1. Podać definicję stopnia rozdrabniania: operacji systemu operacji.

W procesie rozdrabniania następuje pomniejszenie ziarn nadawy do wymiarów określonych warunkami konstrukcyjnymi maszyn rozdrabniających. Stosunek wielkości ziarn nadawy do wielkości ziarn produktu

nazywa się stopniem rozdrobnienia n i wyraża wzorem : gdzie: D − wymiar ziarn nadawy

d − wymiar ziarn produktu

Graniczny stopień rozdrobnienia − jest to stosunek wymiarów liniowych grupy największych ziarn nadawy

D_max do wymiarów liniowych grupy największych ziarn produktu d_max.

80 − procentowy stopień rozdrobnienia − jest to stosunek wymiarów sita, przez które przechodzi 80% nadawy, do otworu sita, przez które przechodzi 80% produktu.

3. Wyjaśnić sposób konstruowania krzywych wzbogacania Henry'ego i kiedy stosuje się ten sposób graficznej oceny wyników rozdziału.

Funkcję λ = f(γ) nazywa się krzywą wzbogacalności. Na podstawie krzywych wzbogacalności można wnioskować, czy i w jakiej mierze kopalina nadaje się do wzbogacania, czy dana metoda wzbogacania

jest właściwa oraz jakie wyniki można otrzymać stosując dany sposób wzbogacania.

Krzywe wzbogacalności umożliwiają dobór zarówno końcowych wskaźników technologicznych (γ,β,ε,ϑ) jak i wskaźników w poszczególnych stadiach procesu, czyli pozwalają na zaprojektowanie racjonalnych schematów technologicznych.

Krzywa Henry'ego

Próbkę rudy o wadze Q [kg] rozdzielono na n frakcji o różnych zawartościach składnika użytecznego λ.

Po wysuszeniu i określeniu wagi C każdej frakcji oblicza się ich wychody γ.

C₁+C₂+...+C_n = Q γ₁ − wychód najbogatszych frakcji

γ₁+γ₂+...+γ_n = 100% λ₁ − zwartość składnika użytecznego

λ₁,λ₂,...λ_n

Dla określenia danych wykreśla się tzw. podstawową krzywą wzbogacalności w układzie współrzędnych (γ, λ). Rozpoczyna się od dołu od frakcji najbogatszych. Wykreśla się kolejne prostokąty o podstawie λ i wysokości γ. Otrzymaną linię schodkową zastępuje się krzywą ciągła λ w ten sposób by

powierzchnie prostokątów i powierzchnie ograniczone krzywa były jednakowe.

%

Zespół krzywych wzbogacalności Henry'ego

4. Zdefiniować efektywność uwolnienia minerałów oraz podać praktyczne sposoby jej identyfikacji.

Miarą uwolnienia jest stopień uwolnienia. Oznacza on procent minerału w materiale rozdrobnionym,

występującego jako wolne, czyste ziarna, w stosunku do całkowitej zawartości tego minerału w rudzie.

Ze wzgl. na wady urządzeń rozdrabniających, stopień uwolnienia zależy od właściwości petrograficznych kopaliny. Wysoki stopień uwolnienia minerału użytecznego może być osiągnięty, gdy siła wiązań między tym minerałem a minerałami płonnymi jest słaba. Częściej jednak wiązania na granicy dwóch różnych minerałów są bardzo silne, silniejsze niż wiązania między płaszczyznami łupliwości wewnątrz danego minerału. W trakcie rozdrobnienia następuje więc pękanie ziarn wzdłuż ich naturalnych płaszczyzn łupliwości, a nie wzdłuż granic zrostów z innymi minerałami. Pozostaje wówczas dużo ziarn pośrednich, zwanych zwykle zrostami, a stopień uwolnienia jest mały.

Stopnie uwolnienia w praktyce określa się za pomocą modeli stochastycznych:

− Kinga

− Wiegela

5. Co to jest uzysk i straty składnika w produktach operacji rozdziału i jak się je określa.

Do oceny wyników wzbogacania stosuje się wskaźnik zwany uzyskiem metalu w produkcie.

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

W odniesieniu do odpadów używa

się pojęcia strata metalu w odpadach η

i definiuje jako stosunek ilości wagowej metalu w odpadach do ilości metalu w nadawie.

,

8. Omówić podstawy fizyczne procesu klasyfikacji hydraulicznej.

Klasyfikacja hydrauliczna − polega na rozdziale nadawy w strumieniu cieczy zgodnie (strumień pionowy) lub

niezgodnie (s. poziomy) z siłami działającymi na ziarno. Siły pochodzące od grawitacji i prędkości strumienia cieczy wymuszają różne prędkości opadania ziarn o różnej gęstości.

W strumieniu pionowym ziarno opada gdy prędkość opadania jest większa od prędkości strumienia (unoszenia).

10. Jak obliczyć parametry osadnika: jakie są wielkości do tego potrzebne i sposób obliczeń. Parametry osadnika : powierzchnia osadnika :

Q_S - ilość części stałych w nadawie

V_x - prędkość opadania ziarn

m, m_x - zagęszczenia, żądane rozcieńczenie

11. Podać zasady działania i główne parametry hydrocyklonu

Hydrocyklon − wykorzystuje do klasyfikacji nadawy siłę ciężkości na ziarna z jednoczesnym zastosowaniem

siły odśrodkowej co pozwala na intensyfikację procesu. Cieczy nadaje się ruch wirowy dookoła naczynia przez jej styczne wprowadzenie. Powoduje to ruch spiralny cieczy w dół (przy ścianach hydrocyklonu− ziarna o większej gęstości, grubsze) i w górę (oś hydrocyklonu − powietrze + ziarna drobne) i rozklasyfikowanie nadawy.

D − średnica hydrocyklonu

d_p − śr. przelewowa(materiał rozcieńczony)

α − kąt

d_W − śr. wylewowa (zawiesina zagęszczona)

13. W nadawie do klasyfikatora hydraul. obecne są dwa rodzaje minerałów (1) i (2) charakteryzujące się

jednakowym współcz. kształtu oraz różną gęst. δ₁ = 5000 kg/m³ i δ₂ =3000 kg/m³. Do przelewu

klasyfikatora przechodzą ziarna minerału (2) o maks. średnicy d₂ = 4mm oraz część ziarn minerału (1)

O jakiej maksymalnej średnicy ziarna minerału (1) będą przechodzić do przelewu klasyfikatora ?

Jakiego problemu dotyczy to zadanie ?

15. 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 gęst. 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.

16. 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.

17. Wzbogacanie grawitacyjne w cieczach ciężkich: zakresy stosowania i parametry cieczy ciężkich

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.

18. Zasady działania osadzarek

Pod wpływem działania tłoka ziarna o dużej gęstości wolniej odrywają się od sita , opadają jednak na nie szybciej od ziarn lżejszych. Zastosowanie progów na sicie umożliwia odebranie górnej warstwy z lżejszymi ziarnami, a dolna warstwa z cięższymi ziarnami opada na dno do otworów odprowadzających. Doprowadzenie wody dolnej wspomaga rozluzowanie nadawy w fazie wznoszenia wody.

19. Separatory grawitacyjne: rodzaje, zasady działania, zakres zastosowań.

powietrzne 45÷100μm − przepływowe

− cyrkulacyjne

hydrauliczne ziarna powyżej 4mm

Lżejsze ziarna są porywane przez strumień powietrza lub wody

20. 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

Stos. 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 )

− 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

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

21. Podział metod flotacyjnych i krótkie wyjaśnienia na czym polegają.

Metody flotacyjne dzielimy na:

a) prostą a) kolektywną

b) odwrotną b) selektywną

22. Odczynniki flotacyjne (podział)

Odczynniki stosowane we flotacji dzieli się na:

a) zbieracze (kolektory)

b) pianotwórcze (spieniacze)

c) modyfikujące (aktywatory, depresory, regulatory pH)

