ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5. ГРАВИТАЦИОННЫЙ МЕТОД ОБОГАЩЕНИЯ

ГРАВИТАЦИОННЫЙ МЕТОД ОБОГАЩЕНИЯ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Цель работы: Изучение процессов и аппаратов гравитационного обогащения полезных ископаемых, определение плотности, конечной скорости падения зерен в воде и коэффициента равнопадаемости минералов.

Аппаратура, оборудование и материалы:Технические весы; набор гирь; стеклянная измерительная труба; набор минеральных частиц (зерен) разной плотности; секундомер.

Общие сведения

Гравитационный метод обогащения основан на использовании различий в плотностях минералов, подлежащих разделению.

Гравитационные процессы имеют значительное распространение в практике обогащения руд черных, цветных и редких металлов и преобладающее значение при обогащении руд и россыпей благородных металлов, углей и других неметаллических полезных ископаемых.

Гравитационные процессы обогащения в зависимости от разделяющих сред классифицируют на:

- обогащение в тяжелых средах (разделение в суспензиях, имеющих плотность промежуточную между плотностями разделяемых минералов);

- отсадку (разделение минералов по плотности в пульсирующем потоке воды);

- обогащение в поле центробежных сил (разделение минералов по плотности в поле центробежных сил);

- концентрацию на столах (разделение минералов по плотности в тонком слое воды, текущей по наклонной плоскости);

- пневматическое обогащение (разделение минералов по плотности в пульсирующем воздушном потоке).

Гравитационные процессы применяют для обогащения углей широкого диапазона крупности от 0,5 до 300 мм. Наибольшее распространение получили отсадка и обогащение в тяжелых суспензиях. Пневматическое обогащение по технологической эффективности уступает мокрым процессам и применяется для легкообогатимых материалов крупностью до 75 мм и влажностью до 5%. Пневматическое обогащение применяют, в основном, в районах с суровым климатом.

Определение скорости свободного падения частиц в водной средеv_oможет быть произведено по формулам:

- Стокса(при размере частиц d < 0,1 мм)

м/с, (5.1)

где d - размер частиц, м;

d_т - плотность частиц, кг/м³;

- Аллена (при размере частиц 0,1 - 2 мм)

(5.2)

- Риттингера (при размере частиц > 2 мм)

(5.3)

При этом в обогатительном аппарате нежелательно присутствие так называемых равнопадающих частиц. Равнопадающими называются частицы, имеющие различную плотность, но обладающие одинаковыми конечными скоростями падения в одной и той же среде. Отношение диаметров равнопадающих частиц называется коэффициентом равнопадаемости е:

(5.4)

при этом d₁ > d₂.

В соответствии с формулами (5.1 - 5.3) коэффициент равнопадаемости для частиц различной крупности определится из выражений:

- при размере частиц d < 0,1 мм:

(5.5)

- при размере частиц 0,1 < d < 2 мм:

(5.6)

- при размере частиц d > 2 мм:

(5.7)

Однако закономерности падения изолированной твердой частицы в неограниченной среде только частично освещают явления, наблюдаемые при процессах обогащения. При массовом движении частиц в обогатительных аппаратах (стесненное падение) возникают дополнительные сопротивления их движению вследствие трения частиц одна об другую и о стенки аппарата, столкновения частиц друг с другом, возникновения восходящих струй жидкости, вытесняемой падающими частицами. Эти дополнительные сопротивления снижают скорость падения частиц в среде. Снижение скорости падения частиц в среде учитывают коэффициентом k меньшим единицы:

v_ст= k×v_o (5.8)

где v_ст - конечная скорость падения частиц в стесненных условиях, м/с;

v_o - конечная скорость свободного падения частиц, м/с.

Коэффициент k имеет переменные значения, зависящие от степени разрыхления материала, размера и плотности частиц (для угольных частиц крупностью 2-6 мм k_у = 0,18, для породных частиц той же крупности k_п = 0,36).

С учетом выражения (5.8) формулы для определения коэффициента равнопадаемости примут вид:

- при размере частиц d < 0,1 мм:

(5.9)

- при размере частиц 0,1 < d < 2 мм:

(5.10)

- при размере частиц d > 0,2 мм:

(5.11)