Закономірності процесу, машин і апаратів для промивки

Закономірності процесу, машин і апаратів для промивки

1. Характеристика процесу

Промивка - це процес розділення корисних копалин шляхом розпушення (дезінтеграції) і видалення глинистого матеріалу за допомогою води і механічних впливів.

Мінеральні зерна в рудах розсипних родовищ і рудах осадового походження не зв'язані взаємним проростанням, але зцементовані в компактну масу м'якою і в'язкою глинистою речовиною. У гірничій масі глинисті домішки можуть знаходитися у виді примазок і плівок на рудних частинках, конгломератів з грудками руди, окремих грудок. Процес дезинтеграцї (розпушення, диспергування) глинистого матеріалу відбувається у воді. Глина у воді розбухає, що полегшує її руйнування. В результаті промивки одержують митий матеріал і шлами, що містять дисперговані у воді тонкі частинки.

Необхідною умовою підготовки цих руд до збагачення є звільнення їх від глини. У процесі промивки відбувається часткове збагачення корисної копалини за рахунок видалення глини і шламів, що не містять корисного компонента.

Промивка може використовуватися як самостійний процес при переробці багатих руд, якщо в результаті її використання одержують товарний продукт. Але частіше промивання використовується як підготовчий процес перед наступним збагаченням.

Наявність глинистих частинок і шламів погіршує подальші процеси збагачення, тому відділення глинистих частинок і шламів є необхідною умовою досягнення оптимальних технологічних показників.

Так, в процесі відсаджування шлами не тільки самі погано збагачуються, але й підвищують в'язкість пульпи, в результаті чого погіршується розділення крупного матеріалу. Дрібні частинки (глинисті і шламові), як правило, в незбагаченому вигляді рівномірно розподіляються між концентратом і відходами. При цьому концентрат забруднюється мінералами пустої породи, а з відходами втрачаються дрібні частинки цінного мінералу.

При збагаченні важкосередовищною сепарацією шлами і глина підвищують в'язкість суспензії і знижують її густину, в результаті чого розділення матеріалу погіршується.

При магнітній сепарації тонкі частинки глини і шламів коагулюють з магнітними частинками, попадають у концентрат і таким чином знижують його якість. Крім того, наявність шламів обумовлює витрати цінного мінералу з відходами.

Процес промивки широко застосовують для збагачення найрізноманітнішої сировини, в якій мінеральні зерна не пов'язані взаємним проростанням, а зцементовані відносно м'яким глинистим матеріалом (залізні і марганцеві руди, розсипи кольорових, рідкісних і благородних металів, каолінова сировина, вапняки, фосфорити та ін.).

Велике поширення знаходить промивка золотовмісних пісків розсипних родовищ, а також в будівельній індустрії для підготовки високоякісних будівельних матеріалів при розробці родовищ гравію, піску тощо.

2. Властивості глин

Глини - це тонкоуламкові полідисперсні та полімінеральні осадові гiрськi породи, здатні утворювати з водою пластичне тісто, що після висихання зберігає надану йому форму, а після випалу набирає твердості каменю. Містять понад 50% часточок розміру менше 0,01 мм. (у т.ч. 25% - менше 0,001 мм). Комплекс глинистих мiнералiв: каолiнiт, монтморилонiт та гiдрослюда. При збільшенні кількості грубоуламкового матеріалу глини переходять в алеврити та піски. Головні хімічні компоненти глин: SiO₂ (30-70%), Аl₂О₃ (10-40%), Н₂O (5-10%), крім того присутні Fe₂O₃ (FeO), TiO₂, CaO, MgO, К₂O, Na₂O, CO₂ та ін. Глини становлять бл. 50% всіх осадових гірських порід земної кори.

Глинисті породи підрозділяються на зцементовані і незцементовані. Цементування породи здійснюється в результаті дії на неї вапнякового, кременистого, залізистого, гіпсового та інших цементів.

Найбільш затверділими і міцними глинистими породами є алеврити. Вони відносяться до древніших і залягають на значній глибині. Зцементовані алеврити називають алевролітами. Для алевролітів характерно слабке розмокання у воді. Але особливо важко розмиваються аргіліти - глинисті породи, що зцементовані кремнеземом.

Незцементовані пухкі глинисті породи, як правило, швидко розмокають у воді. Залежно від вмісту в цих породах частинок крупністю менше 5 мкм вони підрозділяються на супіски (3 - 10 %), суглинки (10 - 30 %) і глини (30 % і більше).

Крім глинистих мінералів, що представлені дрібнішими кристалами розміром до декількох мікронів, до складу глинистих ґрунтів входять уламки кварцу, польових шпатів та інших мінералів.