Odczynniki zbierające − 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 stosowane w celu wytworzenia warstwy piany o określonej trwałości. Ważnym elementem jest tu współdziałanie cząsteczek speniacza ze zbieraczem w chwili przytwierdzania się ziarna do pęcherzyka.

kwaśne: krezole, ksyleny

naturalne: wyższe alkohole alifatyczne, α − terpinol

zasadowe: pirydyne

Odczynniki modyfikujące − zadaniem ich jest stworzenie odpowiednich warunków do selektywnego działania kolektorów

a) aktywatory

b) depresory

c) regulatory

23. Podział maszyn flotacyjnych z wyjaśnieniem zasad ich działania.

Proces flotacji pianowej może zachodzić prawidłowo, jeżeli maszyna zapewnia:

− możliwość wytwarzania pęcherzyków powietrza

− możliwość oddzielnego odbierania produktu pianowego oraz pozostałej zawiesiny mineralnej

− wystarczającą agitację do utrzymania ziarn ciała stałego w zawiesinie

Przemysłowe maszyny flotacyjne dzieli się zwykle ma :

− mechaniczne

− pneumatyczne

− próżniowe

− inne

Cechą charakterystyczną flotowników mechanicznych jest wirnik, który w urządzeniach tego typu zasysać męty i powietrze oraz dyspergować powietrze lub tylko dyspergować i rozprowadzać w mętach

(maszyny mechaniczno−pneumatyczne).

Flotowniki pneumatyczne nie mają wirników. Powietrze doprowadzone do nich pod ciśnieniem jest dyspergowane, a jego przepływ zapewnia równoczesne mieszanie mętów.

We flotownikach próżniowych pęcherzyki powietrza wydzielają się z mętów wprost na powierzchni ziarn na skutek obniżania ciśnienia w komorze nad mętami.

24. 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

25. Rodzaje i zasady działania separatorów magnetycznych.

zasada działania separatorów bębnowych o słabym polu magnetycznym

Układ magnesów stałych lub elektromagnesów jest w tych wzbogacalnikach umieszczony w obracającym się wokół nich bębnie. Nadawa, przy wzbogacaniu suchej kopaliny jest doprowadzana z góry lub wraz z cieczą do wanny od dołu, rozdzielana jest na frakcję magnetyczną i nie magnetyczną.

Separatory tego typu znajdują zastosowanie do wzbogacania magnetytowych rud żelaza oraz do regeneracji magnetytowych cieczy ciężkich przy wzbogacaniu grawitacyjnym.

zasada działania i schemat separatora indukcyjnego wałkowego o silnym polu magnetycznym

(separatory z nadprzewodzącymi elektromagnesami)

W urządzeniach takich można z powodzeniem można rozdzielić minerały paramagnetyczne od diamagnetycznych.

Najważniejsze, poza natężeniem pola okazało się zapewnienie mikronowym ziarnom możliwości spotkania na swej drodze elementów wychwytujących separatora (gęsto upakowana siatka stalowa, wata stalowa)

Separator indukcyjny

26. Rodzaje i zasady działania separatorów elektrycznych.

Proces separacji elektrodynamicznej

składa się w zasadzie z dwóch etapów:

− ładowania ziarn mineralnych (nadania im ładunku elektrycznego)

− rozdziału ziarn z różnymi ładunkami w polu elektrycznym

Kilka różnych metod wykorzystuje się w separatorach dla nadania ziarnom ładunku elektrycznego poprzez:

− jonizację

− tarcie ziarn wzajemnie o siebie lub podkładkę

− kontakt ziarn z powierzchnią elektrody

− indukcję

− nagrzewanie

W polu wyładowań elektrycznych elektrody koronującej ziarna przyjmują ładunek ujemny, jednakże w przypadku kontaktowania się z anodą z ziarna przewodzącego następuje natychmiastowe odprowadzenie ładunku do elektrody, podczas gdy na ziarnach źle przewodzących rozładowanie następuje dopiero po pewnym czasie. W przypadku tarcia elektryzacja jest możliwa tylko dla ziarn nie przewodzących prądu elektrycznego.

