title-icon
Яндекс.Метрика
» » Характеристика сред разделения при гравитационном методе обогащения

Характеристика сред разделения при гравитационном методе обогащения

Применяемые в рудоподготовке гравитационные процессы разделения протекают либо в воде, либо в тяжелосредной суспензии, либо в воздухе.
Тяжёлая суспензия - это механическая взвесь тонкодисперсных частиц тяжёлых минералов или искусственных утяжелителей в жидкой фазе, как правило, в воде.
Среды разделения в общем случае характеризуются следующими реологическими параметрами: плотностью, вязкостью, предельным сопротивлением сдвигу, устойчивостью.
Плотность среды - это отношение массы mср среды к занимаемому её объёму Vср:

где ?cp - плотность среды, кг/м3.
Плотность воды ? при атмосферном давлении 1,01*10в5 Па и температуре 20 °C равна 1000 кг/м3, плотность воздуха при тех же условиях равна 1,23 кг/м3.
Вязкость - это свойство сред оказывать сопротивление относительному движению его элементарных слоёв. Возникающие при скольжении слоёв силы - это силы внутреннего трения. Такие среды называют вязкими.
Динамические коэффициенты вязкости среды ? при температуре 20 °C равны: у воды 0,00101 Па*с, у воздуха 0,00002 Па*с.
Для поддержания взвешенного состояния частиц утяжелителя применяют механическое перемешивание или циркулирующие потоки.
Плотность суспензии ?с зависит как от плотности утяжелителя ? (кг/м3), так и от объёмной доли твёрдого в суспензии. Если предположить, что плотность жидкого 1000 кг/м (вода), и расчёт ведётся на единичный объём и доля объёма утяжелителя в единице объёма Vт, плотность суспензии, кг/м3:

где mт - масса утяжелителя в единице объёма, кг.
Максимальная плотность суспензии с измельчённым утяжелителем соответствует объёмному содержанию твёрдого в суспензии: для частиц остроугольной формы 36 % (содержание остроугольных частиц в утяжелителе 50-60 %), а для частиц округлой формы - 43-48 % (90 % сферических частиц).
Касательные напряжения сдвига в вязкой бесструктурной среде (ньютоновской жидкости) пропорциональны динамическому коэффициенту вязкости:

где ? - динамический коэффициент вязкости, Па*с; du/dh — градиент скорости (производная скорости по нормали к поверхности сдвига); du - разность скоростей движения соседних элементарных соприкасающихся слоёв, м/с; dh - расстояние между осями соседних элементарных слоёв, м.
При малых объёмных концентрациях твёрдых частиц добавки пептизаторов суспензии являются бесструктурными, по реологическим параметрам приближающимися к жидкостям.
В суспензиях с высокой концентрацией твёрдых частиц (структурированных средах) частицы утяжелителя сохраняют сцепление и при отсутствии разности скоростей. Для них (вязкопластичных систем) касательное напряжение выражается формулой Шведова-Бингама:

где ?0 - предельное напряжение сдвига, т. е. напряжение, необходимое для разрушения структуры в текущей среде (оно соответствует требуемому для начала движения напряжению или началу текучести), Па; ? - коэффициент структурной вязкости, Па*с.
Для бесструктурных сред ?0 = 0, ? = ?.
Применяемые в обогащении суспензии создают структуры, образующиеся вследствие локального сцепления частиц, имеющих неправильную форму, при концентрациях, недостаточных для повсеместного соприкосновения сольватных оболочек частиц дисперсной фазы.
Вязкость суспензии значительно выше вязкости воздуха и воды, она зависит от крупности частиц утяжелителя (с уменьшением крупности истинная вязкость увеличивается) и его концентрации (с увеличением концентрации частиц утяжелителя истинная вязкость возрастает). Истинная вязкость не зависит от плотности утяжелителя. Сказанное иллюстрируется примером на рис. 4.1.

Динамическое напряжение сдвига ?0 и коэффициент структурной вязкости ? кроме перечисленных факторов зависят от формы частиц утяжелителя, от наличия реагентов-пептизаторов, значительно снижающих ?0.
Наименьшей вязкостью обладают суспензии, состоящие из частиц утяжелителя сферической формы.
Структурные суспензии, применяемые в практике обогащения, с технологической точки зрения могут быть разделены на три типа: слабоструктурные (?0 < 3 Па); структурные (3 < ?0 < 8 Па); сильноструктурные (?0 ? 8 Па).
Устойчивость суспензии - это её способность сохранять заданную плотность в различных по высоте слоях. Бесструктурные суспензии крайне неустойчивы. С увеличением структурообразования (например, с повышением концентрации твёрдого) повышается устойчивость суспензии. Повышение устойчивости суспензий достигается добавлением глины либо тонкозернистых утяжелителей, что приводит к интенсивному структурообразованию и требует использования реагентов-пептизаторов (сульфитный щёлок, жидкое стекло, алюминаты и др.), которые снижают вязкость суспензий в несколько раз даже при весьма низком расходе (0,001 -0,5 % от массы утяжелителя).
По данным практики, объёмное содержание утяжелителя в суспензии обычно не превышает 40 %. Применяя грубодисперсный утяжелитель, можно увеличить его содержание до 45 %, принимая меры для повышения устойчивости суспензии вышеперечисленными приёмами, а также организацией щадящего режима перемешивания суспензии.
Утяжелители, используемые для приготовления суспензий, должны иметь достаточно высокую плотность, чтобы при ограниченной объёмной концентрации твёрдого в суспензии создать требуемую для разделения плотность суспензии. В качестве утяжелителей используют концентраты флотационных, гравитационных и магнитообогатительных фабрик, а также гранулированный или измельчённый ферросилиций. Их характеристика приведена в табл. 4.3.
В практике обогащения применяют утяжелители различного гранулометрического состава (рис. 4.2, табл. 4.4).
Верхний предел крупности частиц утяжелителя обычно не превышает 0,15 мм. Присутствие тонких классов (

title-icon Подобные новости