Hydrocyklon zawiesinowy w procesie wstępnego wzbogacania rud Zn-Pb

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Serie: GÓRNICTWO z. 41

_______ 1969 Nr kol. 269

Mgr inż. Mirosław Ślusarek Instytut Metali Nieżelaznych Gliwice

HYDROCYKLON ZAWIESINOWY W PROCESIE WSTĘPNEGO WZBOGACANIA RUD Zn-Pb

Wstęp

Zastosowanie hydrocyklonu z cieczą ciężką, jako urządzenia do wstępnego wzbogacania stanowi niewątpliwie postęp w prooesie przeróbczym.

Próby przystosowania klasycznych separatorów zawiesinowych do wzbogacania zlarn drobnych mimo skomplikowanej budowy (płucz­

ki laminarne) nie zapewniały skutecznego ich rozdziału. Przy­

czyną jest tu skrępowany charakter opadania zlarn spowodowany lepkością i prędkościami progowymi cieczy zawiesinowej. Zasto­

sowanie hydrocyklonów pracującyoh z zawiesiną oiężką przyczy­

niło się do obniżenia dolnej granicy ziarnistości przerabiane­

go materiału do 0,5 mm a nawet sporadycznie do 0,2 mm. Wspom­

niane obniżenie możliwe było w związku z występowaniem w hydro- cyklonie siły odśroskowej i dużego gradientu prędkości, które powodowały wielokrotne zwiększenie prędkośoi opadania ziarn i znaozne obniżenie lepkości ośrodka.

Uzależnione jest to od charakterystyki cyklonu ^głównie od wielkości kąta stożkowego i od stosunku średnic przelewu i wy­

lewu) oraz od właściwośoi cieczy ciężkiej.

Wytworzony w hydrocyklonie ciężar właściwy cieczy ( ó ) mo­

że byó znaoznie większy od ciężaru właściwego cieczy podawa­

nej do oyklonu (^n )» Wartość <^r"^a waha się od 0,2 do 1,0 g/om^ (w naszyoh doświadczeniach dla warunków optymalnych wynosiła 0,385 g/om^). Na podstawie danyoh doświadczalnyoh badaozy radzleckioh, G .P. Piterskich a i innych - dla zawie-

0 25,5 mm dw * 0 14,6 nu w zależności od kąta stożkowego hydrocyklonu na rys. 1.

gdzie:

<fw - olężar właściwy cieczy wyohodząoej wylewem

<5p - ciężar właściwy oleozy wyohodząoej przelewem dw - średnica wylewu

dp - średnica przelewu

Z rysunków wynika, że wartość 6 - S . wzrasta w hydrocyklonie ze wzrosten kąta stożkowego i wartości j*-.

Wg Nawrockiego stosunek prędkośoi opadania małyoh ziarn węglo­

wych wywołanyoh siłą odśroskową i siłą olężkośol (^2- gdzie:

Vo - prędkość opadania wywołana siłą odśrodkową

^o - prędkość opadania wywołana siłą oiężkośoi) wynosi 88, tzn.

że w polu działania siły odśrodkowej prędkość poruszania się tych ziarn jest większa.

Rozpatrzymy opadanie dwćoh ziarn 1 1 2 pod wpływem siły oiężkośoi o jednakowych średnloach d 1 = d2 różniących się ciężarem objętościowym (ó1 * 2,9 g/cm-5, 6^ ■ 4,0 g/om3 w śro- dowlskaoh o oiężarze właśoiwym: i) ^ * 1,0 g/om3

0 2 - 2,0 g/em3

* 2,85 g/om3

Prędkość opadania ziarn można wyliczyć z wzoru 1:

1) gdzie:

u - prędkość ustalona opada- u2

Stosunek -=> « «

U1 nla ziarn w om/sek

d - średnica ziarna w cm S - c.wł. (objętościowy) ziar­

na minerału, g/cuP J - c.wł. środowiska, g/cm3

p - opór ośrodka

Hydrooyklon zawiesinowy... 575 W przepadku rozdziału w hydrooyklonie główną siłą jest siła odśrodkowa wywołana żwirowaniem zawiesiny. Ponijająo siłę cięż­

kości, ustaloną prędkość odśrodkową (V) nożna obliczyć zastę­

pując we wzorze Stokesa przyśpieszenie zlenskle przyśpiesze­

niem odśrodkowym (a) ozyll wzćr na prędkość miałby postać:

gdzie: b - prędkość obwodowa

r - promień krzywizny wirowania (promień hydrocykl.)

Ostateozny wzćr opadania zlarn w polu działania siły odśrodko­

wej będzie:

Porćwnująo opadanie ziarn w polu działania siły odśrodkowej i siły ciężkości otrzymamy:

rQ = 5 om

stosunek J = 11,3 czyli w badanym hydrooyklonie prędkość od­

środkowa przy wlocie do niego jakiegokolwiek ziarna .jest 11 razy większa jak prędkość opadania ziarna w sep. statyoz. (pod działaniem siły ciężkości), przy założeniu, że c.wł. ośrodków

d2 .2a (<5-b)

V - 5*---- 2) przy ozyn a « j 2 o

I =U przy czym b * jr gdzie:

Q - nadawa objęt. do hy­

drocykl. cnP/sek 3) F - powierzchnia wlotu, cm2

Dla konkretnego przykładu gdzie:

Q = 100 l/min F = 7 ,06 om2

są jednakowe. Należy poza tym zauważyć (na podstawie wzoru 3), że wartość zależy od wielkości hydrocyklonu i ilo- śoi nadawy.

Siłę tnącą, występującą w oieozy ciężkiej zawiesinowej można przedstawić np.:

T - gdzie:

dy - rćżnioa prędkości cieozy w 2 płaszczyznach odległyoh od siebie o dy

p - współczynnik proporcjonalności - lepkość dynamiczna T

? " dy

Z wzoru tego wynika, że lepkość p maleje ze wzrostem W hydrocyklonie gradient prędkośoi Jest duży i wzrasta ze zmniejszeniem promienia.

