Технология гравитационного обогащения

Берт Р.О.

Недра, 1990 г.

РАЗБИТИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ГРАВИТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ

Гравитационное обогащение — физический процесс, в котором отделение одного минерала от другого зависит от их относительного движения под действием силы тяжести и каких-либо других (одной или нескольких) сил.

Параметры, определяющие относительное движение частиц, включают в себя их массу, размеры, объем и плотность не только в абсолютных значениях, но и относительно других частиц. Если для двух гипотетических минералов любой из этих параметров существенно различается, а другие нет, то разделение минералов происходит относительно легко. Однако практически в каждом конкретном случае встречается набор разных минералов, каждый с частицами различной плотности, крупности, объема и массы, и поэтому легкость или трудность разделения частиц зависит от относительных различий этих параметров и от того, способствуют или противодействуют такие различия разделению.

Гравитационное обогащение не является точной наукой. И хотя были сделаны некоторые попытки определить все параметры, от которых зависит степень разделения минералов, они оказались неудовлетворительными. Однако это не исключает полных и тщательных исследований по развитию схем гравитационного обогащения, будет ли это коренным изменением или дополнением к разработанным. В данной главе исследуют методыиспытаниясхем гравитационного обогащения.

Для разработки удовлетворительной схемы необходимо иметь представительную пробу руды, хотя для нового рудного тела этот образец может быть компромиссным решением. Это должно быть очевидным, но часто не контролируется инженером-обогатителем. Плохая проба отразится на всех исследованиях, которые окажутся бесполезными и могут привести в результате к полностью неправильно спроектированному предприятию. Минералогическое исследование. Ключ к эффективному разделению минералов лежит через понимание минералогии разделяемой руды. Это важно для гравитационного обогащения так же, как и для других методов. Минералогическое исследование не должно ограничиваться ценными минералами, его следует проводить и для ассоциированных или породных минералов, что имеет большое значение для разработки процесса переработки. Например, турмалин, имеющий плотность 3100 кг/м3, может создавать большие трудности. В большинстве разделяющих устройств он уходит в промежуточную фракцию, которая при избытке заливает сепаратор, вызывая как перегрузку оборудования, так и ухудшение качества концентрата и снижение извлечения.

Необходимо также помнить, что минералы не химические реактивы, и их состав значительно изменяется, так же как и физические, химические свойства и содержание примесей от одного месторождения к другому, а иногда и внутри месторождения.

ЭВМ, подключенная к рентгеновским анализаторам, могла бы стать основой для минералогических исследований [8, 9], однако только относительно немногие предприятия могут позволить себе иметь такое оборудование, которое главным образом применяется при исследовании сложных случаев разделения или там, где другие методы неэффективны. Исследование с минералогическим и бинокулярным микроскопом требует больше усердия, но часто дает почти такую же информацию.

Минералогическое исследование в идеальном случае позволяет определить не только присутствие основных разновидностей минералов, но и их относительное содержание и размеры зерен. Оно также указывает на возможность относительно легкого применения гравитационного обогащения как способа переработки.

Более подробно минералогические аспекты переработки минералов рассмотрены в гл. 3.

Предварительное физическое исследование. Допустив возможность гравитационного обогащения, необходимо ответить на следующие наиболее важные вопросы. Может ли быть получен концентрат товарного качества? При каком извлечении? При какой крупности измельчения?? Практика переработки минералов доказывает, что не только тяжелые или ценные минералы должны быть выделены вскоре после их раскрытия, но и хвосты должны быть получены по возможности крупнозернистыми. Крупность материала, при которой эти два требования выполняются, редко совпадает [5]. Однако аллювиальные россыпи или прибрежные пески отличаются в этом отношении, так как можно допустить, что после разрушенияагрегатов раскрытие является полным.

Различие в крупности раскрытия ценных минералов и пустой породы влияет на выбор основной технологической схемы;

дробление (измельчение) и многостадиальное обогащение, в каждой стадии которого производятся отвальные хвосты и черновой концентрат, перерабатываемый в следующей стадии;

дробление (измельчение) и многостадиальное обогащение, в каждой стадии которого производятся окончательный концентрат и хвосты, перерабатываемые в следующей стадии;

комбинация двух предыдущих схем;

дробление (измельчение) руды до окончательного раскрытия минералов с последующим обогащением. Эта схема мало приемлема, так как неизменно сопровождается большими потерями минералов в виде шламов.

Первое требование — определение оптимальной степени раскрытия как породных, так и ценных минералов, для чего применяют два метода: разделение в тяжелы.-; жидкостях или физическое разделение к обычном лабораторном сепараторе. Первый метод требует больше времени, но дает лучшие результаты. Для комплексных руд необходимо, вероятно, использовать последовательную тяжелосредную сепарацию.

Разделение в тяжелых жидкостях. Тяжелосредная сепарация подробно рассмотрена в гл. 4. Последовательная тяжелосредная сепарация — процесс, широко применяемый в угольной промышленности и относительно редко при переработке минералов. При обычно сходной технологиисепарации используют разные жидкости, так как требования к плотности разделения различаются.

Наиболее известная специалистам-обогатителям тяжелая жидкость—1,1,2,2-тетрабромэтан (ТБЭ) плотностью 2960 кг/м3. Однако простое разделение при этой плотности бесполезно, так как дает информацию только о том, что одни частицы раскрыты, а другие нет. ТБЭ можно разбавлять ацетоном до любой желаемой плотности, обычно несколько большей, чем плотность основных породныхминералов в руде.

Жидкость Клеричи (водный раствор формпата и малоната таллия) при комнатной температуре имеет плотность 4200 кг/м3 и может быть разбавлена водой до любой требуемой плотности ниже этой. Раствор Клеричи не так опасен, как принято считать, если правильно с ним обращаться. На предприятии «Танко» он используется несколько лет без вредного действия на кого-либо из персонала. состав химикатов и технология их применения описаны в работе [3]. Однако использование токсичных реактивов в настоящее время в некоторых странах запрещено, и этот запрет следует распространить и на другие регионы. Перед употреблением реактивов следует ознакомиться с инструкцией по обращению с ними.

Для определения степени раскрытия можно использовать две жидкости: одну с плотностью несколько выше, чем плотность основной массыпородных минералов, а другую — с плотностью, необходимой для получения фракции товарного качества или близкой к ней. Представительную пробу основной массы руды тщательно измельчают до крупности примерно 5 мм, классифицируют по граничной крупности 50 мкм и каждый класс разделяют в двух тяжелых жидкостях.

Типичные результаты исследований представлены графически на рис. 2.1. Так, для руды одного типа (рис. 2.1, о) необходимо предварительное обогащение после измельчения до крупности А раскрытия породы с последующим доизмельчением грубого концентрата до крупности В для окончательного обогащения. Руда другого типа (рис. 2.1, б) должна быть измельчена в замкнутом цикле до крупности С для предварительного обогащения с последующим доизмельчением до крупности D черновых хвостов и их дообогащением.

Если руда имеет сложный состав, промежуточная фракция велика или трудно достигнуть товарного качества концентрата, то требуется полный анализ в тяжелых жидкостях.

Почти без исключений это требуется при исследовании обогащения угля. В гл. 4 приведены некоторые примеры последовательной тяжелосредной сепарации угля.