Гравитационное обогащение твердых отходов

Гравитационное обогащение — это разделение материалов по плотности в поле силы тяжести или центробежных сил для отделения пустой породы и получения концентрата. При гравитационном обогащении используется сила земного притяжения (откуда и название метода); иногда дополнительно привлекают поля центробежных сил или электромагнитные — при магнитогидростатической и магнитогидродинамической сепарации. Наряду с различиями в плотности в процессах гравитационного обогащения используют также различия в размерах и форме частиц, шероховатости их поверхности и в других физико-химических свойствах (например, смачиваемость водой, склонность к коагуляции и флокуляции). Основные факторы разделения при гравитационном обогащении — динамическое и статическое воздействия сред (воздуха, воды, суспензии). Впервые теория этого процесса была предложена немецким ученым 11. Риттингером (1867). Существенное развитие она получила в работах русских ученых Г. Я. Дорошенко (1876), С. Г. Войслава (1884), В. А. Гуськова (1908), а также Р. Ричардса (США, 1908), Й. Финкеи (Венгрия, 1920) и советских исследователей Г. О. Чечогта (1924) и особенно П. В. Лященко (1940). Современная теория гравитационного обогащения была создана в 60-х гг. прошлого столетия советскими учеными Э. Э. Рафалес-Ламаркой, Н. Н. Виноградовым и др. Гравитационное обогащение рассматривается как процесс установления равновесия и достижения минимума потенциальной энергии системой частиц, находящихся в поле сил тяжести в состоянии неустойчивого равновесия. Скорость гравитационного разделения оценивается по понижению центра тяжести взвеси, а его эффективность — по убыли потенциальной энергии смеси. В основе расчетов гравитационного обогащения лежит определение относительных скоростей перемещения частиц, отличающихся плотностью, размерами и формой в средах различной плотности и вязкости. Большинство формул для скорости свободного падения одиночных частиц можно выразить формулой

где k, п, т — переменные, экспериментально определяемые величины; d — размер частиц; 5 и А — плотности частицы и среды соответственно.

Для наиболее мелких частиц учитывается влияние вязкости среды р:

При достаточно большой разнице скоростей падения частиц происходит следующее их разделение: частицы большей плотности располагаются в придонной части, а меньшей — в верних слоях. При таком подходе необходимо, чтобы частицы имели относительно близкие размеры (иначе крупные частицы с малой 8Л будут падать с такой же скоростью, как и малые частицы большой плотности 8Т). Параметры равпопадаемос- ти частиц учитываются коэффициентом равнопадаемости:

Однако на практике часто происходит разделение частиц в различных гравитационных аппаратах главным образом по плотности, а не но размеру. Расхождение теории и практики в ряде случаев устраняется введением понятия так называемого стесненного падения частиц, при котором частицы перемещаются группой. С достаточной точностью скорость стесненного падения рассчитывается по (Ьоомуле Ляшенко: где т — коэффициент разрыхления; X — показатель степени, зависящий от характеристик частиц и аппарата.

Однако в этом случае не учитываются закономерности взаимного сцепления частиц и среды. Гравитационное обогащение осуществляется в воздушных и жидких средах (вода, органические жидкости, водные суспензии). Сухое (пневматическое) гравитационное обогащение не требует обезвоживания продуктов обогащения, что особенно важно для районов с суровым климатом. Оно применяется при комбинированном гравитационном обогащении с сухой магнитной и электрической сепарацией. Мокрое гравитационное обогащение по характеру взаимного движения обогащаемых частиц и сред, в которых происходит их разделение, подразделяют на следующие виды; в неподвижной или горизонтально перемещающейся среде, имеющей плотность, промежуточную по сравнению с разделяемыми частицами (обогащение в тяжелых средах, магнитогидродинамическая и магнитогидростатическая сепарация); в тяжелой среде, движущейся по круговой или винтовой траектории (тяжелосредные циклоны, центробежные сепараторы); в потоке, текущем по наклонной плоскости (желоба, шлюзы, конусные концентраторы); в потоке, текущем по нисходящей винтовой плоскости или желобу (винтовые сепараторы и винтовые шлюзы).

Гравитационное обогащение производится по схемам, предусматривающим предварительную подготовку материала, его первичное (грубое) обогащение и заключительную доводку.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >