Summary: Повний посібник з гравітаційного відселення у гірничій обробці. Дізнайтеся про багатоетапні фізичні схеми обробки корисних копалин, включаючи вібротаблиці, ґрати та спіралі....

Що таке метод гравітаційного сепарування?

Гравітаційне відділення (також відомий як гравітаційне збагачення) є однією з найстаріших і найширше застосовуваних технологій збагачення корисних копалин. Він залишається наріжним каменем гірничодобувної промисловості, особливо для переробки вольфраму, олову, поточних золотих родовищ та інших важких мінералів. Його тривала актуальність зумовлена простотою, економічністю і дружелюбністю до навколишнього середовища.

Основний фізичний принцип

Воно відділяє цінні мінеральні цілі та непотрібну породну порожнечу на основі очевидної різниці в питомій вазі (щільності) мінералу під дією сили тяжіння та динамічної сили рідини, використовуючи воду, повітря або важку суспензію як середовище для розділення.

Різні мінеральні частки осідають із різною швидкістю в рухомому середовищі: щільні високовагомі мінерали швидко осідають, тоді як низьковагомий галограф плаває або уноситься потоком. Ефективне стратифікування можливе лише у безперервно рухомій рідині.

Gravity Separation

Межа діапазону ефективного розміру частинок

  • Груба руда: 25 мм (важке середнє відділення, великий джиг)
  • Середня руда: 2–25 mm (conventional jig, spiral chute)
  • Крепка руда: 0.1–2 mm (shaking table, spiral concentrator)
  • Slime: менше 0,1 мм (низька ефективність сепарації, зазвичай поєднується з центрифугальними гравітаційними концентраторами)

Ключові умови для ефективного розділення

Щоб гравітаційне збагачення було економічно та технічно доцільним, повинні бути виконані такі умови:

Умова Пояснення
Достатня різниця щільностей Має бути суттєва різниця в питомій вазі між корисними мінералами та галькою (відбитим камінь). Більша різниця щільності призводить до більш ефективного та легкого відокремлення.
Вивільнення Цінні мінерали повинні бути звільнені від вітринних мінералів шляхом дроблення та подрібнення. Розмір частинок має бути достатньо малим, щоб окремі частки були або переважно цінним мінералом, або переважно вітріном.
Відповідний діапазон розмірів частинок Гравітаційне розділення є найбільш ефективним для переробки грубозернистих, середньозернистих і дрібнозернистих руд (приблизно >0,1 мм до 25 мм). Воно поступово стає менш ефективним для дуже дрібних частинок (слими, <0,1 мм) через їх низьку масу та велику площу поверхні.

Повний процес трьохстадійного гравітаційного розділення

Повний процес гравітаційного відокремлення зазвичай включає три основні етапи: Підготовка, Багатство (Відокремлення) та Обробка продукту.

Етап підготовки

Мета підготовчого етапу — підготувати руду для максимізації ефективності процесу розділення. Основні кроки включають:

  • Дроблення та меленння: Зменшення розміру є необхідним для звільнення цінних мінералів від гірської породи. Оптимальний розмір помелу залежить від характеристик руди та розмірної класифікації цільових мінералів.
  • Мийка та видалення мулу: Для руд, що містять високий рівень глини або колоїдних матеріалів, проводиться промивання для видалення цих дрібних забруднень, які можуть заважати процесу розділення. Це часто робиться в скрубері або лог-мийці.
  • Скринінг та класифікація: Подрібнена руда розділяється на фракції за розміром (наприклад, грубі, середні, дрібні) за допомогою сита або гідравлічного класифікації. Це дозволяє використовувати різне обладнання або режим роботи, оптимізовані для кожного конкретного розміру.

2. Етап збагачення

Це основний етап, де відбувається фактичне розділення цінних мінералів від породних відходів. Руда проходить через один або кілька агрегатів гравітаційного збагачення, таких як джигові машини, віскосимальні столи, спіральні елементи або centrifugal concentrators.

Загальні конфігурації:

  • Простий ланцюг: Для грубих руд, які легко звільняються, одного проходу через гравітаційний пристрій (наприклад, джиг) може бути достатньо.
  • Складна схема: For ores with unevenly disseminated valuable minerals, a multi-stage “stage separation” process is often used. This involves:
    • Roughing: Перший прохід для відбракування великої частини відходів.
    • Cleaning: Другий прохід для підвищення концентрації з етапу сухоручного обладнання.
    • Scavenging: Третій прохід для відновлення залишкових цінних мінералів з відходів густого витягу.

