Дәріс. Арнаулы байыту әдісінің негізі. Кенді талдау

Пайдалы кен орындары қорының азаюы, бағалы зат үлесі төмен кен орнында жаңа әдіспен яғни, минералды өнімдерді комплексті түрде қайта өңдеуді қажет етеді. Оларға арнайы және қиыстырылған әдіс яғни минералды затты өңдегенде жоғарғы көрсеткіштерге жету үшін бірнеше өңдеу әдістерін бірге қолдану әдісі.

Қазіргі уақытта арнайы және қиыстырылған әдіспен келесі кендерді бөлуге болады:

- құрамында бағалы заттары бар кесектерді талдау;

- әр түрлі көлемде бөлінген кесектер.

Кенді талдау әдістерінің бірі ол кенді қолмен талдау әдісі. Кенді қолмен талдау өнімділігі шағын өндірістерде қолданылады.

Қолмен талдау адамзаттың ең алғашқы игерген әдісі. Бұрынғы өткен кезеңдерде табиғи тас күйінде табылған өнімдерді адамдар еңбек құралдары және әшекей түрінде қолданған.

Қолмен талдау әдісі механикалық және химиялық байыту әдісін игере алмайтын жағдайда қолданылды.

Қолмен және механикалық сұрыптау минералдардың түстерінің, жылтырлықтарының және кристалл пішіндерінің әртүрлілігіне негізделген.

Қолмен сұрыптау тікелей кен қазып алынатын орындарда (шахталарда және карьерлерде), не арнаулы жабдықты орындарда жүргізілуі мүмкін. Сұрыптау кезінде кен ішінен не бағалы минералдар не тау-жыныс минералдары теріледі. Әдетте қайсысы аз болса, сол теріледі. Әрине, қолмен сұрыптау көп еңбек етуді талап өтеді. Сондықтан бұл әдіс өте қажетті жағдайларда ғана демек, сирек қолданылады. Мысалы асыл тастар, алмаз кристалдары, кейбір оптикалық қасиеті бар минералдар неғұрлым ірі түрде алынса олардың құны жоғары болады. Олардың ірі кесектері тікелей карьерлерде жарылыстан кейін терілсе ұсақтау кристалдары байыту фабрикаларында белгілі дәрежеде ұсатудан кейін арнаулы орындарда теріледі. Ол үшін кен аз жылдамдықпен жылжыйтын тасымалдыжалпақ ленталы конвейер үстіне түсіріледі. Жұмысшылар оның екі жағынан қатарға тұрып теріп қабылдағыш ыдыстарға тастап тұрады. Не болмаса кен дөңгелек айналмалы стол үстіне түсіріледі.

Қолмен сұрыптау үшін алынатын кесектердің, біріншіден, салмағы белгілі мөлшерден аспауы керек, екіншіден, көрнекті және теруге оңай болу үшін тым ұсақ болмауы қажет. Ол үшін ұсату белгілі бір ірілікке дейін жүргізіліп, одан кейін тым ұсақ класс бөлінуі қажет. Ұсақ класс одан әрі ұсақталып не ұнтақталып басқа әдістермен байытылады.

Қолмен сұрыптаудың өнімділігін арттыру үшін оның түс және жылтырлық касиеттері қабат бетіне арнаулы жарық түрлерін түсірумен күшейтіледі. Мүмкіндігіне қарай қолмен сұрыптау орнына механикалық сұрыптау әдістерін қолдану қажет. Оларға фотометриялық және радиометриялық сұрыптау әдістері жатады.

Қазіргі уақытта өндірісте қолданылатын әдіс түрлері: авторадиометриялық, гамма-абсорбиондық, рентгенді-радиометриялық, фотоядролық.

Талдау жасалатын минералдарға электрлік, магниттік, жылу бөлгіштігі және қаттылығына қарап та талдау жасайды.

Пайдалы қазбаның құрамын, сапасын әртүрлі әдіспен талдауға болады. Ең негізгі әдіс материалды талқандамай, бұзбай талдау.

Алынған көрсеткіштер сапалы талдау болып есептелінбейді.

Бағалы кеннің талдау нәтижесіндегі басты көрсеткіштері – бөлінгіштігі болып есептеледі.

Кен байыту материалдарының сапалылығы мен қолданған әдіс сапасынан бірнеше сортты заттарды бөлуге болады яғни, көп түрлі өнімдерді талдауға болады.

Пайдалы қазбаның сұрыптау процесін орындау үшін байытуға дайындалған операцияны, бөлшекті анықталған сортқа апару және оны материалдың ағымынан бөлінуін орындау қажет.

Обьекті қандайда бір сортқа жатқызу үшін оның кез келген қасиеті пайдаланылуы керек, мысалы, электрлік магниттік, гравитациялық, жылулық механикалық қасиеттері, сәуленің заттармен әрекеттесу эффектісі және басқалары.

