Возможности воздушной классификации и сепарации в процессах сухого обогащения минерального сырья

 Ряд общепризнанных преимуществ «сухих» технологий переработки минерального сырья по сравнению с «мокрыми», необходимость освоения малых и месторождений с невысоким качеством сырья, включая техногенные, вызывают стремление к использованию «сухих» прогрессивных технологий или отдельных этапов переработки в процессах обогащения минерального сырья.

Одним из основных направлений деятельности предприятия ОДО «Ламел-777» является разработка и производство измельчительно-классифицирующих линий и оборудования для «сухой» переработки рудных и нерудных материалов, в состав которых входят воздушные классификаторы различных конструкций и назначения.

Принцип действия воздушных классификаторов основан на разделении частиц исходного материала в поле действия доминирующих массовых сил (гравитационной, инерционной или центробежной), которые зависят от массы (объема и кажущейся плотности) частицы и ее ускорению и силы аэродинамического сопротивления частицы воздушному потоку, зависимость которой от размера частицы и скорости потока имеет степенной характер, показатели степени которых зависят от режима движения среды. Сила аэродинамического сопротивления также существенно зависит от формы частицы.

 Наиболее широкое распространение получила классификация конструкций классификаторов по виду и соотношению массовых сил и сил сопротивления, предложенная Р. Нагелем, согласно которой воздушные классификаторы делятся на три основные группы: гравитационные, центробежные и линейно-инерционные. Также различные конструкции классификаторов отличаются по количеству получаемых продуктов разделения, т.е. существуют 2-х продуктовые и многопродуктовые классификаторы.

 Предприятием ОДО «Ламел-777» разработаны и поставляются различные конструкции воздушных классификаторов: многопродуктовые каскадно-гравитационные и комбинированные, центробежные статические и динамические.

 Каскадно-гравитационные КГК и комбинированные КМК классификаторы предназначены для разделения по крупности и серпарации дисперсных материалов в диапазоне граничной крупности от ~ 0.15 мм до нескольких миллиметров. Производительность разработанных в настоящий момент конструкций КГК и КМК – от 0.1 до 170 т/ч.

 Воздушно центробежные статические КЦС и динамические КЦД классификаторы предназначены для переработки тонкодисперсных материалов в диапазоне граничных крупностей от 0.1 до 0.3 мм для классификаторов КЦС и от нескольких мкм до 0.2 мм для классификаторов КЦД. Центробежные классификаторы КЦС и КЦД предусматривают работу, как с механической, так и с загрузкой исходного материала в виде аэродисперсного потока при производительности по загрузке от 0.2 до 40 т/ч.

 Ряд воздушных классификаторов КГК, КМК, КЦС и КЦД имеют оригинальные конструкции и технические решения и защищены патентами.

 Как отмечалось выше воздушные классификаторы разделяют дисперсный материал по аэродинамической крупности с учетом кажущейся плотности и формы частиц и поэтому могут быть использованы в ряде подготовительных и основных процессах «сухого» обогащения различного минерального сырья и техногенных отходов.

Условия, при которых в технологии обогащения возможно использовать воздушную классификацию или сепарацию, приведены таблице 1.

Таблица 1. Характеристики минерального и техногенного сырья и технологические операции обогащения, для которых можно использовать воздушную классификацию или сепарацию.

 На ряд технологий сухого обогащения с использованием воздушной сепарации, внедренных в производство, предприятием получены патенты. Например, «Комплекс для сухого обогащения рудных и нерудных материалов, содержащих компоненты с разной плотностью и/или формой частиц» - патенты на полезную модель РБ №6747 от 23.04.2010 и РФ №103706 от 10.04.2010, «Комплекс для сухого обогащения рудных и нерудных материалов и переработки техногенных отходов» - патенты на полезную модель РБ №6748 от 23.04.2010 и РФ №103759 от 04.10.2010.

 Обогащение минерального сырья с компонентами различной прочностью осуществляется за счет селективного измельчения сырья, при котором менее прочный материал переходит в более мелкие фракции, и дальнейшего разделения измельченного материала по крупности, при котором в грубом продукте разделения концентрируется прочный материал, а в тонком продукте разделения – менее прочный. Обычно в этом случае целесообразно использовать трех продуктовое разделение измельченного продукта, при котором, в зависимости от технологии, один из грубых продуктов разделения, содержащий повышенное содержание твердых пород, выводится из измельчительного контура, другой, содержащий недоизмельченный материал или сростки минералов – возвращается на домол, а тонкий продукт разделения является обогащенным продуктом менее прочного материала. В рассматриваемой технологии в зависимости от крупности входящих компонентов и измельчаемого сырья могут быть использованы воздушные 3-х продуктовые каскадно-гравитационные или комбинированные классификаторы или 2-х стадийная воздушная сепарация на центробежных классификаторах.

 При воздушном обогащении минерального и техногенного сырья посредством разделения частиц по форме или плотности, необходимый состав технологической линии существенно зависит от свойств сырья и может содержать только воздушные сепараторы или комбинацию воздушных сепараторов с виброситами, при необходимости дополненных одним или несколькими измельчителями для разрушения сростков или спаек. В этих технологиях используются многопродуктовые каскадно-гравитационные или комбинированные классификаторы.

 Для обогащения посредством разделения сырья по крупности возможно использование многопродуктовых каскадно-гравитационных или комбинированных классификаторов, например, при регенерации пескоструйных и дробеструйных отходов, или центробежных классификаторов, например, при обогащении песка посредством удаления тонкодисперсной фракции, обычно характеризующейся повышенным содержанием тяжелых примесей или при обогащении измельченных материалов от аппаратного намола железа.

 В подготовительных процессах обогащения воздушные классификаторы могут быть использованы для фракционирования, обеспыливания, сушки или нагрева сырья с целью оптимизации последующих процессов «сухого» (электростатического, магнитного) или «мокрого» процессов обогащения.

 В качестве примера на фотографии 1 представлены результаты обогащения пылеуноса переработки отходов кабельной промышленности, полученные с использованием воздушного гравитационного классификатора.

Фот.1 Исходный продукт пылеуноса переработки отходов кабельной промышленности; металлический концентрат; неметаллический компонент, полученные с использованием воздушного гравитационного классификатора.

На фотографии 2 представлены результаты опробования обогащения вольфрамит молибденовой руды из технологической схемы с использованием воздушного 3-х продуктового гравитационного классификатора.

Фот.2. Верхний ряд - вольфрамит-молибденовый концентрат, нижний ряд – вмещающая порода (кварц).

На фотографии 3 представлены результаты обогащения вермикулитовой руды, из технологической линии с использованием центробежно-ударной дробилки и воздушного 3-х продуктового комбинированного классификатора.

Фот.3. Вермикулитовая руда, промпродукт и продукты обогащения.

На фотографии 4 в качестве примера представлены грубый и тонкий продукты разделения после центробежного динамического классификатора в линии производства обогащенных тонкодисперсных алюмосиликатных сфер золоуноса ТЭЦ

Фот. 4. Грубый и тонкий тонкий продукты разделения золоуноса ТЭЦ после центробежного классификатора КЦД.

 Предприятие готово к сотрудничеству и проведению тестовых испытаний на макетных образцах с целью определения возможности обогащения различного минерального и техногенного сырья в технологических линиях с использованием воздушных классификаторов.