Пневматическое гравитационное обогащение полезных ископаемых

Пневматический метод разделения минеральных зерен осуществляется по крупности (пневматическая классификация) или плотности (пневматическая концентрация в восходящем постоянного направления или пульсирующем потоке воздуха). Принципиального отличия в механизме разделения минеральных зерен в струе воздуха и воды нет. Однако разделение минеральных зерен в струе воздуха имеет особенности: наличие статического и динамического давления при разрыхлении слоя полезного ископаемого; коэффициент равнопадаемости в воздушной среде в 2—2,5 раза меньше, чем в воде; большая разница в плотностях и вязкостях воздуха и воды. Пневматическое обогащение чувствительно к влажности материала. Внешняя влажность каменных углей не превышает 8 %, а бурых — 15 %.

Основными преимуществами пневматического обогащения являются: возможность применения процесса в засушливых районах, предварительное обогащение при значительной крупности; сравнительно низкие капитальные затраты и эксплуатационные расходы. К недостаткам этого процесса относятся: необходимость достаточно большой разницы в плотностях разделяемых минералов; необходимость узкой шкалы классификации; невозможность применения для предварительной концентрации, если крупность частиц ценных минералов < 0,3 мм.

Наибольшее применение пневматическая (воздушная) отсадка имеет при обогащении углей. Испытания по воздушной отсадке производятся также с вольфрамовыми и оловянными рудами месторождений, расположенных в безводных районах, а также рудами, содержащими асбест, каолин.

Принципиальная схема испытания обогатимости, например, хризотил-асбестовых руд включает дробление до крупности 30—40 мм, грохочение с отсасыванием из руды вскрытого волокна, сушку дробленой руды до влажности 1,5—2 %, мелкое дробление в четыре-пять стадий и воздушное обогащение после каждой стадии дробления, классификацию черновых концентратов, перечистку их и сортировку. При испытании обогатимости антофиллитовых руд учитывают легкую деформируемость волокна и более трудное распушивание. В связи с этим увеличивают количество стадий мелкого дробления с использованием в последних стациях кулачковых дробилок.

Применение сухого обогащения для каолиновых руд основано на воздушной классификации по крупности. Высушенную до влажности 1 % руду обогащают воздушной сепарацией в цикле измельчения. Для этих руд следует учитывать возможность выделения продуктов с повышенной концентрацией редких металлов из песков, которые обогащают гравитационными и магнитными методами, а также флотацией.

В лабораторных условиях перед пневматическим обогащением исследуемый материал предварительно классифицируют на ситах по коэффициенту равнопадаемости, который принимают равным отношению плотностей разделяемых минералов.

Для опытов по воздушной отсадке мелких классов используют пульсатор конструкции АО «Механобр».

Для получения данных с целью построения кривых обогатимости при пневматическом обогащении более удобен прибор, схематически показанный на рис. 4.44. В этом приборе решетка 2 может передвигаться стержнем 5 в камере 1. Опыт производят следующим образом. В камеру загружают навеску материала. Затем включают вентилятор и электродвигатель, вращающий шкив 4 и кран 3. Воздух пульсирует через решетку, и слой материала расслаивается: тяжелые минералы или куски переходят в нижние слои, а легкие, наоборот, в верхние. Характер расслоения наблюдают через прозрачные стенки камеры и соответственно регулируют расход воздуха. После расслоения материала вентилятор и электродвигатель выключаются, стержнем 3 решетка поднимается вверх, выталкивая слой материала. Весь столб материала в камере разделяют на несколько слоев, каждый из которых взвешивают, анализируют и по данным анализа и выхода слоев строят кривые обогатимости. Подвижная решетка определяет наиболее целесообразную высоту слоя руды в процессе отсадки.

Сегрегация в подвижном слое осуществляется на установке (рис. 4.45), состоящей из качающегося от эксцентрика желоба, под пористым днищем которого имеется закрытый короб, качающийся вместе с желобом и соединенный гибкой связью с вентилятором. Питание в желоб поступает из загрузочной воронки бункера через питатель 2. Подаваемый вентилятором воздух проходит через днище желоба и поддерживает материал в разрыхленном состоянии. При этом происходит сегрегация: более тяжелые частицы оседают на дно желоба, а более легкие остаются в верхних слоях; движутся к разгрузочному порогу и разгружаются из желоба.

Этот процесс заменяет обогащение в тяжелых средах и мокрое обогащение (отсадку), например, для золотых, вольфрамовых, оловянных и других руд и россыпей.

В лабораторных условиях также применяют установку с пневматическим сепаратором АГР-1. Исходную пробу массой 3,5—4 кг крупностью - 0,5+0,071 мм хорошо промывают водой с целью удаления тонкодисперсных частиц, высушивают и загружают в аккумулирующий бункер, предварительно закрыв его нижнее отверстие. Устанавливают продольный и поперечный углы наклона деки сепаратора, необходимую амплитуду колебаний деки регулировочным винтом на редукторе привода, включают в работу деку сепаратора и воздуходувку (пылесос), винтовым устройством регулируют расход исходного питания, поступающего на деку сепаратора. Посредством регулирования частоты колебаний и поперечного угла наклона деки, расхода воздуха обеспечивают наличие четкого веера легкого и тяжелого минералов на деке сепаратора. На этом контрольный опыт по разделению исходного материала по плотностям разделяемых минералов заканчивается. Продукты разделения смешивают и возвращают в аккумулирующий бункер.

После контрольного опыта устанавливают минимальный расход воздуха на сепаратор и максимальную частоту колебаний деки, регулируют массовый расход исходного продукта и проводят опыт, отбирают пробы продуктов разделения (легкий, промежуточный и тяжелый), взвешивают эти продукты. При проведении каждого опыта секундомером определяют время работы сепаратора под нагрузкой.