3. Концентрація та відстійні стоки після обробки

Цей етап займається обробкою кінцевих продуктів (концентрату та хвостів).

Відсадження з концентрату гравітаційного збагачення
Звичайний/середній концентрат потрібно тільки природне перколяційне дренування на схилі руди; дрібний мікроконцентрат вимагає дегідратації за допомогою фільтр-пресу. Для пакованої поставки на плавку необхідне висушувальне обладнання.

Вивезення відвальних відходів
Грубий хвостовий шлам може бути безпосередньо перевезений вантажівками для заповнення шахт; тонкий хвостовий шлам закачується у хвостосховища або обробляється за допомогою систем сухого складування для забезпечення відповідності екологічним нормам.

Види методів гравітаційного відокремлення

Залежно від форми руху середовища та цілі операції, методи гравітаційного урахування можна класифікувати на кілька категорій, зокрема класифікацію, гравітаційне урахування на важкому середовищі, джигування, вілювальний стіл, спіральний метод, центрифугування, повітряне урахування та промивання. Серед них найчастіше використовуються у промисловому обробленні мінералів - гравітаційне урахування на важкому середовищі, джигування, вілювальний стіл та спіральний метод.

1. Високотонне середнє відділення (HMS) / Відстеження за допомогою щільного середовища (DMS)

Статичне розділення важких і середніх частинок — це метод гравітаційного розподілу, який використовує рідкий середовищний середовищний засіб із щільністю, що безпосередньо знаходиться між щільностями двох мінералів для їхнього розділення.

Процес: Сира руда занурюється у густу рідку суспензію (зазвичай воду з меленим ферросиліцієм або магнітитом). Легша шламова порода плаває на поверхні, тоді як важкі цінні мінерали опускаються на дно.

Найкраще використовувати для: Попереднє зосередження крупних частинок (мийка вугілля, відділення діамантів та відсів відвали перед дорогими процесами подрібнення для збереження капіталовкладень).

2. Концентрація сита (джигінг)

Джигінг — це динамічний процес, який розділяє мінерали з різною щільністю у вертикальному пульсуючому шарі рідини.

Процес: Руда розташована на перфорованому екрані, тоді як механізм змушує воду пульсувати вертикально вгору і вниз через шар. Відлік води вгору розширює шар частинок ( стратифікація ), а відлік вниз дозволяє частинкам осідати. Важкі частинки осідають швидше і накопичуються на нижньому рівні, тоді як легкі частинки залишаються зверху і змиваються.

Найкраще використовувати для: Наземельні до середньозернистих матеріалів (від 10 мм до 0,5 мм), широкого використання у збагаченні залізної руди, марганцю, баритів та вольфраму.

3. Збагачення вібраційною таблицею

Тренажерний стіл (або стіл Вілфлі) — це концентратор для розмелювання зображень, який використовує нахилену, ребристу платформу, що тремтить асиметрично вздовж довжини.

Процес: Тонкий шар води тече по нахиленій поверхні столу, тоді як палуба рухається з боку в бік. Високотемпературні частинки осідають у борозенки (різці) і здвигаються горизонтальною вібрацією у концентратний лоток. Легкі зважені частинки залишаються у підвішеному стані у водяній плівці та змиваються по нижньому краю як хвости.

Найкраще використовувати для: Дрібнозернисті матеріали (від 0,5 мм до 0,037 мм). Вони забезпечують надзвичайно високий коефіцієнт збагачення, що робить їх універсальним стандартом для виробництва кінцевих концентратів як у кустарному, так і в великомасштабному золотовидобутку.

4. Спіральне концентрування

Спіральні концентратори — це безперервні пристрої, що використовують вертикальний гвинтовий канал для промивання, який поєднує центробіжну силу з силою тяжіння.

Процес: Шлам подається з верхньої частини спіралі. Поки він спускається вниз у вихровому русі, важчі частки мігрують у бік внутрішнього каналу спіралі з низькою швидкістю через сили тертя та опору. Легші частки відкидаються центрифугальними силами до зовнішнього краю. Регульовані роздільники внизу розділяють потік на концентрат, проміжні та хвостові продукти.