Гранулометричний склад глин залежить від літологічного складу порід і ступеня їх руйнування. Більш м'які породи (вапняки, пісковики, сланці) містять більше тонкого глинистого матеріалу, ніж тверді. Найбільш важкі для збагачення стародавні розсипи, що характеризуються значним вмістом тонких глинистих мінералів. Глинисті мінерали утворилися в процесі вивітрювання корінних порід. Вони мають складний хімічний склад, відповідно з яким класифікуються на групи: каолініту, галуазиту гідрослюди і монтморилоніту. Мінерали цих груп відрізняються за пластичними властивостями, а також за здатністю зв'язуватись з водою з утворюванням агрегатів. Більшою мірою «глинисті» властивості (пластичність, липкість та ін.) проявляються у порід групи монтморилоніту, в меншою - у порід групи каолініту, що пояснюється будовою кристалічної ґратки мінералів. Однак пластичні властивості глин визначаються не тільки ступенем дисперсності частинок, але й їх пластинчастою формою.

До фізико-механічних властивостей глин відносять: густину, пластичність, пористість, розмокання, набухання, водопроникність, природну вологість, структурну в'язкість, опір зсуву.

Основною характерною ознакою глини є її пластичність.

Пластичністю називають властивість матеріалу при постійному об'ємі змінювати форму і зберігати її без розриву суцільності. Пластичність характеризується числом пластичності, що визначається як різниця між вологовмістом глини при верхній і нижній межі пластичності:

, (1)

де W_в - верхня межа пластичності - вологість (%), при якій глина переходе з пластичного стану в рідкий; W_н- нижня межа пластичності - вологість (%), при якій глина втрачає пластичність.

Міцність глинистого матеріалу залежить від його вологості: при збільшенні вологості міцність спочатку збільшується до максимуму, а потім зменшується.

Рис. 1 - Залежність міцності (R) глинистого матеріалу від його вологості (W).

W_в - верхня межа пластичності;

W_н- нижня межа пластичності.

За числом пластичності глинисті породи характеризуються таким чином: супіски - до 7, суглинки - 7-17, глини - понад 17. Чим більше число пластичності, тим важче матеріал дезінтегрується.

Граничне насичення глини водою визначається як максимальна молекулярна вологоємність. Вона знаходиться у тісній кореляційній залежності від інших властивостей глин і тому може бути прийнята одним з показників властивостей глин. Для супісків максимальна молекулярна вологоємність складає 9-13 %, для суглинків і глин - 25-35 %.

Розмокання - здатність глин при всмоктуванні води втрачати зв'язність частинок і руйнуватися. Основний показник, що характеризує цю властивість - швидкість розмокання глини, яка залежить від вмісту в ній глинистих частинок і їх мінерального складу.

Порівняння природної вологості глини з вологістю, що відповідає межам її пластичності, дозволяє з деякою точністю оцінювати стан глини і її можливості руйнування при промивці.

Липкість - одна з властивостей глин, що тісно зв'язана з пластичністю. Під липкістю розуміють здатність достатньо в'язкої рідини прилипати до твердої поверхні. Прилипання обумовлюється різними причинами: в одних випадках - в'язкістю проміжного прошарку між твердими тілами; в інших - дією молекулярних і електростатичних сил; в третіх - явищами зростання або зварювання. Липкість проявляється тільки при достатній вологості глини, вона обумовлюється наявністю колоїдного прошарку між твердою поверхнею і поверхнями глинистих матеріалів.

Прилипання рідини до твердого тіла описується рівнянням Дюпре-Юнга:

, (2)

де у - поверхневий натяг, Н/м; И - крайовий кут змочуваності.

До найбільш характерних властивостей глин належить їх здатність до набухання у водному середовищі. Набухання пояснюється наявністю подвійного електричного шару (ПЕШ) на поверхні частинок, що занурені у воду. При достатньо близькій відстані поверхонь, що мають однаковий за знаком і будовою подвійний шар йонів, периферійні частинки обох йонних шарів взаємно перекриваються. Внаслідок того, що вони мають один знак, виникають сили взаємного електричного відштовхування, які розсовують частинки. Таким чином, чим більша поверхнева енергія частинок, тим більше набухання глин.

3. Промивність корисних копалин

При виборі схеми і обладнання для промивки за конкретних умов необхідно оцінити промивність матеріалу. Під промивністю руди розуміють здатність матеріалу очищуватись від глинистих домішок у процесі промивки. Промивність корисних копалин визначається фізико-механічними властивостями глинистих домішок і рудного компоненту. Промивність оцінюють за такими ознаками:

- за фізико-механічними властивостями глинистих домішок, що характеризують їх пластичний стан, і вмістом частинок крупністю менше 5 мкм;

- за питомими витратами електроенергії;

- за часом, що необхідний для повного видалення глинистих домішок;

- за характерним часом і максимальною швидкістю промивки (під характерним часом промивки розуміють відрізок часу, необхідний для досягнення максимальної швидкості вилучення глинистих домішок у злив).

Фізико-механічні властивості глинистих домішок не завжди точно характеризують промивність матеріалу, але дозволяють виконати попередню її оцінку без експериментальних досліджень. Останні три способи дають більш точну оцінку промивності, але потребують проведення експериментів.

Класифікація руд за промивністю залежно від фізико-механічних властивостей і параметрів промивки наведена в табл. 1.

