випалі або прожарюванні).
Зовнішню вологу ділять на гігроскопічну (таку, що утримується на поверхні часток адсорбційними силами), плівкову (обумовлену силами молекулярного притягання між частками твердого й води), капілярну (таку, що перебуває в порах між частками твердого й утримується капілярними силами), гравітаційну (заповнюючу всі проміжки між частками й здатну вільно стікати під дією сили ваги).
Залежно від вмісту вологи продукти збагачення бувають наступних видів:
- рідкі пульпи (суспензії) – механічні суміші твердого (Т) і рідкого (Р), що відрізняються плинністю. Характеризу-ються вмістом твердого в одиниці об'єму (кг/м3), ваговим співвідношенням Р:Т або кількістю твердого у відсотках. Вологи в них звичайно не менше 40%;
- мокрі продукти відрізняються вільним плином гравіта-ційної води. Вологість мокрих продуктів перебуває в межах від 15-20 до 40%. Для рідких і мокрих продуктів характерна присутність зовнішньої вологи у всіх її видах;
- вологі продукти містять рідину в капілярах і частково (адсорбовану) на поверхні часток. Вода з них вільно не стікає. Вміст вологи в них становить від 5-6 до 15-20%;
- повітряно-сухі продукти утримують гігроскопічну вологу адсорбційними силами на поверхні часток у вигляді молекулярної плівки. Вміст вологи - кілька відсотків;
- сухі продукти містять тільки внутрішню вологу.
Вологість продукту (%) визначається відношенням ваги води в ньому до ваги сирого продукту
де
- вага сирого продукту;
P2 - вага сухого продукту.
Вологоутримуюча здатність різних матеріалів визначається їх змочуваністю, пористістю й грануло-метричним складом.
Вибір методу зневоднення залежить від характеру вихідного матеріалу й необхідних кондицій готового продукту. У багатьох випадках (наприклад, при видаленні вологи з тонкозернистого матеріалу) кінцеві показники вологості не досягаються в один прийом (операцію) і потрібно кілька стадій зневоднення.
Основні методи зневоднення:
- дренування – природне стікання гравітаційної (вільної) води через шар продукту завдяки власній вазі. Такої операції звичайно достатньо для зневоднення грубо-зернистого й кускового матеріалу;
- згущення – осадження й концентрація в рідині (пульпі) дрібних і тонких часток матеріалу під дією сил ваги й відцентрових сил (вологість осаду – 25-50%);
- центрифугування – примусове відділення води під дією відцентрових сил (вологість осаду – 8-14%);
- фільтрування – процес відділення від рідини твердих часток шляхом пропущенням пульпи через пористі перегородки (вологість осаду – 8-20%);
- сушіння – висушування матеріалу за рахунок випару вологи на складах у природних умовах, або під впливом температури (термічне сушіння). Процес застосовується тільки для усунення тієї вологи, що механічно видалити неможливо. Кінцева вологість продукту після сушіння - 0,5-5%.
Найбільш економічним, але й найменш ефективним способом зневоднення (особливо для дрібнозернистих матеріалів і шламів) є дренування, найбільш дорогим - термічне сушіння. При виборі схеми й способу зневоднення завжди потрібно прагнути основну частину вологи видалити механічним способом.