177692. lajstromszámú szabadalom • Eljárás különböző anyagokból levő árványi keverékek elődúsítására
3 177692 4 zebbé teszi, hanem az is, hogy a dúsító gépek termelékenysége csökken, az értékes dúsított anyagban értéktelen szemcsék maradnak, továbbá értékes szemcsék jutnak a hulladékanyagba. A folyamatos dúsításnak ismertetett végzéséhez főként olyan osztályozó gépeket alkalmaznak, amelyeknél a szemcsék valamilyen közegben, rendszerint vízben ülepednek. A szemcsék a vízben diszpergált állapotban vannak és egy meghatározott sebességgel lefelé haladnak. Ha ez a sebesség egy bizonyos érték alatt van, az ilyen sebességgel ülepedő szemcse a dúsított szemcsék halmazába kerül, azok a szemcsék pedig, amelyek ennél a bizonyos sebességnél gyorsabban haladnak lefelé, visszakerülnek az őrlőgépbe újabb őrlés céljából. Ennek az ismert osztályozási, szétválasztási eljárásnak hátrányos tulajdonsága, hogy a nagyság szerinti szétválasztás csak korlátozott mértékben jön létre. A kis, tiszta, nehéz szemcsék ugyanazzal a sebességgel hullnak, haladnak lefelé, mint a nagyobb, könnyű, kevert anyagú szemcsék. A dúsítási műveletben ezért olyan szemcsekeverékkel kell dolgozni, amelynél a nagyobb fajsúlyú anyagot tartalmazó szemcsék kisebb méretre őrölt állapotban vannak, mint a könnyebb fajsúlyú anyagok szemcséi. A tiszta, nehéz szemcséket visszaömlesztik az őrlőgépbe és ez gyakran túlságosan finomra őrölt állapotban, zagy alakjában kerül ki az őrlőgépből, ugyanakkor a könnyű, kevert anyagú szemcsék, amelyeket újból meg kellett volna őrölni, a dúsított szemcsehalmazba kerülnek. Az őrlés utáni osztályozásra használt másik ismert eljárásnál az úgynevezett „elméleti méretre osztályozást” alkalmazzák, ami annyit jelent, hogy az osztályozást kizárólag a szemcsenagyság alapján végzik. Ennél az eljárásnál az újraőrlésre őrlőgépbe visszaömlesztett anyagból nem választják ki a nehéz szemcséket. A gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy az ilyen, kizárólag szemcsenagyság szerint végzett osztályozás nem ad megbízható eredményt. Ez főként akkor tapasztalható, ha az őrlést szokásos módon visszaáramoltatással, zárt körben végzik. Ez a magyarázata annak, hogy az elméleti méretre osztályozással dolgozó eljárást a gyakorlatban csak ritkán és csak néhány anyagféleségnél alkalmazzák. A találmány feladata különböző anyagokból levő ásványi keverékek elődúsítására olyan eljárás létrehozása, amely révén az őrléssel előállított szemcsehalmazban levő, tisztán nagyobb fajsúlyú anyagból levő és túlnyomóan nagyobb fajsúlyú anyagot tartalmazó szemcsék a tisztán kisebb fajsúlyú anyagból levő és túlnyomóan kisebb fajsúlyú anyagot tartalmazó szemcséktől hatásosabban elválaszthatók, mint az ismert eljárásoknál, és ezáltal a dúsított szemcsék újraőrlése kiküszöbölhető, a dúsított szemcsék hulladékba jutása és az értéktelen anyagú szemcsék dúsított szemcsehalmazba jutása meggátolható, minek eredményeként az őrlési és osztályozási művelet hatásossága, gazdaságossága javítható. A kitűzött feladatot a találmány szerinti eljárás révén azáltal oldjuk meg, hogy a különböző anyagokból levő ásványi keveréket őrlés után fajsúly és közepes szemcsenagyság szerint egymástól eltérő szemcsehalmazokra osztjuk, ehhez az őrlőgépből kikerült szemcsehalmazt fölülről egy folyadékkal vagy hasonló' közeggel töltött térbe ömlesztjük és ebben diszpergáljuk, a fölülről lefelé haladó szemcséket e térben elhelyezett, egymás között a hozzájuk érkező legnagyobb szemcséknél nagyobb lyukakat vagy nyílásokat képező gátakhoz, illetve akadályokhoz ütköztetjük, a fölütköző szemcséket a gátakkal, illetve akadályokkal visszaveretjük vagy meghatározott irányban elmozgatjuk és a gát, illetve akadály rendszeren vagy ennek egy részén keresztülhaladt szemcséket különböző helyeken különböző szemcsehalmaz frakciókban összegyűjtjük. A találmány szerinti eljárás további jellemzője, hogy a gátakat, illetve akadályokat tartalmazó térben levő folyadékot a gátakhoz, illetve akadályokhoz viszonyítva ütemesen mozgatjuk. A találmány szerinti eljárás további jellemzője, hogy a szétválasztást levegő vagy más gáz terében végezzük. A találmány szerinti eljárás további jellemzője, hogy a szétválasztást vízbe vagy más folyadékba merített térben végezzük. A találmány szerinti eljárást részleteiben összehasonlító kísérletek eredményeit szemléltető vázlatokkal, illetve elvi diagramokkal kapcsolatban ismertetjük. Az 1. ábra az ismert, folyadékban való ülepítéssel dolgozó eljárással elérhető szétválasztás eredményét és módját szemléltető vázlat. A 2. ábra az elméleti méretre osztályozás elvén dolgozó eljárással elérhető szétválasztás eredményét és módját szemléltető vázlat. A 3. ábra a találmány szerinti eljárással elérhető szétválasztás eredményét és módját szemléltető vázlat. A 4. ábra különböző anyagok szemcséi vízben való ülepedésénél a szemcsenagyság és végső ülepedési sebesség közötti viszonyt szemléltető diagram. Az 5. ábra az őrlés, osztályozás és ércdúsítás műveleteinek zárt körben való végzését szemléltető folyamatábra. Amikor egy test, szemcse a folyadékban vagy hasonlóban lefelé kezd esni, a nehézségi erő a szemcsét kezdetben úgy gyorsítja, hogy a gyorsítás a szemcse természetétől független, kivéve a szemcse fajsűlyát. Amikor a test vagy szemcse bizonyos sebességgel halad lefelé, a felvett sebesség eredményeként a szemcsére ellenerő hat, amely a sebesség növekedésével nő mindaddig, amíg a gravitációs erő és az ellenerő között egyensúly nem jön létre. Az egyensúlyi állapot elérésétől kezdve a test, illetve szemcse tovább nem gyorsul, azaz sebessége állandó marad, illetve az elért állandó sebességérték körül a sebesség kis mértékben ingadozik. Az állandó sebesség a szemcse méreteitől, felületi minőségétől, fajsúlyától és a folyadék viszkozitásától, a folyadék különböző irányokban mért méreteitől, kémiai összetételétől, fajsúlyától stb. függ. Kis méretű, nagy fajsúlyú szemcsék végsebessége ugyanaz lehet, mint a nagy méretű, kis fajsúlyú szemcséké, azonban a kis méretű, nagy fajsúlyú szemcséknek eleinte jelentősen nagyobb az ülepedési, süllyedési sebessége. Ha a szemcsék süllyedését nagyon rövid időtartamok eltelése után megszakítjuk, el lehet érni olyan dúsulást, amely csupán a szemcse fajsúlyától függ és független a szemcsék nagyságától, mivel a szemcsék felülete által létrehozott ellenállási erőknek, ellenerőknek nincs .elegendő idejük ekkor hatásuk kifejtésére. Ismert az a jelenség is, hogy a kisebb fajsúlyú szemcsék mozgását a szemcséket körülvevő közeg, például víz mozgása sokkal könnyebben befolyásolja, mint a nagyobb fajsúlyú szemcsék mozgását., Á kbeph fíüSúlyü szemcsék esetleg íjgy viselkedhetnek, minthá. annak a folyadéknak részei lennének, amelyben diszpergálva 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