Таблиця 1 - Класифікація руд за промивністю

Ступінь Промив- ності руд	Фізико-механічні властивості глинистих домішок	Параметри процесу промивки	Характеристики промивки
	Число плас- тич- ності	Пластична міцність, Н/см	Вміст Части- нок - 5мкм, %	Питомі витрати ел.енер- гії кВт· год/т	Необхід- ний час про- мивки хв.	Харак- тер- ний час промив- ки, с	Коефіці- єнт промив- ності К
Легко- промивні Середньо- промивні Важко- промивні	< 5 5 - 15 15 - 35	< 15 15 - 35 35 - 80	< 25 25 - 50 > 50	< 0,25 0,25-0,75 0,75 - 2	< 1 1 - 2 2 - 6	< 50 50 - 150 150 - 300	> 1 1 - 0,5 < 0,5

Примітка: Коефіцієнт промивності К визначається за формулою:

, (3)

де t₀ - характерний час промивки, с; V_max - максимальна швидкість вилучення глинистих домішок у злив, м/с.

Як видно з приведеної класифікації, промивність руд залежить від властивостей вихідних продуктів (кількості глинистого матеріалу і його характеристики, вологості вихідного матеріалу), розмивної здатності води (витрати, тиску, температури), механічної (руйнувальної) дії робочих органів промивної машини, а також різних добавок, що прискорюють процес дезінтеграції (рідке скло, сода, їдкий натр та ін.).

Однак на сьогодні точних і надійних критеріїв оцінки промивності немає.

4. Промивні машини і пристрої

Промивні машини і пристрої розрізняють за конструкцією і способах дезінтеграції глинистого матеріалу і видалення шламів. Класифікація промивних машин і пристроїв наведена у табл. 5.2.

Гідравлічний жолоб - найпростішій пристрій для промивки легко- і середньопромивних руд. Найчастіше вони застосовуються на підприємствах малої продуктивності при збагаченні золото- і олововмісних розсипів.

Промивка в жолобі здійснюється в потоці води і струменем води, що витікає з великою швидкістю з насадки. При русі матеріалу в потоці води великі грудки ковзають і перекочуються, що сприяє кращій відмивці шламів.

Ефективність промивки на жолобі залежить від питомої витрати води, довжини жолоба і його нахилу. Витрати води для промивки залежно від властивостей руди складають від 10 до 30 м³ на 1 м³ матеріалу.

Відділення крупного грудкового матеріалу здійснюється на решітці, що установлена на плінтусах по всій довжині жолоба, а також на нерухомому грохоті розташованому у кінці жолоба.

Таблиця 2 - Класифікація промивних машин і пристроїв

Тип машини, пристрою	Спосіб дезінтеграції	Видалення шламів
Жолоби, струминні машини	Динамічна дія потоків води	Злив і через нерухомі решета
Бутари, скрубери, скрубер-бутари, плоскі і барабанні грохоти, вібромийки	Тертя грудок руди одна об одну, а також об рухомі поверхні машин і дія потоків води	Грохоченням або в стані зливу через поріг
Коритні і бичеві мийки, спіральні класифікатори	Механічна дія робочих органів машини	Злив через поріг
Промивні башти	Розмочування глини в умовах тривалого перебування руди у воді	Злив через поріг
Акустичні апарати	Дія ультразвукових і акустичних коливань	Злив через поріг

Гідравлічний вашгерд (рис. 2) використовується в схемах переробки розсипних руд. Він являє собою похилий жолоб з решетом (розмір отворів 10 - 15 мм). Перед вашгердом установлюють гідромонітор, який одночасно спрямованим струменем води дезінтегрує глинисті включення і піднімає матеріал на просіюючи поверхню. Продукт, що пройшов через решето жолоба, подається на подальше збагачення на шлюзах. Крупні класи (галька, валуни), які не містять цінного компоненту, видаляються у відвал. Витрати води при промивці на вашгерді складають 8 - 12 м³ на 1 м³ матеріалу.

Гідравлічні жолоби і вашгерди застосовують при переробці легко- і середньопромивних матеріалів, ефективність промивки в них складає 70-80 %.

Струминні промивні машини (рис. 3) застосовуються при промивці легко-, середньо- і важкопромивних матеріалів крупністю до 150 мм. Струминна машина складається з прямокутної камери різання 2, що з'єднана з циліндричною промивною ванною 5 перехідним патрубком 4. У верхній частині камери різання установлено два ряди сопел 3, такі ж сопла в шаховому порядку установлені в промивній ванні.



Вихідний матеріал через завантажувальну лійку 1 надходить в камеру різання 2, де глинисті грудки руйнуються струменями води, що подається через сопла під тиском 2,2 - 2,5 МПа. Підготовлений таким чином матеріал перехідним патрубком 4 направляється в промивну ванну, де під дією струменів води з тиском 1,4 - 1,6 МПа процес промивки закінчується. Дезінтегрований матеріал по жолобу 6 виводиться з машини і направляється в пристрій для відділення шламів.

Ефективність промивки в струминних промивних машинах складає 80 - 90 % при витратах води 2 - 4 м³ на 1 м³ матеріалу. Підвищити ефективність диспергування глинистих включень можна застосуванням пульсацій струменів води.

Технічні характеристики струминних промивних машин наведені в табл. 3.

