Исследование процесса сегрегации частиц разной плотности и крупности в вибрационногравитационном концентраторе

© М.М. Раджабов, 2016

М.М. Раджабов

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СЕГРЕГАЦИИ ЧАСТИЦ РАЗНОЙ ПЛОТНОСТИ И КРУПНОСТИ В ВИБРАЦИОННО-ГРАВИТАЦИОННОМ КОНЦЕНТРАТОРЕ

Рассмотрен гравитационный процесс сегрегации частиц разной плотности и крупности в тонком слое в поле движущих гравитационных и вибрационных сил. Приведены результаты испытаний концентратора на хвостах и промпродукте ЗИФ, также получены зависимости влияния длины рабочей зоны и интенсивности вибраций на повышение извлечения в концентрат тяжелых продуктов. Ключевые слова: шлиходоводка, тяжелые металлы, плотность, тонкий слой, сегрегация, вибро-колебания.

Необходимость совершенствования процессов гравитационного обогащения тонкодисперсных руд обусловлена требованиями снижения себестоимости переработки минерального сырья и негативного воздействия на окружающую среду. При гравитационном обогащении руд наиболее эффективное разделение осуществляется в случае разделения минералов с их большей разницей в плотности твердой фазы. Наложение вибрации на действие гравитационных сил может обеспечить повышение результативности выделения из суспензии нетрадиционных тонкодисперсных продуктов, в частности, мелкого и тонкого золота. Эффективность разделения при гравитационном обогащении непосредственно связана с процессом сегрегации частиц различных минералов.

При определенных условиях (вибрация, механическое или гидравлическое рыхление) мелкие частицы, попадая в промежутки между крупными, продвигаются постепенно в нижнюю часть слоя. При разной плотности частиц в нижнем слое располагаются мелкие тяжелые частицы, над ними слой крупных тяжелых частиц с мелкими легкими, в верхнем слое крупные легкие частицы. Известно, что скорость процесса сегрегации можно повысить, изменяя ряд действующих на процесс факторов, уменьшая

толщину слоя, увеличивая интенсивность вибрации. Это положение является основной идеей данной работы, которая реализована в лабораторных условиях.

Разработанный способ (рис. 1) осуществляется следующим образом: исходный материал в виде водной суспензии подается через питающий патрубок 1, расположенный вертикально по оси концентратора, вниз в придонную зону, где конусный рассекатель 2 направляет материал горизонтально расходящимся потоком в рабочую область в которой расположены углубленные ячейки 5 сегментной формы, имеющие перфорированное дно 6, через отверстия из кольцевого коллектора 7 восходящими струями в рабочую зону подается вода для разрыхления материала. Вибратор 8 через мембрану 9 передает низкочастотные вибрации всему объему материала в устройстве. При этом в материале, находящемся в рабочей зоне в виде тонкого слоя между поверхностью 3 и дном 4, происходит сегрегация минеральных частиц по плотности и крупности, в результате которой частицы повышенной плотности концентрируются в углублениях 5, а материал, состоящий преимущественно из частиц низкой плотности, по кольцевому каналу образованному соосными цилиндрическими стенками 10, 11, поднимается вверх и поступает в кольцевой желоб 12, откуда разгружается за пределы устройства [3, 4].

Для предварительных испытаний использовались искусственные смеси. В качестве смеси I применялась смесь кварцевого

№ябднНа

\ I 'латгричй

/Ъбачи? зона

Рис. 1. Схема вибрационно-гравитационного концентратора

песка крупностью — 1,0 мм с магнетитом крупностью— 0,8 мм. Магнетит был выбран в качестве материала, имитирующего тяжелую фракцию, а также для выделения его в последующем из продуктов обогащения с помощью сухой магнитной сепарации в слабом поле. Анализ гранулометрического состава магнетита в исходном материале показал, что 85% материала находилось в классе — 0,5 мм, 42% в классе — 0,25 мм и 6% в классе — 0,1 мм.

