Дәрістік сабақ конспектілері 2 страница

Барлық екшеуіштер негізінен үш бөліктен тұрады елесіш бет, корпус және қимылға келтіру механизмі.

Көп тарағаны вибрациялық екшеуіштер. Олардың өнімділігі де және тиімділігі де басқалармен салыстырғанда жоғары келеді.

Елегіш бет негізінде үш түрде жасалады:

1.Қатар-қатар, өз ара белгілі қашықтықта орналасқан біліктерде не тор кесінділерден тұрады.

2.Әртүрлі пішінді тесіктері бар (дөңгелек, төрт бұрышты, жырықты) цилиндрлі не жазық болат беттен жасалады.

3.Сымнан тоқылады.

Білікті не колосникті торлар әдетте ірі ұсақтау сатысына жазық болат бетті торлар орташа және ұсақ ұсақтау сатыларда, ал тоқылатын торлар кейде ұнтақтаудың бірінші сатысында қолданылады.

Елегіш беттің тесіктерінің қосынды аудананың бүтін бет ауданына қатынасы қима коэффициенті деп аталады. Ол неғұрлым үлкен болса, екшеу тиімділігі өседі.

Екшеу тиімділігі деп тордағы өткен ірілік кластың массасының сол кластың екшеуге түскен бастапқы зат ішіндегі массасына қатынасын айтады. Ол процентен не бірлік үлеспен сипатталады.

Егер өкшеуге түсетін заттың массасын , екшеуіштен өткен астыңғы класстың массасын «С», отпеген үстіңгі кластың массасын «Т», ал бөлініп алынатын ірілік кластың олардағы үлесін деп белгілесек, екшеу тиімділігі Е былай анықталады.

Өндірістік жағдайда, процестің үздіксіз және үлкен көлемді жүргізілуіне байланысты екшеуге түсетін және одан шыққан астыңғы класты өлшеу қиын. Сондықтан әдетте екшеуге түсетін заттан және өтпеген үстіңгі кластан сынама алынады. Әр сынама өлшеніледі де, тесік диаметрі екшеуіштің тесік диаметрі мен бірдей екшеуіште мұқият еленеді. Соның нәтижесінде олардағы бөлуге қажет кластың проценттік үлесі ( және ) есептелінеді. Ал екшеуіштен өткен астыңғы класс тек бөлуге қажет кластан тұратындығынан . Сонда жоғарыда келтірілетін формулада:

Содан .

1 - колосник; 2 - қысқыш болт; 3 - кергіш құбыр.

Сурет 8 - Қозғалмайтын колосникты елек

 

Сурет 9 – Білікті елек

Сурет 10 – даңгаралы елек

 

а – тік шарнирлы ілмектердегі енкіш науа; б – енкіш шарнирлы тіректредегі горизонтальды науа.

Сурет 11 – Қозғалмалы електер.

 

Классификация (сұрыптау). Классификация үрдісі байыту фабрикаларында кеңінен қолданылады. Ол сулы ортада не ауада жүргізілу мүмкін. үрдістің тиімділігі қатты зат түйіршіктерінің сол ортада шөгу заңдылықтармен анықталады.

Минерал түйіршіктерінің суда (не ауада) шөгу жылдамдықтарының шамасына қарай әр-түрлі ірітік кластарға бөлінуін классификация үрдісі деп атайды.

Шөгу кезінде түйіршіктерге негізінде үш күш әсер етеді: ауырлық күші, архимед күші және ортаның кедергі күші. Түйіршіктің шөгу жылдамдығы осы үш күштің теңесуінен шығатын күштің әсерімен анықталады.

Классификация процесі келесі мақсаттармен қолданылады:

1.Ұнтақтау нобайларда көмекші процесс ретінде диірменнен шыққан заттан ұнтақтығы жеткен бөлігін құмды бөліктен айыру;

2.Бірдей шөгу принципіне байланысты классификациялау дайындау процесі ретінде кенді жинағыш столдарда байыту алдында сүргізіледі.

