Цевма Н.А.
Промывка используется при обогащении россыпных месторождений редких и благородных металлов, руд чёрных металлов (Fe, Mn), фосфоритов, каолинов, стройматериалов (песка, щебня), флюсов. Промывка полезных ископаемых является обогатительной операцией. Она применяется либо для предварительного, либо окончательного обогащения.
Промывке обычно подвергаются полезные ископаемые из вторичных (переотложенных) месторождений. Особенность их в том, что ценный компонент или сцементирован, или загрязнён глиной (песчано-глинистой породой).
К глинистым относятся породы, содержащие около 3 % частиц менее 5 мкм. Глины содержат более 30 % этих частиц. К глинам относятся монтмориллониты, иллиты, каолиниты.
Основное свойство глин — размокаемость. В отличие от глин остальные компоненты не поглощают воду и не разбухают. Гидронестойкость глин, т.е. способность распускаться в воде на первоначальные частицы, положена в основу дезинтеграции переотложенных полезных ископаемых.
Дезинтеграция глинистых пород (разрушение, диспергирование) происходит за счёт механического воздействия рабочих органов аппаратов и воды. При этом тонкие частицы переходят в воду, обнажая новые поверхности, взаимодействующие с водой. Вода растворяет клеящие плёнки гелей, цементирующие частицы минералов.
Таким образом, основное свойство, определяющее эффективность процесса дезинтеграции, является прочность компонентов при разрушении в водной среде.
В зависимости от крупности прочного компонента для отделения его от глины используют либо грохочение, либо классификацию.
Процесс, объединяющий операции дезинтеграции, грохочения или классификации называется промывкой.
Для руд, сцементированных глиной, дезинтеграция идёт без предварительного дробления (титано-циркониевые пески). Для руд, загрязнённых глиной (известняк), перед дезинтеграцией осуществляется дробление. Процесс дезинтеграции, в основном, определяется свойствами глины.
Различают две группы свойств, характеризующих глины:
1. Определяющие прочностные характеристики (плотность, пластичность, сопротивление сдвигу, структурная вязкость);
2. Определяющие гидростойкость глин (пористость, водопроницаемость, размокание, набухание, естественная влажность).
Основным свойством первой группы является пластичность — способность изменять форму под действием внешних сил без разрывов сплошности и сохранять эту форму после снятия сил.
Пластичность характеризуется числом пластичности Р = Wв — Wн, %, где Wв — влажность на верхнем пределе, когда глина переходит из пластичного в жидкое состояние, %;
Wн — влажность на нижнем пределе, когда глина теряет пластичность, %.
Основными свойствами второй группы, определяющими гидростойкость, являются размокание, набухание.
Размокаемость оценивается временем полного разрушения образца глины в воде tр при dm/dt = 0.
Удельное набухание (Н) характеризует изменение высоты образца по отношению к его первоначальному значению, в % (рис. 10.1).
Рисунок 10.1 — Схема набухания глины
Комплексной оценкой процесса промывки является промывистость — способность руд промываться водой до полного освобождения зёрен между собой и от глины.
По промывистости руды делятся на 4 категории, характеризующимися соответствующими числами пластичности:
1. Легкопромывистые — Р < 3;
2. Среднепромывистые — Р =
3. Труднопромывистые — Р = 15 — 20;
4. Весьма труднопромывистые Р > 20
Промывочные машины классифицируются на следующие типы:
1. Барабанные;
2. Корытные;
3. Струйные;
4. Вибрационные;
5. Ультразвуковые;
6. Промывочные башни
1 Барабанные промывочные машины имеют вращающуюся ванну, дезинтеграция в которой производится за счёт взаимного трения кусков, а также их трения о рабочую поверхность машины. Максимальная крупность кусков обогащаемого полезного ископаемого — 300 мм.
Барабан вращается на опорных катках и имеет уклон в сторону разгрузки.
В зависимости от характера рабочей поверхности (перфорированная, сплошная) выделяют:
· Промывочные барабанные грохоты;
· Бутары;
· Скруббера;
· Скруббер — бутары
Промывочные барабанные грохоты и бутары имеют невысокую степень дезинтеграции. Для её повышения часть бутары с загрузочного конца выполняют без перфорации, а на внутренней стороне барабана устанавливают полки для подъёма материала. Бутары, устанавливаемые на драгах, называются дражными бочками. Они имеют длину до 16 м и выполняются из нескольких ставов (секций), имеющих различный размер отверстий (от меньшего к большему к разгрузке).
Применяются для легко- и среднепромывистых материалов.
На рисунках 10.2 приведены схемы бутары и скруббер-бутары.
Рисунок 10.2 — Схемы бутары (а) и скруббер-бутары (б)
Для труднопромывистых материалов применяют скрубберы с скрубер-бутары. Скрубберы небольшой производительности устанавливаются под небольшим углом. Тяжелые скрубберы устанавливают горизонтально. Скрубберы футеруют плитами из марганцовистой стали и снабжают лопостями, расположенными спиралеобразно, для обеспечения транспортирования материала и его дезинтеграции.
Совмещение в одном аппарате скруббера и бутары позволяет разделить процессы дезинтеграции и грохочения, что повышает эффективность его работы.
2 Корытные промывочные машины применяют для средне — и труднопромывистых материалов крупностью до 100 мм. Они представляют собой корыто прямоугольное в плане и овальное в разрезе (рис 10.3). Внутри корыта установлен один или два вала со спирально закреплёнными элементами (бичи, мечи, сабли).
Рисунок 10.4 — Наклонная корытная мойка
Диспергированные в процессе дезинтеграции частицы глины выносятся потоком воды, движущимся навстречу потоку промываемого материала.
3 Струйные машины. Промывка осуществляется с помощью высоконапорных струй воды. К ним относятся гидровашгерды, применяемые для промывки золотоносных песков (рис.10.5). Напор воды, подаваемой из монитора 400 кПа.
Рисунок 10.5 — Гидровашгерд
4 Вибрационные промывочные машины диспергируют глинистый материал за счёт вибрационного воздействия рабочих органов на частицы. Применяются для промывки крупнозернистого материала различной промывистости. Представляют собой виброгрохоты. Вибрации накладываются перпендикулярно движению материала. Днище заполняется водой. Степень дезинтеграции повышается при увеличении амплитуды и установке на грохот дезинтегрирующих элементов.
5 Ультразвуковой дезинтегратор диспергирует глину при воздействии на неё ультразвуковых волн. Применяется для минералов с мелкими включениями полезных компонентов.
6 Промывочные башни применяются для промывки бурожелезняковых руд. Дезинтеграция осуществляется за счёт размокания глин. Промывочные башни представляют собой цилиндроконическую ёмкость диаметром 5 —10м, общей высотой до 20 м. Загрузка осуществляется сверху. Разгрузка производится с помощью эрлифта через сепаратор.
Переробка та якість корисних копалин-Донецьк, "Східний видавничий дім",2005.
Обезвоживание продуктов обогащения-Донецк,2008..