Opisane zjawiska zachodzące w hydrocyklonie zawiesinowym stwa­

rzają korzystne warunki dla rozdziału ziarn drobnych.

2. Dotychczasowe badania w świetle danych literaturowych

Opanowanie pod względem mechanicznym i technologicznym omawia­

nego procesu spowodowało lawinowe powstawanie zakładów wzboga­

cania ziarn drobnych - szczególnie przy wzbogacaniu węgla.

Już w roku 1958 w Europie zachodniej pracowało 16 hydro- cyklonowych zakładów, które przerabiały łącznie 1600 t mate­

riału na godzinę o ziarnistości od 0,5-19 mm. Średnica hydro- cyklonćw wzbogacających wahała się od 350 do 630 mm, a ich wydajność odpowiednio była 25 t/godz. i 25 t/godz.

Badania Davisa, Dreissena i Olivera dały przy wzbogacaniu tą metodą bardzo dobre wyniki dla rud miedzi, chromu, żelaza, man­

ganu a także fosforytów i żwirów. Uziarnienie nadawy wynosiło od 0,2-9,5 mm, gęstość zawiesiny od 2,5-3,4 g/cnr3. Ponadto wy­

mienieni autorzy stwierdzili, że do sporządzania cieczy zawie-

Hydrocyklon zawiesinowy..« 577

*1

sinowej o gęstości do 2,7 g/onr można stosować - magnetyt o gęstości 2,7-3,0 g/om^ - mieszaninę magnetytu z żelazokrze­

mem powyżej 3,0 g/cm“* - sam żelazokrzem.

Również Kanadyjczycy reprezentowani przez f-mę Cyclone En- glnering Sales Ltd rozpoczęli produkcję hydrocyklonów wzboga­

cających rozciągając ich zastosowanie do rud Au, Ag i pirytu z węgla. W trakcie doświadczeń, jest nadanie omawianej meto­

dy dla rud żelaza Cu, U, Hg, Aby zwiększyć trwałość urządzeń do ich konstrukcji używają stali Ni-Hard.

W zakładzie w Kinshu wzbogaca się rudę zawierającą chalko- piryt 3,2$, piryt 15#, sfaleryt 0,15#, galenę 0,15#. Skałę płon ną tworzą: piaskowce f50#>, kwarc, kalcyt i łupki.

Metodą grawitacyjną wydziela się ok. 52# skały.

Pozostały produkt klasyfikuje się na klasy -5mm, która zo­

staje skierowana do flotacji i 5-20 mm, którą wzbogaca się w hydrocyklonie (D = 350 mm) z cieczą zawiesinową o c. wł. 2,21 g/cnr* otrzymaną z obciążnika żelazokrzemowego i wody.

Wydajność hydrooyklonu 20-25 t/h.

Zużycie obciążnika 200 g/t. Największą trudność sprawa wy­

kładzina części cylindrycznej hydrooyklonu, która zużywa się po 1000 h pracy. Z upływem czasu zarysował się podział hydro­

cyklonów wzbogacająoyoh na wysoko i niskociśnieniowe, z któ­

rych na wyróżnienie zasługują te drugie z uwagi na małe zuży­

cie wskutek ścierania urządzeń mechanicznych.

Charakterystyczne dane hydrocyklonów zawiesinowych:

- ciśnienie wlotowe cieczy - 0,3-1,0 atm - kąt zbieżności stożka - 20-90°

- stosunek wysokośoi częśoi cylindrycznej H do średnicy hydrooyklonu D wynosi 1-2

- średnica wlotu 1/4-1/6 D - średnica przelewu 1/2-1/3 D Ostatnio na Zaohodzle lansowane są:

a) wzbogacalnik hydrocyklonowy rurowy tzw. Turpinson zbudo­

wany przez f-rnę francuską PTC,

b) wzbogacalnik hydrocyklonowy rurowy pracujący w przeciw prą­

dzie tzw. Dyna-Whirlpool.

Rys.

Rys*

Wpływ kąta stożkowego na przyrost oięiaru właśoiwego oieozy w hydrooyklonie

50

4.0

W

HO

10

2. Wpływ średnie przelewu i wylewu na przyrost ciążaru właściwego cieczy w hydrocyklonie

Hydrooyklon zawiesinowy... 579

Ruda d o wzbogacanio

Produkt w ulew owy (koncentrat)

Rys. 3. Wzbogacalnik hydrooyklonowo-rurowy Turpinson

Produkt pne Leuo nu

(odpady)

Wzbogacalnik Turpinson którego przekrój poprzeczny pokazano na rys. 3 składa się z 6 elementów z ęS 150 mm każdy. Za­

kres wzbogacanych ziarn od 0,3-10 mm przy wydajności 80 t/godz.

Dokładnośó rozdziału Ep w klasach przedstawia się następu- jąoo:

uziarnienie wartośó Ep w mm

8.0-10 0,035

3.0-10 0,035

1.0-3 0,040

0,8-1 0,035

Wzbogacanie polskich rud Zn-Pb w Turpinsonie przeprowa­

dzono z klasą 10-1 mm używając Jednego elementu rurowego 0 150 mm, który posiadał wlot 9 60 mm i przelewe <J> 55 mm.

Stosunek objętościowy cieczy do materiału wzbogacanego wyno­

sił 1-8 a oiśnlenie wlotowe 0,5 atm.