Найкраще використовувати для: Дрібнозернисті руда (від 2 мм до 0,074 мм), що вимагають високих пропускних здатностей, такі як очистка кварцових пісків, хромітова руда, циркон та дрібні залізні руда.

spiral concentration

Повне порівняння обладнання для гравітаційного розділення

Назва обладнання Ефективний розмір частинок годування Ключова перевага Основне обмеження Найбільш підходяща руда
Шаблонна машина 20 ~ 0,5 мм Велика пропускна спроможність за годину, низькі експлуатаційні витрати, просте обслуговування Низька концентрація концентрату, не може обробляти ультратонкий шлам Золото з росистого родовища, гематит, хромова руда, збагачення вугілля
Лава для дослідів 2 ~ 0,038 мм Ультрависокий коефіцієнт збагачення, видимі мінеральні смуги, концентрат високої чистоти Маленька виробнича потужність однієї машини, велика площа підлоги Вольфрам, олово, очищення дрібного золота, рідкісні важкі мінеральні піски
Спіральний гальковий конвеєр / Спіральний концентратор 1 ~ 0,075 мм Немає рухомих зношуваних частин, низький споживання енергії та води, безперервна робота Множинний збагачення низької концентрації Залізний пісок, пляжний циркон/рутин, груба передконцентрація
Центрифужний концентратор 0.074 ~ 0,01 мм Відновіть ультрадрібний важкий золото/олов'яну слиз, втрачений традиційними гравітаційними пристроями Потрібен регулярний автоматичний цикл очищення Золото в тонких жилках, відновлення залишків руди олова, дисемінованої у відходах
Важкий середній сепаратор (DMS) 100 ~ 6 мм злиткова руда Видаляйте масовий відходжувальний камінь перед подрібненням, зменшуючи загальні витрати на електроенергію Потрібна система повторного використання важкої середньої шламу Кокс, залізна руда низької якості у вигляді крупнокускових зливків перед попереднім відділенням
Сушений повітряний гравітаційний сепаратор 10 ~ 0,1 мм сухої руди Нульове споживання води, відсутність забруднення хвостового виливу Обов'язкова система контролю пилу, менше відновлення ніж мокрий процес Пустеля з дефіцитом води, сухе розділення вугілля шахти

Ключові фактори, що впливають на ефективність гравітаційного розподілу

Три основні категорії визначальних факторів: властивості руди та мінералів, середовище розділення, модель обладнання та параметри роботи.

Рудава властивість (основний фактор)

  • 1. Відмінність щільності між цінним корисним і породою: більший розрив = краща стратифікація та вищий рівень вилучення.
  • 2. Розподіл розміру частинок руди: Однорідне класифіковане годування запобігає взаємному впливу крупних і дрібних частинок; надмірне подрібнення рудя призводить до втрати металу.
  • 3. Вміст глини та бруду: Надмірна слизькість підвищує середню в'язкість, послаблює стратифікацію густини, необхідно попередньо видалити слиз.
  • 4. Форма диспергування мінералів: грубий монолітний диспергований руда досягає набагато кращого гравітаційного ефекту, ніж дрібна внутрішня порода.

Послідовність розділення середовища

Середовище (зазвичай вода) впливає на ефективну щільність системи. Хоча вода є стандартом, щільність середовища може бути змінена.

  • Повітря (сухе розділення): Найменш ефективний через низьку середню щільність. Використовується в посушливих регіонах або для певних руд.
  • Water: Стандартний носій; ефективний та недорогий.
  • Густі рідини / суспензії (HMS): Найефективніший, але дорогий і вимагає обережного поводження з реагентами.

Тип обладнання та умови експлуатації

Кожен пристрій має оптимальний діапазон роботи за розміром частинок, потужністю та щільністю подачі. Основні чинники, які потрібно контролювати, включають:

  • Швидкість подачі: Занадто високий рівень може спричинити перевантаження та втрату розділення; занадто низький — зменшує ефективність обладнання.
  • Щільність твердої їжі Affects the viscosity of the pulp; must be maintained within the equipment’s optimal range.
  • Швидкість потоків води (для спіралей, таблиць): Критично для створення правильної дії згіблювання та стратифікації частинок.
  • Частота пульсацій і амплітуда (для джигів): Впливає на те, якPartikли осідають і стратифікують.
  • Центробіжна сила (для концентраторів): Determines the “effective gravity” and the recovery of fine particles.

