Концентраційний стіл
.JPG)
Концентраці́йний стіл (рос. концентрационный стол, англ. concentrator, concentrating table; нім. Konzentrationsherd m, Herd m) — апарат для гравітаційного збагачення корисних копалин у потоці води, що тече по похилій поверхні, яка коливається та на якій створюються поздовжні жолобки з метою накопичення і транспортування зерен важких мінералів.
Концентраційний стіл використовують для збагачення руд рідкісних, благородних і чорних металів (крупністю 0,1-3 мм) і вугілля (0,074-13 мм) густиною в межах 1200-15600 кг/м³. Зокрема збагачують олов’яні, вольфрамові, рідкометалічні та золотовмісні руди. Концентраційні столи з нерухомою прямокутною декою і періодичним розвантаженням (вашгерди) відомі тисячі років. У сучасних концетраційних столах деки здійснюють майже горизонтальний асиметричний зворотно-поступальний рух, що забезпечує розпушення шару частинок і їх транспортування. Внаслідок зносу верхнього шару зерен потоком рідини упоперек деки і транспортування нижнього шару (де концентруються важкі частинки) вздовж деки утворюється віяло зерен матеріалу різної густини (крупності), що дозволяє збирати частинки різної густини в різні приймачі. Форма деки близька до паралелограма, площа її 7-8 м². Деки забезпечені нарифленням, що утворює дрібні канали, напрям яких близький до напряму переносу важких частинок. Частота коливань дек 4-7 Гц, амплітуда 6-30 мм. Кут поперечного нахилу дек для тонких продуктів 1-2о, крупних – до 10о. Кут поздовжнього нахилу ±0,2-0,5о. Концентраційні столи мають 1-6 дек, розташованих одна над одною. Продуктивність кожної деки на крупному матеріалі до 4 т/год, на тонкому – до 0,2-0,5 т/год. Вміст твердого компонента в живленні 15-40% (за масою), витрата додаткової (змивної) води 1-2,5 м³/т. Як правило, на концентраційних столах виділяють концентрат, промпродукти і хвости.
Концентраційні столи мають малу питому продуктивність і вимагають для своєї установки великих виробничих площ. Тому на фабриках для збагачення корінних і розсипних руд рідкісних металів концентраційні столи використовують головним чином для перечищення концентратів.
- Концентраційні столи, що застосовуються при збагаченні корисних копалин, можуть бути одно-, дво-, три- і багатодечними.
- Форма дек може бути прямокутною, трапецієподібною і діагональною.
- Залежно від характеру збагачуваного матеріалу концентраційні столи розрізняються на
- піскові (для збагачення матеріалу крупністю 0,2–3 мм)
- шламові (для збагачення матеріалу крупністю 0,02–0,2 мм).
Крупність збагачуваного матеріалу визначає співвідношення між довжиною і шириною деки (для піскових L:B ≈ 2,5; для шламових L:B ≈ 1,5), а також форму рифлів.
- За способом встановлення столи можуть бути опорними (дека опирається на ресори чи пружинні опори) або підвісними (дека підвішена до опорної рами).
Схему найпростішого за конструкцією однодечного концентраційного стола показано на рис. Концентраційний стіл складається з приводного механізму 1, деки 2 і допоміжних пристроїв (опор 3, жолоба змивної води 4, приймального лотка 5).
Робочою поверхнею концентраційного стола служить дека виготовлена з дерева або з алюмінієвого сплаву і покрита лінолеумом, ґумою чи склопластиком. Вздовж деки закріплені рифлі – рейки прямокутної форми, висота яких зменшується в напрямку до торцевої концентратної частини столу.
За час перебування матеріалу на деці концентраційного столу відбувається розпушення шару, розшарування і транспортування частинок в подовжньому (вздовж рифлів) і поперечному (потоком води) напрямках відповідно з їх густиною і крупністю.
