Тонкое грохочение в технологии обогащения минерального сырья

В статье рассмотрены факторы, которые влияют на выбор и основные технологические характеристики грохотов, а также преимущества использования технологии тонкого грохочения в различных отраслях горно-обогатительной промышленности. Хотя объем добычи золота из россыпей уменьшился, они продолжают быть наиболее привлекательным объектом для промышленного освоения как в современных условиях, так и в долгосрочной перспективе.

Содержание:

• Мокрое тонкое грохочение
  • Содержание твердого в питании
  • Ситовая характеристика
  • Ячейка сита и живое сечение (соотношение эффективной суммарной площади отверстий к общей площади сетки)
  • Тип мокрого грохота с единичной подачей питания и дополнительной распульповкой
• Рис. 1. Репульпирующий грохот Деррика
• Рис. 2. Пульпирующий желоб
  • Грохоты с мультипитателями
• Рис. 3. Схема грохота с мультипитателем
• Рис. 4. Грохот Stack Sizer™
  • Обезвоживающие грохоты
• Рис. 5. Обезвоживающий грохот, питаемый батареей гидроциклонов
• Рис. 6. Обезвоживающий грохот с разрежением
  • Новый тип материала сит для тонкого грохочения – полиуретан (ПУ)
• Тонкое сухое грохочение
  • Типы сухих грохотов
• Рис. 7. Однодечный сухой грохот с двойным бункером подрешетного
  • Факторы, влияющие на процесс сухого грохочения
  • Выбор конструкции питателя
• Критерии выбора конструкции грохота
• Примеры и преимущества применения тонкого грохочения
  • Классификация
  • Повышение качества концентрата
  • Улучшение извлечения в гравитационной сепарации
  • Извлечение и обезвоживание тонких классов
  • Промежуточное грохочение в обогащении золотосодержащих руд
  • Улучшение параметров флотации
• Выводы

Грохочение – процесс классификации частиц по их геометрическому размеру. Форма частиц и удельный вес материала, из которого они состоят, могут иметь определённое значение, но в гораздо большей степени разделение зависит от размера частиц.

Технический прогресс в конструктивных решениях современных грохотов, а также разработка износоустойчивых, незабивающихся сеток сделали применение тонкого грохочения в технологических схемах обогатительных фабрик экономически целесообразным. В общем случае, мы говорим о тонком рассеве в диапазоне от 10 мм до 38 мкм (400 меш). Тонкое грохочение, как правило, осуществляется с использованием высокочастотной, низкоамплитудной вибрации сетки по линейной (возвратно-поступательной) или эллиптической траекториям. Такие – сочетающие высокие производительность и эффективность разделения – типы грохотов являются предметом рассмотрения в данной статье.

Стационарные грохоты обычно дешевле за одно устройство. Однако они имеют значительно меньшую производительность, и поэтому для достижения приемлемой эффективности разделения требуется большее количество устройств, работающих параллельно, часто, в несколько стадий. При необходимости очень точного разделения с минимальными погрешностями используют грохоты с плоскокруговым движением решетки.

Тонкое грохочение применимо как к мокрым, так и сухим процессам разделения, но механизмы разделения при этом существенно отличаются. В мокром грохочении частицы подаются на грохот в пульпе – меньшие по размеру, чем размер ячейки сита, проходят сквозь него вместе с жидкостью, и процесс разделения заканчивается на относительно небольшой длине решетки. После того, как большая часть жидкости ушла, и до того, как будет добавлена дополнительная, обеспечивающая дальнейший отсев тонких частиц жидкость, грохот работает как обычный вибрационный конвейер. В большинстве случаев, требования к оборудованию могут быть определены, исходя из удельной производительности на ширину решетки. Например – т/час/м.

Сухое грохочение в большой степени статистический процесс – по мере продвижения к концу сита частицы многократно сталкиваются с поверхностью решетки, катясь или скользя по ней. Для прохождения сквозь ячейку частица должна быть расположена точно напротив отверстия, что определяется вероятностными законами. Грохоты сухого типа требуют определенной длины сита для обеспечения приемлемой эффективности разделения, и, т. о., важным конструктивным параметром становится площадь решетки. Требования к оборудованию могут быть определены на основе удельной производительности на площадь решетки. Например – т/час/м2.