Таблиця 3 - Технічні характеристики струминних промивних машин

Параметр	СПМ-60	СПМ-150
Максимальна продуктивність, м3/год Крупність вихідного матеріалу, мм Тиск води в соплах, МПа Питома енергоємність, кВт·год/т Питомі витрати води, м3/т Габарити, мм: довжина ширина висота Маса, т	60 0 - 40 до 1,6 0,6 1,2 5565 1140 2120 2	150 0 - 150 до 2,5 1,5 1,0 5110 1020 1850 5

Бутари і барабанні промивні грохоти (рис. 4) застосовують при переробці легко- і середньопромивних руд крупністю до 300 мм. Вони мають велику продуктивність, при цьому митий продукт виходить у вигляді класів визначеної крупності. Барабанні грохоти і бутари практично не відрізняються від аналогічних апаратів, що застосовуються для класифікації. Але для інтенсифікації механічної дії на матеріал, що промивається, усередині барабана змонтовані подовжні ребра і, крім того, необхідною умовою процесу промивки є підведення води в середину грохота (витрата води від 2 до 10 м³/м³ матеріалу). В поперечному напрямку грохоти порогами розділені на секції, що дозволяє довше утримувати матеріал на просіюючій поверхні.



Зигзагоподібний рух матеріалу по просіюючій поверхні сприяє його розділенню за крупністю, а підйом і падіння - дезінтеграції.

Ефективне грохочення забезпечується при частоті обертання барабану n ? (0,3 - 0,4) n_кр , а ефективна дезінтеграція - при частоті обертання n = (0,7 - 0,8) n_кр , тому при промивці важкопромивних руд ці операції розділяють. Ефективність промивки в барабанних грохотах і бутарах складає 75 - 85 %.

Скрубери застосовують при переробці важкопромивних корисних копалин крупністю до 300 мм або як апарат для попередньої дезінтеграції матеріалу з грудковою глиною перед промиванням у коритній мийці.

Скрубери (рис. 5) на відміну від барабанних грохотів мають глухий барабан 1 з торцевими кришками 2 і 4, які обладнані горловиною 3 для завантаження вихідного матеріалу і горловиною 6 для розвантаження дезінтегрованого матеріалу.

Барабан обертається з частотою до 90 % від критичної. В нього безперервно подаються матеріал і вода. Воду подають по стаціонарному водоводу 9 під тиском 0,15-0,30 МПа. Ступінь заповнення скрубера складає до 25 % його об'єму, тому матеріал постійно перебуває у воді, що прискорює процес дезінтеграції, яка здійснюється унаслідок стирання і ударів грудок по виступах поверхні скрубера. Для інтенсифікації процеса дезінтеграції, перетирання і перемішування матеріалу барабан усередині армується спеціальними пристроями (виступами, ножами) 5, у нього завантажують обрізки балок, рейок і т.п. В горизонтально встановлених скруберах для транспортування матеріалу до розвантажувальної горловини виступи розташовані по гвинтовій лінії. У нахилених скруберах транспортування матеріалу забезпечується кутом нахилу вісі скрубера, що складає 3-6є. В процесі роботи скрубера руда переміщується у каскадному режимі і піддається дії як механічних, так і гідродинамічних сил.

Розрізняють скрубери прямотечійні (рис. 5.5 а) і протитечійні (рис. 5.5 б).

У прямотечійних скруберах (рис. 5.5 а) напрям руху води і матеріалу збігаються. Шлам видаляється через вузьку перфоровану зону в задній торцевої кришці. Мита руда розвантажується зі скрубера через лопатевий ліфтер 7 і жолоб 8.

У протитечійних скруберах (рис. 5.5 б) напрями руху води і матеріалу зустрічні, таким чином при переміщенні вздовж барабану матеріал постійно промивається свіжою водою. Шлам видаляється через перфоровану торцеву кришку в зоні завантаження, а мита руда - через лопатевий ліфтер 7 і жолоб 8. Така конструкція скрубера забезпечує більш тривале перебування матеріалу в скрубері і кращу його дезінтеграцію.



Скрубер-бутара (рис. 5.5 в) являє собою скрубер з'єднаний з бутарою за допомогою фланця. Скрубер-бутари призначені для промивки тих же матеріалів, що і скрубери, але крупність їх не повинна перевищувати 150 мм. Застосування скрубер-бутари дозволяє здійснити додаткове сортування і зневоднення промитого матеріалу.

Технічні характеристики барабанних грохотів, бутар, скруберів і скрубер-бутар наведені в табл. 5.4.

