От редакции журнала "Зoлотодобыча". Приведенная ниже статья написана в 1951 году, однако по нашему мнению с тех пор никто не описал работу концентрационных столов точнее и понятнее. Надеемся, что эта статья будет полезна многим специалистам.
--------------------------
Колыма, 1951, №3
Концентрационные столы широко применяются в современной практике обогащения для обработки рудных минералов мелких классов. Разделение на концентрационных столах происходит по удельным весам под действием струи воды.
Первыми аппаратами для обогащения в истории развития горного дела были неподвижные столы, которые и послужили в дальнейшем образцом для механических столов.
Первый механический стол непрерывного действия был изобретен в 1797 г., у него направление качательного движения было параллельно направлению струи воды. При таких условиях главное действие качания стола заключалось лишь в расслоении материала. Благодаря тому, что качания носили характер толчкообразного движения, мелкие зерна тяжелого минерала двигались против течения пульпы, вверх.
В 1896 году появился качающийся концентрационный стол конструкции Вильфлея, который после некоторого усовершенствования получил широкое применение в области обогащения руд редких и черных металлов, каменного угля, а также россыпных месторождений. Позднее появился еще ряд качающихся концентрационных столов, которые различаются по конструкции деки, приводного механизма и форме рифлей.
На современных концентрационных столах движение деки производится в направлении, перпендикулярном направлению течения воды.
Главное различие между столами с продольными и поперечными качаниями заключается в следующем: в первом случае качание стола параллельно струе смывающей воды и передвижение более тяжелых зерен концентрата происходит в направлении, противоположном движению струи воды. Недостаток таких столов состоял в том, что они разделяли материал только на два продукта: на концентрат, который разгружался в головном конце стола, и на хвосты, увлекавшиеся водой и разгружавшиеся в хвостовом конце стола.
Во втором случае качания стола, будучи перпендикулярными к струе смывающей воды, обусловливают передвижение тяжелых зерен под прямым углом к направлению этой струи. На этом столе материал расходится веером и может разделяться на любое количество продуктов. Преимущества современных концентрационных столов совершенно очевидны.
Концентрационный стол представляет собою широкую плоскость, по которой из распределительного ящика равномерным слоем течет вода. Плоскость стола наклонена под небольшим углом в направлении от «А» до «В», перпендикулярно возвратно-поступательному качательному движению всей плоскости (рис. 1).
Исходный материал в виде пульпы поступает в загрузочный желоб и отсюда веерообразно стекает вниз. Прерывисто-поступательное движение стол получает от приводного механизма в направлении от края стола «С» к краю «Д».
Разгрузка хвостов производится со стороны «В», а разгрузка концентрата со стороны «Д».
Разделение материала на качающемся столе обуславливается главным образом двумя силами:
- силой воды, текущей вниз по наклону стола, и
- силой, получаемой от движения стола и действующей под прямым углом к направлению течения воды.
Сила текущей воды не одна и та же для всех водных струй. На поверхности стола скорость воды практически равна нулю; наибольшая скорость водных частиц приходится на поверхностный слой воды. Причем скорость уменьшается не пропорционально глубине, а быстро падает по мере приближения к деке. Это является основным положением при условии, что поток вполне ламинарный.
Очевидно, что частицы материала, расположенные на дне потока, относительно медленно передвигаются на поверхности стола, так как меньше подвергаются силе воды, стекающей вниз по наклону стола, чем частицы, находящиеся наверху. Вследствие этого верхний слой материала перемещается на столе в направлении текущей струи воды значительно быстрее, чем нижний.
Действующая сила, вызываемая возвратно-поступательным движением стола, также обеспечивает неодинаковую подвижность частиц на столе. Нижний слой частиц будет иметь большее продольное перемещение, чем верхние слои частиц.
Экспериментальные данные о концентрации в слое жидкости, текущей по наклонной плоскости, свидетельствуют о том, что в нижнем слое концентрируются мелкие тяжелые частицы, а в верхнем крупные легкие частицы.
Графически перемещение частиц минералов может быть изображено следующим образом:
Представим на деке стола два зерна: d1— легкого минерала и d2 — тяжелого минерала; причем d1 по размеру больше, чем d2
На схеме (рис. 1) представлены векторами V1, и V2 пути движения зерен под действием смывной силы воды по наклонной плоскости и векторами С1 и С2 под действием инерции, вызываемой возвратно-поступательным движением стола. В результате сложения сил, действующих на минеральную частицу, мы получим равнодействующие V и V2, определяющие направление траектории движения на поверхности стола.
