Обогатяване на винтови сепаратори

Винтовите сепаратори са основният тип апарати, работещи на принципа на разделяне на материала, движещ се по наклонена повърхност. За разлика от други устройства, винтовите сепаратори имат фиксиран наклонен жлеб, направен под формата на спирала. Храната под формата на пулпа влиза в горната част на коритото и под въздействието на гравитацията тече надолу под формата на тънка струя с различни дълбочини. При движение в поток, освен обичайните гравитационни и хидродинамични сили, действащи върху зърната на минералите, се развиват и центробежни сили. В този случай тежките минерали са концентрирани от вътрешната страна, а леките - от външната страна на коритото.

Тип винтови сепаратори са винтовите шлюзове. Те имат по-широко корито с малък наклон на дъното му.

Винтови сепаратори се използват за концентриране на руди и россыпи: при концентриране на пясъци от наносни отлагания с екстракция на илменит, рутил, циркон и други минерали в груб колективен концентрат.

Инсталирани в мобилни преработвателни предприятия, в стационарни фабрики; при обогатяване на калаени руди и редки метали или като устройства за предварително обогатяване.

Понякога винтови сепаратори се използват в затворени цикли на смилане на руда, в контролни операции (допълнително смилане на метали от хвостохранилища, при обогатяване на железни руди, при обогатяване на вермикулитови руди.

Инсталирането на винтови сепаратори в началните етапи на концентриране осигурява незабавното освобождаване на значително количество отпадъци, което може значително да увеличи производителността на останалото оборудване и да намали разходите за преработка.

Предимства: лекота на поддръжка; без механично задвижване и без консумация на енергия; малка площ; висока експлоатационна надеждност.

Водният поток, протичащ по наклоненото корито, се характеризира със сложно движение. Потокът под въздействието на центробежни сили заема наклонено положение с характерен профил на напречно сечение във формата на сяра. Дълбочината на потока в различните области на напречното сечение е различна. Малката дълбочина на потока се наблюдава в залите от вътрешната страна на коритото, максимумът е в средната част на потока. С увеличаване на консумацията на вода дебелината на потока и неговата форма от вътрешната страна практически не се променят. В средната част дълбочината на потока се увеличава. Дебитът също е различен в различните области на напречното сечение.

На винтов жлеб разликата в скоростите се наблюдава не само в дълбочината на потока, но и в радиуса. Поради разликата в скоростите на спиралното корито по дълбочината на потока възникват кръгови потоци, характерни (криволинейни потоци. Горните слоеве на потока се отдалечават от оста на въртене към външния ръб на коритото, а вътрешният слоевете се движат по посока на най-големия наклон на винтовата повърхност, тоест към оста и вътрешния ръб Това явление се нарича напречна циркулация на потока. Резултатът от тези сили определя траекторията на движение на зърното и неговото положение в напречното сечение на потока. В резултат леките зърна с висока скорост на движение не само изпреварват зърната на естествения слой на потока, но също така изместени под въздействието на по-голяма напречна сила и циркулация към външната страна на улея. Образувайки ветрило от продукти върху улея, частици тежки минерали се движат към оста на сепаратора и следователно попадат в концентрата зона. Максималната стойност на скоростта в посока към оста на сепаратора за тежки минерали имат зърна от 0,2-2,0 mm. Това е най-предпочитаният диапазон от размери за тежки зърна, извлечени в сепаратора. Резултантът от скоростите на големи частици леки минерали е насочен в другата посока, т.е. към външната страна на коритото (те отиват към опашките). Големите и леки зърна, за разлика, например, от таблиците за концентрация, няма да влязат в концентрата, те се хвърлят по периферията на улея или към външната страна.

Отделянето на гранулирания минерал върху външното корито има 2 етапа:

  1. Вертикална стратификация на материала и преход на тежки минерали в естествения слой.
  2. Изместване или преразпределение на зърната в радиална посока, което допринася за образуването на ветрило от продукти при разделянето.