Tablica 1 Wyniki rozdziału rudy Zn-Pb w klasie 10-1 mm z trzech kopalń w wzbogacalniku Turpinson z podaniem danych charakterystycz­

nych rozdziału Wy-

szcze- gól- nie- nie

Ruda T Ruda B Ruda 0

Wy- chód

%

Zawartość. % Wy- chód

%

Zawartość. % Wy- chód

%

Zawartość. %

Zn Pb Zn Pb Zn Pb

Wyniki wzbo­

gaca­

nia

Nadawa 100 6,95 1,68 100 5,61 0,98 100 7,60 1,83 Prze­

lew 62 0,70 0,02 33 1,15 0,02 62 1,50 0,08

Wylew 33 3,71 67 ¿,7 1.26 ^,59

Ciężar właść,

g /cn P

Wlot 3,18 3,18 3,17

Prze­

lew 3,20 2,70 . . 2.60

Wylew 3.42 _3.39 ... 3,27 ...

Dokład­

ność

i ozdzia-

łu Ep 0,06 c.05 0,045

Hydrooylvlon zawiesinov.y... 581

Produkt L»kki

Rys. 4. Separator DWP

Dane charakterystyczne omawianego wzbogacania ujęto w tabli­

cy 1. Cyklon cylindryczny Dyna-Whlrpol stosowany ostatnio na niektórych zakładach wzbogacania węgla w USA zbudowany jest 'rys. 4) z cylindrycznej rury (1). Stosunek długości do śred­

nicy wynosi około 4:1. Na obu końcach znajdują się otwory usy­

tuowane stycznie (5,7) i osiowo (4,8).

Cyklon w położeniu roboczym nachylony jest do poziomu pod ką­

tem 30°. Przez dolny styczny otwór (5) wprowadza się pod ciś­

nieniem 1-1,5 atm. określoną ilość zawiesiny, która zaczyna we­

wnątrz wirować kierując się ku górnemu stycznemu otworowi (7).

Materiał stanowiący nadawę podaje się do cyklonu, górnym osiowym otworem (4) przy czym ośrodkiem transportującym jest również zawiesina. Mieszanina wejściowego materiału i zawiesi­

my dostaje się w przestrzeń działania zawiesiny wirującej. Pod wpływem sił odśrodkowych materiał zostaje rozwarstwiany, ziar­

na o o.wł. większym (produkt ciężki) skierowane są ku ścianom wewnętrznym cyklonu i opuszczają go górnym styoznym otworem

(7), produkt lekki przechodzi do wewnętrznej strugi wirującej i opuszcza cyklon otworem (8) usytuowanym osiowo. Stosowane aparaty tej konstrukcji posiadają rozmiary 400 mm i długości 1500 mm.

Wydajność ich przy wzbogacaniu węgla o uziarnieniu 20-0,15 mm wynosi 50 t/h.

Jeśli chodzi o rudy Zn to przy wzbogacaniu klasy 8-r0,6 mm stosując ciecz zawiesinową magnetytową i ciężar 2,85 g/om otrzymano:

z nadawy o zawartości 3,2456 Zn

produkt wzbogacany o zawartości 15-1756 Zn produkt odpadowy o zawartości 0,3-0,25% Zn Straty metalu wynosiły 6%.

3. Omówienie problemów technioznych i technologicznych

Wzbogacanie w cieozach ciężkich zawiesinowych w hydrocyklonie obejmuje najczęściej klasy ziarnowe leżące w zakresie 10-0,5 mm.

(Wyjątek stanowią udane próby na skalę przemysłową węgla i rud żelaza o uziarnieniu do 50 mm).

Hydrocyklon zawiesinowy... 583 Dolna wielkość ziarn kierowanych do wzbogacania podyktowana jest z Jednej strony trudnymi warunkami oddzielenia produktu wzbogaoania od oieczy zawiesinowej, z drugiej strony - przecho­

dzeniem pewnej ilości ziarn drobnych do cieczy, tworzeniem się tak zwanego "błędnego obciążnika" co stwarza niekorzystne wa­

runki wzbogacania. Wpływ uziarnienia na dokładność rozdziału pokazuje wykres zamieszczony w publikacji (1). Przyjmując dla ziarn 10 mm wartość Ep = 1, ustalono wartość współczynnika K pozwalającego na wyliczenie spodziewanej niedokładności roz­

działu dla innyoh klas ziarnowyoh frys. 5).

Rys. 5. Wpływ uziarnienia na dokładność rozdziału w hydrocy- klonie

Jeśli ohodzi o ciężar właściwy cieczy, w której prowadzi się wzbogacanie to z uwagi na powstawanie w części wylotowej hydro- cyklonu strefy zagęszczania, jest on 15-20# niższy od optymal­

nego ciężaru rozdziału.

Badacze radzieccy przeprowadzili bardzo oiekawy ekspery­

ment, w wyniku którego sporządzili wykres wpływu zawartości Fe w koncentracie, otrzymanym przy wzbogacaniu w hydrocyklo- nie zawiesinowym i grawitacyjnie w cieczy jednorodnej, w za­

leżności od ciężaru właściwego cieczy zawiesinowej i c i ę ż a r u właściwego rozdziału w próbie densymetrycznej - r y 3 . 6.

Rys. 6, Wpływ sposobu wzbogacania na zawartość Fe w koncen- tracle

A - krzywa dla rozdziału w hydrocyklonie zawiesinowym, B - krzywa dla rozdziału w cieczy jednorodnej

Z wykresu można odczytać, żeprzy gęstości zawiesiny w hy- drocyklonie 2,8 g/cm-5, można otrzymać koncentrat o zawarto­

ści Fe# Jakościowo taki sam koncentrat otrzymano stosując ciecz ciężką jednorodną o ciężarze właściwym 3,3 g/cm-5.

Jeśli chodzi o ciśnienie wlotowe cieczy to obecnie stosuje się przy wzbogacaniu wartośoi niewielkie wynoszące ok. 0,5 atm., wywołane najczęściej grawitacyjnym spadem. W pewnym zakresie wzrost ciśnienia wlotowego korzystnie wpływa na efektywność rozdziału. Ciśnienie wlotowe cieczy do hydrocyklonu (opory w hydrocyklonie) jest funkcją wychodu produktów wzbogacania.