Практичне застосування за типами руди

Тип руди Цільові мінерали Обладнання Gravity за вибором Примітки
Пластичне золото Витісне золото Крюки, спіралі, центрифужні концентратори, гасла Часто основний метод обробки
Тверда рока золото Рідкісне золото, телуриди Центрифужні концентраційні машини (у циклі збагачення), Шейкові столи Використовувалося для відновлення золота, яке можна відновити за допомогою гравітації
Олово Касситерит Тренажери, джигі, спіралі Класичне застосування для тремтячих плит
Вольфрам Scheelite, Wolframite Піднімальні пристрої, Реєстраційні столи, Спіралі Часто поєднується з іншими методами збагачення
Мінеральний пісок Ільменіт, Циркон, Рутил Спіралі, Таблиці трясіння, HMS Застосування високотоннажності
Кроміт Кроміт Спіралі, Таблиці трясіння, Виграші Концентрація, заснована на різниці щільності
Залізна Руда Гематит, Магнетит Різьби, спіралі, HMS Використовується для крупнозернистої залізної руди
Магній Піролусит, Псиломелан пристосування, спіралі Часто використовується для крупнозернистих руд високого класу

Типові руди та галузеві застосування гравітаційного розділення

Руда цінних металів (золото в роскішних родовищах і в жилках)

Природне золото має істотну різницю у густині з кварцовою породою. Комбінована схема зі штучною гравітацією, центрифугальним концентратором та грохотом фільтрує понад 93% грубого вільного золота, широко застосовується в африканських та південно-східноазіатських приисках із літовими золотоносними рудами. Для золотих жил і руд з жилою гравітаційне попереднє збагачення зменшує навантаження на подрібнення перед циндауцією або флотацією.

2. Вузький і втягуючий рудник вольфраму та олова

Вольфраміт і касситерит — це типові окисні мінерали з високою густиною. Многоступеневе пірсінгування з грубого поділу та очищення за допомогою шейкерного столу — стандартний основний процес для розділення вольфраму і олова в Фуцзяні, Цзянсі, Китаї та на свинцевих шахтах Південно-Східної Азії.

3. Железа та слабкі магнітні руди

Гематит, лімоніт, хромова руда зі слабкою магнітністю застосовують гідроцигання та спіральне гравітаційне збагачення, коли показники магнітного відокремлення є низькими; важке середовище попередньо відсіює відходи для злиткового залізної руди.

4. Пляжний та річковий важкий мінералний пісок

Зіркон, руґіт, монацит — пісок з місць зосередження використовується для першого очищення спіральною гіркою та гравітаційного очищення на шейкер-таблиці з метою відділення цінних рідкісних важких мінералів від кварцового піску.

5. Галузь очисної обробки вугілля

Тяжкий середній сепаратор і джиг-машина — це основне обладнання для підготовки вугілля, яке відділяє чисте вугілля від гірської породи за різницею щільності.

6. Побічний зупад будівельних відходів та шахтних відсів, що повторно використовуються

Гравітаційне розділення відновлює залишкові агрегати важких металів із руйнувального сміття та старих рудникових хвостів, реалізуючи циклічне використання мінеральних ресурсів.

Реальні випадки проекту шахти глобального гравітаційного сепаратування

Випадок 1: Східна Африка, 500 тонн на добу гравітаційна фабрика для розробки золота на росипі

  • Рудна шпора: Coarse native gold 0.1–1 mm, low clay content, local water shortage
  • Процесний потік: Двоетапна грунтовка на трафареті + центрифужний концентратор + просіювальна стіл для фінальної очищення + система циркуляційної води
  • Індекс операції: Рівень відновлення золота 93,38%, кінцева концентрація золота 85%, коефіцієнт повторного використання води 86%, зменшення споживання води на 40% порівняно з традиційним процесом

Випадок 2: Гравітаційна фабрика руди жил з вольфраміту 2000 тонн на добу

  • Рудна шпора: Тип жилки польового шпату та кварцу, нерівномірно поширена волламітова руда
  • Процесний потік: Дроблення на початкових етапах + багаторазове шліфування + очищення на багатогруповій грохотній таблиці
  • Індекс операції: Клас концентрації вольфраму 66%, загальне вилучення вольфраму 82%, відходи 65% порожніх хвостів на початковій стадії для збереження енергії обробки