Ситовая характеристика одного или более продуктов является важной характеристикой для грохота при ряде технологических процессов. Однако не менее важна для оценки работы грохота эффективность разделения. С практической точки зрения, эффективность грохочения аналогична понятию извлечения, тогда как ситовая характеристика продукта сходна с понятием класса.

Эффективность грохочения может пониматься как доля от части питания, правильно отсеянной грохотом. По заданному классу могут быть рассчитаны три показателя эффективности: питания, подрешетного и надрешетного. Надрешетная эффективность – это доля плюсового относительно размера разделения класса в питании, полученная в надрешетном. Аналогично, подрешетная эффективность – это доля минусового относительно размера разделения класса в питании, полученного в подрешетном. Общая эффективность – это общая доля частиц, правильно рассеянных относительно их количества в питании.

Для расчета эффективности по заданному размеру разделения необходимы следующие данные:
A – % плюсового класса в питании;
B – % минусового класса в питании (100 – A);
C – % плюсового класса в надрешетном;
D – % минусового класса в подрешетном.

Разделение по массе и значения эффективности рассчитываются следующим образом:

Например, при грохочении на классе разделения 140 меш для питания, содержащего 95,9% класса – 140 меш, после грохочения ситовой анализ надрешетного показывает содержание 58,4% класса –140 меш, тогда как для подрешетного – содержание того же класса составляет 98,7%. Таким образом, А = 4,1, B = 95,9, C = 41,6, D = 98,7. Используя вышеприведенные уравнения, получаем U = 93,1, O = 6,9, EU = 95,8, EO = 70,5, и E = 94,7. В этом примере, грохот правильно рассевает примерно 95% материала.

Существует мнение, что тонкое грохочение в большей степени искусство, чем наука (Matthews 1985). В отличие от грубого грохочения, несмотря на огромное количество экспериментальных данных, разработка точной математической модели и/или справочных таблиц для тонкого грохочения были до сегодняшнего дня невозможными. Точные требования к грохоту для тонкого рассева, параметры работы, эффективности и т. д. могут быть наилучшим образом определены в результате полномасштабных испытательных грохочений представительных образцов питания. Производители грохотов, как правило, наиболее профессиональны в предоставлении рекомендаций по предварительному подбору типа грохота, а также подготовлены для проведения полномасштабных испытаний.

Мокрое тонкое грохочение

Выбор и параметры использования соответствующего грохота для мокрого рассева зависят от цели технологического процесса. Например, технологически целесообразно максимизировать надрешетную эффективность (правильное удержание плюсового класса в надрешетном) в циклах измельчения с использованием грохотов. Весь грубый, нераскрытый материал должен быть отделен грохотом и направлен обратно на измельчение. Подрешетная эффективность также важна, но процесс допускает определенное количество тонких частиц в возвращаемом продукте.

Извлечение твердого на тонком мокром грохоте является другим примером, когда надрешетная эффективность играет критическую роль. Если спецификация продукта требует минимального содержания тонких классов, подрешетная эффективность будет более важна – грохот должен отсеять практически всю тонкую фракцию из питания. В процессах обезвоживания предпочтительной будет низкая подрешетная эффективность, поскольку целью процесса является извлечение и обезвоживание возможно большего количества частиц. В каждом из приведенных примеров используются разные типы грохотов с различными рабочими параметрами.

Рассмотрим факторы, влияющие на производительность процесса при мокром рассеве. Производительность тонкого мокрого грохочения определяется как оптимальный расход питания при достижении заданных свойств продуктов. Расход питания, обычно выраженный как расход по сухому твердому (т/час), является одним из наиболее важных параметров работы грохота. Зная производительность грохота, можно рассчитать общее необходимое количество машин для достижения требуемых параметров технологического процесса в целом.

Превышение оптимальной производительности приводит к увеличению неправильного рассева частиц, а также снижает срок службы сеток. Тем не менее, с учетом других факторов, оптимальная производительность может быть несколько превышена без значительного ухудшения эффективности. Лучшим способом определения оптимальной производительности являются полномасштабные испытания процесса грохочения представительного образца питания.