Wielkość uziarnienia stosowanego obciążnika w hydrocyklonie zawiesinowym odgrywa również ważną rolę. Chodzi o to, aby nie zachGdziła w nim klasyfikacja obciążnika.

D r e i s s e n , Kleinjans proponują skład ziarnowy obciążnika:

50# ziarn - 20 2% " +. 43

Hydrocyklon zawiesinowy.. 585 a uczeni radzieccy (Tomczuk i Kwasków):

15,6$ ziarn + 75 84,4$ " - 75

Wymiary charakterystyczne hydrocyklonu zawiesinowego przed­

stawiają się następująco:

a) średnica wylewu powinna być 3-4 razy większa od średnicy maksymalnego ziarna przeznaczonego do wzbogacania. Jej za­

leżność od średnicy dyszy przelewowej i średnicy hydrocyk­

lonu przedstawiają poniższe wzory:

Dw = 0,45-0,65 dp

lub dw = 0,1-0,22 Dh

gdzie :

dw - średnica dyszy wylewowej dp - średnica dyszy przelewowej Dh - średnica hydrocyklonu

b) długość rury przelewowej, wchodzącej do wnętrza hydrocyk­

lonu, powinna sięgać poniżej wlotu cieczy, a nie niżej niż wynosi wysokość części cylindrycznej,

o) optymalny kąt zbieżności stożka powinien wynosić 20-30°.

¿by wyeliminować działanie siły grawitacyjnej nachylenie do poziomu osi hydrocyklonu powinno wynosić 15-20°,

d) wagowy stosunek fazy stałej R (rudy) do fazy płynnej C (cieczy zawiesinowej) powinien wynosić:

R:C = 1 :5-r1:8.

Ważnym parametrem przy wzbogacaniu w hydrocyklonie zawiesino­

wym jest też wartość różnicy A między ciężarem właściwym cieczy wlotowej i przelewowej, która dla optymalnego rozdzia­

łu nie powinna być zbyt duża.

4. Badania własoe

Przedmiotem badań były dwie rudy Zn-Pb pochodzące z niecki bytomskiej i niecki chrzanowskiej, celem ustalenia technolo­

gii wzbogacania w hydrocyklonle zawiesinowym.

Ruda z niecki bytomskiej stanowiła mieszaninę urobku z caliz­

ny i robót wtórnych zawierającą:

6,54% Zn 0,54% ZnO 0,81% Pb 0,35% PbO 5,92% Fe

Przeprowadzono ponadto porównanie wskaźników technologlczno- ekonomicznych dwóch wariantów wzbogacania a mianowioie:

Wariant A - polegający na rozdziale w oieczach ciężkich zawie­

sinowych klasy 60-10 mm. Frakcja tonąoa z wymie­

nionego wzbogacania po rozdrobnieniu do -10 mm i połączeniu z niewzbogacaną klasą -10 mm stano­

wić miała nadawę (po odmuleniu i odsianiu 1-0mm) na hydrocyklon zawiesinowy.

Wariant B - polegający na rozdrobnieniu stadialnym całości rudy poniżej 10 mm, a następnie po odmuleniu i od- slaniu klasy 1-0 mm materiał ten skierować do wzbogacania w hydrocyklonie zawiesinowym.

Rudę z niecki ohrzanowskiej stanowiły dwie próby:

próba 1 - była klasą 14-1 mm pochodząoą z odsłania rudy su­

rowej. Aktualnie nie podlega ona wstępnemu wzboga- oaniu, łączy się Ją z rozdrobnionym produktem z se­

paratora typu Drevboy i kieruje do mielenia i flo­

tacji.

Wymieniona klasa, która ilośoiowo wynosiła 30% ogól­

nego wsadu zawierała:

5,16% Zn 0,54% Pb

Hydrooyklon zawiesinowy.. 587 próba 2 - była mieszaniną odslanej klasy z rudy surowej 14-1 mm

i rozdrobnionego produktu tonącego z separatora Drev- boy. Wymieniona mieszanina ilościowo wynosiła 60%

ogólnego wsadu 1 zawierała:

5,66% Zn 0,60% Pb

Próby wzbogacania przeprowadzono w hydrocyklonach zaprojekto­

wanych i wykonanych w Instytuoie.

Charakteryzowały się one następującymi wymiarami:

średnica hydrocyklonu 100 mm 200 mm

średnica wylotu 30 mm 40 mm

średnica przelewu 35 mm 55 mm

średnica wylewu 25,30,35 mm 30,35,40 mm

zbieżnośoi stożka 20° 20°

Wymienione hydrocyklony zainstalowane były w sohemaoie urzą­

dzeń pomocniozyoh oo przedstawiono na rys. 7.

W badaniaoh technologicznych zwrócono uwagę na:

a) wielkośó ciężaru właściwego cieczy zawiesinowej

b> wielkośó ciśnienia wlotowego mieszaniny składającej się z o. ciężkiej zawiesinowej i rudy,

o) optymalnego stosunku (wagowy) fazy stałej (rudy) do fazy płynnej (oieoz),

d) wielkośó uziarnienla rudy podawanej do wzbogacania

e) sprawdzenie skutków technologicznego stosowania Jedno lub wielo stopniowego rozdziału,

f) wpływ mieszanek tworzących obciążnik i ciecz ciężką zawie­

sinową.

Optymalny oiężar właściwy cieczy, w którym powinno prowa- dzió się rozdział, znajduje się w zakresie 2,95-2,75 g/om3 . Ciężar właśoiwy 2,95 g/om-5 odpowiada maksymalnej wartośoi cię­

żaru właściwego ozystego, litego dolomitu, 2,75 g/cm-3.