Випадок 3: Лінія розділення піску з важкими мінералами для узбережжя потужністю 1200 тонн на годину

  • Рудна шпора: Змішаний циркон, рутил і кварцовий пісок
  • Процесний потік: Спіральний концентратор масових сирих матеріалів + столик шейкера для високої чистоти очищення
  • Індекс операції: Загальне відновлення важких мінералів 88%, відсутність споживання хімічних реагентів, низькі щоденні експлуатаційні витрати

Найкращі практики для проектування заводів

Гравітаційне відокремлення залишається фундаментальною та високоефективною технологією сучасної обробки корисних копалин. Його переваги полягають у простоті, низьких експлуатаційних витратах та екологічній сумісності. Однак успіх залежить від застосування правильного обладнання до правильного типу руди та розмірів частинок.

Для проектувальників, інженерів та операторів підприємств важливими є наступні принципи:

  1. Глибока характеристика руд – це безкомпромісна необхідність: Тест на мінералогію, розмір звільнення та різницю щільностей.
  2. 2. Відповідність обладнання розміру частинок: Використовуйте джиги для грубого матеріалу, спіралі для середнього, а таблиці для дрібного матеріалу. Використовуйте центрифужні концентратори для дрібного вільного золота.
  3. 3. Розглянути розділення етапів: Для руд з нерівномірно розподіленими мінералами часто багатоетапна схема є набагато ефективнішою, ніж однопрохідна.
  4. 4. Контроль операційних змінних: Швидкість подачі, витрата води та середня щільність повинні бути ретельно контролюватися та регулюватися.
  5. 5. Адреса Сліміґів: Дрібні слімси (<0,1 мм) негативно впливають на гравітаційне separating. їх слід видаляти за допомогою деслімінгу та обробляти іншими методами (наприклад, флотацією) за необхідності.

Часті запитання про гравітаційне роз separation

Питання: Чи можна використовувати гравітаційне розділення для обробки ультратонких шламів?

A: Традиційне гравітаційне обладнання, таке як джиги та спіралі, втрачає ефективність при розмірі менше 74 мікронів (200 сітка), оскільки сили опору поверхні води перемагають гравітацію. Однак сучасні циліндричні гравітаційні концентратори обертають суспензію, створюючи сили до 60G або більше, що дозволяє ефективно добувати важкі мінерали розміром до 10 мікронів.

Питання: Чи може гравітаційне відділення повністю замінити флотацію?

A: Тільки якщо критерій концентрації достатньо високий. Для складних, дрібнозернистих сульфідних руд, де цінні мінерали міцно зв'язані з породою мікроскопічних розмірів, збагачення флотацією залишається обов'язковим. Однак сучасні заводи часто використовують гібридний цикл: гравітаційне збагачення для раннього вилучення крупних мінералів, а потім флотацію для вилучення ультрадрібних залишків.

Які основні фактори, що впливають на ефективність гравітаційного розподілу?

A: Ефективність гравітаційного розподілу залежить від трьох важливих параметрів: різниці питомої ваги між цільовим корисним мінералом та породою (чим більша різниця, тим легше розділити), розподілу розміру частинок на вході (жорстка класифікація запобігає перекриваній стратифікації), а також фізики рідин, включаючи швидкість потоку води та контроль щільності суспензії на поверхні обладнання.

Чому гравітаційне розподілення настільки рекомендується для малих та середніх екологічних шахт?

А: Гравітаційне збагачення — це виключно фізичний метод збагачення, який не потребує хімічних реагентів. Це повністю усуває необхідність у дорогих хімічних добавках, запобігає забрудненню навколишнього середовища від відходів, знижує загальні операційні витрати (Opex) та забезпечує швидке окупання інвестицій за рахунок миттєвого вилучення крупних мінералів із вільним розмолом.

Потрібна допомога у проектуванні схеми гравітаційного розділення?

У SBM ми пропонуємо комплексні рішення для збагачення корисних копалин, включаючи детальне проектування процесу, планування заводу та широкий спектр обладнання для гравітаційного збагачення.

Зв'яжіться з нами сьогодні для індивідуальної рекомендації на основі вашої конкретної руди

Схожий блог: