Курс лекций по предмету «Технология обогащения нерудных полезных ископаемых» для магистров по специальности 5А540205 «Обогащение полезных ископаемых»

Вопросы для повторения:
1) Охарактеризуйте алмазы.
2) Применение алмазов.
3) Отличительная особенность извлечения алмазов.
4) На чем основано избирательное измельчение алмазов?
5) Перечислите способы обогащения алмазных руд.
Лекция 3


Дезинтеграция песков алмазных руд коренных месторождений


План:
1) Дезинтеграция песков алмазных руд.
2) Гравитационные процессы.
Цель занятий: Ознакомить магистров с процессами дезинтеграции песков алмазных руд коренных месторождений и гравитационными процессами переработки.
1. В песках россыпных месторождений составляющие компо­ненты находятся в свободном состоянии. Поэтому при обработ­ке ограничиваются обычно простыми способами дезинтеграции — в скрубберах, бутарах, реже в галечных мельницах.
Дезинтеграция песков совмещается с операцией класси­фикации по крупности (перед обогащением их на отсадочных машинах, на жировых столах и др.) с одновременным выделе­нием из обогащаемого материала непродуктивных (отваль­ных) классов — крупной гали и шламов. Для этой цели при­меняют вибрационные, барабанные и колосниковые грохоты. Дезинтеграция коренных пород более сложный процесс, так как кристаллы алмазов прочно связаны с пустой породой. Известны два способа дезинтеграции коренных пород: вывет­ривание и механическое дробление. В зависимости от крепо­сти пород продолжительность процесса выветривания колеб­лется в пределах от нескольких недель до полутора лет. Вы­ветривание в целях дезинтеграции широко использовалось в практике обработки кимберлитовых руд Южной Африки, особенно для руд верхних горизонтов трубок. По истечении определенного времени руда разрушается и превращается в рыхлую смесь. Дезинтеграция коренных пород выветривани­ем гарантирует целостность алмазов и обеспечивает доста­точно полное освобождение алмазов от связи с другими ми­нералами. Метод выветривания является наиболее эффектив­ным, но он малопроизводителен и на предприятиях большой мощности не применяется. Дробление связано с риском появления на алмазах тре­щин и их измельчения. Чтобы не повредить алмазы, не допус­кают большой степени дробления и она колеблется от 2 до 5. Необходимость полной сохранности кристаллов алмаза за­ставляет проводить дробление в несколько стадий с включе­нием после каждой из них обогатительных операций, благо­даря которым из дальнейшей обработки исключается часть материала. Как правило, дробление трехстадиальное. Для крупного и среднего дробления обычно используют конусные дробилки. Мелкое дробление осуществляют в конусных и валковых дробилках. При дроблении на валках степень дроб­ления принимается минимальной — не более 1,5—2.
Кимберлитовая порода при дроблении раскалывается по плоскостям спайности отдельных компонентов, в результате чего алмазы легко выкрашиваются из нее. Но не всегда по­верхность алмазов после дробления оказывается чистой. Из­мельчение в барабанных мельницах используют как для де­зинтеграции исходной руды, так и для обработки концентра­тов. В обоих случаях режим измельчения должен обеспечи­вать сохранение целостности алмазов. Вследствие хрупкости алмазов обычное измельчение не применяют.
Алмаз, являясь наиболее твердым из всех минералов, хо­рошо сопротивляется истиранию, тогда как пустая порода и сопутствующие минералы представляют собой более мягкий материал, легко поддающийся истиранию. Эта разница в свойствах минералов используется для избирательного из­мельчения при истирающем режиме. Такой режим достигает­ся при снижении числа оборотов мельницы до 30—50 % кри­тического и измельчении в более плотной пульпе. В качестве измельчающих тел используют металлические шары небольших размеров, гальку и куски более твердых компонентов са­мой руды.
