» » Классификация
15.05.2015

В практике обогащения для классификации пульп применяют классификаторы различных типов (рис. 7) и гидроциклоны (рис. 8).
При мокром измельчении до —3-мм и реже до -1 мм на фабриках, обогащающих оловянные и вольфрамовые руды, для классификации применяют и замкнутый цикл с грохотами с сеткой из нержавеющей стали. В последнее время имеются случаи использования грохотов с вогнутой поверхностью (рис. 9), представляющей собой сегмент в 30° ниже горизонтали, из центра на которой описана поверхность грохота радиусом, например, 500 м. Как видно на рис. 9, сетка такого грохота состоит из трапецеидальных колосников, легко заменяемых. На наклонной части щели между колосниками значительно шире, чем на плоской части сита, и жидкость вместе с мелкими частицами легко проходит через щели, не забивая их. Производительность такого сита на единицу поверхности значительно выше, чем вибрационного. Есть указания, что такое сито может конкурировать с классификаторами при выделении продукта —0,3 и даже —0,1 мм при более высоком коэффициенте полезного действия.
Классификация

Классификация

Классификация

Классификация

Классификация

Классификацией называют процессы разделения смеси минеральных частиц на классы по равнопадаемости в воде или воздухе. В пустоте все тела падают с одинаковой скоростью:
v0 = √2gh,

где g = 9,81 м/сек — земное ускорение;
h — пройденный частицей путь по вертикали.
В среде плотностью Δ тело падает с другим ускорением:
g0 = g δ - Δ/δ,

где δ — плотность тела.
Кроме того, тело испытывает сопротивление двоякого рода:
1) вязкостное или стоксовское сопротивление р = 6 πμrv, пропорциональное коэффициенту вязкости среды μ, радиусу частицы r и скорости падения v;
2) динамическое или ньютоновское сопротивление hд = π/2 Δr2v2; для воды fx=0,01 пуаза или одному сантипуазу; для воздуха μ = 0,00018 пуаз при 20°.
Сначала тело падает с ускорением и скорость его возрастает до тех пор, пока вес тела не станет равным сопротивлению; затем тело начинает падать с постоянной скоростью v0. Если учитывать только стоксовское сопротивление, то
Классификация

можно принять k=545, если d выражено в миллилитрах, а v — в миллиметрах в секунду.
Если учитывать только ньютоновское сопротивление, то, по уравнению Риттингера,
Классификация

Когда какое уравнение можно использовать, зависит от соотношения
Классификация

т.е от безразмерной величины Δdv/μ=R, которая носит название числа Рейнольдса. Для R<0,6 можно пользоваться формулой Стокса (обычно для R<1); такое движение называется ламинарным. При R≥800 движение называется турбулентным и v0 определяется по формуле Риттингера. Промежуточную область не охватывают указанные уравнения.
Для шара в воде можно вывести более общее уравнение
Классификация

в котором ψ — коэффициент сопротивления зависит от числа Рейнольдса. Эта зависимость дана в диаграммах, пользуясь которыми можно определить ψ, R для зерна (шара) диаметром d. Для зерен неправильной формы по их весу определяют эквивалентный диаметр d т. е. диаметр шара, равного по весу данному зерну.
В этой формуле — скорость, вычисленная по указанным формулам, называется скоростью свободного падения, т. е. скоростью падения одного зерна в неограниченной среде. При классификации в пульпе сопротивление ψ будет иное, так как падение будет не свободное, а стесненное от воздействия других частиц и тем большее, чем больше твердого в пульпе, т. е. чем больше плотность пульпы.
Предложено много формул для определения скорости стесненного падения, но все они недостаточно точны и носят качественный характер.
Скорость стесненного падения vст можно выразить через скорость свободного падения, умноженную на некоторый коэффициент:
Классификация

Коэффициент С прежде всего зависит от свободного сечения каналов (θ) между твердыми частицами или от объемной части, занимаемой водой в общем объеме суспензии vс. Если объем твердого в суспензии vт, то
Классификация

Ho как показано в опытах Лященко, а также Митрофанова и Розина, Пантелеевой и др., показатель n в формуле изменяется от 2 до 6 и является функцией θ и формы частиц.
Для крупных частиц суспензию тонких частиц можно принимать за жидкость с уд. весом Δ, равным плотности суспензии, и формулу можно написать в следующем виде:
Классификация

Для крупных частиц, по данным Митрофанова и Розина, можно принять
Классификация

Зерна различных минералов, имеющие одинаковую скорость падения, называют равнопадающими, а отношение е=d1/d2, определяющее равенство скоростей падения, называют коэффициентом равнопадаемости.
Для зерен, падающих по формуле Стокса, коэффициент равнопадаемости
Классификация

