Kisentrifugali Usindikaji wa madini

Ukusanyaji kwa nguvu ya centrifugal ni mbinu ya utenganishaji kwa mvuto inayotumia tofauti ya nguvu ya inerti ya centrifugal inayozalishwa na chembechembe za madini katika mtiririko wa slurry unaozunguka ili kutenganisha chembechembe kulingana na msongamano. Katika uwanja wa mvuto, kadri ukubwa wa chembe unavyopungua, nguvu ya kutulia na kasi ya kutulia hupungua kwa haraka, na ufanisi wa utenganishaji na uwezo wa usindikaji wa vifaa pia hupungua ipasavyo. Nguvu ya inerti ya centrifugali inayozalishwa na mtiririko wa slurry unaozunguka ni mara kumi hadi mia zaidi kuliko nguvu ya mvuto, hivyo basi kuongeza sana kiwango cha utengano wa chembechembe za madini na kuboresha uwezo wa usindikaji wa vifaa.

Vikusanyaji vya centrifugali vina uwezo mkubwa wa usindikaji na gharama ndogo ya utenganishaji, hivyo ni vyafaa kwa kusindika madini yenye chembe ndogo, lakini uwiano wao wa utajiri ni mdogo, na kwa kawaida hutumika kwa uchimbaji wa awali.

Vikusanyaji vya centrifugali kwa kawaida hugawanywa katika makundi mawili: vile vinavyotengeneza nguvu ya centrifugali kwa kuzungusha mwili wa mashine na vile vinavyotengeneza nguvu ya centrifugali kwa mtiririko wa haraka wa slurry. Aina ya kwanza inajumuisha vikusanyaji vya centrifugali vya mlalo na wima, wakati aina ya pili inajumuisha hydrocyclones za koni fupi, n.k.

2.7.2 Vifaa vya Kikunja cha Kivutio Kikubwa

2.7.2.1 Kichujio cha Kati cha Mzunguko wa Usawa

Muundo wake unaonyeshwa katika Mchoro 2-40. Ilitengenezwa kwa mafanikio na Kampuni ya Viwanda vya Tin ya Yunnan nchini kwangu mwaka 1964. Inajumuisha sehemu mbili: kitengo kikuu na mfumo wa udhibiti. Kitengo kikuu ni ngoma ya koni iliyokatwa iliyowekwa kwa mwelekeo wa mlalo. Wakati wa uendeshaji, slurry hupelekwa kwenye ukuta wa ngoma kwa pembe ya mguso kupitia nozeli bapa ya kulisha. Wakati ikizunguka pamoja na ngoma, inatiririka kando ya uso wa ukuta wa ngoma uliopinda kuelekea mhimili, na kusababisha mtengano wa tabaka. Chembechembe nzito za madini katika safu ya chini huanguka kwenye ukuta wa ngoma, wakati chembechembe nyepesi za madini katika safu ya juu hutolewa pamoja na slurry kwenye ncha ya nyuma ya ngoma kama mabaki. Wakati chembechembe nzito za madini zinapofikia unene fulani, upakiaji husitishwa, na maji ya shinikizo kubwa huingizwa kupitia nozeli ya kuoshea ili kuoshea chembechembe nzito za madini chini na kuunda mkusanyiko. Upakiaji, kusitisha slajia, kuoshea ili kupata mabaki, na mkusanyiko vyote hufanywa mara kwa mara na mfumo wa udhibiti.

Mchoro 2-40 Muundo wa Kifaa cha Kujilimbisha cha φ800×600 cha Yunnan Tin

1 – Hoperi ya kulisha; 2 – Nozeli ya kusafisha; 3 – Nozeli ya juu ya kulisha; 4 – Ngoma inayozunguka; 5 – Chasi; 6 – Mfereji wa kupokea; 7 – Kifuniko cha ulinzi; 8 – Kichanganishi; 9 – Valvu ya diaphragm; 10 – Valvu ya njia tatu; 11 – Motor; 12 – Nozeli ya chini ya kulisha; 13 – Nozeli bapa ya maji ya kuosha

Vikusanyaji vya centrifugali hutumia nguvu ya centrifugali badala ya mvuto katika sluice za mstatili kwa ajili ya utenganishaji wa madini, na hivyo kuboresha mchakato wa utenganishaji wa filamu. Vikusanyaji vya centrifugali vya mlalo hutumika kutenganisha madini ya tungsteni, tini, na chuma yenye ukubwa wa chembe wa 0.15–0.01 mm, na kufikia uwiano wa utajiri wa 1.5–3. Madini ya chuma yanaweza kuchakatwa ili kupata mkusanyiko wa mwisho, wakati tungsteni na tini zinahitaji marekebisho zaidi kwa kutumia vifaa vya ziada ili kupata mkusanyiko wa mwisho.

