Страница 8 из 9
– воздух подаётся не по одному импеллеру, а с помощью кольцевого питателя;
– высота колонной флотации кратно больше ширины, в то время как размеры элемента камерной флотации близки к кубу;
– разгрузка пенного продукта происходит самотёком, наподобие вытекающей пены свежеоткрытой бутылки шампанского;
– совместно с пеногашением, иногда происходит промывка струями воды восходящего потока;
– из-за большего объёма аппарата колонная флотация менее чувствительна к сезонному перепаду температур.
Рис. 2.21. Принцип работы колонной флотации.
2.4. Специальные методы
К специальным методам обогащения полезных ископаемых относят все способы, кроме гравитационных, магнитных и флотационных. Данные методы применяются в случае невозможности использования из-за особых свойств минералов. Могут применяться в различных комбинациях.
2.4.1. Коронный электросепаратор
Применяется для разделения сыпучих зернистых минералов, а также зерновых сельско-хозяйственных культур. Является единственным способом разделить смесь подобных материалов при условии отсутствия магнитных свойств или невозможности применения флотации.
Перед обогащением материал нагревают до 40° термически или с помощью трения.
Электросепараторы бывают двух основных типов: полочные и барабанные, принцип работы у них одинаковый, разница заключается в способе подачи материала в зону разделения.
Коронный барабанный электросепаратор показан на рис. 2.22.
Работает аппарат следующим образом: подогретый материал поступает в зону действия заряжающего электрода с отрицательным зарядом, имеющего вид тонкой пластинки или провода. Барабан или полка заражаются положительно. Между барабаном и заряжающим электродом возникает коронный разряд, наподобие такого, что получается, если резко выдернуть вилку из розетки.
Коронный разряд ионизирует окружающий воздух, а воздух, в свою очередь, заряжает поступающие частицы. Металлосодержащие частицы обычно получают положительный электростатический заряд, а породные – отрицательный.
Породные частицы под действием силы Кулона притягиваются к поверхности барабана и транспортируются до счищающей щётки.
Металлосодержащие частицы под действием силы Кулона отталкиваются от поверхности барабана и начинают падение в зону действия отклоняющего электрода с отрицательным зарядом. Данный электрод в виде провода служит для ускорения падения (отскакивания) металлосодержащих частиц.
Продукты разделения обычно собирают в три сборника: концентрата, породы и промежуточного продукта, обычно направляемого на переобогащение.
Рис. 2.22. Принцип работы коронного электросепаратора.
Промышленные образцы коронных элекросепараторов имеют многобарабанную или многополочную конструкцию, позволяющую многократно обогащать материал.
К недостаткам данных аппаратов можно отнести невозможность обогащения влажного материала, в целом низкую эффективность и небольшую производительность.
2.4.2. Трибосепаратор
В основе работы трибосепаратора лежит разница в коэффициенте трения минералов при скольжении по условной поверхности.
Рис. 2.23. Принцип работы трибосепаратора.
Трибосепаратор (рис. 2.23) представляет собой одну или несколько наклонных поверхностей, иногда имеющих сложный профиль. Скорости скольжения частиц и углы наклонов поверхностей подбираются таким образом, чтобы обеспечить разницу в направлениях движения частиц. Таким образом, породные и полезные частицы попадают в разные сборники.
Трибосепараторы применяют для обогащения кусковых минералов, прошедших многократное обогащение разными методами, в результате чего произошло сглаживание разницы в размере и форме частиц, а также к накоплению в таком продукте сростков породы и полезного минерала.
К недостаткам можно отнести низкую производительность и недостаточную эффективность работы, а также чувствительность к влажности исходного материала. Также затруднительно обогащение мелких минералов.
2.4.3. Трибовибросепаратор
Трибовибросепаратор представляет собой (рис. 2.24) наклонную бесконечную ленту, оснащенную вибратором, на которую сверху поступает кусковый материал (уголь).
Данный аппарат использует разницу в коэффициентах трения качения породных и угольных частиц, также разницу в форме. Угольные частицы усреднённо имеют соотношение сторон как 1:1:1, а породные как 1:1:0,5, то есть форма угольных частиц стремится к кубу, а породных – к «кирпичу». Поэтому угольные частицы имеют тенденцию к скатыванию, а породные – к задерживанию на ленте.
Вибрация подбирается с такими параметрами, чтобы угольные частицы отскакивали, а породные – нет. Также вибрация делает поверхность «скользкой», что приводит к росту разницы в коэффициентах трения качения разделяемых частиц Трибовибросепаратор предназначен для переобогащения углесодержащих отходов, а также для замены ручной породовыборки, когда наиболее крупные куски породы вручную изымаются с конвейерной ленты. Данный аппарат способен обогащать влажный материал.
Рис. 2.24. Принцип работы трибовибросепаратора.
2.4.4. Покусковое обогащение
Применяется для кусковых и зернистых минералов высокой ценности, например: алмазы или урановые руды.
Покусковое обогащение осуществляется в различных аппаратах (рис. 2.25), построенных по следующему принципу: сначала частицы (куски) исходного ископаемого выстраивают в «очередь» по одному; потом происходит распознавание «хороший» или «плохой» минерал (фотографические датчики, счётчики радиации, просвечивание звуковыми или рентгеновыми волнами) и наконец разделение с помощью подвижной пластины или пневмопушки.
Рис. 2.25. Принцип работы покускового обогащения.
Аппараты покускового обогащения имеют малую производительность и высокую стоимость.
2.4.5. Биологическое обогащение
Применяется для золотоносных и других редкоземельных металлов. Процесс происходит следующим образом: в вертикальные цилиндрические емкости заливается питательная среда для бактерий и некоторое количество полезного ископаемого.
Бактерии отбирают непосредственно в месторождениях со способностью в процессе жизни выделять целевой металл и культивируют с отбором на эту способность.
Бактерии перерабатывают порцию полезного ископаемого, далее в зависимости от конструкции, или погибают, или материал разгружается вниз и сверху поступает новая порция минерала с питательной жидкостью.
Данный метод отличается затратностью и малой производительностью.
2.4.6. Гидрометаллургия
В названии данного метода «гидро-» означает растворение. Применяется для полезных ископаемых высокой ценности: уран, золото, редкоземельные металлы.
На первом этапе происходит полное растворение частиц руды в смеси кислот или щелочей. На втором – в данный раствор подаются ионообменные смолы, способные химически ионы целевого металла. Ионообменные смолы представляют собой искусственно синтезированные сложные органические соединения в виде плавающих шариков. После захвата ионов металла, шарики этих смол вылавливают и помещают в емкость с восстановительной жидкостью (для урана, например, керосин, а для золота – раствор цианидов), где происходит получение чистого металла и ионообменной смолы, готовой для нового цикла обогащения.