Середовища гравітаційних процесів

При гравітаційному збагаченні корисних копалин як середовища використовують воду, повітря, важкі рідини і суспензії, розчини електролітів. Реологічні властивості середовищ, що впливають на результати розділення: густина, в'язкість і стійкість.

Густина середовища – відношення маси середовища до його об’єму:

 

Δ = m* / W* ,                                         (1.5)

де Δ – густина середовища, кг/м³; m * – маса середовища, кг; W * – об’єм середовища, м³.

Найчастіше як середовище при гравітаційному розділенні корисних копалин використовується вода, густина якої за нормальних умов (тиск р = 0,1 МПа;температура Т = 293ºК) складає 1000 кг/м³. Густина повітря в нормальних умовах – 1,23 кг/м³.

Характеристики деяких важких рідин, застосовуваних в основному для аналізів і вивчення збагачуваності корисних копалин, наведені в табл. 1.1.

Таблиця 1.1 – Характеристики важких рідин

 

Назва	Хімічна формула	Густина, кг/м^3	Розчинність у
			воді	спирті	бензині	бензолі	ефірі
Хлористий цинк Тетраброметан Йодистий метилен Рідина Сушина-Рорбаха Рідина Клерічі	ZnCl2 C2H2Br4 CH2I2 BaI2 + HgI2 CH2(COOTl)2·HCOOTl	2070 2960 3320 3500 4200	+ - - + +	- + + + -	- + + + -	- + + + -	- + + + -

Важка рідина повинна відповідати наступним вимогам:

- густина рідини повинна бути значно більшою густини легкого мінералу, повинна бути регульованою і не повинна змінюватися з часом;

 - в'язкість рідини і її розчинність у воді повинні бути мінімальними;

 - токсичність рідини повинна бути в межах санітарних норм і вона не повинна взаємодіяти з розділюваними мінералами;

 - рідина повинна мати високу здатність до регенерації, а її вартість не повинна бути високою.

Найбільш повно цим вимогам відповідає тетраброметан (нетоксичний, недорогий, не розчинюється в воді і т.д.).

Аналогічні вимоги висуваються і до суспензій. Густина суспензій визначається густиною обважнювача і його об'ємним вмістом у суспензії:

 

                                     (1.6)

 

де Δ_с, Δ, δ_о - густина суспензії, води і обважнювача, кг/м³; с_о – об'ємна концентрація обважнювача в суспензії, частки од.

Як обважнювачі можуть бути застосовані: пірит, галеніт, магнетит, феросиліцій та ін.

У практиці гравітаційного збагачення для приготування суспензій на вуглезбагачувальних фабриках використовують магнетитовий концентрат густиною 4400 – 4700 кг/м³, на рудозбагачувальних фабриках – феросиліцій густиною 6800 – 7200 кг/м³, які задовольняють усім вимогам до обважнювачів.

В'язкість – властивість середовищ чинити опір відносному руху їхніх сусідніх елементарних шарів. Причина опорів, що виникають при русі рідин, є внутрішнє тертя між сусідніми дотичними шарами. Відповідно до закону Ньютона сили внутрішнього тертя:

F_T = S μ  , Н,                                  (1.7)

де F_T - сила внутрішнього тертя, Н; S - площа дотичних шарів, м²; μ - динамічний коефіцієнт в'язкості, Па∙с; du - різниця швидкостей руху сусідніх елементарних дотичних шарів, м/с; dh - відстань між осями сусідніх елементарних шарів, м; du/dh - градієнт швидкості, с^-1.

При нормальних умовах динамічний коефіцієнт в'язкості води μ = 0,001 Па∙с, а повітря μ = 0,000018 Па·с. Нормальні умови розділення забезпечуються при динамічній в'язкості розділового середовища, яка не перевищує 0,007 Па∙с.

Динамічний коефіцієнт в'язкості суспензії при об'ємній концентрації обважнювача до 40 % визначається за формулою Ванда:

 

,             (1.8)

де μ_с , μ₀ - динамічні коефіцієнти в'язкості суспензії і води, Па∙с; с_о - об'ємна концентрація обважнювача, частки од.

  Стійкість суспензії – здатність її зберігати задану густину у різних по висоті шарах.. Підвищення стійкості суспензій може бути досягнуто різними способами: створенням висхідних і горизонтальних потоків; застосуванням обважнювачів визначеного складу; додаванням реагентів-пептизаторів; фізико-механічними впливами.

 

Література до розділу 1: [1] c. 5 – 22, [2] c. 7 - 14