Таблиця 5.4 - Технічні характеристики промивних грохотів, бутар, скруберів і скрубер-бутар

Параметр	Грохоти і бутари	Скрубери і скрубер-бутари
	ГБ-1,5	О-82	О-89	С-12	СБ-12	С-36	ММК-2,6	ММК-3,3
Барабан: -довжина, мм -діаметр, мм -кут нахилу, град. -частота обертання, хв-1 Максимальна крупність живлення, мм Витрати води, м3/т Продуктивність, т/год Потужність елек- тродвигуна, кВт Габарити, мм: Довжина Ширина Висота Маса, т	4200 1500 3 - 8 10 350 4 - 6 90 5,5 5385 2205 2090 5,2	4200 1500 до 10 10 300 4 - 6 150 7 4750 2800 2670 7,5	8300 1330 3 16 300 4 - 8 75 28 8780 3000 2000 12,6	3000 1300 0 - 6 19 150 1 - 2 60 13 3810 2155 2230 5,5	3000 1300 0 - 6 26 150 1 - 3 40 17 5520 2155 2230 6,0	3560 7780 - 21 350 2 - 5 440 300 14200 7800 6070 172,8	4110 2600 - 16 300 2 - 4 100 215 6900 3400 4800 40,4	10770 3350 - 15 300 2 - 4 250 500 12000 6300 5600 154,0

Скрубери громіздкі, характеризуються підвищеною витратою електроенергії, але забезпечують високу ефективність промивання (80-90 %) при порівняно невеликій витраті води (до 4 м³/т).

Плоский вібраційний грохот важкого типу (рис. 5.6) зі зрошенням являється простішою вібраційною промивною машиною.

Рис. 5.6 - Схема промивного віброгрохота.

1 - грохот; 2 - водовід;

3 - піддон.

Віброгрохоти застосовують при промивці легкопромивних матеріалів, в основному для відділення пилуватих і мулистих частинок і супісків. Диспергування і відділення шламів відбувається під дією вібрацій і води, що подається на бризкала під тиском 0,15 - 0,20 МПа.

Ефективність промивки на віброгрохотах складає 75 - 85 % при витратах води 2 - 4 м³ на 1 м³ матеріалу.

Технічні характеристики віброгрохотів для промивки наведені в табл. 5.5.

Таблиця 5.5 - Технічні характеристики віброгрохотів

Параметр	ГІТ 32	ГІТ 41	ГІТ 42	ГІТ51	ГІТ 52	ГІТ 71
Площа сита, м2 Число сит Кут нахилу короба, град Частота коливань, хв-1 Амплітуда коливань, мм Розмір отворів сит, мм Потужність електродвигуна, кВт Продуктивність, т/год Габарити, мм: довжина ширина висота Маса грохота, т	3,1 2 10-30 776; 970 3-5 12-40 10 200 3300 2000 1300 3,3	4,5 1 10-30 800 3 12-80 13 360 3100 2200 1500 4,8	4,5 2 10-30 730; 970 3-5 12-80 13 360 3600 2300 1300 5,0	7,9 1 10-30 730 3-7 6-80 17 500 4010 2687 1487 6,0	7,9 2 10-30 543; 970 3-5 20-100 22 500 4400 3100 1900 7,5	12,5 1 10-30 520; 730 4-8 50-120 30 800 5500 3500 1800 13,5

Вібромийки (рис. 5.7) застосовують для промивання середньо- і важкопромивних матеріалів крупністю до 150 мм із домішками середніх і важких суглинків. Використання вібрацій сприяє підвищенню ефективності процесу дезинтеграції і відділення глини.

Вібромийки з двома промивними ваннами трубчатої форми (рис. 5.7 а) застосовують для промивки середньопромивних матеріалів, вібромийки з чотирма ваннами (рис. 5.7 б) - для промивки важкопромивних матеріалів.

Вібромийки для промивки середньопромивних матеріалів (рис. 5.7 а) складаються з двох перфорованих в нижній частині промивних ванн 1, з'єднаних між собою траверсами 2. Ванни установлені на рамі 7 на пружинних амортизаторах 5. В центрі системи між ваннами установлений віброзбуджувач 3 дебалансного типу, що надає ваннам поперечні кругові коливання. У верхній частині кожної ванни розміщені бризкальні пристрої 4 для зрошення матеріалу водою. На розвантажувальному кінці ванни є поріг 6 для створення шару матеріалу у ванні, що сприяє кращому його промиванню.

Вихідний матеріал рівномірно завантажується в обидві ванни. Диспергована глина разом з водою видаляється через перфорацію в нижній частині трубчастих ванн. Товщина шару матеріалу в мийці регулюється висотою зливних порогів 6 на розвантажувальному кінці ванни. Митий продукт перед виходом з машини споліскується чистою водою під тиском.

Вібромийка для промивки важкопромивних матеріалів (рис. 5.7 б) являє собою агрегат із двох рядів ванн трубчастого перетину 1, що установлені на амортизаторах 5. Матеріал для промивання разом з водою подається в дезінтеграційні труби верхнього ряду з глухими стінками. Тут під дією кругових коливань, що створюються дебалансним віброзбуджувачем 3, глинисті домішки відділяються і матеріал по перехідному патрубку 11 переміщається в промивні труби нижнього ряду з перфорованими стінками. У нижніх трубах завершується процес відділення глини, промивки і зневоднення матеріалу.

Вібромийки характеризуються високою продуктивністю, малими габаритами, невеликими питомими витратами електроенергії (0,25-1 кВт·год/т) і води (2-3 м³/м³). Технічні характеристики вібромийок наведено в табл. 5.6.

