Wyjaśnić podstawy i zasady wzbogacania grawitacyjnego.

Podstawą wzbogacania grawitacyjnego jest różna gęstość różnych składników kopaliny. Wykorzystanie tych różnic jest:

• pośrednie − obejmuje metody, w których wzbogacanie zachodzi w ośrodku o gęstości mniejszej od gęstości składników kopaliny, a różne gęstości powodują różne prędkości opadania

• bezpośrednie (ciecze ciężkie) − ziarna lżejsze od cieczy pływają, a ziarna cięższe opadają na dno

Wzbogacanie grawitacyjne jest b. dobrą metodą wzbogacania, bo teoretycznie zależy tylko od jednego parametru − gęstości. W praktyce na proces ten wpływa też prędkość rozdzielania, lepkość. Stąd wynikają ograniczenia stosowania tej metody, do poniżej pewnej średnicy ziarn wzbogacanie grawitacyjne jest utrudnione bądź niemożliwe. Proces jest efektywny gdy ziarna są średnie i grube. W celu poprawienia efektywności procesu dodaje się związki powierzchniowo czynne.

Objaśnić zasadę działania stołów koncentracyjnych.

Wzbogacanie na stołach koncentracyjnych− jest to wzbogacanie w poziomym (w przybliżeniu) strumieniu cieczy. Czynnikiem rozdziału minerałów według gęstości w urządzeniach tych jest struga wody płynąca po nachylonej lekko powierzchni. Dokładność rozdziału ziarn o różnych gęstościach zależy przede wszystkim od struktury kinematycznej strumienia − zatem od rozkładu prędkości według głębokości strumienia i charakteru tworzących się najczęściej w strefie dennej tzw. wirów dennych. Dla ziarn o różnych gęstościach siły F_p i F_w są różne. Na ziarno o gęstości większej działa mniejsza siła F_w i większa siła F_p niż na ziarno gęstości mniejszej. Stoły koncentracyjne, płuczki korytowe są stosowane do wzbogacania drobnych klas ziarnowych rud metali ciężkich pochodzących ze złóż okruchowych (piaski kasyterytowe, ilmenitowe, cyrkonowe) oraz drobnych klas węgli kamiennych. Uziarnienie nadawy waha się w granicach 0,02÷3mm. Stoły gładkie stosuje się do ziarn drobnych (<1mm), dla ziarn większych nakłada się na płytę stołu równolegle ułożone listwy.

Wzbogacanie na stołach odbywa się w płytkim strumieniu wody przy równoczesnym niesymetrycznym posuwisto zwrotnym ruchu tej płyty. Powierzchnia stołu może być gładka, rowkowana lub z listwami. Na ziarno działa siła wypadkowa F poruszająca ziarno F=F_p+F_w

F_w − jest sumą ciężkości ziarna, siły tarcia między ziarnem a stołem oraz naporu cieczy na ziarno

F_p− jest wypadkową siły bezwładności i przeciwdziałającej jej siły tarcia.

Wzbogacanie w cieczach ciężkich (separacja grawitacyjna) − najdokładniej można dokonać rozdziału w cieczach, których gęstości zapewniają tonięcie minerałów posiadających gęstość większą od cieczy i wypływanie na powierzchnię drugich o gęstości mniejszej od cieczy. Cieczami ciężkimi nazywamy ciecze których gęstość jest większa od gęstości wody, dzielimy je na jednorodne−ciecze organiczne (bromoform, czterobromoetan, jodek metylenu), roztwory soli nieorganicznych metali ciężkich, stopy soli oraz niejednorodne (zawiesinowe) stanowiące zawiesinę wodną drobnozmielonego ciała stałego zwanego obciążnikiem (magnetyt, żelazokrzem ).Rozdziału grawitacyjnego można dokonywać również w wodzie wykorzystując różne prędkości opadania ziarn o różnych gęstościach. Wartość prędkości opadania, wypływania ziaren decyduje w dużym stopniu o skuteczności rozdziału zarówno w wodzie jak i w cieczach ciężkich. Prędkość ruchu ziarn w cieczy zależy od masy i rozmiaru ziarna oraz od gęstości i lepkości cieczy.

• zakres zastosowań - Na skalę przemysłową stos. się tę metodę dla ziarn o ∅ >4mm, dla ziarn o ∅ < 1mm wzbogacanie jest nie opłacalne. Ziarna 1÷4mm można wzbogacać w hydrocyklonach z cieczą ciężką. Różnica w gęstości skały płonnej i składnika użytecznego powinna wynosić min. 100kg/m³.

• parametry cieczy ciężkich - Wyróżniamy ciecze jednorodne i niejednorodne (zawiesinowe np. baryt, magnetyt, piasek kwarcowy).

Jednorodne − są najlepsze ale wadą jest ich wysoka cena (bromoform, czterochlorek węgla), posiadają właściwości lotne oraz są bardzo toksyczne.

Niejednorodne − składają się z ziarn < 100μm, są nietrwałe ( po upływie dłuższego czasu następuje sedymentacja ziarn)

Gęstość cieczy ciężkich waha się w granicach od 850 (ksylen) do 4270 kg/m³. Najważniejsze parametry cieczy ciężkich to gęstość, trwałość, lepkość.

Flotacja: co to jest, kiedy się ją stosuje i jakie parametry wpływają na jej przebieg.

