6.5 Шлюздерде және винтті бөлгіштерде байыту

Шлюздер ең қарапайым байыту аппараттарына жатады. Олар екі түрге бөлінеді:

- қозғалмайтын шлюздер;

- қозғалмалы шлюздер.

Қозғалмайтын шлюз көлбеулігі шамалы тік бұрышты желобты құрайды. Оның ұзындығы еніне қарағанда біршама ұзындау. Шлюздың түбіне арнайы жапқыш жатқызылады. Жапқыш кедір-бұдырлы жасалады. Пульпа шлюздың жоғарғы бөлігіне түсіріледі. Судың мөлшері кеннен 5-10 рет артық болуы тиіс. Оның күші шлюзге түскен затты ағызып әкететіндей болуы қажет. Себебі затты қозғалысқа келтіретін бұл үдірісте басқа күш жоқ.

Минералдар түйіршіктерінің бөлінуіне екі күш әсер етеді: олардың салмақтары және судың ағызу күші. Жылжи ағу үдірісінде ауыр түйіршіктер біртіндеп астыңғы қабатта жиналады, ал жеңіл түйіршіктер қабат бетінде қалып сумен ағады. Астыңғы қабатқа жиналған ауыр түйіршіктер ақпай сол орнында қалу үшін шлюз түбі әртүрлі әдіспен кедір-бұдыр жасалады. Егер ұсақ зат байытылса шлюз түбіне бұдыры таяз резеңке мен тағы басқа заттар салынады. Ал ірілеу зат байытылса шлюз түбіне көлденең бағытта биіктігі кейде 50 мм-ге жететін, бір-бірінен белгілі қашықтықта ағаштан, темірден не резеңкеден қиылған кесектер қағылады не ірі бұдырлы тор салынады. Олар жалпы трафарет деп аталады.

Үдіріс, демек кенді шлюзден өткізу, трафарет бұдырларының арасы толғанша жүргізіледі. Оған қажет уақыт мөлшері кеннің қасиеттеріне сәйкес тәжірибе жүргізу арқылы алдын ала анықталады. Сол уақыт өткен соң шлюзге кен түсіру тоқтатылады да шлюз түбінде жиналған минерал қабаты сумен шайқалып бөлініп алынады. Содан кейін цикл қайтадан басталады. Мұндай шлюздердің үлкен кемшілігінің бірі үдірістің үзілімді жүргізілуі.

Шлюздерді қолданудың бірсыпыра ерекшеліктері бар. Көбінде олар екі түрлі мақсатпен қолданылады. Біріншіден құрамында бағалы зат өте аз кен байытылғанда одан құнсыз тау-жыныс минералдарының негізгі массасын шығарып астыңғы қабатқа ауыр фракция бағалы минералдарды неғұрлым көбірек бөлу үшін қолданылады. Үдірісті осы мақсатпен жүргізгенде ауыр фракцияда құнсыз зат көп қалады. Соның нәтижесінде ауыр фракция концентрат ретінде емес, тек байытылған кен түрінде алынады. Әдетте оны шлих деп атайды. Демек бұл жағдайда шлюздер кенді тек алдын ала байыту мақсатымен жүргізіледі. Алынған шлихтен концентрат алу үшін ол басқа аппараттарда (мысалы, концентрациялау столдарында) байытылады.

Екіншіден, шлюздер кенді басқа аппараттарда байыту кезінде алынған қалдықтарды қосымша байытып, мүмкіншілігінше бағалы затты толығырақ бөлу үшін қолданылады.

Шлюздерден әртүрлі сапалы өнімдерді қатар алуға болады. Мысалы, ең ауыр түйіршіктер шлюздің бас жағында (кен түсетін шетіне жақын) қалады, ал екінші жартысында көбінде екі аралық қасиетті түйіршіктер жиналады. Олар екі бөлек шайылып алынса, сапалары әртүрлі өнімдер шығады.

Қазіргі кезде шлюздердің қозғалмалы механикаландырылған түрлері де (оларды жартылай автоматтандырылған шлюздер деп те атайды) қолданылуда.

Қозғалмалы механикаландырылған шлюздерге қозғалмалы ұстап алушы жапқыштан тұратын цилиндрлі айналмалы шлюз жатады. Қозғалмалы шлюздердің кейінгі кезде басқада түрлері (ленталы, орбитальді шлюздер) қолданылып жүр.

Ағымды концентраторлар (желобтар) шлюздердің бір түріне жатады (6.8 - сурет). Олар қозғалмайтын қысқа көлбеу желобтан (1) тұрады. Пульпа түсетін бас жағы жалпақ келеді де, ұзын бойымен біртіндеп жіңішкере береді. Желобтың түбі біртегіс бетті. Желобтың енсіз бөлігі төменгі тұсқа орнатылады. Пульпа желобтың жалпақ басынан жіңішке басына қарай аққанда оның тереңдігі артады және ағымы жылдамдайды. Осы кезде пульпадағы түйіршіктер салмақтарына қарай әртүрлі қабаттарға жіктеледі: ең астыңғы қабатқа ауырлары, ең үстіңгі қабатқа жеңілдері бөлінеді. Шекаралық қабатқа екі аралық қасиетті түйіршіктер жиналады. Пульпаның үстіңгі қабаты желобтан үлкен ағынмен шықса, ал ең астыңғы қабат аз ағынмен шығады. Егер ағымның әр қабаты жеке-жеке бөлініп алынса сапалары әртүрлі өнімдер алынады. Ауыр түйіршіктер жеңіл түйіршіктерге қарағанда аз жылдамдықпен жылжитын болғандықтан желобтан шығатын тұста тығыздықтары әртүрлі минералдардың желпіленуі пайда болады. Олар бөгеттің (2) көмегімен бөлінеді.

