12.3. Машинные классы крупности

Обогатительные машины создают для вполне определенных классов крупности. Ограничения по использованию машины по крупности могут быть двухсторонними и односторонними.

Так двухсторонние ограничения обычно имеют рентгеноспектральные и оптические сепараторы, отсадочные машины, магнитные сепараторы для сухого обогащения, электрические сепараторы.

Односторонние ограничения имеют грохоты, классификаторы, гидроциклоны, флотомашины, шлюзы, концентрационные столы, магнитные сепараторы для мокрого обогащения и другие аппараты, однако, в связи с существованием необогатимых мелких классов ограничения и для этих аппаратов являются двухсторонними.

Уже поэтому обогащение какого-либо одного технологического класса не может быть выполнено в одном обогатительном аппарате, и технологический класс приходится делить на несколько машинных.

Так, при обогащении угля, куски которого в исходном угле отделены от кусков породы во всех классах крупности, приходится применять для обогащения несколько различных машин: а именно в диапазоне крупности 300-13 мм используют тяжелосредные сепараторы, в диапазоне крупности 100-10 и 10-0,5 мм – отсадочные машины, а для класса -0,5 мм – флотационные машины.

Так при обогащении руды Саткинских месторождений для класса -130+60 мм используют барабанный тяжелосредный сепаратор, а для класса -60+8 мм – цилиндрический тяжелосредный сепаратор, класс -8 мм обогащению не подвергается.

Аналогично делят руду на машинные классы при обогащении золота, алмазов, слюды, при обогащении кусковых руд с помощью рентгеноспектральных (и других типов) сепараторов, при обогащении асбестовых руд и углей пневматическим способом, при обогащении карбонатных марганцевых руд и т.д.

Однако, если технологический класс содержит раскрытые зерна минералов, и существует машина для обогащения руды в этом диапазоне крупности, это не значит, что они могут быть выделены в одном обогатительном аппарате. На возможности разделения влияют условия перемещения минеральных частиц в аппаратах. Поэтому технологические классы могут быть дополнительно разделены на машинные классы, найденные с учетом этих условий.

1. Если используются аппараты, разделяющие зерна по скорости их падения в средах разделения, то следует рассчитать и учесть коэффициент равнопадаемости [76]

где d₁ – размер зерна легкого минерала;

d₂ – размер зерна тяжелого минерала, равнопадающего с легким.

Тогда, если е=2, то нельзя обогащать класс, например -20+5 мм, а его следует разделить на машинные классы: -20+10 мм и -10+5 мм.

В частности, несколько упрощенно коэффициент равнопадаемости рассчитывается по формулам:

- для турбулентного режима

- для ламинарного режима

- для переходного режима

Здесь Δ – плотность среды разделения,

ρ₂ и ρ₁ – плотность тяжелого и легкого минералов.

В связи с расслоением утяжелителя в тяжелосредном гидроциклоне по плотности и крупности нижний предел крупности обогащаемого в тяжелом гидроциклоне материала равен

Здесь d_ут – средний размер зерен утяжелителя, уходящих в слив,

ρ_ут, ρ_ж и ρ_гр – плотность утяжелителя, жидкой фазы и границы разделения.

2. Если используются магнитные силы, то разделение на машинные классы следует проводить, используя понятие равнопритягиваемости. С использованием этого понятия А.П. Квесков получил формулу [48] допустимой разницы в размерах частиц, подвергающихся сухой магнитной сепарации:

d₁- d₂=0,73 S lg

Здесь S – шаг полюсов, м;

χ_d1 χ_d2 – удельные магнитные восприимчивости минералов 1 и 2;

d₁ и d₂ – размеры зерен минералов d₁ и d₂, м.

Практическое правило для магнитного обогащения: классы крупности должны иметь пределы

.

Обесшламливание и обеспыливание при магнитных методах обогащения ведут по классам -5 мкм (сильномагнитные руда) или -10 мкм (слабомагнитные руды).

Выделение породы на магнитообогатительных фабриках предусматривают в 5 стадий (в общей схеме обогащения три).

3. Существуют явно не сформулированные допустимые границы обогащаемых классов и в других обогатительных аппаратах (при разделении по крупности, электрической сепарации, флотации, выщелачивании). Эти границы устанавливаются экспериментально.

Таким образом, исходя из конструктивных особенностей аппаратов и технологических особенностей процессов разделения технологические классы могут быть дополнительно разделены на машинные, а выбор границ выделения концентратов различной крупности (К1, К2, К3) и породы может быть предопределен именно этими особенностями.

Если нет каких-либо из вышеперечисленных ограничений, назначить границы технологических (и машинных) классов для крупности выделения зерен минерала можно приблизительно так

d_1ср = 0,5d_{з max};

d_2ср = 0,25d_{з max}.

При этих границах раскрытие минерала будет, соответственно 0,125 и 0,425, т.е. в виде крупнозернистого концентрата можно извлечь 12,5 % и в виде среднезернистого 30 % извлекаемого минерала. Эти цифры могут существенно измениться при селективном разрушении руды.