Силы, действующие на частицу в электрическом поле сепаратора

1. Электрические силы:

• Кулоновская F_к = Q  E, H, где

Q – величина заряда частицы Кулоны;

E – напряжённость электрического поля В/м

• Сила зеркального отображения F_з = Q²/r², Н, где

r – радиус частицы, м

• Пондеромоторная сила F_п = r³  (_ч - _с)  Е  grad E/_ч + 2_с, Н, где

_ч и _с – диэлектрическая проницаемость частицы и среды разделения.

Для воздушной среды F_п = r³  (_ч - 1)  Е  grad E/_ч + 2, Н

Если _ч  _с, то частица выталкивается в слабые участки поля и наоборот.

2. Механические силы:

• Сила гравитационного притяжения - F_г;

• Центробежная сила - F_ц;

• Сила сопротивления среды – F_с

Н а криволинейном электроде в рабочей зоне сепаратора действуют следующие силы:

Рисунок 12.4 – Векторная диаграмма сил в рабочей зоне сепаратора

Лекция № 13 Очистка сточных вод (на примере оф руд цветных металлов)

Прогресс в технологии обогащения полезных ископаемых , в частности руд цветных металлов, связан с повышением технологических показателей по извлечению основных ценных компонентов и качества концентратов, с комплексным использованием сырья, а также с сохранением водных ресурсов и предупреждением загрязнения окружающей среды.

Сохранение водных ресурсов и предупреждение загрязнения окружающей среды является одной из крупных социально-экономических проблем.

Одно из решений этой проблемы предполагает необходимость снижения потребления свежей воды в технологических процессах на единицу продукции и сокращения сброса сточных вод в водоёмы.

В зависимости от источника водоснабжения предприятия промышленная вода может называться:

1. Свежей – это вода, подаваемая из естественного водоисточника;

2. Повторной – вода, подаваемая на фабрику после использования её на других предприятиях или в быту;

3. Оборотной – вода стоков обогатительной фабрики или отдельных узлов её схемы.

Расход воды на обогатительную фабрику складывается из технологической воды и воды, расходуемой на хозяйственные нужды. Расход технологической воды колеблется от 2.5 до 6 м³ на 1 т руды.

Количество сточных вод, сбрасываемых в открытые водоёмы, зависит от степени применения водооборота на обогатительных фабриках. При полном водообороте расход свежей воды снижается до 1-1.5 м³/т руды.

В СНГ ежегодно перерабатывается около 1.5 млрд. т горной массы. Содержащей цветные, редкие, благородные металлы. Средний годовой расход воды для получения этих металлов составляет 6 млрд. м³, количество сточных вод – 3 млрд. м³, в том числе сточные воды золотодобывающих предприятий составляют около 40 %.

Сточные воды содержат нерастворимые грубо – и тонкодисперсные примеси, а также растворимые вещества. Основными вредными примесями сточных вод обогатительных фабрик являются:

• различные органические и неорганические флотационные реагенты, используемые при флотации руд;

• ионы тяжёлых металлов;

• различные комплексы высокотоксичных веществ, таких, как цианиды и другие.

К сточным водам обогатительных фабрик относятся:

• сливы сгустителей и других аппаратов, в которых производится сгущение концентратов и промпродуктов (2-3%);

• стоки процесса флотации (97 – 98 %).

По данным института Казмеханобр количество оборотной воды, используемой на фабриках цветной металлургии СНГ, составляет: 95 % - в оловянной, 50 % - в медной, 17 % - в редкометальной и 2% - в полиметаллической промышленности.

На обогатительных фабриках оловянной промышленности более 90 % основных процессов – гравитационные. Для осуществления водооборота достаточно воду осветлить в отстойниках.

Более сложной и трудной проблемой является реализация водооборота на фабриках, перерабатывающих полиметаллические руды. Здесь отдельные циклы флотации резко отличаются технологическим и реагентным режимом, подготовкой пульпы. В связи с этим, водооборот может быть применён только по циклам. Однако это часто не оправдано. Основная масса сточных вод аккумулируется в хвостохранилище и оттуда сбрасывается в водоём.

В сточной пульпе флотации содержится от 100 до 400 г/л твёрдых частиц, которые осаждаются в хвостохранилище. Для ускорения отстаивания таких пульп применяют коагулянты (гашёная известь 50 –1000 г активированной окиси кальция СаО на 1 м³ пульпы). Кроме извести могут применяться: сульфат закиси железа FeSO₄7 H₂O, сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃18 H₂O (расход 0.1 –0.6 кг/м³).

Ю.Ю. Лурье и В.А. Панова, исследуя водоёмы, установили, что при продолжительном нахождении вод в хвостохранилище наблюдается снижение концентрации цианидов, ксантогенатов и дитиофосфатов. Также наблюдается разрушение фенолов, крезолов. Эти процессы известны как общее явление самоочистки под действием двуокиси углерода и кислорода воздуха. В щелочной среде цианиды разлагаются в основном за счёт их биохимического окисления. В результате окисления ксантогената кислородом образуется диксантогенид, который выпадает в осадок.

Почти во всех хвостохранилищах вода осветляется на 99.7 – 99.9 %. Исключением являются хвостохранилища вольфрамо-молибденовых фабрик, где осветление затруднено из-за высокой концентрации жидкого стекла Na₂SiO₃.

Очистка сточных вод от катионов тяжёлых металлов (меди, цинка, свинца и никеля) осуществляется гашёной известью, известняком, гипохлоритом кальция, хлором, сульфатом железа. Очистка осуществляется путём перевода ионов тяжёлых металлов в нерастворимые соединения. В перспективе возможно применение ионообменных смол, электрокоагуляции, электрофлотации.

Очистка от меди осуществляется в основном двумя способами:

1. цементация меди из кислых медьсодержащих вод железом, при этом на поверхности скрапа (железа) осаждается металлическая медь.

2Cu²⁺ + Fe 2 Fe²⁺ + Cu

2. осаждение меди в виде труднорастворимых гидроокисей и гидрокарбонатов.

Cu²⁺ + 2OH^- Cu(OH)₂

2 Cu²⁺ + 2OH^- + CO₃^2- Cu(OH)₂ CO₃

В этом случае реагентами являются негашёная известь, сода, известняк, мрамор, доломит. Аналогично протекает очистка сточных вод от цинка, никеля.