Процессы гравитационного обогащения. Винтовая сепарация

Гравітаційне збагачення корисних копалин – процес і дія збагачення корисних копалин, що ґрунтується на використанні гравітаційного поля, в якому мінерали відокремлюються від пустої породи внаслідок різниці їх густини і розміру частинок.

Основні процеси гравітаційного збагачення:

· Промивка

· Відсадка

· Ґвинтова сепарація

· Збагачення корисних копалин у аеросуспензіях

· Збагачення корисних копалин у важких середовищах

· Концентраційний стіл

· Рівнопадіння

Розрізняють суху і мокру ґвинтову сепарацію.

С у х а ґ в и н т о в а с е п а р а ц і я (СҐС) широко застосовувалася в 20-і роки ХХ ст. для збагачення антрацитів крупністю 6-100 мм. Конструктивно сепаратор складався з декількох каскадно розташованих жолобів, один з яких ширший за інші і мав вищий борт. У 1922 р. тільки на американських збагачувальних фабриках працювало близько 4000 ґвинтових сепараторів такого типу. Принцип дії цих сепараторів оснований на різниці в коефіцієнті тертя для породи та вугілля по робочій поверхні.

М о к р а ґ в и н т о в а с е п а р а ц і я (МҐС) вперше з’явилася на рудозбагачувальних фабриках, а потім поширилася на збагачення вугілля. Перші досліди з МҐС стосувалися збагачення золота (40-і роки ХХ ст., І.Б.Хемфрі), перша промислова установка МҐ-сепарації створена в США (1943) для збагачення хромітвмісних пісків. Виготовляються одно-, дво- та тризахідні сепаратори з регульованим (з листової сталі і алюмінієвих сплавів) і нерегульованим кроком витків (з чавунного або сталевого литва і алюмінієвих сплавів). Різновид ґвинтових сепараторів – ґвинтові шлюзи.

Галузь застосування того або іншого типу ґвинтового апарата визначається крупністю корисних мінералів. При їх крупності в межах 0,1 – 3

Живлення

Продукти сепарації

Рис.3.25 – Схема ґвинтового сепаратора: 1 – ґвинтовий жолоб; 2 – опора; 3 – завантажувальний пристрій; 4 – розвантажувальний пристрій.

мм застосовують ґвинтові сепаратори, для дрібнішого матеріалу 0,05 – 0,2 мм використовують ґвинтові шлюзи. Принцип дії ґвинтових апаратів однаковий, вони відрізняються лише формою жолоба: у шлюзу – прямокутна, у сепаратора – частина круга або еліпса

Друга частина води подається безпосередньо у жолоб. Пульпа поздовжніми струменями висотою 6 – 15 мм під дією сил ваги стікає вниз по ґвинтовому жолобу. В процесі руху по жолобу матеріал у пульпі розділяється за густиною. Зерна важких мінералів концентруються в придонній частині жолоба (важке “ядро”), а зерна легких мінералів виносяться в верхні шари потоку і зносяться вниз з більшою швидкістю, ніж важкі. Одночасно, крім поздовжніх струменів, у пульпі утворюються поперечні циркулюючі потоки. Під дією поперечних потоків і відцентрових сил, що виникають під час криволінійного руху, відбувається розшарування зерен за густиною в радіальному напрямку. Легкі зерна під дією відцентрових сил і поперечних водних потоків переміщуються у периферійну зону жолоба і концентруються біля його зовнішнього борту. Величина відцентрових сил, що діють на зерна важких мінералів, які концентруються в придонній зоні, значно менша, ніж у верхніх шарах. Також в придонній зоні поперечні водні потоки і відцентрові сили діють у протилежних напрямках. Тому зерна важких мінералів концентруються біля внутрішнього борту жолоба. Розшарування основної маси зерен за густиною закінчується після проходження пульпою двох-трьох витків, далі зерна рухаються униз по траєкторіях, близьких до ґвинтових ліній. Важкий продукт розвантажується відсікачами з верхніх витків, промпродукт – з нижніх витків, а легкий продукт – в кінці жолобу. Жолоби ґвинтових апаратів виготовляють з чавуну, алюмінієвих сплавів, пластмас. Число жолобів у ґвинтових сепараторах і шлюзах може бути від 1 до 4. Продуктивність ґвинтових апаратів залежить від діаметра витків жолоба, кута підйому ґвинтової лінії, речовинного складу і крупності збагачуваного матеріалу. Зменшення крупності живлення, а також підвищений вміст у ньому глини і шламів приводить до зниження продуктивності.