Егер сұрыптайтын материалдың бір бөлігіне сәулені жіберетін болса, онда бөліктен тұратын зат сәулемен әрекеттесе отырып сәуленің қасиетін және қарқынын өзгертеді. Қабылдағыштың көмегімен сәуленің параметрін белгілей отырып заттың қасиеттерін анықтаймыз. Әрбір блоктың арасында пайдалы қазбаны сұрыптау үшін сүзу элементтері орнатылады.

Автоматты түрде сұрыптауда алдын ала берілген алгоритммен берілген қасиеттерінен шығарылатын бөлшектер анықталады.

Бөлінетін заттардың қасиеті өнімнің қасиетіне талдаудың шешуші көрсеткіш әсері оның құрамы және минерал характері құрамында құнды заттардың және қосымша құнды қосылымдардың кесектелген құрамы, кесектің біркелкі еместігі және құнды қоспаның құрамы және өлшеуіш көрсеткіші жатады. Барлық пайдалы қазбаның анықталуы оны тексеріп, зерттеп оқу арқылы келеді.

Бағалы қазбаның ең басты қасиеті оның құндылығында. Құрамында өте аз бағалы заттар кездесетін кесектер де бар. Ондай болмашы ғана бағалы құрамдар техника және өндіру әдісімен анықталады.

Талдау кезеңінде заттың қоспаның әсері әртүрлі. Қолданылатын әдістерде химиялық элементті тіркеуде нитронды және гамма-сәулелі пайдалануда қай минерал қандай химиялық элементтке жататындығы аса маңызды емес.

Минералдың химиялық құрамы және қосылу формасында өзгеруіне әсер ететін басқа әдістер қолданылады.

Мысалы, люминисцентті талдауда пайдаланатын әдіс люминесцентті минералды атом кристалды торға қосу немесе люминоген деп аталатын бүтін топты қосады. Құрамының өзгеруі талдау жұмысының нәтижесін төмендетеді. Аздаған минерал қоспасының өзі минералдың таңдамалы бөлінуін жоғарылатады.

Мысалы, В.Н. Ревницев көрсеткендей кварцпен сәулелегенде темір титан, алюминии қоспалары түсін өзгертіп фотометриялық әдіс қолдануға тура келеді.

Пайдалы қазбаның гранулометриялық құрамында пайдалы қазба қасиеттері секілді талдаудың көрсеткішін анықтаушысы қазбаны тауып тасымалдау кезінде және пайдалы қазбаларды дайындау кезінде формасын табады.

Ең басты әсер гранулометриялық формасына енуіне пайдалы қазбалардың физико-механикалық қасиеті, ұсақтау әдісі, тасымалдау системасы әсер етеді.

Бөлшектеп сұрыптау көмегімен ірілігі -500+0 мм көлемдегі тау жынысын қайта өңдейді. Өте ірі материалдарды да өңдейді. өнімнің ірілігін төмендеткеннен өндіріс процесі де төмендейді.

Қазіргі кезде кесек көлемінің ең жоғарғы көрсеткіші 300 мм-ден аспайды., ал төменгісі талдау әдісінің қолданылуына байланысты. Ал сәулелермен талдауда 25 мм-ден аспайды., ал көрінетін сәулелерде 5мм, одан төмен көрсеткіш өте аз.

Әдетте ұсақ кластар байыту әдісі емес талдауда бағалы компоненттер өте жоғары болады, ал концентраттар қолданылғанда қосылған өнім сапасы төмендейді.

Бұл ірілік кластарды талдауды қиындатады.

Кенді талдау бағалы зат үлесі жоғары пайдалы қазбаларды бос жыныстарға және штуфты кендерге сұрыптау мақсатымен қолданылады. Бос жыныстарды және штуфты кендерді сұрыптау қолмен және автоматты кенді талдау әдістермен іске асырылады. Кенді талдаудың технологиялық процесін іске қосу негізіне келесі шарттарды ескеру қажет:

- Өнім ірілігі біртекті болу үшін, оны алдын-ала сұрыптау керек;

- Өнімнің төменгі шектері барынша ірі болу керек (300-25 мм);

- Кенді қолмен сұрыптау үшін кесектердің іріліктері 40-50 мм, ал автоматты сұрыптау үшін 25 мм болу керек.

Кеннің заттық құрамына байланысты кенді талдаудың келесі түрлерін қолданады:

- Егер, бос жыныстар бос кесектер түрінде кездессе, онда кенді талдау ұсатусыз жүргізіледі;

- Егер бос жыныс кенмен біртұтас күйінде кездессе, онда кенді талдау ірі ұсатудан кейін жүргізіледі.