Очевидно, что угол отклонения частиц будет зависеть от соотношения V и С:
Чем больше скорость смывания частиц, тем больше угол и тем больше отклонение движения от направления качательного движения стола.
В результате минеральные частицы движутся в соответствии со своими удельными весами по расходящимся в виде лучей прямым путям, поэтому будут сходить с поверхности стола в различных местах, разделяясь друг от друга.
Разделение происходит тем легче и полнее, чем больше угол между путями движения минеральных частиц различных удельных весов.
Рассмотрим характер движения деки стола
При движении деки стола вперед минеральные частицы, находящиеся на ее поверхности, силой трения удерживаются на деке и перемещаются вместе с ней от начала до конца переднего хода. В конце переднего хода скорость деки (и частиц) достигают максимума. Обратный ход (назад) деки начинается с быстрого возрастания скорости до максимума. Трение между минеральными частицами и декой в этот момент становиться недостаточным для того, чтобы частицы могли удерживаться на деке и двигаться с ней обратно. Сила инерции частиц в этот момент превзойдет силу трения. Поэтому зерна скользят вперед под действием приобретенной силы инерции до тех пор, пока последняя не будет израсходована на преодоление сопротивления. Затем зерна снова перемещаются вперёд вместе с декой до конца ее переднего хода.
Таким образом, при возвратно-поступательном движении деки стола ускорение имеет асимметрический характер, результатом чего является прерывистое передвижение твердых частиц по деке в направлении от стороны приводного механизма в сторону разгрузки концентрата.
Расчеты показывают, что для частиц одинаковой крупности инерционное движение наиболее тяжелых минералов будет больше, и поэтому последние за время движения их, в силу инерции, будут проходить большие расстояния, чем зерна легкого минерала. По этой причине частицы различных минералов при концентрации на столе проходят неравные пути и в результате многократных качаний деки распределяются веерообразно.
Процесс расслоения минеральных частиц ускоряется и дополняется явлением сегрегации, т.е. просеиванием мелких частиц через промежутки между крупными зернами. Процесс сегрегации при сотрясательном движении частиц идет быстро и эффективно. В результате мелкие и тяжелые зерна минералов занимают на столе нижний слой, подвергающийся минимальному действию смывной воды.
Расслоение зерен минералов по удельным весам протекает эффективно благодаря наличию на поверхности деки стола нарифлений (рис. 2). Нарифления представляют ряд деревянных планок, прибитых к линолеуму перпендикулярно движению струи воды. При прохождении между рифлями вода образует вихревые потоки. В результате этих токов воды, а также и сотрясательных движений стола происходит расслоение зерен по удельным весам. При этом в нижней части нарифлений образуются мертвые пространства «а», в которых собираются тяжелые минеральные зерна и транспортируются вдоль стола. Более легкие зерна выносятся водой и смываются в поперечном направлении.
Чтобы удержать от быстрого смывания более легкие зерна и направить их в сторону качания, нарифления делаются с повышением от верхнего края стола «А» к нижнему «В». Например, на концентрационном столе Вильфлея верхние рифли делаются высотой 5—6 мм, а нижние 10—14 мм.
Кроме того, каждый рифль в продольном направлении со стороны качательного механизма «С» к стороне разгрузки концентрата «D» скашивается по высоте на нет, т. е. рифль имеет в продольном разрезе вид треугольника с очень острым углом. Это способствует лучшему отделению ценного минерала от пустой породы, а также лучшему распределению продуктов веером по поверхности стола.
Масса минеральных частиц, двигаясь в продольном направлении, будет постепенно выходить из-за рифлей, сначала появятся самые верхние слой, несущие в себе легкие частицы, которые сразу же будут смыты текущей в поперечном направлении водой; затем из-за рифлей выйдет следующий слой среднего удельного веса, который будет смыт водой позднее, и, наконец, из-за рифлей появится тяжелый минерал, лежащий в нижнем слое; этот последний будет смыт водой позднее всех.
После того как минеральные зерна выйдут из желобков между рифлями, окончательное отделение зерен пустой породы происходит на гладкой поверхности стола.
Таким образом, рифли предохраняют зерна тяжелого минерала от действия смывающей воды, позволяя задавать более сильный поток поперечной смывающей воды, чем обеспечивается более быстрое удаление хвостов с поверхности стола и более высокая его производительность.
Читать продолжение статьи
Дополнительная информация
Концентрационные столы разных производителей
-1+6
Василий, 17.05.13 09:00:23
Спасибо за дельную статью.