27. Definicja zawiesiny. Najważniejsze parametry składu zawiesiny

Zawiesina − mieszania wody z rudą

najważniejsze parametry składu zawiesiny

β − zagęszczenie zawiesiny, kg/m³, g/cm³

δ_S − gęstość ciała stałego, kg/m³

− obj. części stałych w 1m³ zawiesiny wyniesie:

− obj. wody w 1m³ zawiesiny wyniesie:

− masa tej ilości wody w kg w normalnych warunkach wyniesie:

− gęstość zawiesiny w kg/m³ wg. wzoru:

Ponieważ δ_S >1000 więc zawsze dla β ≠ 0 otrzymuje się, że δ_Z > 1000

− Zwartość części stałych w zawiesinie można również wyrazić w procentach wagowych:

− stosowane również bywa tzw. rozcieńczenie m, które mówi ile części wagowych wody przypada w zawiesinie na 1 część wag. ciała stałego: Wynika stąd prosta zależność:

Procentowa zawartość części stałych:

Masowa obj. zagęszczenia części stałych:

gdzie: Q_S − masa części stałych

V − objętość zawiesiny

Zawiesiny trwałe nie sedymentują albo sedym. b. wolno.

− lepkość zawiesiny (wz. Eisteina)

gdzie: V_S − obj. części stałych, V − obj. zawiesiny

− koncentracja części stałych

38. Do czego i jak można wykorzystać odpady flotacyjne z przeróbki rud. Problem odpadów flotacyjnych w

LGOM.

W ciągu roku w przemyśle polskim powstaje 180 mln ton odpadów z czego aż 60% pochodzi z przemysłu wydobywczego. W LGOM−ie rocznie wydobywa się 25−27 mln ton rudy miedzi. Odpady te kierowane są do stawów osadowych w ilości ok. 20 mln ton rocznie. W LGOM−ie istnieją dwa stawy osadowe „Gilów” w którym zgromadzono ok. 90 mln ton odpadów a obecnie jedynym zbiornikiem jest Żelazny Most gdzie zdeponowano 250 mln m³ odpadów. Część z odpadów jest kierowana z zakładów wzbogacania rudy do Żelaznego mostu z czego ok. 35% wykorzystuje się do tworzenia obwałowań zbiornika. Obecnie analizując możliwości składowania na powierzchni odpadów flotacji

poszukuje się nowych technologii przyczyniających się do ich utylizacji. Rozpatruje się możliwość wykorzystania ich do podsadzania wybranej przestrzeni (jako podsadzaka hydrauliczna) oraz do dosadzania zrobów zawałowych w kopalniach rud Cu. Oprócz technologii górniczych odpady mogą znaleźć zastosowanie w budownictwie (produkcja cementu, jako kruszywa porowate oraz betonitów górniczych), w rolnictwie jako nawozy wapniowo−magnezowe. Obecnie najkorzystniej rysują się perspektywy wykorzystania ich do budowy dróg.

Są one bowiem materiałem na tzw. „mączkę mineralną” (składnik mas bitumicznych nawierzchni drogowych). Wobec planowanej budowy krajowej sieci autostrad i dróg szybkiego ruchu istnieje możliwość zagospodarowania do 50% odpadów. Mając na uwadze lokowanie odpadów pod ziemią największe szanse ma podsadzka zestalona jako sposób podsadzania pustek poeksploatacyjnych. Odpady poflotacyjne rud miedzi mają przed sobą zatem olbrzymi problem z utylizacją. Sam Żelazny Most zajmuje 16km² i posiada aktualną maksymalną wysokość obwałowań ok. 40 m.

Wzbogacanie grawitacyjne −jest metodą rozdziału ziarn mineralnych wykazujących różnicę w gęstościach, polega na wykorzystaniu różnic w ruchu ziarn w ośrodku płynnym.

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 dronozmielonego 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.

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. 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. 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.

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)

Metody flotacyjne

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 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. Stos. 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 )

− 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

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

Magnetyczne metody wzbogacania

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

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.

