AKA-FLOW – сухой концентратор в «кипящем слое». Новые возможности сухих гравитационных методов

Марко Штайнберг, Эльмира Турдубекова — AKW Apparate + Verfahren GmbH.

В истории развития обогатительной техники были разработаны аппараты, принцип работы которых базируется на следующих основных методах обогащения:

• Тяжелосредняя сепарация;
• Отсадка;
• Обогащение в наклонном потоке среды: в желобах, на шлюзах, на концентрационных столах;
• Центробежные способы обогащения в гидроциклонах и центрифугах (этот относительно новый способ обогащения применяется уже примерно 25 лет);
• Гидравлическая и пневматическая классификация.

Большинство гравитационных методов в качестве среды разделения используют воду. «Мокрые» способы обогащения обеспечивают более хорошую селективность разделения и высокую производительность, чем сухие способы. За редким исключением в аридных зонах добычи полезных ископаемых не было необходимости разрабатывать либо развивать сухие методы обогащения.

Необходимость в разработке эффективных и высокопроизводительных сухих обогатительных способов стала очевидна в результате растущих расходов на обеспечение водой и очистку технологической воды предприятий, постоянной либо сезонной нехватки воды во многих горно-промышленных регионах (Австралия, Южная Африка, а также и в регионах вечной мерзлоты, таких, как в Сибири).

Компания AKW Apparate + Verfahren совместно с Ахенским Техническим Университетом (Германия) разработала и испытала новый сухой концентратор AKA-FLOW.

Принцип работы данной новой разработки основан на образовании сухого «кипящего слоя» (псевдоожженного слоя). На рисунке 1 показана принципиальная схема, a рис. 2 отображает фото сухого концентратора AKA-FLOW.

Данный аппарат отличается от других воздушных концентраторов тем, что возможна сортировка мелких фракций < 2 мм. Сортировка происходит на относительно короткой дистанции между отводами промежуточных продуктов. С помощью сухого концентратора AKA-FLOW возможно получение продуктов от 5 до 20 тонн в час и метр подаваемого материала.

Пилотная установка AKA-FLOW имеет следующие параметры:

• Частота колебаний может регулироваться от 4 до 15 Гц;
• Количество используемого воздуха от 3 до 7 куб.м;
• Максимальное энергопотребление 6,6 кВт;
• Рабочая длина 2400 мм и ширина 400 мм;
• Оптимальный гранулометрический состав подаваемых материалов в диапазоне от 50 до 3000 мкм;
• Производительность от 5 до 20 т/час может регулироваться увеличением рабочей ширины агрегата до 1200 мм.

Подача и транспортировка исходного материала осуществляется так же, как и в пневматических воздушных классификаторах в «кипящем слое», который образовывается в результате постоянного константного пульсирования воздушного потока в вертикальном направлении.

Рис. 1. Принципиальная схема AKA-FLOW

Поскольку расслоение зерен происходит на короткой дистанции, существует несколько промежуточных отводов продуктов сортировки. Для обеспечения необходимой высоты «кипящего» слоя , которая меняется в результате отвода продуктов (либо промежуточных продуктов) количество подаваемого воздуха должно регулироваться в каждой секции отдельно.

При этом нужно соблюдать соотношение следующих параметров:

• высота слоя/количество подаваемого материала;
• количество воздуха/давление воздуха;
• амплитуда/частота линейной вибрации концентратора.

Возможности применения данного нового агрегата — сухого концентратора AKA-FLOW широкие и охватывают все мелкозернистые сыпучие материалы, которые можно разделить по плотности.

Основной целью в начальной стадии развития этой разработки являлось первичное обогащение, т.е. получение первичного концентрата тяжелых минеральных песков.

В настоящий момент сухой концентратор AKA-FLOW был испытан и применяется при обогащении следующих полезных ископаемых:

• тяжелые минеральные пески;
• уголь;
• кварц / полевой шпат;
• стекольный песок;
• соли;
• железная руда;
• шлаки благородной стали;
• ильменит первичных и вторичных месторождений;
• танталовые руды;
• пирит и кальциты и др.

Пример применения AKA-FLOW в предприятиях обогащения шлаков благородной стали

Мелкие фракции < 5 мм шлаков благородной стали содержат в среднем > 5% металла. Для подтверждения этого материала процессу обогащения необходимо раскрыть мелкие фракции. По этой причине материал измельчается < 1 мм до 2 мм. До настоящего времени для дальнейшего обогащения этого материала в основном используются мокрые методы сепарации. Результатом этих процессов является образование шламов и комплексные дорогостоящие методы очистки промышленных сточных вод.

Пример из опыта применения AKA-FLOW — шлаки благородной стали

Исходный материал состоит из фракции от 0 до 1 мм и содержит 5,3 % металла. 98 % этого материала уже раскрыто. Продукт отвода первой секции содержит 92 % металла при выходе материала в 3 %. Выход материала второго отвода 2 % при содержании металла 87 %. Третий отвод содержит 3 % металла с выходом материала 10 %. Верхний отвод содержит лишь 0,2 % металла. Выход данного материала, который состоит из фракции, почти без металла, составляет 85 %. Это означает, что при рециркуляции третьего отвода обратно в концентратор можно достичь содержания металла до 95 % при выходе материала только лишь в 5 %. Доля ценного компонента данного концентрата намного выше, чем обычные концентраты, предлагающиеся в настоящий момент на рынке.

Сортировка каменного угля

При проведении испытаний по сортировке каменного угля на сухом концентраторе AKA-FLOW одновременно осуществлялись сравнительные опыты сепарации аналогичного продукта на концентрационном столе мокрым способом. При этом ценным продуктом обогащения является легкая фракция каменного угля.

Гранулометрический состав каменного угля имеет фракцию от 0 до 2 мм, среднее зерно которой является d50 = 0,7 мм с содержанием 30 % золы. С помощью сухой сортировки на AKA-FLOW был получен продукт каменного угля с содержанием золы в 18 %. Выход органического продукта составил 80 %. С помощью легкой фракции, полученной на концентрационном столе мокрым способом, был получен продукт с содержанием золы в 16 % при выходе органического продукта в 75 %.

Рис. 2. Сухой концентратор AKA-FLOW

В заключение следует отметить, что для определенных полезных ископаемых процесс сухого обогащения по плотности является селективной и высокопродуктивной альтернативой классическим мокрым методам. Весьма важными аргументами являются сбережение водных ресурсов и раскрытие новых возможностей обогащения полезных ископаемых в аридных регионах или в регионах вечной мерзлоты.

Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 3 (6)/август 2009 г.