Flotacja− jest metodą wzbogacania w której rozdział ziarn mieszaniny różnych minerałów następuje na podstawie różnic zwilżalności powierzchni tych minerałów rozdział polega na wyniesieniu przez pęcherzyki powietrza ziarn hydrofobowych (źle zwilżalnych przez wodę) do warstwy piany. Agregat pęcherzyk powietrza−ziarno jest lżejszy od wody i wypływa na powierzchnię zawiesiny. Operację flotacji dokonuje się w urządzeniach zwanych maszynami flotacyjnymi (flotowniki). Maszyna flotacyjna składa się z komory (zbiornika), do której wprowadza się zawiesinę i wirnika zanurzonego w zawiesinie. Czynnikiem roboczym są pęcherzyki powietrza wprowadzanego do wypełniającej komorę flotacyjną wodnej zawiesiny węgla lub rudy. Zgromadzone na powierzchni pęcherzyki wraz z cząstkami mineralnymi przyczepionymi do nich tworzą tzw. pianę flotacyjną, która jest zgarniana do rynien i dalej przerabiana. Do poprawnej flotacji wymagane jest odpowiednie rozdrobnienie ziarn nadawy:

− w. kamienny < 1mm

− inne < 0,3mm

Parametry wpływające na flotację:

− wielkość ziarn

− kąt zwilżenia ϑ > 0

− dostarczenie odpowiedniej ilości powietrza

− zastosowanie odczynników

Stosowane odczynniki chemiczne:

− odczynniki zbierające (zbieracze kolektory ) wśród których wyróżniamy zbieracze jonowe i niejonowe, odczynniki te po wprowadzeniu do zawiesiny adsorbują się wybiórczo na powierzchni ziaren tylko wybranych minerałów, umożliwiają ich skuteczne wyniesienie do piany (wyflotowanie). Zadaniem ich jest hydrofobizacja powierzchni danych minerałów. Najważniejszymi zbieraczami np. dla minerałów siarczkowych są związki tiolowe. Z najbardziej rozpowszechnione z tej grupy są ksentogeniany (etylowy, izopropylowe, butylowy i amylowy). Innymi kolektorami są aerofloaty, kwasy tłuszczowe i ich sole, zbieracze kationowe (aminy), dwuksentogeny (jako kolektory niepolarne)

− odczynniki pianotwórcze są to związki organiczne które adsorbują się na granicy rozdziału ciecz−gaz, obniżają napięcie powierzchniowe na granicy faz woda−powietrze i umożliwiają tworzenie się odpowiednio trwałej piany; z pianą wynoszone są flotujące minerały. Wyróżniamy: kwaśne (krezole, ksyleny), naturalne (wyższe alkohole alifatyczne) i zasadowe.

−odczynniki modyfikujące (aktywatory, despresory i regulatory pH ) mają za zadanie regulację działania zbieraczy w kierunku polepszenia skuteczności flotacji

Zasady wzbogacania magnetycznego.

Własności magnetyczne pierwiastków wynikają ze struktury zewnętrznej powłoki elektronowej. W przypadku minerałów własności magnetyczne są wypadkową własności pierwiastków chemicznych i charakteryzują się tzw. podatnością magnetyczną. Minerały dzieli się na:

diamagnetyki, paramagnetyki, antyferromagnetyki, dla których podatność magnetyczna zależy od natężenia pola magnetycznego.

Im wyższa jest podatność magnetyczna minerału, tym silniejsze jest działanie na ziarna tego minerału pola magnetycznego.

Dla ziarn para− i diamagnetycznych podatność χ jest wartością stała. Dla ciał silnie magnetycznych χ zmienia się z wielkością ziarna i natężeniem pola magnetycznego.

Na ziarno umieszczone w polu magnetycznym będą działały:]

− siła grawitacji

− siła magnetyczna

Przy odpowiednim natężeniu pola magnetycznego siła ta dla ziarn o dużej podatności może osiągnąć duże wartości. W takim przypadku może nastąpić odchylenie toru ziarna. Odchylenie to powoduje z kolei rozdział ziarn według ich podatności magnetycznej na silnej i słabiej magnetyczne.

Do rozdziału minerałów wykazujących własności magnetyczne służą separatory magnetyczne Franz'a . Separator posiada możliwość regulacji pola magnetycznego − kontrolowanego natężeniem płynącego przez zwojnicę prądu

Co to jest uzysk i strata składnika w procesie rozdziału i jak się je określa ?

Uzysk metalu ε w koncentracie jest to stosunek wagowej ilości metalu w koncentracie do wagowej ilości metalu w nadawie, obliczany jest on najczęściej w procentach.

Strata metalu η w odpadach jest to stosunek wagowej ilości metalu w odpadach do wagowej ilości metalu w nadawie.

C − ilość wagowa koncentratu α − zawartość metalu w nadawie, % Q − ilość wagowa nadawy β − zawartość metalu w koncentracie, % T − ilość wagowa odpadów ϑ − zawartość metalu w odpadach, %

Fizykochemiczne metody wzbogacania

− rozdrabianie (selektywne mielenie, metody flotacyjne, koloidalne, separacja elektrodynamiczna)

− prażenie (proces segregacji, proces żelgrudy, prażenie

magnetyzujące)

− ługowanie (wzbogacanie magnetyczne, wydzielanie

jonów metali z roztworów)

Krzywa rozdziału − jest zależnością liczby rozdziału od średniej gęstości frakcji. Liczba rozdziału danej frakcji jest to stosunek ilości tej frakcji w produktach wzbogacania do ilości tejże frakcji w nadawie wyrażony w procentach

Krzywa wzbogacalności − jest to charakterystyka procesu rozdziału na frakcje otrzymaną w niekoniecznie optymalnych warunkach. Krzywą wzb. otrzymuje się na podstawie wyników laboratoryjnego rozdziału w jednorodnych cieczach ciężkich. Krzywą wzbogacania otrzymuje się na przykład dla rozdziału w separatorach cieczy ciężkiej lub w osadzarkach, na stołach koncentracyjnych.

---