Содержание твердого в питании

Как указывалось выше, частицы, тоньше размера разделения, проводятся в подрешетное пространство посредством пульповой жидкости. Таким образом, существенное влияние на эффективность грохочения оказывает плотность питания – при уменьшении содержания твердого увеличивается эффективность по подрешетному продукту. С практической точки зрения, плотность питания при примерно 20-процентном содержании твердого является разумным компромиссом в незначительной зависимости от удельного веса твердого. Так, например, наибольшая эффективность рассева силикатного песка имеет место при 45-процентном содержании твердого в питании и удельном весе твердого в 2,6 т/м3. Для минерала с удельным весом в 5,0 питание, при обеспечении достаточной эффективности, должно содержать 55% твердого.

Для увеличения эффективности рассева по подрешетному (правильное помещение частиц меньше размера разделения) пульпа питания может содержать даже меньшее количество твердого (даже 10–15% по объему). Данные испытаний показывают, что более эффективно добавлять распульповывающую жидкость в подготовку питания, нежели непосредственно распылять ее в том же количестве на решетку в процессе грохочения. Напротив, поскольку для процессов обезвоживания целью является максимальная эффективность надрешетного, питание должно подаваться на грохот с максимальной плотностью.

Ситовая характеристика

Одним из важных факторов, влияющих как на производительность, так и на эффективность мокрого рассева, является ситовая характеристика питания. Поскольку частицы меньше размера разделения должны быть проведены в подрешетное пространство – производительность грохота обычно снижается при увеличении доли таких частиц в питании. Другим важным фактором является количество частиц, близких по размеру к классу разделения. Этот класс частиц определяется как класс, больший или меньший на 2 стандартных меш-размера, чем размер разделения. Близкоразмерный класс большего размера разделения затрудняет проведение частиц в подрешетное пространство и, в отдельных случаях, приводит к забиванию сеток. При большом количестве близкоразмерного класса еще одним важным фактором является правильный выбор материала и конструкции сетки.

Ячейка сита и живое сечение (соотношение эффективной суммарной площади отверстий к общей площади сетки)

В общем случае, чем больше размер ячейки, тем выше производительность грохота. Напротив, при уменьшении размера разделения уменьшается объем питания. Например, в результате полномасштабного испытательного грохочения было определено, что производительность грохота по ячейке в 250 мкм (60 меш) составляет 100 т/час. При уменьшении ячейки до 150 мкм снижение производительности может составить 20–40%. Производительность грохочения при постоянном размере ячейки также зависит от живого сечения сетки. Иногда, для увеличения срока службы сетки, целесообразно использовать таковые с меньшим живым сечением. Однако такое решение приведет к уменьшению производительности.

Тип мокрого грохота с единичной подачей питания и дополнительной распульповкой

Для максимального удаления тонких фракций из надрешетного продукта используется мокрый грохот с монопитателем и дополнительной распульповкой на грохоте. В качестве примера рассмотрим репульпирующий грохот на рис. 1 и рис. 2. Грохот оборудован разбрызгивающими насадками, направленными в специальные желобки между двумя и более секциями ситовых панелей. Как указывалось ранее, жидкость является главным транспортирующим агентом, проводящим тонкие фракции через отверстия сита в подрешетное пространство. Путем распульповывания надрешетного один или более раз достигается более эффективное удаление тонких фракций из надрешетного продукта. Наличие специальных репульпирующих зон на панелях важно, поскольку подача жидкости непосредственно на сита может значительно сократить срок службы сеток.

Рис. 1. Репульпирующий грохот Деррика	Рис. 2. Пульпирующий желоб

Грохоты с мультипитателями

Как указывалось ранее, процесс тонкого мокрого грохочения может заканчиваться на относительно короткой длине сита. Таким образом, идеальной была бы машина с короткой, но широкой ситовой поверхностью. Поскольку с практической точки зрения данный дизайн неудобен, ряд производителей сконструировали грохоты с мультипитателями. Как показано на рис. 3, грохот фактически состоит из двух или трех работающих параллельно коротких сит, достигая той же цели, что и один короткий, широкий грохот. Грохоты с мультипитателем превышают производительность обычных аналогичных машин с монопитателями на 50–125%.

Грохоты с мультипитателями предпочтительнее использовать, когда необходимо добиться качественного подрешетного продукта (высокая эффективность по подрешетному) с небольшим допустимым количеством тонкого в надрешетном материале. Derrick Corporation развила эту концепцию, представив на рынок мультидечный грохот под маркой Stack Sizer™ (запатентовано). Как показано на рис. 4, данный грохот фактически состоит из пяти ситовых поверхностей, установленных параллельно одна над другой.

Рис. 3. Схема грохота с мультипитателем	Рис. 4. Грохот Stack Sizer™

Обезвоживающие грохоты

Существуют два типа обезвоживающих грохотов. Первый, наиболее распространенный, – грохот линейного возвратно-поступательного движения с горизонтальным расположением сита (см. рис. 5). Питание грохотов этого типа, в общем случае, имеет, возможно, более высокое содержание твердого. Минимизация жидкости в питании увеличивает извлечение твердого в надрешетном продукте – грохот работает как вибрационный конвейер, вытряхивая жидкость из материала по мере его продвижения к выходному накопителю. Влажность надрешетного продукта снижается по мере увеличения вибрационного ускорения и гравитационных сил, прилагаемых к продукту грохотом.

Второй тип обезвоживающих грохотов – грохот наклонной конструкции с разрежением в подрешетном пространстве, способствующем удалению жидкости из надрешетного продукта. Как показано на рис. 6, подрешетное пространство грохота, предлагаемого Derrick Corporation, подсоединено к входному отверстию вентилятора. Использование этого грохота позволяет достичь меньшей влажности надрешетного продукта, чем на горизонтальных машинах линейного движения, и наиболее подходит для частиц крупнее 75 мкм (200 меш).

Рис. 5. Обезвоживающий грохот, питаемый батареей гидроциклонов	Рис. 6. Обезвоживающий грохот с разрежением

Новый тип материала сит для тонкого грохочения – полиуретан (ПУ)

Разработка ПУ сит с высоким показателем по живому сечению, износоустойчивых, с длительным сроком службы, является, возможно, наиболее значительным достижением в технологии тонкого мокрого грохочения. Derrick Corporation предлагает ситовые ПУ панели с минимальным размером ячейки в 100 мкм (140 меш) и живым сечением, сопоставимым с плетеными стальными сетками. Так, например, 150 мкм (100 меш) ПУ панель имеет живое сечение в 35%. Срок службы тонких ПУ панелей превышает таковой для стальных сеток в 10–20 раз. Кроме того, ПУ панели гораздо менее склонны к забиванию. До появления тонких ПУ панелей разработчики предпочитали избегать применения тонких грохотов – из-за высоких эксплуатационных затрат на замену тонких стальных сит. С возможностью использования износостойких ПУ панелей технологические решения по применению процесса тонкого грохочения из непрактичных становится экономически целесообразными и даже выгодным. В последнем разделе этой статьи приводится ряд примеров длительного срока службы, типичного для тонких ПУ панелей.

Тонкое сухое грохочение

Промышленные минералы и пески, как правило, подвергаются рассеву для получения продукта, отвечающего требуемым спецификациям по размеру частиц. Тонкие грохоты обычно устанавливаются после установок измельчения или осушки. Многостадийные циклы измельчения с использованием грохотов, работающих группами на различных уровнях, являются обычным вариантом компоновки обогатительного оборудования. Минеральные и другие продукты, производимые с использованием тонкого сухого грохочения, включают кварцевый песок, нефелиновые сиениты, оливиновые пески, известняк, графит, полипропиленовые и полиэтиленовые гранулы и т. д.

Сухие грохоты, должным образом подобранные под технологический процесс, обеспечивают исполнение жестких требований к продукту по геометрическому размеру частиц. Пример тому – подрешетные продукты с очень небольшим, если вообще допустимым содержанием грубых частиц, либо надрешетные продукты с очень низким содержанием тонкой фракции. Для правильного подбора типа грохота, угла наклона сит, оптимальной конструкции и материала сеток необходимо проведение тщательных испытаний по грохочению представительного образца материала.

Типы сухих грохотов

Рис. 7. Однодечный сухой грохот
с двойным бункером подрешетного

Высокочастотные вибрационные грохоты для тонкого сухого грохочения обычно поставляются как одно- и двухдечные машины. (Трехдечные машины также изготавливаются, однако обычно не рассматриваются технологами ввиду экономической нецелесообразности). Так, возможно получение двух подрешетных продуктов и одного надрешетного на однодечном грохоте. Это потребует двойного бункера подрешетного, при этом более грубое сито ставится на первую позицию деки. Аналогично, двухдечный грохот может быть скомпонован для производства четырех продуктов. Пример однодечного грохота приведен на рис. 7.

