중력 분리 및 광석 선광

중력 분리 및 광석 선광

중력 분리는 가장 오래된 알려진 광석 선광 기술이며 '자연'에서 광범위하게 시행됩니다. 인간이 중력 분리를 사용한 최초의 기록은 기원전 1900년으로 거슬러 올라가는 고대 이집트인이 상류 나일강에서 패닝하여 금을 회수한 것입니다.

중력 분리는 원심력, 원심력, 유체(예:공기, 물) 등에 의한 운동에 대한 저항 따라서 중력 외에 크기, 모양 등과 같은 다른 요인도 상대 운동에 영향을 미치므로 분리에 영향을 미칩니다. 원심력이 중력에 미치는 영향은 그림 1과 같다. 중력이 커질수록 작은 입자의 침강속도가 빨라지는 것을 알 수 있다.

그림 1 원심력이 중력에 미치는 영향

중력에 의한 광석 입자의 분리는 두 가지 요인, 즉 (i) 입자의 침강 속도 및 (ii) 분리되는 매질과 비교할 때 비중의 차이에 따라 달라지며, 이는 상이한 침강 속도를 제공하고 '농도 기준'이라고 합니다. 입자의 침강 속도는 '스토크 법칙'에 의해 결정되며 kd2g(Ds-Df)와 같습니다. 여기서 k는 상수, d는 입자 직경, g는 중력, Ds는 고체의 비중과 Df는 유체 매체의 비중입니다.

'농도 기준'(CC)은 두 광석 입자의 분리 가능성에 대한 아이디어를 제공하며 (Dh-Df)/(Dg-Df)로 표현될 수 있습니다. 여기서 Dh는 광석의 더 무거운 성분의 비중, Df 는 유체 매체의 비중이고 Dg는 광석의 더 가벼운 성분의 비중입니다. 일반적으로 몫이 2.5보다 크면(양수이든 음수이든) 중력 분리가 비교적 쉽습니다. 몫의 값이 감소하면 분리 효율이 감소하고 1.25 미만에서는 중력 분리가 불가능합니다.

중력 분리 방법에는 여러 유형이 있습니다. 이러한 공법의 주요 방법은 (i) 지그, (ii) 핀치 수문, (iii) 나선, (iv) 진탕대, (v) MGS(Multi Gravity Separator)와 같은 미립자 분리기, (vi) 중력/사이징 등입니다. 하이드로사이저 및 하이드로사이클론으로 사용.

지깅에 의한 분리 방법은 다음 링크의 다른 기사에 설명되어 있습니다.        http://www.ispatguru.com/low-grade-iron-ore-beneficiation-and-the-process-of-jigging/

꼬집힌 수문

핀치 수문형 중력 분리기는 차세대 나선이 도입될 때까지 일부 지역에서 인기가 있었습니다. 조여진 수문은 기본적으로 서로 다른 비중의 입자를 포함하는 슬러리가 흐르는 경사진 경사입니다. 중력 및 마찰력의 발생과 수문 데크의 협소화(핀칭)로 인해 더 미세한 무거운 입자가 유동막의 바닥으로 이동하고 더 가벼운 거친 입자가 상단으로 이동하는 분리가 발생합니다. 수문 끝 근처에 있는 슬롯(농축액 배출)을 통해 미세하고 무거운 입자가 더 작은 입자 스트림에서 제거되고 슬롯을 통과하여 끝에서 배출됩니다. 조여진 수문에는 (i) 쟁반과 (ii) Reichert 원뿔의 두 가지 유형이 있습니다. 트레이와 Reichert 콘의 작동 원리는 그림 2에 나와 있습니다.

그림 2 트레이와 Reichert 원뿔의 분리 원리

트레이가 먼저 작동했으며 여러 변형이 있습니다. 일반적으로 단위당 여러 공급 지점으로 구성되며 각 단위에는 여러 단계(예:거칠기/세척기/청소기)가 있습니다. 트레이의 장점은 (i) 육안 검사, 조정 및 청소를 위해 열려 있고 (ii) 높은 공급 밀도(63% 고형물)이므로 적은 양의 펌핑이 필요하다는 것입니다. 단점은 (i) 큰 공간 요구 사항으로 인해 다루기 힘든 것, (ii) 낮은 업그레이드 비율(일반적으로 3:1), (iii) 사료의 비중을 제어해야 함, (iv) 미분 회수율이 낮기, (v) 사료 요구 사항을 포함합니다. 스크리닝, (vi) 슬라임에 대한 낮은 내성, (vii) 여러 공급 지점과 분리 표면이 있으며, (viii) 청소 단계에서 밀도 제어를 위해 세척수가 필요합니다.

Reichert 콘은 본질적으로 트레이의 개선된 버전입니다. 중앙 단일 공급 지점이 있는 원뿔 모양입니다. 일반적으로 서로 위에 수직으로 장착된 여러 단계를 포함합니다. 더 일반적인 구성은 (i) 4DS(4개의 이중/단일 단계) 및 (ii) 2DSS.DS(2개의 이중/단일/단일 단계와 이중/단일 단계)이며 첫 번째 구성은 황삭으로 사용되는 반면 두 번째로 청소기. 공정 변수는 (i) 이송 속도(증가하면 최적 이상의 성능 저하), (ii) 이송 밀도(60%에서 63% 사이로 유지해야 하며 그렇지 않으면 회수율이나 등급이 저하됨) 및 (iii) 인서트 설정 (범위 1 ~ 9는 개방도가 높을수록 회복량이 많아지지만 등급이 낮아집니다.) 장점은 (i) 바닥 면적에 대한 고용량 및 (ii) 높은 공급 밀도(63% 고형분)로 인해 적은 양의 펌핑이 필요하다는 것입니다. 단점은 (i) 낮은 업그레이드 비율(일반적으로 3:1), (ii) 사료의 비중 조절이 필요하며, (iii) 미세먼지 회수율이 낮고, (iv) 사료 선별이 필요하며, (v) 슬라임에 대한 낮은 내성입니다. , (vi) 보이지 않거나 쉽게 접근할 수 없는 원뿔의 바닥 분리 표면, (vii) 청소 단계에서 밀도 제어를 위해 세척수가 필요합니다.

나선형

나선형 농축기는 비중이 다른 광물로 구성된 광석의 가공에 사용됩니다. 그것은 흐르는 필름 분리 장비로 구성되어 있습니다. 기본적으로 중앙 기둥을 둘러싼 복잡한 단면이 있는 경사 슈트입니다. 원리는 서로 다른 비중의 입자에 작용하는 중력과 원심력의 조합으로 인해 미세하고 무거운 입자와 굵은 가벼운 입자가 분리된다는 것입니다(그림 3). 이러한 힘은 원뿔형보다 더 크며 일반적으로 사용되는 더 낮은 슬러리 밀도와 결합되어 조여진 수문(일반적으로 5:1)보다 더 큰 업그레이드 비율과 더 나은 미분 회수율을 생성합니다. 나선은 다양한 경사의 경사로 만들어지며 각도는 분리의 비중에 영향을 주지만 정광 등급과 회수율에는 거의 영향을 미치지 않습니다.