След като достигнат равновесно състояние, зърната се движат по спираловидните си траектории. В резултат на напречното преразпределение на материала зърната образуват отделни поточни слоеве под формата на концентрат, промишлен продукт и отпадъци. Основното преразпределение на зърната приключи след преминаване на 2-3 завъртания на сепаратора. Тогава зърната се движат с постоянни радиуси. Зърната, случайно попаднали в грешната зона, се преразпределят допълнително. Това се улеснява от дренажната вода, която се подава в областта на вътрешната страна на коритото. Оптималната дължина на браздата (зърната с различни размери са различни: за изолиране на големи зърна са достатъчни 2 завъртания, докато за малки (с размер на частиците под 0,1 mm) са необходими 4 завъртания. В този случай, когато са ценни и тежките минерали са представени от зърна с различна големина, необходимо е да се организира разтоварването на концентрата, разпръснат на 2,3,4-метровите завои на сепаратора.

Винтовите сепаратори са разделени:

1. Сепаратори за обогатяване на некласифицирани или широко класифицирани минерали с размер на частиците от 0,1 до 3 mm.

2. Брави за обогатяване на финозърнести материали от 0,02 до 0,5 мм.

Винтовият сепаратор се състои от винтов улей, устройства за отделяне и изтегляне на обогатяващи продукти, разпределител на водата за промиване и носеща рамка. Винтов улей е направен от чугунена отливка със силимин. Всеки завой на улука се състои от 2 секции, наречени полуобвивки. В момента улукът е направен от пластмаса и полимерни материали. Работната повърхност на улука е облицована с елементи от каучук, леене на камък и др. Диаметърът на винтовия улей е основният конструктивен параметър на сепаратора, който определя размерите на апарата, неговото тегло и производителност. Изборът на диаметъра на сепаратора зависи от производителността на твърдото вещество, размера и плътността на отделените минерали.

Практически е установено, че рудите, съдържащи ценни компоненти с размер на частиците 1-2 mm, са по-ефективно концентрирани в сепаратор с голям диаметър (от 1000 mm и повече). За обогатяване на финозърнести материали с размер на частиците под 0,5 mm - диаметър 500-700 mm.

За промишлени винтови сепаратори стъпката на сепаратора е 0,6: 0,8.

Разделителната стъпка е съотношението на стъпката към диаметъра на улука. За да характеризирате ъгъла на наклон, използвайте безразмерна стъпка.

За винтови брави, стъпка 0.4: 0.6. По-малка стойност на стъпката се взема за клетки с по-голям диаметър и по-голяма стойност за клетки с малки размери. За оценка на ефективността на винтовото разделяне се предлага критерий за разделяне:

ρi е плътността на оригиналния продукт;

ρl - леки минерали.

Горната граница за размера на обогатяващите кварцови зърна за промишлени сепаратори е 6-12 mm. Ако има зърна от тежък минерал с плътност 4-7 g/cm³, тогава диаметърът? до 2-3 мм. Долната граница на размера на възстановимите зърна от тежки минерали - 0, 074 - 0,1 mm (за винтови сепаратори) и 0,03 0,02 (за шлюзове).

Най-голямата разлика в коефициентите на сферичност на отделените минерали ще бъде благоприятна за концентрацията на материал върху винтови сепаратори:

Освен това леките зърна трябва да бъдат закръглени, т.е. да имат коефициент на сферичност приблизително 1, а зърната от тежки минерали да бъдат удължени (?)

Съдържанието на тежки минерали в обогатителния материал на винтовите сепаратори може да бъде от фракции до десетки проценти. Преди обогатяване на винтови сепаратори, материалът се класифицира и обезмаслява. Предварителната класификация може да се направи на екрани и хидравлични класификатори. При обогатяване на руди и пясъци те се различават по материалния състав. Средно оптималната хранителна плътност е около 35% твърдо вещество. За пясъци от алувиални отлагания - 50% твърдо вещество. За натрошени железни руди - 25%.

Водата за промиване, подавана към всеки контур на сепаратора, допринася за производството на по-висококачествени концентрати. Намалява заилването на повърхността на улея, улеснява транспортирането на тежки минерали, увеличава втечнението в аксиалната зона на улея.

Капацитетът на винтовите сепаратори се определя от размера на улея и характеристиките на материала, който се измива. Поради тази причина един и същ апарат има приблизително 2-3 пъти по-голяма производителност при обогатяване на роспири, отколкото при обогатяване на натрошени руди:

ku е коефициентът в зависимост от измиваемостта на изходния материал;

ku = 0,7 - лесно обогатяващи се руди;

ku = 0,4 - огнеупорни руди;

D е диаметърът на сепаратора;

Dmax - максимален размер на зърното.

Обслужването в големите фабрики достига 200-300 сепаратора на оператор. Задачата на оператора: спазване на режима на задно натоварване и външен преглед.