- Егер бос жыныстар кен құрамында бос кесектер және біртұтас күйінде кездессе, кенді талдау ұсатуға дейінгі және ұсатудан кейінгі екі сатыда жүргізіледі.

Кенді қолмен талдау. Кенді қолмен талдау өнімділігі шағын өндірістерде қолданылады.

- Құрамында асыл және жартылай асыл тастар бар (алмаз, изумруд, тау хрустальі, сапфир және т.б) жыныстарды өңдеу кезінде;

- Жалпы массадан флюоритті исландия шпатын, кварцты (SiO₂), байытылған штуфты жыныстардың (хромит, антимонит, көмір) арнайы (маңызды) сорттарын іріктеу үшін;

- Құрамында алтын және берилий бар кендерді өңдеуде (алтын мен берилийдің проценттік үлесін жоғарылату үшін).

Кендерді талдау алдында жуып, жеке кластарға классификациялайды.

Кенді талдау үшін оның ірілігі 25 (40) мм-ден 300 мм-ге дейін өзгеруі мүмкін. Ондаған жылдар бұрын алтын өндіретін фабрикаларда сұрыпталатын кен ірілігі 50 мм, кейде 40 мм болған.

Кен талдау технологиясын сұрыпталатын кен ірілігіне байланысты анықтайды. Ірілігі 100 мм-ден жоғары өнімді байыту кезінде қозғалмалы лентадан жеке түйіршіктерді сұрыптау әдісін қолданды.

Бұл жағдайда конвейердің максималдық жылдамдығы 0,7 м/с-тан аспауы тиіс. Майда түйіршікті шикізат үшін (-60 +20 мм) конвейердің қозғалу жылдамдығы 0,1 - 0,3 м/с аралығында болады.

Егер сұрыпталатын өнімнің құрамында қоспаның массалық үлесі 20-30% шамасында болса, онда конвейердің қадамдап жұмыс істеу режимі қолданылады (қозғалмайтын лентада сұрыптау).

Кенді талдау үшін қарапайым ленталы және пластикалы конвейерлер немесе арнайы столдарды қолданады.

Бір сұрыптағышқа келетін кен талдау участогінің ұзындығы 1-2 м.

Сұрыптағыштар орындарына тұрғаннан кейінгі лентаның максималды ені:

- конвейердің бір қапталынан (жағынан) -750 мм.

- Конвейердің екі қапталынан -1200 -1400 мм. Конвейер лентасының қозғалу жылдамдығы 9-12 м/мин. Конвейердің сұрыптау жазықтығынан лентаға дейінгі биіктігі 0,7-0,8 м

20-40 мм ірілікті кен үшін сұрыптағыштың сменада шығаратын өнімділігі 1,5 тонна дейін және 200-300 мм кен үшін 8 тонна дейін.

Конвейердің көлбеу бұрышы 20 градустан аспауы керек.

Кен талдау столымен немесе конвейермен қатар сұрыпталған өнім үшін кең ыдыстар немесе течкалар қойылады. Ленталы конвейердің кен талдау аймағында бір роликті тіректер орнатылады. Жұмыс орындарын жарықтандыру үшін люминесценттік лампаларды қолдану ұсынылады.

Автоматтық талдау. Автоматтық кенді талдау байытылатын өнімнің спецификалық - ерекше қасиеттерін қолдануға негізделген (табиғи радиоактивтілігі, ультра күлгін немесе радиоактивті сәулелердің әсерінен кейбір минералдардың көрінетін жарық шығару қасиеті, түсірілетін (берілетін) радиоактивтілік, оптикалық қасиеттері, түстері және т.б.)

Автоматтық кенді талдау келесі түйіндер мен элементтерден тұрады.

1. тербелісті питатель.

2. кен түсіруге арналған конвейер (өте жиі ленталы конвейер)

3. негізгі сорттаушы конвейер.

4. сәуле шығаратын қондырғы (ультракүлгін рентген т.б.)

5. жарық, рентген гамма-сәулелерің қабылдағыш элемент (фотоэлемент, фото көбейткіш)

6. бағалы кесектерді талдауға арналған механизм, оның құрамына сезімді ы фотоэлемент немесе фото көбейткіш токпен басқарылатын реттегіш реле бар;

7. ауалық (эжекторлы) шығару жүйесі құрамында жоғарыда келтірілген реле бар. Ол талданатын кесекті табу және оны шығару аралығындағы уақыт моментінің айырмашылығын (үзілісін) қамтамасыз ету үзілетін (паузалы) қондырғымен қамтамасыз етілген.

Бұл процесті физикалық қасиеттерінің аса айырмашылығы жоқ минералдарды бөлу үшін қолдануға болатындықтан, оны ауыр ортада байыту процесінің конкуренті деп қарастырады. Автоматтық талдау кен кесектерінің мөлшері 6 мм-ден 150 мм кезінде қолданылады.