나선형 장치는 나선형 홈을 만드는 중앙 기둥 주위에 나선형으로 휩쓸린 프로파일 채널로 구성됩니다. 일반적으로 사용되는 나선은 0.4미터에서 1미터 사이의 직경을 가진 3번에서 7번까지 회전합니다. 일반적인 작동은 경사면에서 아래로 계속되는 중력 층류입니다. 공급 혼합물은 물과 혼합된 갈은 광석으로 구성되어 여물통의 상단에서 중력 공급되는 슬러리를 형성합니다. 나선의 바닥으로 가는 과정에서 밀도가 높은 입자는 일반적으로 안쪽으로 보고되고 밀도가 낮은 입자는 일반적으로 골의 바깥쪽을 향해 흐릅니다. 분리 메커니즘에는 1차 및 2차 흐름 패턴이 포함됩니다. 1차 흐름은 본질적으로 중력에 의해 나선형 트로프 아래로 흐르는 슬러리입니다. 2차 흐름 패턴은 골을 가로질러 방사형입니다(그림 3). 이 흐름 설명은 나선 분리 이론의 핵심입니다. 슬러리 필름이 트로프 아래로 흐르면 밀도가 높은 입자가 더 빨리 침전되어 2차 흐름의 하부 층에 의해 안쪽으로 운반되는 반면, 밀도가 낮은 입자는 밀도가 높은 물질의 상단에 머물다가 그 다음 상부 층에 의해 바깥쪽으로 운반됩니다. 2차 흐름. 이 메커니즘은 주로 나선의 처음 세 회전에서 발생하는 것으로 보고되었습니다. 이 초기 분리 후, 대부분의 물은 외부 가장자리를 향해 발견되고 최대 70%의 고형분 함량을 갖는 조밀한 물질 밴드는 중간 회수 장치 또는 스플리터에 의해 제거될 준비가 된 중앙 기둥에 가까운 것으로 밝혀졌습니다. 물마루 끝에. 유속은 홈통 설계 및 작동에 따라 달라지며 보고된 값은 대부분의 홈통을 가로질러 반경 방향으로 초당 0.1미터에서 0.3미터 범위이며 가장 바깥쪽 지점을 향해 더 빠른 흐름이 발견됩니다.

나선은 광석의 세척을 돕기 위해 나선 아래의 다양한 지점에서 물을 추가해야 합니다. 세척수의 양과 나선형 물통 아래로의 분포는 작동 요구 사항을 충족하도록 조정할 수 있습니다. 점 제어는 가장 효과적인 각도로 흐르는 슬러리에 물을 효율적으로 보내 총 물 요구량을 최소화합니다. 피드 크기 적용 범위는 0.3mm ~ 1mm입니다. 나선은 일반적으로 25% ~ 30% 고형분의 슬러리 밀도에서 작동됩니다.

그림 3 나선의 분리 원리

흔들기 테이블

셰이킹 테이블은 수년 전부터 사용되어 온 중력 분리 장비입니다. 다중 데크 테이블(최대 3개 레벨)로 인해 바닥 면적에 비해 수용력이 증가했지만 디자인은 거의 변경되지 않았습니다. 쉐이킹 테이블은 일반적으로 용량이 적기 때문에 일반적으로 청소 단계에서만 사용됩니다.

분리의 원리는 비중과 크기에 따른 입자의 운동에 기반합니다. 이 운동은 경사진 테이블을 가로질러 슬러리(습식 테이블의 경우)로 이동하며, 이 운동은 기본적으로 경사면에 직각으로 앞뒤로 진동합니다. 데크에 가장 가까운 입자를 억제하는 리플이 있습니다. 이러한 움직임과 구성으로 인해 비중이 작은 미세 입자는 데크에 가장 가깝게 이동하고 리플에 의해 운반되어 테이블에서 가장 위쪽으로 배출되는 반면, 비중이 낮은 거친 입자는 슬러리 표면에 더 가깝게 이동하거나 남아 있게 됩니다. 잔물결을 타고 테이블의 가장 낮은 가장자리 위로 방출합니다(그림 4).

그림 4 흔들리는 테이블의 분리 원리

습식 테이블의 경우 거친 사료 또는 미세한 사료를 처리하도록 제작된 많은 유형이 있습니다. 젖은 테이블의 경우 변수는 (i) 데크의 각도(각도가 가파르면 집중할 무게가 적음), (ii) 스트로크의 길이(스트로크가 길수록 측면 움직임이 많아 최대 집중할 무게가 늘어납니다. 최대), (iii) 스트로크의 빈도(길이와 유사합니다. 즉, 최대까지 더 자주 옆으로 움직이는 움직임이 더 자주 발생함), (iv) 스플리터 위치(농축물 세탁소에서 스플리터의 위치가 집중하는 데 걸리는 무게를 결정합니다. ), (v) 공급 속도 및 밀도(전체 크기 표당 일반적으로 최대 시간당 2톤 이상이고 밀도는 일반적으로 40% 고형물, 공급물의 유형 및 입자 크기에 따라 분리가 감소됨), (vi) 세척 물(세척수는 테이블 상단을 따라 추가되어 고형물 흐름을 돕고, 낮은 고형물 밀도를 유지하고, '건조한 반점'을 방지하고, 찌꺼기로 슬라임을 세척하고, (vii) 리플 높이(고형 사료에는 낮은 리플 높이가 더 좋습니다. 그 반대도 마찬가지)

에어 테이블의 경우 이름에서 알 수 있듯이 공급 및 분리가 건조하고 저압 공기가 캔버스 데크를 통해 불어오는 저압 공기에 의해 유동화되는 입자의 이동층이 데크 경사, 리플 및 진동 부재와 함께 테이블의 움직임으로 인해 미세한 가벼운 비중 입자는 침대 상단으로 이동하고 더 거친 무거운 비중 입자는 데크에 가장 가깝게 이동하여 테이블의 가장 낮은 부분으로 배출됩니다.

광물 처리용 공기 테이블은 곡물 산업에서 개발되었으며 일반적으로 다른 방법보다 건조 중력 분리가 선호되는 특정 용도에 맞게 조정됩니다. 일반적으로 이것은 건식 분쇄기의 세척 단계에서 사용됩니다. 공기 테이블의 변수에는 (i) 젖은 테이블에 따른(데크 기울기, 스트로크 길이, 스트로크 빈도, 스플리터) 및 (ii) 유동화 공기 흐름(증가된 흐름으로 침대 이동성이 최대로 유지됨)이 포함됩니다. 에어테이블은 별도의 열건조가 필요없기 때문에 전, 후 공정이 건조되는 곳에 사용하는 것이 유리합니다.

쉐이킹 테이블의 장점은 (i) 고도로 선택적이고 올바르게 사용하면 업그레이드 비율이 높고 (ii) 분리를 관찰하고 조정할 수 있다는 점입니다. 단점은 (i) 낮은 용량, (ii) 넓은 바닥 면적 요구 사항, (iii) 빈번한 작업자 주의, 확인 및 조정이 필요하고, (iv) 사료에 크기 조정이 필요하다는 점입니다.

미세 입자 분리기

중력 회로의 더 높은 사용에 대한 요구와 더 미세한 입자를 회수할 필요성으로 인해 일반적으로 너무 미세하여 나선형 등을 사용하여 효율적으로 회수할 수 없는 입자를 회수하는 특정 장치가 개발되었습니다. 이러한 두 가지 예는 Falcon 농축기 및 Mozley Multi입니다. 중력 분리기(MGS)(그림 5).

그림 5 미세 입자 분리기

Falcon 농축기는 기본적으로 수문과 지속적으로 작동하는 원심 분리기의 조합입니다. 고속 회전이 가능하여 중력에 의해 비중이 다른 미립자를 분리할 수 있습니다. 방적 그릇의 모양은 공급 슬러리가 그릇 위로 이동함에 따라 무거운 입자가 가벼운 입자보다 더 큰 입자에 작용하는 힘에 더 많이 반응하도록 되어 있습니다. 이로 인해 슬러리 흐름 내의 더 무거운 입자가 보울과 접촉하는 표면으로 이동하는 반면 더 가벼운 입자는 물과 함께 슬러리의 상단으로 이동하는 경향이 있습니다. 그런 다음 수집 립/슬롯을 통해 슬러리의 더 낮은(더 높은 비중) 부분을 제거함으로써 분리가 이루어지며, 이를 통한 흐름은 제어된 방식으로 열리고 닫히는 다수의 오리피스에 의해 조절되며, 광미로 배출되는 메인 스트림.

팔콘 농축기에 대한 변수는 (i) 회전 또는 회전 속도(증가된 회전은 중력을 증가시켜 사료에 대한 분리력을 증가시킴), (ii) 농축 오리피스의 펄스 주파수(최대로 증가된 주파수는 체중 섭취를 증가시킴)를 포함합니다. 및 (iii) 공급 속도 및 밀도(특정 최대 장애물 분리를 초과하는 증가된 속도 및 밀도). 농축기의 장점은 (i) 15미크론에서 20미크론 범위의 크기의 입자를 처리할 수 있다는 점, (ii) 상대적으로 간단한 기계적 구성과 견고한 설계, (iii) 상대적으로 고용량, (iv) 통신수 주의에 대한 상대적으로 낮은 요구 사항. 단점은 (i) 일반적으로 낮은 업그레이드 비율(일반적으로 2:1), (ii) 분리 표면의 가시성 부재, (iii) 블라인드를 방지하기 위해 정광 오리피스의 개구부 크기보다 작게 스크리닝해야 하는 사료가 필요하다는 것입니다.