В качестве смеси II использовалась смесь кварцевого песка крупностью — 1,0 мм с вольфрамитом крупностью — 0,4 мм. Анализ гранулометрического состава вольфрамита в исходном материале показал, что 86% материала находилось в классе — 0,25 мм и 20% в классе — 0,1 мм.

При исследованиях продуктов обогащения использовались сухие магнитные сепараторы: дисковый со слабым полем и лабораторный роликовый электромагнитный с сильным полем для выделения тяжелой фракции (магнетита и вольфрамита).

При проведении исследований масса материала составляла 1—1,5 кг, частота вибраций — до100 Гц, расход воды 6—8 л за один цикл концентрации, который по времени составлял 15— 20 минут.

В начале, были получены зависимости, позволяющие оценить влияние амплитуды колебаний суспензии на извлечение. Как видно на графике (рис. 2) при увеличении амплитуды отмечается заметный рост извлечения тяжелой фракции.

Из-за малых размеров концентратора и соответственно малой длины рабочей зоны (~15 мм), моделирование процесса было не полным, около половины частиц тяжелой фракции не успевали переместиться из рабочей зоны в коллектор и выно-

Рис. 2. Зависимость извлечения тяжелой фракции от амплитуды колебаний

Рис. 3. Зависимость извлечения тяжелой фракции от числа циклов концентрации: I — смесь I

сились в хвосты. Для более полного моделирования процесса сегрегационной концентрации в тонком слое хвосты повторно загружались в концентратор, таким образом, увеличивалось время нахождения материала в рабочей зоне. На графиках, изображенных на рис. 3, виден рост извлечения тяжелой фракции при увеличении числа циклов концентрации с одного до трех.

В табл. 1 приведены результаты испытаний концентратора (три цикла концентрации) на смесях двух типов. Обращает на себя внимание более высокая величина извлечения тяжелой фракции в концентрат для смеси II несмотря на большее количество мелких классов, что можно объяснить более высокой плотностью вольфрамита.

На рис. 4 приведены кривые ситового анализа тяжелой фракции концентрата после одного и двух циклов концентрации — кривые «б» и «в», по сравнению с исходным продуктом — кривая «а» (смесь I).

В концентрате наблюдается естественное уменьшение содержания мелких классов по сравнению с исходным, по клас-

Таблица 1

Результаты испытаний тонкослойного гравитационного концентратора на искусственных смесях

Вид смеси Выход концентрата, % Содержание тяж. фракции в к-те,% Извлечение тяж. фракции в к-т, %

Кварцевый песок с магнетитом (2,67%, смесь I) ~6,0 29,1 65

Кварцевый песок с вольфрамитом (3,2%, смесь II) 6,4 34,5 69

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Рис. 4. Кривые ситового анализа тяжелой фракции (смесь I): а — в исходном; б — в концентрате после одного цикла; в — в концентрате после двух циклов

су — 0,25 мм разница составляет 20% (42% в исходном и 22% в концентрате первого цикла концентрации).Сравнивая кривые ситового анализа тяжелой фракции в концентратах можно сделать вывод, что с каждым повторным циклом концентрации эта разница уменьшается, так после второго цикла разница со-

Таблица 2

Гранулометрический состав проб

Класс, мм Промпродукт, % Суммарный выход, % Хвосты, % Суммарный выход, %

+0,4 0 0 0 0

-0,4+0,25 3,81 3,81 0 0

-0,25+0,14 19,64 23,45 11,34 11,34

-0,14+0,1 35,87 59,32 24,12 35,46

-0,1+0,071 23,42 82,74 29,37 64,83

-0,071+0,063 8,93 91,67 15,21 80,04

-0,063+0,05 5,54 97,21 12,49 92,53

-0,05+0 2,79 100 7,47 100

ставляет уже 14% (42% в исходном и 28% в концентрате второго цикла концентрации).

Результаты лабораторных испытаний на искусственных смесях были подтверждены укрупненными лабораторными исследованиями на промпродукте ЗИФ «Чукотка» с содержанием Au 700 г/т и хвостах гравитационного передела ЗИФ «Чукотка» с содержанием Au 6,3 г/т*.