Розпушення шару частинок створюється коливаннями деки і турбулентними вертикальними пульсаціями, що відбуваються в потоці води. Основним засобом розпушення шару в просторі між рифлями є коливання деки, частота коливань якої значно вища частоти вертикальних пульсацій потоку води. Найбільшу розпушеність мають нижні шари, що розташовані поблизу деки, найменшу – середні шари. Додаткове розпушення верхніх шарів, що розташовані над рифлями, відбувається під дією збурень, які створюються турбулентними пульсаціями, а також хвилями на поверхні розділу пульпа-повітря.
Розпушення шару частинок є обов'язковою умовою ефективного розшарування на деці стола.
Розшарування на концентраційному столі має значною мірою характер сегрегації. В нижніх шарах потоку розташовуються найтонші частинки великої густини, над ними – крупніші частинки тієї ж густини в суміші з дрібними частинкам меншої густини, ще вище – послідовно дрібні і крупні частинки меншої густини (тонші частинки – менше 0,01 мм – рухаються разом з потоком води). Однак, в результаті дії турбулентних вихорів тонкі частинки більшої і меншої густини частково вимиваються у верхні шари.
Швидкість розшарування збільшується зі збільшенням густини і зменшенням крупності осідаючих частинок, при зміні частоти і розмаху коливань, що спрямовані на підвищення розпушеності шару.
Швидкість розшарування складає частки міліметра за секунду.
Транспортування частинок в подовжньому напрямку здійснюється в результаті зворотно-поступального руху деки, в поперечному – потоком води. Швидкість подовжнього переміщення частинок залежить від закону руху деки (конструкції приводного механізму), абсолютного значення прискорення, розміру і густини частинок, коефіцієнтів тертя мінералів об поверхню деки, опору середовища переміщенню в ньому частинок, а також від подовжнього нахилу деки. Подовжнє переміщення частинки, що знаходиться у відносному спокої на рухомій з перемінною швидкістю деці столу, починається в той момент, коли сила інерції частинки перевищить силу тертя, яка утримує її у спокої.
Критичне прискорення частинки залежить від двох факторів – коефіцієнта тертя і густини. Тому при дії коливального механізму стола зі змінним прискоренням частинки різної густини, що знаходяться на деці, будуть рухатись рівномірно, але з різними швидкостями.
В середньому швидкість подовжнього переміщення частинок знаходиться в межах 1,5 – 3 см/с.
В поперечному напрямку частинки переміщуються нерівномірно. Швидкість поперечного переміщення частинок, що знаходяться в просторі між рифлями незначна. Тільки при виході на поверхню вони захоплюються потоком води і зносяться в поперечному напрямку. Тому середня швидкість руху частинок в поперечному напрямку на порядок менша швидкості їх транспортування потоком води. Вона збільшується зі збільшенням поперечного нахилу деки, витрат змивної води, розрідженості живлення і складає 0,7 – 1,2 см/с.
Таким чином, кінцева швидкість переміщення частинки по деці стола залежить від двох складових: інерційної і гідродинамічної. Частинки більшої густини , що знаходяться в нижніх шарах, зазнають більшого впливу від інерційних сил, частинки меншої густини – більшого впливу від гідродинамічних сил.
В результаті неоднакового впливу інерційних і гідродинамічних сил на мінеральні частинки різної густини вони розділяються за густиною і крупністю і на деці стола утвориться своєрідне віяло продуктів розділення.
Зарубіжні концентраційні столи «Дейстер» і «Дейстер-Оверстром» мають деку за формою близьку до паралелограма, встановлену діагонально. Деки виготовлюють з різним співвідношенням довжини і ширини. Рифлі закріплені паралельно напрямку руху деки.
Особливістю концентраційного столу «Дейстер-Плат-О» є прямокутна дека, яка виконана у вигляді уступів, з’єднаних між собою похилими ділянками, розташованими паралельно лінії зрізу рифлів. Кут підйому похилих ділянок – близько 5о. Рифлі на деці розташовані паралельно її довгій стороні. Стіл з чотирма уступами застосовують для крупного матеріалу, з трьома – для матеріалу середньої крупності, з двома – для матеріалу крупності – 0,2 мм.
Підвісний концентраційний стіл «Конценко-666» фірми «Дейстер концентрейтер» має 3 паралельно працюючі діагональні деки, шарнірно з’єднані з інерційним привідним механізмом. Деки і приводний механізм підвішують до перекриття або на спеціальній рамі.