Вибрационные грохоты для сухого рассева обычно оперируют на частоте в 1500–3600 мин-1 с ускорением 3–5 G. Более грубое разделение может производиться на нижних частотах, тогда как тонкие разделения требуют более высоких частот. Угол наклона панелей может меняться в диапазоне 25–45°, при этом для некоторых продуктов, например, графита, требуются еще более наклоненные конструкции. В общем случае, материал грохотится при угле наклона панелей, близком к углу естественного уклона. Грохоты с мультинаклоненными панелями, с уменьшением угла к выходу из грохота, применяются в случаях, когда в материале присутствует значительное количество фракции, близкой по размеру к классу разделения.

Факторы, влияющие на процесс сухого грохочения

На выбор грохота для процесса сухого грохочения оказывают влияние несколько факторов. Характеристики питания, дизайн и конструкция грохота, параметры эксплуатации, ряд других переменных, – все они должны быть учтены при выборе машины.

Влажность
Повышенный уровень влажности питания может оказать самое негативное влияние на эффективность сухого рассева. При тонком разделении даже 0,5-процентное изменение влажности может привести к забиванию сита и значительному уменьшению производительности. Это происходит из-за того, что тонкие частицы, имеющие высокое соотношение поверхности к объему, удерживают большее количество влаги, нежели более грубые. Наиболее тонкие частицы агломерируют друг с другом, либо с более грубыми частицами, что приводит к забиванию ячеек сита и, как следствие, к снижению живого сечения сита, препятствующего прохождению тонких частиц сквозь него. Таким образом, питание сухого грохота должно быть максимально сухим.

Угол естественного уклона
Тонкое сухое грохочение обычно производится с наклоном грохота на угол естественного уклона рассеваемого материала либо на близкий к нему угол. Угол естественного уклона является одним из наиболее важных параметров при выборе наклоненного вибрационного грохота. Некоторые материалы грохотятся при углах, даже несколько больших угла естественного уклона, что обеспечивает перекатывание материала по поверхности решетки и обеспечение доступа к решетке тонким частицам.

Насыпная плотность и удельный вес
Другим важным фактором, влияющим на эффективность сухого грохочения, является насыпная плотность рассеваемого материала. Более тяжелый проходит через сито быстрее легкого. Удельный вес частицы, или точнее, разница между удельным весом частицы и окружающего воздуха влияет на скорость падения частицы. Окружающий частицу воздух хотя и имеет меньший удельный вес, но также оказывает сопротивление движению.

Ситовая характеристика
Как и в мокром грохочении, ситовая характеристика материала питания и количество близких к размеру разделения частиц влияют на производительность и эффективность грохочения. При увеличении доли тонких частиц в материале питания, для достижения тонким классом поверхности решетки становится необходима большая удельная площадь сита. Грубые близкие к классу разделения частицы имеют тенденцию концентрироваться у поверхности сита и препятствовать прохождению более тонких частиц сквозь решетку. Тонкие близкие к классу разделения частицы проходят ячейки сита медленнее более тонких частиц, обуславливая потребность в большей поверхности сита.

Форма частиц
В некоторых случаях существенную роль играет форма частиц. Например, некоторые месторождения силикатного песка содержат частицы достаточно круглой формы. Если диаметр значительной части питания близок к размеру разделения, производительность грохота и его эффективность может снизиться, если к строению полотна сита не применить особый подход. Определенные проблемы могут возникнуть с плоскими частицами слюды или природного графита. Обычно эти трудности могут быть решены комбинацией особого дизайна ситовой панели и изменением угла ее наклона.

Выбор конструкции питателя

Конструкция питателя также важна. Главной целью питателя является достижение равномерного распределения питания по ширине панели грохота одновременно со снижением износа полотна сита. В зависимости от размера частиц, изнашиваемости материала сита, конструкция питателя может быть как простой коробкой, так и достаточно сложной конструкцией, уменьшающей линейную скорость питания до подачи его непосредственно на сито.