В табл. 2 представлен гранулометрический состав проб ЗИФ, отобранных для проведения испытаний вибрационно-гравита-ционного концентратора.

По результатам пробирного анализа продуктов обогащения промпродукта ЗИФ установлено, что извлечение золота в концентрат составило 87,6% с содержанием 9400 г/т. Извлечение при концентрации золота из хвостов ЗИФ составило 82% с содержанием золота 101 г/т.

Таким образом, можно сделать вывод, что применение виб-рационно-гравитационного концентратора позволит повысить извлечение золота при промывке песков, доизвлечение ценного компонента из промежуточных продуктов и хвостов золотоиз-влекательных и шлихообогатительных фабрик, а также при до-извлечении свободного тонкого золота из хвостов обогащения сульфидных руд.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Верхотуров М.В. Гравитационные методы обогащения: учебник для вузов. - М.: МАКС Пресс, 2006.

2. Тихомиров В.И. Гидравлический классификатор // Советская золотопромышленность. — 1932. —№ 2-3.

3. Кармазин В.В., Раджабов М.М., Измалков В.А. Исследование процесса расслаивания минеральных частиц различной плотности в гравитационно-сегрегационном концентраторе // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2013. — № 7. — C. 73—78.

4. Раджабов М.М. Технологические испытания вибрационно-гра-витационного концентратора на золотосодержащем сырье // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2013. — № 9. — С. 114— 119. ЕЗЗ

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ

Раджабов Магомедгаджи Магомедович — кандидат технических наук, научный сотрудник, e-mail: radzhabov@list.ru, ИПКОН РАН.

* Работа выполнена при содействии гранта РНФ №14-37-00050. 338

UDC 622.7

M.M.Radzhabov

RESEARCH OF SEGREGATION OF DIFFERENT DENSITY AND SIZE PARTICLES IN VIBRATIONAL AND GRAVITATIONAL CONCENTRATOR

In the article we analyze the gravitational process of segregation of different density and size particles in a thin layer of the moving gravitational and vibrational forces field. There are the results of testing the concentrator tailings and middlings of intermediate gold processing plant, also we obtain the dependence of the effect of working area length and the intensity of the vibration of the extraction increasing to the heavy products concentrate.

Key words: concentrate tweaking, heavy metals, density, thin layer, segregation, oscillation.

AUTHOR

Radzhabov M.M., Candidate of Technical Sciences, Researcher,

Institute of Problems of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources

of Russian Academy of Sciences, 111020, Moscow, Russia, e-mail: radzhabov@list.ru.

REFERENCES

1. Verkhoturov M.V. Gravitatsionnye metody obogashcheniya: uchebnik dlya vuzov (Gravity beneficiation methods: Textbook for high schools), Moscow, MAKS Press, 2006.

2. Tikhomirov V.I. Sovetskaya zolotopromyshlennost'. 1932, no 2—3.

3. Karmazin V.V., Radzhabov M.M., Izmalkov V.A. Gornyy informatsionno-analitiches-kiy byulleten'. 2013, no 7, pp. 73—78.

4. Radzhabov M.M. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2013, no 9, pp. 114-119.

РУКОПИСИ,

ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «ГОРНАЯ КНИГА»

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗОН РАВНОВЕСНОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ВОКРУГ ВЫРАБОТОК И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АНКЕРНОЙ КРЕПИ В УСЛОВИЯХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ХЕЧАМ

Нгуен Виет Динь — аспирант, МГИ НИТУ «МИСиС», e-mail: dinhhlxdm@gmail.com

JUSTIFICATION ZONE SETTINGS EQUILIBRIUM STATE OF ROCKS AROUND THE MINING AND DETERMINATION OF DESIGN PARAMETERS BOLTING IN THE FIELD KHECHAM

Nguyen Viet Dinh, Graduate Student, Mining Institute, National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia, e-mail: dinhhlxdm@gmail.com.