Таблиця 5.6 - Технічні характеристики вібромийок

Параметр	ВМІ-25	ВМІ-40	ВМІ-70	ВМІ-100	СМД-88	СМД-158
Промивальна ванна: число ванн діаметр барабана, мм ширина жолоба, мм довжина барабана (жолоба), мм кут нахилу, градус частота коливань, хв-1 амплітуда коливань, мм Максимальна крупність живлення, мм Витрати води, м3/т Продуктивність, т/год Потужність електродвигуна, кВт Габарити, мм: довжина ширина висота Маса, т	2 - 400 1000 1 - 2 970 5,7 80 1 - 1,5 25 17 3220 1500 2200 1,7	2 - 500 3200 1 - 2 970 5,5 100 1 - 1,5 40 28 4400 1750 2750 2,7	2 - 600 3200 1 - 2 970 5,0 120 1 - 1,5 55 40 4750 2200 2750 3,2	2 - 800 3200 1 - 2 970 5,0 150 1 - 1,5 70 55 4900 2450 2900 4,2	4 800 - 3000 2 - 3 750 8,0 150 1 - 1,5 60 44 4000 2750 3100 8,9	2 700 - 2520 0 - 2 980 7,0 150 1 - 1,5 50 40 4300 3000 2820 3,3

Похилі і горизонтальні коритні мийки можуть бути застосовані при переробці корисних копалин усіх категорій промивності, але головним чином вони використовуються для важкопромивних матеріалів. Крупність живлення для апаратів цього типу за паспортними даними звичайно не перевищує 100 мм. Але фактично їх можна використовувати тільки для промивки дрібних класів, тому що ці машини не здатні забезпечити розмив грудок важкопромивної глини крупністю більше 20 мм і середньопромивної глини крупністю більше 40 мм.

Похилі коритні мийки (рис. 5.8) складаються із ванни 1 прямокутної або овальної форми. Кут нахилення ванни складає до 17є. Усередині ванни розташовані два вала 2 з лопатями, що обертаються назустріч один одному.

Завантаження вихідного матеріалу здійснюється поблизу від нижнього кінця ванни, що заповнена на дві третини водою, яка подається через сопла водоводу 3. Під дією лопатей, що закріплені під кутом 30-45є по відношенню до вала, руда перемішується, дезінтегрується і транспортується по дну ванни угору до розвантажувального кінця. В коритній мийці вода і матеріал рухаються назустріч одне одному. Вище дзеркала пульпи в середній частині ванни для відмивки шламів передбачено зрошення водою, що подається під тиском 0,1-0,2 МПа через сопла водоводу 3. Відмиті шлами з водою видаляються в нижній частині ванни через зливний поріг, висота якого регулюється. Мита руда розвантажується через отвір в верхній торцевій стінці ванни.

Горизонтальна бичова промивна машина (рис. 5.9) застосовується для промивки важкопромивних марганцевих руд крупністю до 70 мм. Вона складається з трьох паралельно розміщених відділень А, Б, В. Перші два відділення призначені для дезінтеграції руди, а третє - для промивки.

Відділення дезінтеграції являє собою ванну, вздовж якої встановлено горизонтальний вал 1. На валу 1 по ґвинтовій лінії закріплені бичі 2. У відділенні дезінтеграції А руда з допомогою спірально розташованих бичів рухається до протилежного кінця ванни, звідки через вікно 3 у перегородці переходить у друге відділення дезінтеграції Б. Тут процес здійснюється аналогічно, але руда рухається в зворотному напрямку. Глинисті включення в основному руйнуються в відділеннях А і Б.



Промивне відділення В являє собою ванну, розділену перегородками на п'ять окремих камер. Вздовж ванни встановлено вал 4, на якому закріплені невеликі барабанні грохоти 5 і колісні черпакові елеватори 6 (по одному на кожну камеру). Барабанні грохоти призначені для інтенсифікації промивки руди (відділення глини і шламів), а черпакові елеватори для послідовного транспортування матеріалу з камери в камеру. На внутрішній поверхні грохотів закріплені смуги, які утворюють спіральну лінію і сприяють переміщенню матеріалу. Дріб'язок при цьому просіюється через отвори сита. Напрям руху матеріалу у бичовій машині - проти течії промивної води. Вивантаження митої руди з машини здійснюється елеваторним колесом (останнім по ходу руху матеріалу) в жолоб з перфорованим днищем. Дріб'язок з водою проходить крізь щілини днища, а мита руда розвантажується на кінці жолоба. Шлами і глина видаляються з водою через зливний поріг у відділенні А. Таким чином, загальна довжина горизонтальної машини в 3 рази більша довжини звичайної коритної мийки, що дозволяє промивати в ній матеріали із значним вмістом глини.

До переваг коритних мийок варто віднести високу ефективність (85 - 95 %), надійність конструкції, невеликі витрати води (1-2 м³/м³) і електроенергії (0,25-0,75 кВт·год/т). Основним недоліком коритних мийок є значне ошламлювання корисних компонентів у процесі промивання.

Технічні характеристики коритних мийок наведені в табл. 5.7.