Применение избирательного измельчения исходного ма­териала с последующей отмывкой образовавшихся шламов обеспечивает, помимо сохранения материала и очистки по­верхности алмазов от пленок минеральных солей, дополни­тельное раскрытие мелких алмазов и более благоприятные условия для обогащения в тяжелых суспензиях.
Для избирательной дезинтеграции алмазосдержащих руд в России предложены: установка с применением в качестве измельчительных аппаратов последовательно установленных струйных мельниц с противоточным расположением инжекторов.
Разгрузочное устройство каждого предыдущего измельчителя встроено в качестве питающего устройства в по­ следующий измельчитель. Рабочие поверхности аппара­тов, входящих в установку, футеруют эластичным мате­ риалом — резиной или пластмассой; центробежная мельница. Мельница состоит из верти­, калено, расположенного цилиндра со вставленным в него ротором, в ячейках которого установлены измельчающие тела в виде стальных роликов, осуществляющие разруше­ние породы под действием центробежных сил, развивае­мых при вращении ротора. Рабочая поверхность цилинд­ра футеруется резиной.
2. Из гравитационных процессов для извлечения алмазов применяют отсадку и обогащение в тяжелых средах. Для из­влечения мелких алмазов могли бы быть использованы вин­товые сепараторы, вибрационные шлюзы и концентрацион­ные столы. Однако для эффективного обогащения этими спо­собами разница в плотности алмазов и пустой породы недос­таточно велика.
Обогащаемый материал перед отсадкой подвергают клас­сификации по узкой шкале. Коэффициент шкалы классифи­кации обычно не превышает 2, что обусловлено очень малой разницей в плотности алмаза и минералов пустой породы.
При отсадке в концентрат выделяют все минералы плотно­стью более 3000 кг/м³.
Значительное влияние на показатели отсадки оказывает диаметр отверстий решет в камерах отсадочных машин; он дол­жен быть лишь немного больше верхнего предела крупности обогащаемого материала. Так, для классов -16 + 8,-8 + 4,-4 + 2 и -2 + 0,5 мм диаметр отверстий решета должен быть соответст­венно 20, 10—12, 6—8 и 3—4 мм. С увеличением диаметра отвер­стий концентрат обычно получается более бедным.
В настоящее время на многих фабриках получил примене­ние процесс обогащения в тяжелых суспензиях. Благодаря простоте, высокой эффективности и экономичности этот процесс во многих случаях вытеснил отсадку и концентрацию в чашах. При обогащении в тяжелых суспензиях обычно выделяют в тяжелую фракцию все минералы плотностью больше 3000 кг/м³.
Обычную сепарацию в статических условиях применяют до крупности 1,5—2 мм. Обогащение в тяжелых суспензиях более мелкого материала осуществляют в гидроциклонах. В качестве утяжелителя используют молотый или гранулированный ферро­силиций плотностью 6700—7200 кг/м³. Крупность измельчения ферросилиция для статических условий сепарации должна со­ставлять примерно 80 % -80 мкм. Вязкость суспензии не должна превышать 20 мПа-с при сепарации в статических условиях и 30 мПа-с — в гидроциклоне. Добавка до 1 % бентонитовой глины к ферросилициевой суспензии повышает ее устойчивость в 3—4 раза без значительного увеличения вязкости.
Обогащение в тяжелых суспензиях может проводиться в сепараторах различной конструкции, из которых наибольшее распространение получили конусные и барабанные. Выход тяжелой фракции обычно колеблется от долей до нескольких процентов от питания. При обогащении мелкого материала (меньше 1,5—2 мм) в гидроциклонах для получения плотно­сти разделения, равной 3200 кг/м³, достаточна плотность сус­пензии в пределах 2150—2200 кг/м³. Гидроциклоны успешно применяют также для обогащения песков, добытых со дна моря. В отличие от других аппаратов на процесс в гидроци­клонах не влияют движение и качка судна, так как центробежные силы, действующие в гидроциклонах, значительно превосходят силы тяжести.
Процесс обогащения в тяжелых суспензиях вследствие малого удельного расхода воды имеет преимущество при до­быче алмазов из руд и россыпей в районах, где трудно обес­печить обогатительные фабрики водой.