Бұл аппаратта ұсақ түйіршікті кен ғана байытылады. Мысалы, оларда ең тиімді байытылатын кен түріне шашыранды кен орындарынан алынатын құмды заттар жатады. Сонымен қатар ұсақ уақталған кен орындарынан алынатын кендерді байытуға болады.

Қазіргі кезде ағымды концентраторлар (желобтар) параллельді не радикальді орналасқан көптеген желобтардан тұратын агрегат түрінде жасалады. Сонымен қатар жерді көп алмас үшін агрегатта желобтар көп ярустарда орналасқан. Байыту үдірісі әртүрлі вариантта жүргізілуі мүмкін. Мысалы, бастапқы пульпа агрегаттағы барлық желобтарға бірдей бөлініп, яғни барлығында үдіріс бір режимде жүргізіледі. Не болмаса бастапқы пульпа тек үстіңгі ярустағы желобтарға ғана түсіп, олардан алынатын өнімдер астыңғы ярустағы желобтарға түсіріліп, оларды тазалау мақсатымен жүргізілуі мүмкін. Ол мәселе байытылатын кеннің ерекшеліктерімен және алға қойылған мақсатпен байланысты шешіледі.

6.8 – сурет – Ағымды концентраторлардың (желобтардың) схемалық көрінісі: 1 – желоб; 2 – бөгет

СВП-1200 типті винтті сепараторлар (бөлгіштер) конструкциясы жағынан жоғарыда сипатталған аппараттардан өзгеше ерекшеліктері бар. Бұларда пульпа ағатын желоб түзу пішінді емес, тік бағытта орналасқан спираль пішінді (6.9 - сурет).

6.9 – сурет – Винтті сепараторлар (бөлгіштер): 1 – қабылдағыш; 2 – желоб; 3 – бөгет; 4 – тік тірек; 5 – желобтың шеті

Бастапқы пульпа қабылдаушының (1) үстіңгі тұсына түседі де салмақ күштің әрекетімен желоб (2) бойынша төмен қарай ағады. Гравитациялық пен гидродинамикалық күштердің, ортадан тепкіш күштің және үйкеліс күшінің әрекеттерінен пульпа ағысы спиральді жылжуы кезінде минерал түйіршіктері тығыздықтары бойынша бөлінеді. Пульпаның айналмалы траекториямен қозғалу нәтижесінде минерал түйіршіктері келесідей бөлектенеді: ауыр түйіршіктер желобтың ішкі жағдауында концентрацияланады, ал жеңіл түйіршіктер желобтың сыртқы жағдауында концентрацияланады. Екі-үш шырмалудан кейін негізінде кейбір қабаттар ағысының қалыптасуы (концентраттың, аралық өнімнің, үйіндінің) аяқталады. Ауыр фракция спиральдің жоғарғы орамуында бөгеттердің (3) көмегімен бөлектенеді және желобтан оның түбіндегі ауыр фракциялардың өтетін тұсында орналасқан тесіктерден шығарылады. Төменгі тұста спираль бойынша осындай тесіктер арқылы аралық тығыздықты фракциялар оңашаланады (кетіріледі). Тік тірекке (4) бекітілетін желобтың (5) шетінде ағыспен бірге жеңіл фракциялар ағады.

Винтті сепараторлар винттік желобтың 3-5 орамынан тұрады. Пішіні эллипсті немесе тік бұрышты. Желобтың диаметрі 750-2000 мм-ді құрайды. Орамдардың арақашықтығы 500-1100 мм. Каркастың (аппараттың) биіктігі 3700-7200 мм. Пульпамен қабысатын желобтың түбі футеровкамен қапталады. Аппараттың конструкциясы қарапайым, энергия жұмсалмайды, тік қойылғандықтан өте аз ауданды қажет етеді және минералдың бөліну дәрежесі шлюздермен салыстырғанда жоғары. Бұларда байытылатын кен түйіршіктерінің ірілігі кейде 15 мм-ге жетуі мүмкін. Бірақ ірілік артқан сайын минералдардың бөліну дәрежесі төмендей береді. Көбінде 3 мм-ге дейінгі ірілікті зат байытылады.

Аппараттың өнімділігі оның диаметріне байланысты. Диаметрі артқан сайын өнімділігі өседі. Ең үлкен диаметрлі аппараттың (2000 мм) өнімділігі кен қасиетіне сәйкес сағатына 30-70 тоннаға дейін жетеді.

Келтірілген артықшылығына байланысты винтті сепараторлар (бөлгіштер) көптеген пайдалы қазбалардың түрлерін байытуға кеңінен қолданылып келеді. Айта кететін жай – бұларда да бірден жоғары сапалы концентрат алынбайды. Соған байланысты, көп жағдайда олар не кенді алдынала байыту, не қалдықтан бағалы заттарды қосымша бөліп алу мақсатымен қолданылады.