3.Пульпадан судың негізгі бөлігін, не керісінше, қатты заттың негізгі бөлігін судан бөліп алу (сусыздандыру);

Классификация үрдісі түйіршіктердің диаметрі 4-5 мм-ден аспағанда ғана тиімді қолданылады. Іс жүзінде классификациялау процесінде қолданылатын аппараттың конструкциясына байланысты су әртүрлі бағыттарда қозғалады. Соған сәйкес, сол бағыттарда ағу жылдамдықтары пайда болады. Егер су бір аппараттарда екі бағытта қозғалса түйіршікке сол екі бағытта туатын жылдамдыққа тең әсерлі жылдамдық әрекетін тигізеді. Ақырында түйіршіктің құмға түсуі, не ағызындығы кетуі тең әсерлі жылдамдықпен оның шөгу жылдамдығының ара қатынасына тәуелді. Шөгу жылдамдық басым болса түйіршік құмға түседі де, ал судың ағызу жылдамдығы басым болса ол ағызындыға кетеді.

Демек түйіршіктердің классификациялау процесінде белгілі ірілік класына түсуі сол процестен судың мол не аздығына классификацияларда түйіршіктер әртүрлі кластарға дәл бөлінбейді. Түйіршіктердің ірілік кластарға бөлінуінің дәлдік дәрежесіне көп әсер ететін жағдай-пульнаның тығыздығы. Неғұрлым пульнаның бірлік көлемінде түйіршіктер саны аз болса, яғни бос шөгу жағдайы артса, соғұрлым классификациялаудың дәлдік дәрежесі өседі.

Бірақ көп жағдайда пульна тығыздығы классификациялау мақсатымен емес байыту технологияларының қажетіне байланысты реттеледі.

Классификаторлар. Кен байыту фабрикаларында классификациялау негізінде 4 түрлі классификаторларда жүргізіледі:

1.Конусты классификаторлар. Олар көбінде пульнадан судың не қатты заттың негізгі бөлігін (сусыздандыру) бөліп алуға қолданылады.

Сурет 13 – Конусты классификатор.

 

ағызындыға шығатын судың көлемі, м/мың, S-конустың бет ауданы, м²;

көтерілу ағу жылдамдығы.

Өнімді екіге бөледі: ағызынды және құм.

2. Камералы гидроклассификаторлар негізінде 4-6 камерадан тұрады.

.

1 – жетек білігі; 2 - шкив; 3 - клапан стержені; 4 - клапан стерженің көтеруге арналған жұдырықша; 5 - червякты дөнгелек; 6 – қуыс білік араластырғыштармен; 7 – тиеу клапанның шары; 8 – суды реттеуге арналған кран.

Сурет 14 - Камералық гидра­вликалық классификатор

3.Гидроциклондар. Гидроциклонның корпусы екі бөліктен тұрады. Жоғары бөлігі цилиндр пішінді, ал төменгі бөлігі конус пішінді.

 

Сурет 15 – Гидроциклонның нобайы

 

Ірі және тығыздығы үлкен түйіршіктер.

4. Механикалық классификаторлар.

Оларда шөккен құм қозғалмалы қондырғының әрекетімен шығарылады. Ең көп таралған атральды классификатор. Олар бір не екі спиральды болып жасалады. Екіншісінде екі стираль бір науа ішінде қатар орналасады.

 

Сурет 16 - Механикалық классификатордағы сұрыптау нобайы

Ұсынылған әдебиет:

2 нег. (29-38), 4 нег. (31-36)

Бақылау сұрақтары:

1. Екшеу дегеніміз не?

2. Құм дегеніміз не?

3. Ағызынды дегеніміз не?

4. Классификаторлардың қанша түрлері болады?

5. Елегіш бет неше түрлі болады?

 

7 дәріс тақырыбы: Флотациялық байыту әдістері

Пайдалы қазбаларды байытуда флотация ең көп тараған байыту әдісіне жатады. Түсті және сирек кездесетін металдар кендерін байытуда ол негізі әдіс болса, қара металдар кендерін, көмірді және кейбір қазба түрлерін байытуда басқа әрістермен бірге қолданылады. Флотацияның универсалды әдіс болуының себебі ол минералдардың физика-химиялық қасиеттерінің айырмашылығына негізделген. Ол қасиеттер әр минералдарда әртүрлі. Оған жататындар: минерал құрайтын атомдар қасиеттері, олардың валенттігі, кристалдың тордағы ара қашықтықтары, өз ара байланыс түрі, тор типі және т.с. Осыларға байланысты минерал түйіршігінің беті су мен әртүрлі әрекеттеседі; кейбірі өте жақсы суланса, кейбірі нашар суланады. Егер су ішіне ауа көпіршіктері енгізілсе беті суланбайтын минерал түйіршіктері оның бетіне жабысады, ал суланған түйіршіктер көпіршікте жабыспай су ішінде қалын қояды. Суланбаған түйіршіктер ауакөпіршігіне жабысқан түрде бірге қалқып су бетіне шығады. Демек, флотация процесінде минералдардың бөлінуі олардың су ішінде ауа көпіршіктеріне таңдалмалы жабысуына негізделген. Көбікте суланбайтын минерал жиналады да, су ішінде суланатын минерал қалады. Флотацияның осы ең көп тараған түрі көбікті флотация деп аталады.

Флотацияның басқа байыту әдістермен ерекшелігі сол кеннің ұнтақтығы 0,15-0,2 мм-ден арттуы керек. Демек, сепперігіне байланысты өте майда ұнтақталуды қажет ететін кендерді байытуда тек флотация ғана қолданылады.

Минералдарды флотация әдісімен бөлуге олардың сулануындағы табиғи айырмашылық жеткіліксіз. Сондықтан олардың сулану айырмашылығын жасанды түрде арттыру қажет. Ол үшін көптеген түрлі химиялық заттар қолданылады. Оларды флотациялау реагенттері деп атайды. Рекгипттерді дұрыс таңдап қолданудың нәтижесінде кейбір минералдардың су жұқтыруы төмендеп флотацияланады, ал кейбірінің су жұқтыруы артып флотацияланбайды.

Егер флотациялауда кеинен бірнеше минералдар бірінен соң бірі жеке бір металды концентрат түрінде алынса, онда процесс селективті флотация деп аталады. Егер кеннен екі не одан көп минералдар бірге флотацияланса, онда концентрат көп металды болады да процесс коллективті флотация деп аталады. Алынған концентрат коллективті концентрат деп аталады. Коллективті концентрат әрдайым бір металды концентратторға бөлінеді. Мұндай жағдайда процесс коллективті-селективті флотация деп аталады.

а – қатты дененің бетіндегі сұйықтық тамшысы; б – пульпадағы қатты дененің бетіндегі ауа көпіршігі.

Сурет 17 – Минерал беттерінің сулану нобайы

 

Флотация түрлері. 1. Майлы флотация. Ұнтақталған кенге (су ішінде) әртүрлі мөлшерде минералды майлар (мұнай өнімдері) қосылып араластырылады. Беті аз суланатын минералдар түйіршіктері май түйіршіктерінің бетіне жабысып, су бетіне қалқып шығады. Осыдан соң минерал түиіршіктері май қабаты мен бірге опырылып алынады да майдан бөлінеді. Осы әдіспен флотацияланғанда май шығыны көп болады. (1 тонна >10 кг май).

2.Егер ұсақ құрғақ ұнтақталған кенді өте бір келкі су бетіне сепсе су жұқтырмайтын минерал түиіршіктері қалқыды да, ал суланғыш түйіршіктері бірден батып кетеді. Процестің бұл түрін қабыршақты флотация деп атайды. (Өндірісте қолданылмайды).

3.Пульпа (суспензия) ішінен суланбайтын минерал түйіршіктерін майланған жазық бетке (қабырғаға) жабыстырып бөліп алуға болады. Өндірісте бұл әдіс кеннен алмас түйіршіктерін бөліп алуда қолданылады. Мысалы, ұнтақталған кен түбінің беті майланған науа арқылы өткізіледі. Осы кезде алмас түйіршіктері науа түбіне жабысып қалады да, ал басқа минерал түйіршіктері сумен ағып кетеді. Процесс қатты қабырғымен флотациялау деп аталып кетті.

4.Өндірісте кейде флотация гравитациялық процеспен бірге қолданылады. Процесс флотогравитация деп аталады. Гравитациялық процесс ретінде концентрациялау столында байыту не отсадқа қолданылуы мүмкін. Мысалы, алдын ала гравитация әдісімен алынған концентратқа тығыздықтары жақын екі минерал болуы мүмкін. Олар ешқандай гравитациялық әдіспен бөлінбейді. Егер олардың біреуі жақсы суланатын, ал екіншісі нашар суланатын болса онда флотация мен бөлуге болар еді. Бірақ түйіршіктердің ірілігіне байланысты флотацияға келмейді. Осындай жағдайда флотогравитация процесін қолдануға болады. Ол үшін бастапқы материал қасиетті флотореагентпен араластырылады. Осыдан кеиін пулька стол үстіне түсіріледі. Суланбайтын минерал түйіршіктері су бетіне қалқып, көлденең бағытта ағын кетеді. Суланғыш минерал дека үстінде ұзын бағытта жылжып оның екінші шетіне жақын жерден шығады.

1 – суланбайтын минералды түйіршік; 2 – суланатын минералды түйіршік; 3 – жабысқан түйіршікпен ауа көпіршігі; 4 -кеуекті қабырға.

Сурет 18 - Минералдарды флотациялық әдіспен бөлу нобайы

 

Флотациялық реагенттер. Флотациялық реагенттер ретінде көптеген химиялық класс топтарына жататын заттар қолданылады органикалық және анорганикалық заттар, тұздар, қышқылдар, сілтілер және т.б. Олардың атқаратын негізгі рольдері минерал беттерінің сулануын арттыру және төмендету, ауа көпіршіктерінің тұрақтылығын сақтау, сулы ортада сутек не гидроксил иондарының концентрацияларын реттеу. Осы тұрғыдан барлық флотациялық реагенттер бес тоқа бөлінеді жинағыштар, көбіктендіргіштер, басқыштар, белсендіргіштер және ортаны реттегіштер.

1.Жинағыштар минерал-су шекаралығында минерал бетімен әрекеттесіп, оның сулануын азайтып, соның нәтижесін де ауа көпіршігіне жабысуын тездетеді.

Жинағыш реагенттер ретінде тек кейбір органикалық химиялық заттар ғана қолданылады. Олар екі үлкен топқа бөлінеді гетерополярлық (иондататын) және аполярлы (ионданбайтын) заттар.

Аполярлы жинағыштар ретінде әртүрлі мұнай өнімдері қолданылады. Олар тек көмірсутектерден тұрады. Суда ерімейді.

Гетерополярлы жинағыштар суда еріп, молекуларлы иондарға диссоцияланады. Минерал бетімен құрамындағы көмірсутекті радикал кіретін ион әрекеттеседі. Егер көмірсутекті радикал анион құрамына енсе, онда жинағыш анионды деп, егер катион құрамына кірсе катионды жинағыш деп аталады.

Анионды жинағыштар топтарының химиялық құрамына қарай сульфидті S(ІІ) және оксигидрильді болып бөлінеді (О). Олар сульфидті минералдарды және тотықты минералдарды флотациялауға қолданылады.

Сульфитерді жинағыштардың: Ксантогенат (бастысы), дитиофосфат.

Көбіктендіргіш реагенттер ретінде гетерополярлы органикалық заттар қолданылады. Көбіктендіргіш қасиеттері зор органикалық заттарға спирттер (ROH) және соған ұқсас эфирлер жатады.

Басқыш реагенттер.

Өндірісте жиі қолданылатын: ион тұздары. (NaCN; KCN; CaCN₂). Күкіртті натрий, натрий силикаты, хром тұздары, фосфор қышқылы, мырыш купоросы, крахмал, декстрин, карбоксил метил целлюлоза.

Белсендіргіш реагенттер:

Мыс купоросы СuSO₄ ·5H₂O; темір купоросы.

Олар өздігінен жинағыш реагенттермен нашар әрекеттесетін минералдарды өндеу үшін пайдаланады.

Ортаны реттегіштер реагенттер - флотацияда бірнеше роль атқарады. Реттегіш ретінде сілтілер және қышқылдар қолданылады. Олардың әртүрлі әрекеттері суда (пульпада) сутек ионының концентрациясын, демек, сутек көрсеткішін (РН) өзгертумен байланысты.