Критерии выбора конструкции грохота

Для определения предварительных требований к оборудованию, рабочих условий и оценочных характеристик работы грохота необходим целый ряд данных. Так, для тонкого мокрого грохочения необходима следующая информация:

1. Общий массовый расход питания на грохот по твердому (т/час), включая циркуляционную нагрузку
2. Удельный вес сухого твердого
3. Плотность пульпы питания
4. Предполагаемый минимум и максимум по расходу питания и его плотности
5. Ситовая характеристика питания
6. Размер разделения
7. Требуемые спецификации продуктов, включая все ограничения на плотность пульпы до и после грохота
8. Все требования по компоновке машины, ограничения на ее габариты, включая высоту помещения монтажа

Для тонкого сухого грохочения необходимы следующие данные:

1. Общий массовый расход питания на грохот по твердому (т/час), включая циркуляционную нагрузку
2. Насыпная плотность
3. Содержание влаги в питании
4. Угол естественного уклона
5. Размер разделения и спецификации продуктов
6. Температура разделяемого материала
7. Диапазон изменения температуры окружающей среды
8. Все требования по компоновке машины, ограничения на ее габариты, включая высоту помещения монтажа

В дополнение к вышеприведенной информации полезно представить технологическую схему для лучшего понимания того, как будет использоваться грохот.

Примеры и преимущества применения тонкого грохочения

Классификация

Преимущества тонкого грохочения в циклах измельчения наиболее ярко проявляются в случае значительной разницы в плотности ценного минерала и пустой породы. При традиционных методах классификации, с применением гидроциклонов или спиральных классификаторов, разделение частиц происходит по разнице в скорости осаждения. Однако, при наличии разницы в удельном весе измельчаемых минералов, крупные частицы жильной породы, частицы промежуточных продуктов измельчения и тонкие частицы концентрата имеют сходные скорости осаждения. Это приводит к неправильной классификации, и как результат, тонкий концентрат направляется обратно в мельницу и переизмельчается. В таком случае использование тонкого грохочения, классифицирующего частицы только по геометрическому размеру, может давать значительные преимущества как в смысле производительности мельницы, так и снижая удельное энергопотребление на тонну измельчаемой продукции.

В качестве примера приведем замену гидроциклонов в секциях измельчения на тонкие грохоты при производстве ильменита. Циркуляционная нагрузка снизилась с 300–350% до 100%, производительность секции возросла на 30%.

Национальная Сталепроизводящая Компания (NSPC), горно-обогатительная компания из Миннесоты (США), испытывала проблемы с недостаточной производительностью и низким качеством продукции. Вместо того, чтобы тратить значительные инвестиционные средства и время на строительство дополнительных секций измельчения, NSPC решила модифицировать измельчение второй стадии с улучшением качества классификации (Wennen, Nordstrom and Murr 1997). Первоначально продукт мельницы направлялся на батарею гидроциклонов, пески которых возвращались в питание мельницы. В новой схеме, первоначальное питание направляется на гидроциклоны, а уже их пески являются питанием мельницы. Продукт мельницы подается на грохот, оборудованный ПУ панелями для тонкого грохочения. Подрешетное грохота объединяется со сливом гидроциклона и образует продукт секции измельчения. Надрешетное грохота подается на магнитную сепарацию и обратно в мельницу возвращается уже только концентрат. Преимущества новой схемы достаточно существенны – производительность возросла на 30–34%, а удельное энергопотребление снизилось на 24%. Более того, с уменьшением количества промежуточного продукта измельчения (в связи с более эффективной классификацией на грохоте) было получено то же качество концентрата при более грубом помоле.

Еще один пример – ОАО «Соколово-Сорбайское ГПО» – одно из крупнейших предприятий по производству железорудного концентрата на территории СНГ. После проведения промышленных испытаний высокочастотного грохота Стек-Сайзер™ был подписан контракт на поставку дополнительно 24 грохотов Derrick™ Corp. Часть грохотов применяется для получения магнетитового концентрата с содержанием железа выше 68%. Остальные будут использоваться как часть программы для исключения одной из стадий измельчения на каждой из секций обогащения, что приведет к радикальному снижению затрат (в т. ч. и энергозатрат) на измельчение. На текущий момент ОАО дополнительно закупает 7 грохотов Стек-Сайзер™, доводя общее количество установленных машин до 32.