MGS는 미세한 크기 범위의 입자를 분리하는 장비입니다. MGS는 최대 입자 크기가 약 0.5mm인 미세분말 처리에 적합합니다. MGS의 원리는 기존의 셰이킹 테이블의 수평면을 드럼으로 굴려 수평축을 따라 회전시켜 시각화할 수 있습니다. 이로 인해 표면을 가로질러 흐르는 광물 입자에 일반 것보다 훨씬 더 많은 강화된 중력이 가해집니다. 이는 기존의 셰이킹 테이블과 같은 분리막에 비해 미세입자 처리의 개선으로 이어집니다.

위에서 언급한 바와 같이 MGS는 각진 회전 드럼의 원심 운동과 셰이킹 테이블의 진동 운동을 결합하여 특히 미세 입자에 적합한 향상된 중력 분리를 제공합니다. MGS에서 분리의 원리는 공급되는 슬러리 스트림의 입자에 작용하고 드럼 표면 내부에 분포되는 위에서 언급한 힘을 기반으로 합니다. 스크레이퍼와 세척수의 도움으로 비중이 높은 입자는 드럼 위로 이동하여 드럼의 상단 립 위로 배출되는 반면 비중이 낮은 입자는 반대 방향으로 흘러 하단 드럼 립으로 배출됩니다.

변수에는 (i) 드럼 회전 속도 또는 스핀(증가된 스핀은 입자에 가해지는 원심 중력을 증가시켜 입자가 드럼 위로 이동하는 것을 더 어렵게 하여 더 적은 중량을 취하고 더 깨끗한 농축물을 생성함), (ii) 드럼 스트로크 길이 및 빈도(한계 내에서 증가된 길이 및 빈도는 입자를 드럼 위로 이동시키는 힘을 증가시키는 경향이 있어 더 많은 중량을 가져오고 농축물의 등급이 낮음), (iii) 드럼 세척수는 세척을 증가시킵니다. 슬러리 입자가 드럼 위로 이동하려고 할 때 더 깨끗한 농축액을 생성하고 (iv) 드럼 기울기 각도(경사 증가로 더 깨끗한 농축액 생성). 장점은 (i) 미세 입자(일반적으로 -75미크론 ~ +10미크론)를 사용한 매우 선택적 분리 및 (ii) 높은 업그레이드 비율(일반적으로 20:1)입니다. 단점은 (i) 더 큰 용량의(물리적으로 더 큰) 장비를 사용할 수 있지만 표면적 및 공간에 대한 낮은 용량, (ii) 기계적으로 상당히 복잡하고 비싸며, (iii) 일반적으로 밀폐되어 분리 표면을 볼 수 없음, (iv) ) 적절한 작업자 주의가 필요하며 (v ) 거친 재료 처리에 적합하지 않습니다(사료는 선별되어야 함).

중력/크기 구분 기호

분리기의 다음 두 가지 예, 즉 (i) 하이드로사이저 및 (ii) 하이드로사이클론)이 제공됩니다. 그들의 원리는 그림 6에 나와 있습니다. 그들은 중력 분리기보다 더 많은 사이징 장비를 나타냅니다. 그러나 특성 때문에 입자 비중과 입자 크기를 결합하여 분리합니다.

그림 6 하이드로사이저와 하이드로사이클론의 원리

하이드로사이저는 매니폴드를 통해 물을 주입하여 생성된 탱크 내 물의 흐름이 상승하는 환경에서 입자 침강의 원리를 사용하여 미세/경량 입자와 굵은/무거운 입자를 분리하는 티터 컬럼 분류기의 개발입니다. 탱크 아래로 약 2/3. 이것은 전자의 오버플로와 후자의 언더플로를 만듭니다. 비중과 크기로 인해 충분한 무게의 입자는 비중과 크기가 낮은 입자보다 유체에 더 빨리 가라앉습니다. 유체의 상승 기류가 있는 경우 특정 체적 비율에서 상승 기류 속도는 더 가벼운/작은 입자의 침강 속도를 초과하지만 더 무겁고/거친 입자의 침강 속도를 초과하지 않고 분리가 발생합니다.