Таблиця 5.7 - Технічні характеристики коритних мийок

Параметр	Похилі мийки	Горизонтальні мийки
	К-7	К-12	К-14	МБМ	МБМ-1	МПМ-3,2
Розміри ванни: довжина, мм ширина, мм кут нахилу, градус діаметр кола, яке описується, мм: лопатями, лопатками, ковшами частота обертання валів, хв-1: лопатевих, бичових, ковшових Максимальна крупність живлення, мм Витрати води, м3/т Продуктивність, т/год Сумарна потужність електродвигунів, кВт Габарити, мм: довжина ширина висота Маса, т	7500 1650 6 - 12 750 - - 21 - - 40 2 - 4 100 32 1600 2840 1000 10,5	9050 2940 8 - 12 1200 - - 15 - - 100 2 - 3 120 55 11810 3460 1940 23,5	9000 3350 8 - 12 1400 - - 15 - - 100 2 - 4 150 75 11960 3730 2160 31,8	4800 - - - 2400 2200 - 8,4 3,2 100 2 - 4 150 64,8 7180 9665 3770 61,0	4800 - - - 2400 2200 - 8,4 4,5 100 2 - 4 150 63,7 7030 10230 3820 58,8	6000 - - - 3200 3570 - 6,9 6,6 100 2 - 4 250 146,3 8655 12360 5115 115,0

У промивних баштах промивка матеріалів базується на самодиспергуванні глинистих включень у воді.

Промивна башта (рис. 5.10) являє собою залізобетонну циліндричну шахту 1 діаметром 5 - 10 м і висотою 10 - 20 м. Конічна основа башти (днище) виконана з кутом нахилу твірних до горизонту 50 -100є.

По осі башти установлена обсадна труба 2, всередині якої розміщено ерліфтний підйомник 3. Обсадна труба у верхній частині башти закріплена розтяжками до її стінок, а в нижній частині опирається на ковпак 4. Між похилими стінами днища башти і ковпаком є щілина шириною 200 мм для випуску митої руди. У нижній частині башти встановлені сопла 5 для подачі промивної води і стисненого повітря, яке інтенсифікує процес промивки. Вихідна руда завантажується у верхню частину башти конвеєром через пристрій 9. Руда поступово переміщується в башті вниз, безперервно промивається водою, яка подається знизу, і проходить кільцевою щілиною під ковпак 4, де здійснюється додаткова її промивка. Мита руда ерліфтом подається в деаераційну камеру 8, де здійснюється відділення повітря від потоку пульпоповітряної суміші. Мита руда з водою самопливом направляється в згущувальну лійку 7. Злив лійки (тонкий шлам) повертається у башту, а згущений продукт направляється на зневоднення. Злив башти виводиться у верхній її частині через зливну трубу 10. Для уловлювання сторонніх предметів (напр., металічних), що надходять разом з рудою, внизу башти установлено шлюз 6.

Промивні башти використовуються в основному при промивці бурозалізнякових руд. Тривалість обробки руди залежить від ступеня промивності і коливається в межах від 2 до 24 год. при витратах води 2 - 2,5 м³/т і стисненого повітря 2 - 3 м³/т. Переваги даного способу полягають у відносно низькій стиранності мінералів і відповідно менших втратах цінного компоненту. Але у зв'язку з громіздкістю башт, малою зносостійкістю і надійністю їх окремих вузлів промивні башти не знайшли широкого застосування.

Створені акустичні промивні машини для очищення нерудної сировини від глинистих домішок, окисних плівок заліза (при очищенні кварцового піску).

Принцип дії акустичних промивних машин полягає в збудженні низькочастотних акустичних коливань в пульпі, що знаходиться в замкненому просторі робочої камери машини. Камера може бути у формі циліндра або ванни U-подібного чи прямокутного перетину. Робоча камера складається з послідовно з'єднаних секцій, всередині яких розміщені пружні елементи - мембрани. В підмембранні простори періодично подається і відсмоктується повітря, що надходить через золотниковий пристрій. Завдяки тому, що сусідні мембрани коливаються в протифазі, пульпа переходить у віброкиплячий стан. При певному заданому співвідношенні розрідженості пульпи, амплітуди і частоти коливань мембран забезпечуються умови для інтенсивного диспергування глинистих домішок, і відтирки окисних плівок заліза (з поверхні частинок піску).

Дослідженнями встановлена перспективність застосування ультразвуку для підвищення ефективності процесу промивки. Але впровадженню ультразвукового метода у виробництво перешкоджає відсутність потужної ультразвукової апаратури, яка необхідна для створення промивного апарата промислового зразка.

5. Технологія промивки

Інтенсивність промивки залежить як від фізико-механічних властивостей вихідного матеріалу і здатності рідкого середовища до розмивання глини, так і від механічної дії машин. На ефективність промивки впливають багато факторів, основні з них розглянуті нижче.

Спосіб підготовки руди перед промивкою може полягати в попередньому замочуванні, попередньому підсушуванні і попередньому сортуванні руди.

Попереднє замочування руди перед її промивкою застосовують для зниження міцності глини, що поліпшує показники процесу (тривалість промивки знижується на 25 % і більше, підвищується вилучення глинистих домішок в злив).

Попереднє підсушування руди перед її промивкою спричиняє зниження міцності глини внаслідок зменшення її об'єму і появи внутрішніх напружень, що сприяє скороченню часу диспергування глини при зануренні її у воду.