По приведенным выше данным о скоростях падения можно судить о влиянии различных факторов на процесс классификации в классификаторах.
Зеркало классификатора. Принцип работы всех классификаторов основан на следующем; пульпа (смесь руды и воды) поступает в сосуд той или иной формы (корыто, чан и пр.), в котором из потока этой пульпы крупные частицы (пески) оседают, а тонкие (шламы) сливаются через борт сосуда (слив). Осаждение зависит от площади поверхности пульпы в сосуде S (зеркало классификатора). Разделение на слив и пески может происходить как в горизонтальном потоке, так и в восходящем — вертикальном. Если секундный объем пульпы V, то скорость протекания пульпы через классификатор:
h = V/S.

Все частицы, у которых скорость падения v≥h, выпадут из потока, а частицы с vУ чашевых классификаторов и конусов зеркало постоянно и определяется их диаметром. У корытных классификаторов величина зеркала равна произведению ширины b на длину l:S = bl. Ширина b у данного классификатора не изменяется; но классификаторы выпускаются различной ширины. Длину l у данного классификатора можно изменить, изменив высоту сливного порога H и угол наклона классификатора α: чем выше H и меньше α, тем больше зеркало 5 и тем тоньше при данной производительности слив классификатора или больше производительность классификатора по сливу при заданной тонкости помола.
Метод удаления песков. Пески в зависимости от типа классификатора удаляются самотеком через гусиную шейку, диафрагмовым насосом, граблинами (реечный механизм, дражный), шнеком или спиралью. Очевидно, чем быстрее движение транспортного механизма у реечного или спирального классификатора, тем сильнее взмучивание пульпы и тем грубее слив и наоборот.
Транспортное устройство должно не только удалять пески, но и обезвоживать их. С этой точки зрения наиболее удобны реечные и спиральные классификаторы, у которых по мере продвижения песков вверх по наклонной, не покрытой пульпой части корыта классификатора. влага и мелочь выжимаются; пески тем суше, чем длиннее корыто классификатора и больше его наклон.
Процент твердого или отношение ж: т. Отношение жидкого к твердому по весу (соответственно и по объему) является основным фактором регулирования крупности слива классификатора. При увеличении ж:т увеличивается объем пульпы V и соответственно увеличивается скорость протекания пульпы h, что повышает крупность слива. Ho с увеличением ж:т увеличивается коэффициент θ в вышеприведенном уравнении, т. е. увеличивается скорость падения частиц в силу уменьшения сопротивления среды, т. е. понижается крупность слива.
Если переходить от плотной пульпы к более жидкой, то сначала будет изменяться 6 быстрее, чем h и слив от разбавления пульпы станет более тонким. Ho по достижении некоторого ж:т h начнет возрастать быстрее, и дальнейшее разбавление водой может повысить крупность слива.
Таким образом, для получения слива определенной крупности в данном классификаторе необходимо поддерживать определенное ж;т, которое можно регулировать автоматически с определенным заданным колебанием, например ± 1 % твердого.
Удельный вес твердого. Чем больше удельный вес твердого, тем больше скорость падения частиц и наоборот. Следовательно, чем тяжелее руда, тем выше процент твердого в пульпе для получения слива данной крупности, т. е. тем выше производительность классификатора по сливу.
Так как при классификации в слив переходят равнопадающие зерна, то, например, зерна кварца в нем будут крупнее зерен сульфидов, а в песках наоборот — останутся более мелкие зерна сульфидов и других тяжелых минералов. Классификация помогает выделить крупные зерна пустой породы без расхода энергии на их измельчение и более тонко измельчить тяжелые минералы, в том числе и сростки тяжелых минералов с пустой породой.
В современной практике наибольшее распространение получают спиральные классификаторы — одно- и двухспиральные с различным диаметром спирали и с различным погружением ее; с погруженной спиралью (с высоким порогом — для тонкого слива) и с непогруженной (для более грубой классификации).
Коэффициент полезного действия классификатора η. Классификатор — обогатительный прибор по крупности, поэтому эффективность его можно характеризовать процентом извлечения готового продукта в слив и качеством слива, т. е. содержанием в нем готового продукта:
Классификация