변수는 (i) 주입 물 유속(물 유속이 증가하면 입자의 무게가 증가하고 오버플로로 보고되는 입자의 비중/크기가 증가함), (ii) 컬럼 밀도(컬럼에 포함된 슬러리의 비중 증가 주입수 매니폴드 및 오버플로 위어는 오버플로에 대한 중량을 증가시킴), (iii) 언더플로 배출(언더플로 배출 부피 비율을 증가시키면 컬럼의 고형물 밀도가 감소하고 상향 흐름이 감소하는 경향이 있어 비중/크기가 감소합니다. 오버플로 고형물) 및 (iv) 공급물의 질량 유량(최적 수준 이상으로 증가된 공급 속도는 분리의 선명도를 감소시킴). 장점은 (i) 언더플로 밸브가 있는 제어 루프에서 컬럼 헤드의 비중 측정을 기반으로 한 분리의 정밀한 자동 제어, (ii) 두 제품을 모두 관찰할 수 있고 필요한 경우 제어 메커니즘을 쉽게 조정할 수 있다는 것입니다. (iii ) 움직이는 부품이 없고 (iv) 습식 또는 건식 공급이 가능합니다. 단점은 (i) 깨끗하고 일정하지만 조정 가능한 공급을 제공할 수 있는 전용 주입식 워터 펌프가 필요하며, (ii) 높은 물 요구 사항, (iii) 필요한 주어진 용량에 대해 많은 양, (iv) 안정적인 공급 속도가 필요하다는 것입니다.

하이드로 사이클론은 기하학적 구조와 그에 따라 입자에 작용하는 내부 흐름의 원심 운동을 기반으로 거친/고비중 입자와 미세/저비중 입자를 분리합니다. 슬러리가 사이클론의 파이프 모양 본체에 접선 방향으로 압력 하에 공급되면 원심력은 더 가벼운 입자보다 더 무거운 입자를 외부로 던지는 경향이 있습니다. 그런 다음 외부 입자는 압력을 받아 원뿔 아래로 이동하여 언더플로 꼭지 밖으로 강제로 내보내지는 반면, 와류 내부의 더 가벼운 입자(및 물)는 와류 파인더로 올라가서 오버플로로 배출됩니다.

변수는 (i) 공급 압력(이는 ​​압력이 클수록 더 미세한 크기 분리가 달성되는 분리 배후의 원동력임), (ii) 와류 파인더 직경(직경이 클수록 오버플로가 커지고 압력이 낮을수록 분리가 더 거칠어짐), (iii) 꼭지 직경(마찬가지로, 직경이 클수록 흐름이 커져서 언더플로가 미세하거나 습윤함), 가변 꼭지가 사용될 수 있음, (iv) 사이펀(만약 오버플로 배출은 언더플로에 비해 낮음 사이펀 효과가 발생하여 고형물이 증가하고 흐름이 오버플로로 이동하여 진공 브레이크를 도입하여 극복됨), (v) 공급 밀도(밀도가 너무 높은 경우:일반적으로 고형물 35% 이상인 경우 분리는 영향을 받는), (vi) 원뿔 단면의 각도 및 길이(길이가 증가하고 각도가 얕으면 절단 크기가 감소함), (vii) 배럴 직경(직경이 클수록 용량이 클수록 압력은 낮아지고 거칠어집니다. 컷 크기). 장점은 (i) 필요한 부피 및 바닥 면적에 대한 고용량, (ii) 움직이는 부품이 없고, (iii) 제한된 작업자 주의입니다. 단점은 (i) 변화하는 사료 및 제품 요구 사항에 대해 쉽게 조정할 수 없으며 (ii) 압력을 받고 일정한 속도로 공급해야 한다는 것입니다.