Кен құрамына қарай флотация процесінде бірнеше, ал кейде ондаған реагенттер қатар қолданылады. Флотация процесінің тиімді жүруі реагенттердің белгілі операцияға тек дәл шамада берілуіне байланысты. Реагент шамасы бір тонна кенге неше грамм (не кг) берілетінімен анықталады. Ол шаманы реагент шығыны деп атайды.

Флотациялау машиналары. Оларды ерекшеліктеріне сай топтастырады. Ең басты ерекшелікке, оларда ауа көпіршіктерін жасау әдісі жатады. Осыған байланысты олар механикалық, пневамтикалық және пневмомеханикалық флотациялау машиналарына бөлінеді.

Машиналардың барлық түріне қойылатын талаптар келесі:

1.Пульпа машинаға бір қалыпты түсіп, көбікті және камералық өнімдер үздіксіз шығарылып отырылуы қажет.

2.Кен түйіршіктері шөкпей бүкіл пульпа көлемінде қозғалыста болып ауа көпіршіктерімен соқтығысу мүмкіншілігі жоғары болуы керек.

3.Пульпада ауа көпіршіктері неғұрлым көп және ұсақ түрде пульпа көлемінде тегіс жайылуы қажет.

4.Пульпаның бет қабаты өте баяу қозғалыста болып, жиналған көбікті тербеліске түсірмеу қажет.

Минералданған көбікті қабат механикалық және пневмомеханикалық машиналарда арнаулы көбік сыпырғыштарымен бөлінеді, ал пневматикалық машиналарда көбік шеткі ернеуден өздігінен асып төгіледі.

Механикалық машиналар. Олардың басқалардан ерекшелігі пульпа ішінде ауа көпіршіктері жалдам айналатын импеллер әрекетімен пульпаға сорылатын ауаның уақталуымен пайда болады және минерал түйіршіктері оның қозғалысы әсерімен қалқымалы жағдайда болады. Машина екі камералық агрегаттардан құрастырылады. Камералар екі аралық қабырғамен бөлінген. Біріншісі сорғыш, екіншісі тура ағызғыш камера деп аталады. Камералар төрт бұрыш пішінді, горизонталь қимасы квадрат болып келеді. Әр камерада импеллер тік орнатылған валдың ұшына бекітіледі. Вал қозғалмайтын орталық құбыр ішінде айналады. Құбырдың төменгі жағы диаметрі үлкен стакан пішінді. Стаканның төменгі шетіне диск орнатылған. Дисктың шетіне радиусқа 60⁰ келбеуленген бағыттағыш қалақшалар (лопасты) орналасқан және оның орта шетіне шеңбер бойынша көп тесіктер жасалған. Импеллердің бет үстіне радиальды 4 не 6 қалақшалар бар. Тік құбырға ауа кіретін түтік бекітілген.

Механикалық машиналардың конструкциялық ерекшеліктері бар бірнеше түрі белгілі. Бірақ олардың жұмыс істеу принциптері бірдей. Бұлар кен байыту практикасында, әсіресе күрделі технологиялық схемалар қолданылғанда, ең көп тараған машиналар.

1 – қабылдау қорабы; 2 – патрубок; 3 – импеллер; 4 – диск; 5 – қалақшалар; 6 – тік білік;

7 – орталық құбыр; 8 - ауа құбыры; 9 – стакан; 10 – қақпақ (тығын); 11 – тесіктер (өнімді қайта тиеу үшін); 12 – шибер; 13 – тартқыш (тяга); 14 – камералар арасындағы қабырға; 15 – ашық қораб; 16 – ірі құмды түсіру тесігі; 17 – стерженьды жабқыш; 18 – пульпаның негізгі бөлігін ағызу тесігі;

19 – қақпақ; 20 – контржүк.

А - сорғыш камера; Б – тура ағынды камера.

Сурет 19 - «Механобр» флотомашинаның көлденең қимасы

 

Пневматикалық флотациялау машиналар. Бұл машиналарда пульпасы көпіршектендіру ауаны ауа айдағыштармен қысыммен түсіру арқылы жүргізіледі. Оларда қозғалмалы бөлшектер жоқ және конструкциялы қарапайым келеді. Пульпа ауа қозғалысының әрекеті әсерімен араласып түйіршіктердің шөкпеуіне мүмкіндік туады. Ауаның ұсақ көпіршіктерге бөлшектенуі оның ұсақ тесікті қалқадан өткізу арқылы іске асырылады. Әдетте бұл машиналарда көпіршіктер механикалық машиналармен салыстырғанда біраз ірілеу келеді (3 мм шамасына дейін жетеді).