W przeprowadzonych badaniaoh stosowano następująoe ciężary właściwe cieczy wlotowej do hydrocyklonu: 2,4, 2,5, 2,6, 2,7 g/cm-3, które po uwzględnieniu w nim przyrostu ciężaru

Rys. 7. Sohemat wzbogacania w hydrocyklonie zawiesinowym

Hydrocyklon zawiesinowy... 589 właściwego, objęły wymieniony zakres rozdziału^ Wiadomo bo­

wiem - że wskutek powstawania w ozęści wylotowej hydrocyklonu strefy zagęszczania, ciężar właściwy cieczy jest o 15-2056 niż­

szy od optymalnego ciężaru rozdziału.

Z wielkośoią olśnienia wlotowego wiąże się sposób podawania mieszaniny zawiesiny ciężkiej i rudy do hydrocyklonu, który może byó grawitacyjny lub przy pomocy pompy. W związku z tym wyłonił się problem zależnośoi wyników technologicznych od si­

ły odśrodkowej 1 ciężaru właściwego cieozy zawiesinowej. Bada­

jąc wpływ olśnienia wlotowego mieszaniny rudy i oieczy ciężkiej do hydrooyklonu zawiesinowego stosowano trzy wielkości a mia­

nowicie: 0,2, 0,3 i 0,5 atm. Wartośoi te są łatwo do osiąg­

nięcia w grawitacyjnym sposobie podawania. Poza tym niskie olśnienia są korzystniejsze z ppnktu widzenia trwałości częś­

ci konstrukcyjnych (mniejsze tarcie) i nie powodują niekorzyst­

nej klasyfikacji obciążnika tworzącego zawiesinę.

Przy ustalaniu prawidłowego stosunku fazy stałej - S (rudy) do fazy płynnej - C (oieoz zawiesinowa) przeprowadzono techno­

logiczny- rozdział stosując: R:C - 1:10, 1:7, 1:5. Najko­

rzystniejsze wyniki otrzymano przy R;C wynoszącym 1:10 i wielkość tą przyjęto Jako optymalną.

Na rys. 8 podano stosowane w badaniach schematy dwustopniowego wzbogacania.

Ciśnienie wlotowe wynosiło 0-3 atm. Wzrost ciśnienia do 0,7 atm przy dp/dw f fcSjj}lea "wyftffu"“ * wynoszącym 1,4 powodowało du­

ży wzrost zagęszczania wylewu uniemożliwiający prawidłowe od­

dzielenie rudy od oieczy zawiesinowej. W podanych schematach (rys. 8) korzystnym zjawiskiem jest możliwość stosowania oie­

czy zawiesinowej o różnym ciężarze właściwym w obu stopniach.

Na rys. 9 zestawiono wielkości przyrostu ciężaru wł. cieczy zawiesinowej wypływającej wylewem w zależności od własności fi­

zycznych cieczy, parametrów konstrukcyjnych hydrocyklonu 1 olśnienia wlotowego.

.Analiza wyników wstępnych badaó z rudą pochodzącą z niecki bytomskiej nasunęła szereg uwag a mianowioie:

Wartość ciężaru właściwego cieozy zawiesinowej wlotowej ma wyraźny wpływ na wychód produktu przelewowego stanowiącego

590

■ys 8. Układ w dwustopniowego wzbogacania w h y ^ o c / k l o n l e za.

LJ Wicsinowym

Hydrocyklon zawiesinowy.. 591

'U n/SH ? rąfojftud itosnat/Ą

( I^ M V rrjiath jjto

t"4 e ” V n-jtaifizJet isotfjay/if

i .o ^

w £

»o t *

<b

S S «»Cl

<0*1

*\i «*>

£

•H oI O H -W BE OO H ®® d

Cfl tH h d

® -H HO

O 'd-H

s _

® d

h d

>>o

■t r—t TT. O

® O s s a s

•H OS,d 5 5tq t-»

>>

>» o o d ® h

•H+»o w o

d to

o o ®

tO M IB

® O

» S -P

•HO O h so-p a g

S £9

i i

.«13

-8

3

1 3 1

!

r .

w >»

•H S

o o ® +> od-H

wo,d

£ 1 n s

•o «

0 < H

H *H

Q> O

•HHfl BB O

• Wd

€h ca

•iM£ to

odpad» W zakresie badanych ciężarów właśoiwych przy rozdzia­

le 2,6-2,4 g/cm-5 różnica w wychodach wynosiła około 3096.

Wpływ oiężaru zawiesiny na zawartość Zn i Pb w produkoie odpadowym jest również widoozny. Wyraża się on tendencją do obniżania się, w miarę zmniejszania ciężaru zawiesiny.

Dla zaistniałych warunków jednak ciężar wł, 2,4 g/cm-5 jest niekorzystny. Wiąże się to z charakterystyką grawitacyjnego rozdziału rud Za głównie z niecki bytomskiej. Na rys. 10 po­

kazano charakterystyczną krzywą rozdziału grawitacyjnego rudy Zn.

Stosując rozdział materiału w niższym oiężarze właśolwym cieczy otrzymuje się niski wychód i wyższą zawartość metalu.

Średnia zawartości metalu dla prostokąta ABCD wynosi natomiast średnia zawartość metalu dla prostokąta A,B,C,D wynosi ¡V0.

Jak wldaó z przedstawionej krzywej i\. wpływ ciśnienia wlotowego w zakresie badanych wartośoi na jakościowe wyniki wzbogacania Jest nieznaczny. Wpływ ten Jest Jednak wyraźny kiedy porównamy wyuiki wzbogaoania hydrocyklonowego przepro­

wadzono osobno dla klasy 5— 1 i 10-5 mm — tablica 2.

Wyższe ciśnienie wlotowe cieczy powoduje wzrost zawarto­

ści Zn w produkcie przelewowym. Przy wyższym ciśnieniu pow­

stają również trudności techniczne w oddzielaniu produktu wy­

lewowego od zagęszozonej cieczy zawiesinowej.