Фірми Англії («Холман»), Німеччини («Грузонверк», «Гумбольд», «Ведаг»), Японії («Отсукка»), Франції («Пік») виготовляють переважно концентраційні столи з підкиданням матеріалу. В столах цього типу деку встановлюють або на ресори, нахилені в бік приводного механізму, або на клиноподібні опори. При передньому ході дека рухається разом з матеріалом по похилій лінії угору, а при зворотному ході вона як би відривається від матеріалу і рухається униз. Підкидання матеріалу сприяє кращому розпушенню матеріалу і збільшенню швидкості транспортування його повздовж деки столу.
В Україні на початку ХХІ ст. працюють такі концентраційні столи:
- Концентраційний однодечний стіл СКМ-1 призначений для збагачення матеріалів крупністю 0,1–3 мм.
- Концентраційний ярусний здвоєний стіл ЯСК-1 - має шість дек, що приводяться в рух від одного приводного механізму. Деки розташовані в три яруси двома паралельними секціями (по три з кожного боку).
- Однодечні концентраційні столи опорного типу СКО-0,5; СКО-2; СКО-7,5 мають одну деку діагонального типу з пісковим або шламовим нарифленням і жолобами для прийому і розподілу живлення і змивної води. Дека опирається на жорсткі коливальні опори і приводиться в рух інерційним механізмом. Частота коливань регулюється зміною шківів на валу електродвигуна, а розмах коливань (хід деки) – масою дебалансних вантажів. Регулювання поперечного кута нахилу здійснюється креновим механізмом, а подовжнього – зміною довжини опор.
- Однодечний концентраційний стіл СКОШ-7,5 призначений для збагачення шламів. Дека стола являє собою настил з нарифленнями відлитий зі склопластику. Змонтований над декою жолоб для прийому живлення і змивної води виконаний у вигляді труби з отворами. Других відмінностей у порівнянні з іншими однодечними столами опорного типу немає.
- Багатодечні концентраційні столи опорного типу СКО-15; СКО-22; СКО-30 мають відповідно дві, три і чотири діагональні деки, які розташовані паралельно одна над одною і встановлені разом з приводним механізмом інерційного типу на жорстких опорах, що коливаються.
- Багатодечні концентраційні столи опорного типу СКО-37; СКО-45 за конструкцією являють собою установку з двох багатодечних столів, які розташовані один над одним і мають індивідуальні приводні механізми.
- Концентраційний стіл СКО-37 являє собою конструкцію з двох столів: СКО-22 і змонтованого над ним на спеціальній рамі СКО-15.
- Концентраційний стіл СКО-45 являє собою конструкцію з двох столів СКО-22 змонтованих один над одним на опорній рамі.
- Багатодечний підвісний концентраційний стіл СКПМ-6 являє собою підвісну конструкцію етажеркового типу, що складається з шести алюмінієвих діагональних дек, розташованих одна над одною і скріплених чотирма вертикальними планками-підвісками. Бігармонічний самобалансний вібратор, що створює коливання деки, пов’язаний з електродвигуном клинопасовою передачею. Концентраційний стіл СКПМ-6 розроблений спеціально для збагачення вугілля крупністю до 6 мм з метою одержання низькозольних концентратів, його застосування також ефективне для знесірчування корисної копалини, що має значний вміст піриту.
- Технічні характеристики концентраційних столів.
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
- Смирнов В. О., Білецький В. С. Гравітаційні процеси збагачення корисних копалин. Навчальний посібник. — Донецьк: Східний видавничий дім, — 2005. — 300 с.
- Смирнов В. О., Сергєєв П. В., Білецький В. С. Технологія збагачення вугілля. Навчальний посібник. — Донецьк: Східний видавничий дім, — 2011. — 476 с. [Архівовано 28 січня 2020 у Wayback Machine.]
- Білецький В. С., Олійник Т. А., Смирнов В. О., Скляр Л. В. Основи техніки та технології збагачення корисних копалин: навчальний посібник. — К.: Ліра-К 2020. — 634 с.