где α — содержание готового класса (по которому производится классификация) в питании классификатора;
β — то же, в сливе;
υ — то же, в песках.
Пески также можно рассматривать как концентрат класса, крупнее заданного в слив, и определять извлечение в него этого крупного класса εп.
Эффективность работы будет тем выше, чем выше сумма εс+εп. При низком значении этой суммы много готовой мелочи переходит в пески, возвращается в мельницу, понижая ее производительность по руде и создавая ненужное шламообразование, а в слив переходит много крупнозернистого материала, что ухудшает последующее обогащение.
Особенно низок коэффициент полезного действия чашевых классификаторов, которые в данное время ставят только для отмывки тонких глинистых материалов или для обезвоживания мелких песков.
Корытные классификаторы заданной производительности выбирают по удельной производительности на погонную единицу ширины классификатора (длины сливного порога), по заданной крупности слива или по производительности в тоннах на квадратный метр зеркала классификатора. Суточная производительность корытных классификаторов дана в табл. 71.
Классификация

Указанные производительности относятся к кварцевым рудам с уд. весом 2,7. Производительность увеличивается почти прямо пропорционально уд. весу или при тех же нагрузках (максимальных) с увеличением уд. веса можно повысить процент твердого.
Для спиральных классификаторов нагрузки могут быть увеличены на 15—20% на метр сливного борта корыта, но на квадратный метр площади зеркала они будут примерно одни и те же для всех классификаторов.
Классификаторы занимают большую площадь, особенно при тонком измельчении, иногда в два-три раза большую, чем мельницы.
Производительность классифицирующих аппаратов можно резко увеличить, если разделение производить под действием центробежных сил, которые могут превышать силы тяжести в десятки и сотни раз. К числу аппаратов, принцип работы которых основан на центробежной силе, относятся гидроциклоны, которые в последние годы получили широкое распространение и на ряде фабрик заменили классификаторы. Общие виды гидроциклонов приведены на рис. 108. В циклон пульпа попадает через входное отверстие сечением f под напором Н, создаваемом центробежным насосом, подающим пульпу в циклон со скоростью v=√2gH, по касательной к внутренней поверхности цилиндрической части циклона и получает вращательное движение. На каждую частицу в циклоне действует центробежная сила:
F = mv2/R,

где m — масса частицы;
R — радиус вращения.
Под влиянием центробежной силы крупные и тяжелые частицы будут натравляться к стенке гидроциклона и сползать по ней вниз к выпускному отверстию. В результате сложного действия сил в гидроциклоне возникают два основных вращающихся потока; периферийный, направленный вниз к вершине конуса, и внутренний, направленный вверх к сливному отверстию.
По оси конуса создается разрежение — воздушный столб. По величине этого разрежения можно автоматически регулировать работу гидроциклона, регулируя величину выпускного отверстия для песков (например, резиновой насадкой под гидравлическим или пневматическим давлением).
Очевидно, что секундная производительность гидроциклона по сливу (0) зависит от величины питающего отверстия f, напора Н, диаметра гидроциклона — Dг и dв — диаметра выпускного отверстия для слива:
Классификация

Если все единицы выражены в метрах, то для гидроциклонов, изготовляемых по чертежам Механобра, диаметром 500, 250 и 125 мм k = 0,75, а dв/Dг = 0,15.
С увеличением напора H увеличивается скорость и производительность гидроциклона, но не изменяется крупность слива. Для изменения крупности слива одновременно необходимо изменить и величину входного отверстия, оставив ту же производительность. В этом случае увеличение напора и уменьшение величины питающего отверстия вызовет повышение скорости и понижение крупности продукта в сливе и наоборот.
Как следует из определения центробежной силы, она обратно пропорциональна диаметру циклона. Поэтому для получения тонкого слива применяют гидроциклоны малого диаметра и повышенные напоры до 2,5 ат. Так как гидроциклоны малого диаметра имеют и отверстие для выпуска песков тоже малого диаметра, которое легко может забиться зернистым материалом, то для получения тонкого слива (микронников) из грубозернистых пульп сначала пульпу пропускают через циклон большего диаметра для выделения грубозернистых песков, а затем через циклоны меньших диаметров. Условия работы гидроциклонов подбирают опытным путем.
Гидроциклоны применяют для обесшламливания, классификации во второй стадии измельчения, а в некоторых случаях — и в первой стадии (фабрика «Pima»), для контрольной классификации, классификации промпродуктов и концентратов перед их доизмельчением и пр. Они могут работать в замкнутом цикле с мельницами, причем в этом случае расход энергии на перекачку пульпы в гидроциклон окупается экономией энергии на улитковый питатель у мельницы и классификатор, а также экономией на капитальные затраты, так как площадь и кубатура зданий при замене классификаторов гидроциклонами резко уменьшается.
Коэффициент полезного действия гидроциклонов, особенно спаренных, высок и равен (табл. 72):
Классификация

Гидроциклоны нашли применение на всех наших передовых фабриках. Основная трудность при работе на гидроциклонах — износ футеровки; необходима резиновая футеровка или из плавленого базальта (Норильск).
В табл. 72 приведены результаты классификации в спаренных гидроциклонах.
Классификация