Tablica

Hydroc,ylfioa zawiesinowy,.. 593

OJ

AO

> 9

*O c

Sio

cna

B>>

oc

•H

w<D

•H

CD

>9 OO TiiU

> 9

Ccd

ocD bOO

rON

•H£

>>

Wielkośćuziarnieniaw mm

r-

Js

Pb, S CA

o•>

o 0,11

IA• O

PA•>

O

•>

IS3SS

IAIA f

86*0

IA aV

A

£

&-•» O

O•>

o

**

NcT 0,95 CM [>-

«• O

<r

ia1 o,-O

O

o

o•» O

CcS3

ia<T\•>

O

CM0

o

LA1 OV

.OCU

OLA O

VDO O

tSJ s o*

V"

LA O

a•

-ptd

• a>

D fA VD IA •H

J y} B • » c

0 O bd O OJ C\J 0

•M 'CQo \ •H

0* «U rCJ 00 a

*H rH

O 3 ■* *H

V>

Reasumując powyższe spostrzeżenia, analizująo wyniki tech- nologiozne i biorąc pod uwagę możliwość zastosowania w przysz­

łości taniego obciążnika np. magnetytu, wzbogacanie w hydro- cyklonie zawiesinowym dla badanej rudy należałoby przeprowa­

dzić w warunkach optymalnych tzn. przy zastosowaniu następu­

jących parametrów:

ciężar właściwy zawiesiny - 2,5 g/om^

ciśnienie wlotowe - 0 , 3 atm

wzbogacanie w jednej klasie 10-1 mm, rozdział dwustopniowy.

Wyniki prćb przeprowadzonych w warunkach optymalnych zamiesz­

czono w tablicy 3.

Produkty wzbogacania rozdzielano następnie w cieczy cięż­

kiej jednorodnej w zakresie ciężarów właściwych od 2,7 do 2,9 g/cm"5 (tablica 4) i określono z wykresów rys. 11, 12 wartość rozproszenia prawdopodobnego ep oraz ciężar właściwy roz­

działu *^p.

Analiza wstępnych badań dla rudy z niecki ohrzanowskiej przedstawia się następująco:

Aktualny wychód klasy 14-1 mm jak wynika z 2— letniej obser­

wacji waha się w szerokim zakresie, wynosi 25-43#. Ilość me­

talu zawartego w tej klasie kształtuje się w granicach 40—47#

dla Zn i 28-57# dla Pb w stosunku do metali zawartych w rudzie surowej. Omawiana klasa jest dobrze wzbogacalna gra­

witacyjnie. Wyniki rozdziału w cieczaoh ciężkich jednorodnych informują o możliwości odrzucenia 77-85# odpadów zawierają­

cych 0,55-0,84# Zn 1 0 , 0 8 # Pb. Produkt wzbogacony zawie­

rał 23-34# Zn, 2,3-3,5# Pb.

Próby technologiczne wykonane w zakresie wstępnych badań w układzie jedno 1 dwu stopniowym w hydrocyklonie 100 i 200 mm z cieczą ciężką zawiesinową otrzymaną z różnych mieszanek że­

lazokrzemu i magnetytu jak również samego magnetytu potwier­

dziły rezultaty z cieczy jednorodnych. Najlepsze wyniki otrzy­

mano stosująo w I etapie hydrocyklon <D 200 mm, w drugim eta­

pie, tzw. czyszczącym lub kontrolnym, korzystniej jest stoso­

wać hydrocyklon o mniejszej średnicy — 100 mm.

Tablicay

Hydrocyklop zawiealoowy.. 595

\

Uzysk-Straty.% O Oh

co V

fA• r* 3,1 ^CA_•

VD

<a

100,0 IA

• vo

IA• IA

10,0 O

« O CA

100,0

a c a

• IA

r>_

• Al

• vo

4-• IA cr\

100,0 CA

KO P-• IA

vo•»

CM V

4-• P- co

100,0

Zawartość.%

© Uh

O P- 4-*

I rs.

T”•

oo r-

1 á• IA

IA O• 4- 1

o

IA• KO V-

1

O Oh

IA O

• O

rA O

o* ¹ 3•

O 1 ^»

O rA O

•

O 1 1 1

O O*

IA O•

O IA O•

O IA O• O

00 00« IA

IA T- v-

&

• O

á•

o 8

O*

p- IA• fA

CM LA

• O

O C N

o

IA

o’

IA V•

O 1

OJ

<J\

•

O 1

o

CM• O

p-0J

o• ^{1 1 1}

c tSJ

IA IV

• O

00vo o•

o

p-

«■

o 4*o

IA 7,80 LA P-• O

vo o•

vop- Om

00CM CM fA

CM CM•*

LA

Wychód %

IA P-•

■4-O vo

IA• O

fA 71.31 ^CA 00• CVI 100,00 IA

v-•

00 oo

• CA fA

tr•>

vooo CA IA

100,0

Nazwa produktów PrzelewI ^HiM

3

© H

© M

£ PrzelewI+II Wylew Suma PrzelewI PrzelewII

Hi M

+ Hf 3S

© H

9 N

£ 'Wylew Suma

Rodzaj próby ^t<0

u <

<0

¿3L . ...i Wariant B

Rozproszenieprawdopodobneklasy10-1

£>

EHa

9 9 !

995 99

98 97 96 95 93 91 90‘

eo 75 70

6 0

5 0

40 30 25 20

40.