Два предприятия по переработке полевого шпата Esan в Milas (Турция) модернизировали технологический процесс, применив высокочастотные грохоты с ПУ панелями 0,23 и 0,50 мм (Guven и Bozdogan 1998). Грохоты использовались для замыкания циклов измельчения с использованием шаровых мельниц, где питание на грохоты подавалось с содержанием твердого 48–55%. Такая достаточно высокая плотность была необходима для поддержания 45-процентной плотности подрешетного продукта, который подавался на пенную флотацию без дополнительного обезвоживания. Даже в этих условиях общая эффективность рассева достигала 94–99%. Предпочтение использованию грохотов было отдано, поскольку другими методами классификации невозможно было минимизировать попадание тонких фракций на флотацию. Долговечные, износостойкие, незабивающиеся ПУ панели в значительной степени способствовали высокой экономической эффективности проекта. Средний срок службы панелей на заводах Esan превышает 7200 часов.

Повышение качества концентрата

Тонкое грохочение используется на большом количестве железорудных предприятий для снижения содержания кремнезема в конечном концентрате. Путем отсева классов −75…+53 мкм (−325…+200 меш) из конечного магнитного концентрата с использованием тонкого мокрого грохочения уровень содержания кремнезема может быть снижен до 1–1,5% (Weinert and Salmi 1984; Derrick, Wennen and Nordstrom 1989). Инвестиционные и эксплуатационные затраты при тонком грохочении значительно ниже, чем при достижении тех же технологических параметров дальнейшим измельчением либо пенной флотацией.

При внедрении грохотов тонкого грохочения «Деррик» на дробильно-обогатительной фабрике ОАО «Карельский Окатыш» на питании головной мельницы получена экономия по электроэнергии 14 156,8 кВт·ч (или 11,5 млн рублей), по помольным шарам 1 076,8 т (14,32 млн рублей), прирост по выпуску дополнительного концентрата 119 167,9 т. Первый грохот был установлен в декабре 2002 г. Ни он, ни установленные позднее остальные девять грохотов Derrick™ не имели остановок по неисправности.

На ОАО «Ковдорский ГОК» при производстве аппатито-бадделеитового концентрата в цикле подготовки питания флотации за счет установки грохотов «Деррик» извлечение бадделеита в концентрат выросло с 14,7% до 26,4%. Начиная с опробования в 1992 году одного грохота, предприятие за прошедшие 10 лет поэтапно увеличило парк грохотов «Деррик» до 32 единиц, что доказывает высокую надежность и эффективность данного оборудования.

Ранее дуговые грохоты были стандартным оборудованием в промышленности. В настоящее время, ввиду своей эффективности, высокочастотные вибрационные грохоты с мультипитанием распространяются все более широко.

Улучшение извлечения в гравитационной сепарации

Железорудная Компания Канады (IOCC) использовала грохот с монопитателем, оборудованный ПУ сеткой в 350 мкм, на рассеве питания спирального классификатора для извлечения тонкого гематита из хвостов магнитной сепарации (Penny 1996). Удаление грохотом грубого кремнезема позволило настроить спиральные классификаторы на извлечение большей доли класса −425…+75 мкм (−40…+200 меш) равно, как и более тонкого гематита, который ранее уходил в хвосты. Грохочение до спирального классификатора позволило увеличить извлечение железа на 2,5%, что в годовом выражении составило дополнительно 500 тыс. т/год.

Извлечение и обезвоживание тонких классов

Для извлечения и обезвоживания классов −150…+38 мкм (−100…+400 меш) промышленных (хвосты), городских и карьерных стоков и т. п. была разработана установка, состоящая из батареи гидроциклонов малого диаметра, пески которых являются питанием вибрационного грохота (Guven and Kelley 1996). Стоки (обычно слив спирального классификатора) подаются в питание батареи 102 мм (4″) гидроциклонов, расположенных непосредственно над горизонтальным, высокоинерционным линейным грохотом. Разделение фактически обеспечивается гидроциклонами, их пески высокой плотности подаются на грохот уже для обезвоживания. Поскольку в вязком, высокоплотном (60–70% твердого) питании содержание влаги минимизировано, прохождение тонких классов в подрешетное затруднено, что является положительным эффектом. Высокоинерционный грохот, оборудованный 500 мкм ПУ ситами, транспортирует обезвоживаемый материал, на выходе из установки представляющий из себя сыпучую субстанцию. Для более полной очистки (дешламирования) прудов-отстойников пески гидроциклонов могут быть еще более сгущены.