Талғамды ұсату және декрипитация. Минералдар, қаттылығына және тағы кейбір қасиеттеріне байланысты ұсату пропесінде әртүрлі дәрежеде ұсатылады не ұнтақталады. Егер мииералдардың осы қасиетіндегі айырмашылық үлкен болса, онда ұсатылған кенді тек әртүрлі ірілік кластарға бөлу арқылы негізі бір минералдардан тұратын өнімдер алуға болады. Осындай әдіспен тиімді бөлінетін қазба байлық түрлеріне көмір, сланец, асбест және тағы кейбірлері жатады. Бұл әдіспен, әрине таза өнім алу өте киын. Алынған өнімдер басқа әдістермен қосымша тазартылады.

Талғамды ұсатудың бір түрі декрипитация құбылысын пайдалануға негізделген. Декрипитация деп -кейбір минералдардың қатты қыздырудан кейін тез тоңазытылғанда шытынай жарылуын атайды. Мұндай қасиет кен құрамындағы минералдардың жылу өткіэу және көлемі ұлғаю коэффициенттерінің, кристалл құрамындағы судың булану айырмашылықтарының нәтижесінде іш қысымының ұлғаюынан туады. Мұндай қасиет әсіресе қабатты құрылысты кристалл түзетін минералдарда күшті келеді. Шытынай жарылған минералдар ұсату процесінде ұсақ кластарға жыйналады. Соған байланысты оларды кеннен елеу арқылы бөліп алуға болады.

Кенді үйкелу әрекетімен және пішініне қарай байыту. Кен байытудың бұл әдісі жазық бет үстінде үйкелуіне және пішініне қарай минерал түйіршіктерінің әр түрлі жылдамдықпен сырғу қозғалысына негізделген.

Жазық бет үстімен тиісетін түйіршіктердің бет ауданы неғұрлым үлкен болса, соғұрлым олардың өзара үйкелу күші молаяды. Соның нәтижесінде қозғалысқа кедергі өсіп оның жылжу (сырғанау) жылдамдығы азаяды. Тиісу бет ауданының үлкен-кішілігі түйіршіктің пішініне тәуелді. Неғұрлым ол жазық бетті не талшықты келсе, соғұрлым тиісу бет ауданы өседі. Ең аз ауданымен тиісетіндер домалақ түйіршіктер. Бұлармен қатар, әрине, қозғалу жылдамдығына түйіршіктердің ірілігі, ылғалдығы және жазық беттің қозғалу сыйпатыда көп әсер етеді.

Жазық бет үстінде қозғалу жылдамдығына қарай түйіршіктердің сол бет үстінен құлап түсу траекториясы әр түрлі болады. Үлкен жылдамдықты түйіршіктер ыршый құлап параболалы траектория жасаса аз жылдамдықтылары тік құлайды. Өндірісте бұл әдіспен байытуға әртүрлі конструкциялық бөлгіштер қолданылады. Олардың кейбірінде кен түсетін бет қозғалмайды (көлбеу жазық бетті және винтті бөлпштер), ал кейбірі қозғалмалы бетті (барабанды. ленталы, дискалы, тербелісті бөлгіштері Кейбірінің схемалы көрінісі 10-суретте келтірілген.

10-сурет. Байыту үйкеліске негізделген жазықты бөлгіш

 

Жазықтықты бөлгіштерде (10-сурет, а) кеннің белгілі ірілікті класы көлбеу бет үстіне түседі. Жалпақша пішінді минерал түйіршіктері беттің төменгі шетіне жақын жасалған жырыққа түсіп бөлінеді. Домалақша келетін тау-жыныс минерал кесектері екпінімен қозғалып тесікке түспей беттің төменгі шетінен жазықты бөлгіштерден шығады. Бөліну дәрежесін арттыру үшін кен бірнеше жазықты бөлгіштерден өткізілуі мүмкін. Жазық бетті барабанды бөлгіштердің (10-сурет, б) алдыңғыдан айырмашылығы екі жырықты және әр жырық астына оған түскен минералдың шығуын жылдамдату үшін айналмалы барабандар орнатылған. Ленталы бөлгіштер (10-сурет, в) көлбеу орнатылған жоғары бағытта, ақырын қозғалатын лентадан тұрады. Кен лентаның төменгі шетіне жақын жерге түсіріледі. Үйкелу коэффициенттері аз минерал түйіршіктері төмен бағытта домалап кетеді де, үйкелу коэффициенті жоғары түйіршіктер лентаның бетінде қалып, бірге жылжып оның жоғарғы шетінен шығады. Бұл әдіс негізінде слюда және асбест кендерін байытуға қолданылады.

Әдебиет: 1-нег. [80-96]