9

7 5 4 3 2 1

a:

43

zawiesinowy.». 597

9

i

l b I? 2.9 2,9 3 3 3,1

ep 0,0035 S f l ' i S 85 o W

5.3

¿ S/i mi

R

7

N i*

€ p - 0 ,0 0 3 5 6p * 2,885 V/cm*

o y/cW

Kys. 12. Krzywa rozproszenia prawdopodobnego próba B

Zestawieniewynikówbadań(najlepszewynikikażdejserii)

Hydrocyklon zawieainowy.. ₅₉₉

LA

OlO

,-ł•H (t

Uwagi Pp-26Jt(wychód Zn-2,6półproduktu) Pb-0,07

r ^ r OJ LA 0

1 • * A ö ,o O. to P

CM X- O 1 1 * P f i £>

O . N Oi

O CjU O X>

Pb 23,35

vO•k V

00•1

rA 3,0

OJ 2,8 ^{O -}•

V“

LA rA V

• 3ß

• 'ÖO U o* Zawartość

Ö IS3 rA

OJ 00

V* 39 ^OrA m

w 28 ^{c \}

X“ I A r~

> i

£

80‘0 0,02 90*0 90*0 90*0 ¿0*0 ^O•

O

¿0*0

<d p- tJ O

■p 3 TJO

Zawartość,

a tŃJ

■ii-CO

°,IA IA o

00rA

O T - o \m

O 0,86 0,79 0,79 ___________

c \• 0

i t• O

P a .

Wychód % 77,86

vo

D - IA

00 CM

00 65 66 a \

VO

Warunkiwzbogacania

•

u0

fi

•0©

•H O•

O

•

N T i N O

CS 70/30H-100/Uk.I stop. •

P 0 -P CO

M W

x~8

W1

O

\ O

O 70/30H-200/Uk. 1,11stop. 70/30H~200/100/Uk. IIstop. 50/50H-200/100Uk. IIstop. 50/50H-100/Uk.I stop. •

p0

•p U) M

•

O VO 1 M

•

fcC

£ Wyjaśnieniedotablicy5 70/30- obciążniko zawartości705ŁFeSi,30Simag, H-100,200 - hydrocyklono średnicy100 lub 200 mm UkI stop.,IIstop.- wzbogacaniejednolub dwu stopniowe

Obciążnikiem do wytwarzania zawiesiny powinna być mieszani­

na żelazokrzemu i magnetytu. Ilość magnetytu winna wynosić 30-50$. Wzrost zawartości magnetytu w oboiążniku lub stosowa­

nie samego magnetytu zmniejsza wychód odpadćw i stopień wzbo­

gacania produktu wylewowego.

Rozdział w warunkach optymalnych wykonano dla 2 prćb 1 1 2 , których charakterystykę podano uprzednio. Charakterystyczne dane technologiczne wzbogacania w warunkach optymalnych podano w tablica 6.

Tablica 6 Charakterystyczne dane technologiczne wzbogacania

w warunkach optymalnych Stopień

wzbogać.

Śred­

nica dysz wyle­

wo­

wych mm

Ciśnienie wlotowe

atm.

Ciężar, właść. oieozy

g/cm3 Lepkość

w °E Wlot Prze­

lew

Wylew

I H—200 mm 35 0,3-0,32 2,61 2,10 3,51

1,15-1,20 II H-100 mm 30 0 ,34-0,36 2,61 1,96 3,70

Wyniki wzbogacania w warunkach optymalnych przedstawiono • tablioy nr 7.

W celu zbadania procentowego rozkładu strat metalu w produkcie odpadowym - przelew (P2 > w zależności od uzlarnlenla wykona­

no analizę sitową 1 chemiczną - tablica 8.

Produkty wzbogacania tj. * 1f W g i P 2 rozfrakcjonowano w cie- ozy ciężkiej jednorodnej, wyliczając na tej podstawie wielko­

ści analityczne potrzebne do wykreślenia krzywych rozprosze­

nia prawdopodobnego tablica 9.

Rezultaty omawianych badań potwierdzają słuszność wyboru sche­

matu 1 przyjętych parametrów technologicznych*

Hydrocyklon zawiesinowy.. 601 Tablica 7 Rezultaty wzbogacania w optymalnych warunkach

Ro­

dzaj próby

Na zwa produktów

Wy- chód

*

Zawartość , ^ Rozdział. %

Zn Pb Zn Pb

Przelew 2 71,68 0,76 0,06 10,55 8,00

1 Wylew 2 12,57 1,64 0,16 3,99 3,70

Wylew 1 15,75 28,06 3,02 85,46 88,30

Suma 100,00 5,16 0,54 100 ,00 100,00

Przelew 1 74,03 0,87 0,07 87,2 8,70

2 Wylew 2 6,93 1,74 0,06 4,78 6,80

Wylew 1 21,05 23,21 2,39 86,50 84,50

Suma 100,00 5,66 0,60 100,00 100 ,00

Tablica 8 Wyniki analizy sitowej i chemicznej produktu przelewowego Rodzaj

próby

Wiel­

kość ziarn

Wychód

%

Zawartość, Rozdział. Ą

Zn Pb Zn Pb

1 ^Przelew 2

+ 5 80,31 0,74 0,06 79,95 77,99

+ 3 13,99 0,74 0,07 13,92 15,86

+ 2 4 ,66 0,77 0,07 4,83 5,34

- 2 1,04 0,92 0,05 1,30 0,81

Suma 100,00 0,74 0,06 100,00 100,00

2 ^Przelew 2

+ 5 59,25 0,75 0,06 61,44 49,72

+ 3 31,00 0,62 0,09 26,57 38,97

+ 2 8,66 o CO o 0,07 9,58 18,52

- 2 1,09 1,60 0,18 2,41 2,79

Susa 100,0 0,72 0,07 100,00 100,00

Tablica Produkt odpad. P % LA O*CA

O- COo*

V C*—

VO 41,8 O

• O

CA• LO CA

O

* PA• r-CA

LA• LO00

O

o"