Промежуточное грохочение в обогащении золотосодержащих руд

Разработанные в последнее время надежные и эффективные грохоты, оснащенные тонкими ПУ сетками, стали важным технологическим элементом в обогащении золотосодержащих руд (Reinhofer 1988). Основное технологическое предназначение такого грохота заключается в удержании более грубого активированного угля в надрешетном продукте, позволяя более тонким классам тонкоизмельченной руды проходить в следующий резервуар технологического каскада. Поскольку активированный уголь имеет низкий удельный вес, разделение исключительно по геометрическому размеру приобретает в данной технологии критическое значение.

Улучшение параметров флотации

Железорудное предприятие Samitri (Бразилия) производило железорудный окатыш с содержанием кремнезема 3,0–3,5% и продавало его в качестве сырья на металлургическое предприятие. С появлением нового клиента и ужесточением требований к концентрату по кремнезему до 1% Samitri внедрило дополнительные технологические операции с использованием тонкого грохочения и последующей флотации (Valine et al 1996). Только флотация была неэффективной, поскольку питание содержало около 35% класса +150 мкм (100 меш) – лабораторные исследования показывали, что питание флотации, для достижения спецификации по концентрату, должно содержать не более 5–10% класса +150 мкм (100 меш). В 1992 г., т. о., Samitri установил 24 грохота с мультипитанием для отсева класса +150 мкм (100 меш) из питания флотации.

В течение первого года эксплуатации на Samitri использовались тонкие проволочные сита. В 1994 году были установлены первые ПУ панели с ячейкой в 0,18 мм (80 меш), что привело к значительному уменьшению эксплуатационных затрат. Срок службы проволочных сеток составлял около 250 часов, тогда как ПУ панели стабильно служили более 7000 часов (или почти год) без ухудшения качества рассева.

Выводы

Технический прогресс в конструктивных решениях современных грохотов, а также разработка износоустойчивых, незабивающихся тонких, вплоть до 100 мкм (140 меш) ПУ сеток сделали применение тонкого грохочения в технологических схемах обогатительных фабрик экономически целесообразным. Эти преимущества истинного разделения материала по геометрическому размеру достигаются на высокопроизводительных грохотах, оборудованных незабивающимися ПУ панелями с длительным сроком службы.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Matthews, C.W. 1985. General Classes of Screens. In SME Mineral Processing Handbook, ed.
2. N.L. Weiss. 3E-1. Wennen, J.E., W.J. Nordstrom, and D.L. Murr. 1997. National Steel Pellet Company’s Secondary Grinding Circuit Modifications. Comminution Practices. 19–25.
3. Bleifuss, R.L. 1968. The Mineralogy of Taconite Products as Related to the Augmentation of Magnetic Middlings. Proceedings of the 41st Annual Meeting of the Minnesota Section AIME and the 29th Annual Mining Symposium.
4. Guven, O.N. and I Bozdogan 1998. High Speed Screening Technology in a Grinding and Flotation Circuit. Innovations in Mineral and Coal Processing – Proceedings of the 7th International Mineral Processing Symposium. Istanbul, Turkey.
5. Weinert, J.D. and R.W. Salmi. 1984. Recent Applications of Fine Screens at Minntac. Skillings Mining Review. 23-Jun-1984.
6. Derrick, H.W., J.E. Wennen, and W.J. Nordstrom. 1989. Proceedings of the 50th Annual University of Minnesota Mining Symposium.
7. Penny, B. 1996. An Integrated Approach to Iron Ore Recovery at the Iron Ore Company of Canada. 28th Annual Operator’s Conference of the Canadian Mineral Processors. 213–225.
8. Guven, O.N. and C.P. Kelley. 1996. Dewatering of Fine Particle Waste Using the Derrick Dewatering System. Changing Scopes in Mineral Processing — Proceedings of the 6th International Mineral Processing Symposium. Kusadasi, Turkey.
9. Reinhofer, R. 1988. The Design and Development of the Derrick CIP/CIL Interstage Screen. Intermountain Mining and Processing Operators Symposium. Elko, Nevada.
10. Valine, S.B., J.R. V Futado, G Martins, D.L. V Policarpo, F.C. da Silva Quintao. 1997. Process Improvements at Samitri, Brazil. Mining Engineering. 49: 4.