Попереднє сортування руди на вузькі класи також дозволяє значно поліпшити показники промивки в результаті оптимізації гранулометричного складу матеріалу і вмісту в ньому глинистих домішок.

Гранулометричний склад матеріалу і співвідношення між крупністю грудок глинистого і рудного компонентів найбільше впливають на промивність сировини.

При сумісній промивці крупних і дрібних класів тривалість процесу визначається тривалістю промивки крупних класів, тому в ряді випадків класифікація матеріалу перед промивкою на вузькі класи раціональна. На промивку повинен подаватися матеріал оптимальної крупності: недостача і надлишок крупних зерен негативно відбиваються на диспергуванні глини (в першому випадку внаслідок недостатнього тертя, в другому - внаслідок недостатньої площі контакту між глиною і рудним мінералом). Зі збільшенням крупності глини ефективність промивки знижується, а питомі витрати енергії зростають. Таким чином, зі збільшенням крупності руди погіршується якість процесу промивки, а зі зменшенням крупності - збільшується ступінь стирання рудних мінералів.

Продуктивність промивної машини в конкретних умовах визначається залежно від промивності руди, а також технологічних і конструктивних параметрів машини. Живлення повинно надходити в машину безперервно і рівномірно, так, щоб підтримувався необхідний час перебування матеріалу в промивному апараті. При зниженні продуктивності збільшується ступінь стирання рудних мінералів, при підвищенні - погіршується якість процесу промивки.

Розрахунок продуктивності виконують двома методами:

- за витратами енергії на промивку 1 т матеріалу;

- за необхідним часом промивки матеріалу до заданої якості.

З двох отриманих результатів рекомендується приймати найменший.

Для розрахунку продуктивності промивної машини першим методом застосовується формула:

, т/год, (5.4)

де N - встановлена потужність електродвигуна, кВт; з - коефіцієнт використання потужності електродвигуна (з = 0,7 - 0,8); q - питомі витрати електроенергії на промивку матеріалу, кВт·год/т.

Для розрахунку продуктивності промивної машини другим методом застосовуються такі формули:

- для скрубера:

, т/год, (5.5)

де W - внутрішній об'єм барабана, м³; ц - коефіцієнт заповнення барабана матеріалом (ц = 0,8 - 1); t - необхідний час промивки матеріалу до заданої якості, хв.;

- для похилої коритної мийки з двома валами:

, т/год , (5.6)

де D - діаметр кола, що описується лопатями, м; ц - коефіцієнт заповнення корита матеріалом (ц = 0,1 - 0,15); L - довжина корита, м; k - коефіцієнт використання довжини корита (k = 0,8 - 0,9);

, т/год, (5.7)

де m - кількість промивних ванн; R - радіус ванни, м; ц - коефіцієнт заповнення ванни матеріалом (ц = 0,6 - 0,7); L - довжина ванни, м.

Частота обертання барабанів і валів промивних машин робить вплив на технологічні показники процесу промивки. Збільшення частоти обертання барабанів і валів сприяє підвищенню продуктивності машини і збільшенню виходу нерозмитої глини.

Частота обертання барабана скрубера і скрубер-бутари залежить від їхнього діаметра і визначається за формулою:

, хв^-1 (5.8)

де D - діаметр барабана, м.

Кут нахилу промивних машин визначає швидкість руху матеріалу вздовж корита або барабана. Збільшення кута нахилу барабана приводить до збільшення продуктивності апарата і зменшення ступеня стирання рудних мінералів. Збільшення кута нахилу корита мийки приводить до протилежних результатів.

Збільшення висоти зливного порогу в промивних машинах приводить до зменшення крупності частинок, що виносяться зі зливом, і до збільшення ступеня стирання матеріалу.

Витрата води на промивку повинна бути оптимальною. Недостатня витрата води, що подається в машину, приводе до погіршення процесу. Підвищується густина пульпи, внаслідок чого в злив виносяться крупні зерна руди, а також підвищується вихід нерозмитої глини з митою рудою.

Витрати води на промивку складають від 2 до 6 м³/т.

Підвищення температури води від 10 до 40єС сприяє збільшенню швидкості розмиву глини приблизно в два рази.

Сольовий склад води теж суттєво впливає на ефективність процесу промивки. Добавка реагентів (кальцинованої соди, рідкого скла та ін.) підвищує ефективність промивки і знижує тривалість розмиву глини.

Вибір типу машини для промивки здійснюється залежно від категорії промивності, крупності матеріалу і необхідної продуктивності. Для грудкового матеріалу доцільно використовувати скрубери важкого типу, для середньопромивного крупністю до 150 мм - коритні мийки і вібраційні апарати, для матеріалів середньої крупності і легкопромивних - скрубери легкого типу і барабанні грохоти. Для дезинтеграції важкопромивних пісків варто вибирати апарати, що забезпечують тривале перебування в робочій зоні при інтенсивному механічному впливі.

Контрольні запитання

Галузь застосування процесу промивки.

Якими фізичними властивостями характеризуються глини?

Класифікація руд за промивністю.

Опишіть конструкції і принцип дії машин і апаратів для промивки.

Основні фактори, що впливають на показники промивки.