Produkt wzbogać. W % ^LA_•

CA IA• CA r*

CA• rACM

CM 00 LA

o

8TT f• rA

O• vo

O-• CO

LA« rAT-

o• 8 V

*

+cd

PA v -d-

PA PACM

vo« O CM

I rA• LA

« Or*

c^- c - rA V

CM IA• CA i r

OJ r*

r * V“• Or

Produktodpadowy przelew &

PA o- PA

CO CO V

CO fAr *

00•

V ¹

CV« r * CS

LA LO rA O*

C\J VO o- r*

o-•

<A 1 CM

3

'OT^

X J O

r*

CM LA vo

CM CM CA

VO•

co 1

<ł-

• IA

CM

* CA CMO

LA• V“

r- 1

Produktwzbogać, wylew

* cd

O LA

<h CO vo

LA CM

LA O V

PA• CO CM

CM• V

IA• T-

I>

• V

LA• V*

V"

• OT-

00« LAr*

Tt 'O o

>3 O

r*

co LA V

r-

■£

CA OD

CM O JA

O oO*

V rA t>

o

CO O• V r-

LA CA

CM -3"

VO

rM•

•H 3 •

& • N n T i «N 'Ö S

<D a> tg O U *H O ^ CO O SU W

O O o CM

I A (N O CM

LA OJ CO CM

00a

CM OCO CM IA

oo t>- CM

LA c vO

<M LA COCM

OJ O<A CO cm’

LA VQ

fA

rM

•

• n

•N T i s (D* N O

*H O \ o m ba

I AO*

CM CU

coO

CM LA1 O- CM

LA CO CM 1 COO

CM JACA

CM LAi CO CM

IACA

• CM E-»

IA C'- CM*

a . COO

CM LA1 C^- CM*

LA CO CM OCO

CM rACA . • CM LA1 CO CM

PACA

CM

£-«

Rodzaj układu

AaO LA ’S»

CM CA CO

3b O CO

+ CM O CM

^ * JL "

> O

PAB O

o CO r * co CM » * CU O OJ

+ II II T- V“ Pi :* :* ®

Nr prób

M M

M

Hydrocyklon zawiesinowy 603 5. O^{b ó w} lenie wyników badań

Przy stałym ubożeniu rud Zn-Pb problem wstępnego wzbogaca­

nia zaczął nabieraó coraz większego znaczenia.

Metoda rozdziału rud w hydrooyklonie zawiesinowym jest nowym sposobem wzbogacania.

Oprócz obniżenia dolnej granicy ziarnistości do 1 mm a na­

wet de 0,3 lub 9,2 mm uueżliwia ona stosowanie przy ubogich drobnoziarnistych rudaoh. wzbogacania kolektywnego, pozwalają- oego na wydzielenie w I etapie możliwie największej ilości gotowych odpadów a w procesie zasadniczym, dającym konoentra- ty kwalifikowane, operować jak najmniejszą masą materiału o dużej koncentraojl minerałów użytecznych. Zaznaczyć należy, że przy tym sposobie wzbogacania uzyskano w produkcie wylewowym konoentraoje minerałów metaloaośnych wynoszącą 70-80$.

Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń potwierdza się celowość zastosowania oieczy ciężkich zawiesinowyoh do wzboga­

cania wstępnego badanych rud poniżej 10 mm i wzbogacaniu ich w hydrooyklonie zawiesinowym po uprzednim odsianiu klasy 1-0 mm, co zapewnia następujące efekty:

- niższe straty cynku i ołowiu w odpadach wstępnego wzbogaoa- nia,

- wyższą wartość sprzedażną odpadów wstępnego wzbogacania, które mogą pokryć koszty całej przeróbki,

- wyższą wartość koncentratów blendowych - niższe koszty inwestycyjne.

Uwagi końcowe dotyczące rezultatów badań wzbogacania rudy z niecki bytomskiej:

Z dwóch rozpatrywanych - układów wzbogacania korzystniejszym pod względem technologicznym i ekonomicznym jest sposób pole*- gający na rozdrobnieniu całości rudy poniżej 10 mm i wzboga­

caniu jej w hydrooyklonie zawiesinowym po uprzednim odsianiu

klasy 1-0 mm. .

Wprowadzenie wzbogacania wstępnego dla skruszonej poniżej 10 mm rudy w hydrocykloaach zawiesinowyoh zapewnia następują­

ce efekty:

a) niższe straty Zn i Pb w odpadach wstępnego wzbogacania w odniesieniu do stanu obecnego o 3,14* ^n i 0-65$ Pb,

w odniesieniu do schematu projektowanego - (wzbogacanie tylko klasy 60-10 mm w c.o) o 3,4# w Zn i 5-50# w Pb, b) wyższą wartość koncentratów blendowych

c) niższe koszty inwestycyjne.

Uwagi końcowe dotycząoe rezultatów badań wzbogacania rudy z niecki chrzanowskiej.

Stwierdzono możliwość wzbogacania klas drobnyoh. w hydro- cyklonach zawiesinowych. Z nadawy, którą stanowiła klasa 1-14 na, zawierająca 5,16# Zn 0,54# Pb otrzymano:

- odpady o wychodzie 24,4# zawierające 0,76# Zn i 0,06# Pb - półprodukt o wychodzie 4,3# zawierający 1,64# Zn i 0,16#

Pb

- koncentrat o wychodzie 5,3# zawierający 28,06# Zn i 3,0# Pb z nadawy, którą stanowiła klasa 1-14 mm i rozdrobniony pro­

dukt tonący z Drevboya, zawierająca 5,66# Zn i 0.60# Pb otrzymano:

- odpady o wychodzie 43,6# zawierające 0,87# Zn i 0,07# Pb - półprodukt o wychodzie 4,1# zawierający 1,74# Zn i 0,06# Pb - koncentrat o wychodzie 12,4# zawierający 23,21# Zn i 2,39#

Pb.

Wstępna ooena ekonomiczna wykazała następujące roczne efekty oraz efektywność ekonomiczną wyrażoną w postaci okresu zwrotu nakładów:

Wariant I (wzbogacanie próby 1) - 7,120 nil.zł. - 0,5 roku Wariant II (wzbogacanie próby 2) -18,430 nil. W- - 0,3 roku.