PYTANIA Z GZZ

12. 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, %

14. W zakładzie wzbogaca się Q = 2000 Mg/dobę węgla kam. produkując C = 1700 Mg/dobę konc.

węglowego. Opróbowanie operacji na poszczególnych etapach procesu wykazało charakterystykę

wzbogacalności podaną w tab. Jaki i z jakim uzyskiem popiołu produkowany jest koncentrat (β=?, ε =?)

i z jaką zawart. i z jakim uzyskiem popiołu (ϑ=?, η=?) otrzymujemy odpady. Ile Mg/dobę popiołu

pozostaje po spaleniu 1000 Mg/dobę wyprodukowanego w tym zakładzie koncentratu?

Rozwiązanie:

Q = 2000 Mg/dobę Q = C+T

C = 1700 Mg/dobę wówczas: T = Q−C =300 Mg/dobę (ilość wagowa odpadów)

γ, %	λ, %	Σγ	γλ		Σε
40	2.5	40	100	5	5
20	5.0	60	100	5	10
10	10.0	70	100	5	15
10	30.0	80	300.0	15	30
10	60.0	90	600.0	30	60
10	80.0	100	800.0	40	100
Σ =100			Σ = 2000

C = 1700 Mg/dobę

Uzyskaną wartość γ odkładamy na osi Σγ i nanosimy na krzywą odczytując z osi Σε wartość ε.

ε = 45% z zależności :

η = 100 − ε = 100 − 45 = 55%

1000β = ...........Mg/dobę

11. Zdefiniować efektywność uwolnienia minerałów oraz podać praktyczne sposoby jej identyfikacji.

Miarą owlonienia jest jest stopień uwolnienia, który oznacza procent uwolnienia minerału w materiale rozdrobnionym, wystepującego jako wolne „czyste” ziarno, w stosunku do całkowitej zawartości tego minerału w rudzie. Stopień uwolnienia zależy od właściwości petrograficznych kopaliny.

24. W nadawie do klasyfikatora hydraul. obecne są dwa rodzaje minerałów (1) i (2) charakteryzujące się

jednakowym współcz. kształtu oraz różną gęst. δ₁ = 5000 kg/m³ i δ₂ =3000 kg/m³. Do przelewu

klasyfikatora przechodzą ziarna minerału (2) o maks. średnicy d₂ = 4mm oraz część ziarn minerału (1)

O jakiej maksymalnej średnicy ziarna minerału (1) będą przechodzić do przelewu klasyfikatora ?

Jakiego problemu dotyczy to zadanie ?

Dane: Szukane:

k₁ = k₂ d₁ = ?

δ₁ = 5000 kg/m³

δ₂ = 3000 kg/m³

d₂ = 4mm

Do zadania wykorzystujemy wzór Newtona − Rettingera:

gdzie:

V − prędkość m/s

d − średnica mm1

δ_S − gęst. ziarna, kg/m³

δ_C − gęst. ośrodka, kg/m³

δ_H2O − 1 g/cm³

V₁ = V₂

współczynnik równoopadania

Gdy mamy dwa rodzaje ziarn o tym samym wsp. kształtu ziarn wówczas korzystając ze wzoru

Newtona−Rittingera na prędkość opadania swobodnego ziarn możemy określić tzw. współczynnik równoopadania ziarn.

V₁ = V₂

gdzie: c − jest współczynnikiem równoopadania

Wzbogacanie grawitacyjne −jest metodą rozdziału ziarn mineralnych wykazujących różnicę w gęstościach, polega na wykorzystaniu różnic w ruchu ziarn w ośrodku płynnym.

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 dronozmielonego 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.

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. 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. 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.

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)

Metody flotacyjne

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 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. Stos. 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 )

− 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

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

Magnetyczne metody wzbogacania

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

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 koncentracyjnyc

Wzbogacanie grawitacyjne −jest metodą rozdziału ziarn mineralnych wykazujących różnicę w gęstościach, polega na wykorzystaniu różnic w ruchu ziarn w ośrodku płynnym.

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 dronozmielonego 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.

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. 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. 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.

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)

Metody flotacyjne

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 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. Stos. 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 )

− 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

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

Magnetyczne metody wzbogacania

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

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.

1

1

γ

---