Кен байытуда пневматикалық машиналардың қазір негізінде үш түрі қолданылады: аэролифті натрубалық машиналар, колонналы машиналар және көбікте бөлу машиналары.

1 – ұзын ванна; 2 – зоналар арасындағы қабырғалар; 3 – аэрациалық құбырлар; 4 – резина лық ұштар; 5 – коллектор; 6 – қалпақ; 7 – ұзын наулар; 8 – концентрат науалары.

а – көлденең қимасы; б - резиновый наконечник аэрациалық құбырлардың ұштары (резинадан).

А – Аэролифтты зона; Б – Екі флотациялық зона.

Сурет 20 - Аэролифтты машина

 

Пневмомеханикалық флотациялау машиналарында алдынғы сипатталған машиналардың артықшылықтары жинақталған.

Бұларда пульпаға ауа қажетті мөлшерде қысыммен түсіріледі, ал түйіршіктердің шөкпей қалқуы импеллер әрекетімен жүзеге асырылады.

Бірақ бұл машиналарда импеллердің айналу жылдамдығы механикалық машиналармен салыстырғанда белгілі мөлшерден аспайды. Соның нәтижесінде энергия шығыны аздау және пульпульпаның иірімді ағын күші аз.

Машина камерасы механикалық машиналардың камерасына сәйкес. Камера ортасына тік ортасы қуыс білік орнатылған. Ауа рессиверден орталық түтік арқылы біліктің қуысына түсіріледі. Біліктің төменгі ұшына конус тәрізді имперлер орнатылған. Оның төменгі ернеуіне айналдыра қалақшалар (саусақтар) орнатылған. Солардың әрекеті мен түйіршіктер қамқымалы қозғалысқа келтіреді.

Флотациялық байытудың технологиялық нобайлары. Флатациялық байыту схемаларының көп түрлігі негізінде екі фактор мен анықталады: кендегі бағалы минералдардың сепкелік дәресі және жеке концентрат түрінде шығарылуға тиісті бағалы заттардың саны. Осыған байланысты флотациялық схемалар көп операцияны схемаларға жатады.

Кен бір компонентті және бағалы минералдың септелік дәрежесі біркелкіге жуық болса ол қарапайым схемамен байытуы мүмкін. Бастапқы кен түсетін операция негізгі флотация деп аталады. Одан алынатын өнім бір не бірнеше тазалау флотацияларынан өтеді.

Негізгі флотацияның камералық өнімінде әртүрлі себеппен бағалы заттың біразы қалын қояды. Оны қосымша бөліп алу үшін камералық өнім бақылау флотациясына түседі. Бақылау операциясының камералық өнімі қалдық ретінде алынады.

Егер кенде бағалы минералдар сеппелік дәрежесі біркелкі болмаса (түйіршіктердің диаметрі үлкен шекаралықта өзгерсе) онда сатылы байыту схемалары қолданылады. Оның мағынасы мынада: ұнтақтау бағалы минералдарды бірден толық ажырату үшін жүргізілмей, сатылай жүргізіледі де оған сәйкес байытуда сатылай жүргізіледі. Егер бір сатылы ұнтақтаумен толық ажырату мақсаты қойына ірі түйіршіктер қажетсіз ұнтақталып шланға ойналар еді де, қалдықта қалып қояр еді. Сондықтан тәжірибеде көпшілік кендердің біркелкі сепкелі түрде сирек кездесуіне байланысты көбінде сатылы байыту қолданылады. Жоғарыда келтірілген екі аралықты өнімді жеке ұнтақтан жеке байыту сатылы байытудың бір түріне жатады. Сол сияқты, кейбір кен түрлері байытылғанда негізгі флотация ірілеу ұнтақталғаннан кейін жүргізіледі де, алынған көбікті өнім қосымша ұнтақталғаннан кейін тазалау операцияларына түседі. Бұл вариантты сатылы байытуға жатады.