Kivunjaji za centrifugali za jet ni aina mpya ya kivunjaji cha centrifugali cha mlalo, iliyotengenezwa kwa mafanikio na Taasisi Kuu ya Utafiti ya Uchimbaji Madini na Usindikaji wa Madini ya Beijing mwanzoni mwa miaka ya 1990. Muundo wake, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2-41, unajumuisha ngoma inayozunguka, sahani ya usambazaji, bomba la mlisho, bomba la maji, na sindano ya jet. Lindi hupelekwa moja kwa moja ndani ya ngoma, wakati maji safi ya shinikizo la chini hupelekwa kwenye sahani ya usambazaji. Maji safi hupita juu ya sahani ya usambazaji, yakisukuma chembe za juu za madini kando ya mteremko wa mhimili wa ngoma kuelekea upande wa kutolea. Nukta tofauti ya mgongano wa maji yanayorushwa huunda kizuizi cha maji (hydraulic weir) kuzunguka mduara wa ngoma, na kusababisha sakafu kubadilika kati ya kulegea na kukaza, hivyo basi kuimarisha athari ya ukakasi na utengano wa tabaka ya nguvu ya Baynoh. Ngoma ya φ1200 mm huzunguka kwa kasi kubwa ya 600–700 rpm, ikizalisha nguvu ya kimbunga yenye nguvu mara 240–326 zaidi kuliko mvuto, jambo ambalo huruhusu chembechembe nyembamba sana za madini yenye manufaa kutua kwenye ngoma. Maji yanayorushwa hulegeza tabaka la madini, yakisukuma madini mazito zaidi yaliyoko chini kuelekea ndani ya ngoma, na hatimaye kuyatoa kama mkusanyiko kutoka kwenye tundu la kutolea. Uwezo wa kupata chembechembe za ukubwa mdogo unaoweza kufikia hadi 0.003 mm wakati wa kuchakata tope la madini laini la kalai. Mbali na kuchakata tope la madini la kalai, inaweza pia kutumika kuchakata tope laini zenye chembe ndogo ndogo ambazo ni ngumu kuchakata, kama vile dhahabu, tungsteni, tantali, niobiamu, na madini adimu.

Mchoro 2-41 Mchoro wa kanuni ya uendeshaji wa kizidishaji cha centrifugali cha jet

1—Ngoma; 2—Bamba la usambazaji wa maji safi; 3—Mpipa wa kulisha; 4—Mtoaji wa maji wa jet; 5—Tundu la kutoka kwa mkusanyiko; 6—Tundu la kutoka kwa tailles

Vikusanyaji vya centrifugali wima vinajumuisha tanki la kuchuja lililowekwa wima linalozunguka mhimili wake. Aina za kawaida ni pamoja na watenganishi wa koni ya dhahabu wa centrifugali na watenganishi wa diski wa centrifugali.

Muundo wa kichujio cha koni cha dhahabu cha centrifugal unaonyeshwa katika Mchoro 2-42. Tangi la kuchuja ni koni iliyokatwa kilele iliyogeuzwa kichwa chini na kuwekwa juu ya shafu wima ya chini. Uso wa koni una mifereji ya pete. Mchanganyiko wa udongo na madini hupelekwa kwenye sehemu ya chini ya diski ya koni ya kuchuja kupitia hopper ya kulisha. Diski ya koni inapozunguka, slajri hutiririka juu kando ya ukuta wa ndani, na chembechembe za madini hutandazwa kulingana na msongamano. Chembechembe nzito zaidi husogea kuelekea ukuta wa diski na kuingia kwenye mifereji, wakati chembechembe nyepesi zaidi hutiririka juu pamoja na slajri na hutolewa kutoka juu kwenye mfereji wa makombo. Wakati chembechembe nzito zinapojaza mifereji, upitishaji wa mchanganyiko husitishwa na mashine inazimwa. Valvu ya chini hufunguliwa kwa mkono, na maji ya shinikizo kubwa hutumika kuosha chembechembe nzito hadi kwenye mfereji wa mkusanyiko. Kifaa hiki hutumika hasa kwa uchimbaji wa madini katika visima vya dhahabu ya 'placer' na uchimbaji wa awali wa visima vidogo vya dhahabu. Ukubwa wa chembe za malighafi ni 0–10 mm. Kifaa hiki kina muundo rahisi, ni rahisi kuendeshwa, kina uwiano mkubwa wa utengaji na utajirishaji, na kinaweza kufikia kiwango cha urejeshaji wa dhahabu cha zaidi ya 90%, huku kikitumia maji kidogo kiasi.

Mchoro 2-42 Kitenganishi cha Koni cha Kivutio Kifambe

1—Mfereji wa kulisha; 2—Kifuniko cha juu; 3—Gridi ya mpira; 4—Diski ya koni; 5—Diski ya usambazaji wa slurry; 6—Diski ya kutoa maji; 7—Kiti cha juu cha bearingi; 8—Pulley; 9—Fremu; 10—Kiti cha chini cha bearingi; 11—Shafu tupu; 12—Motari; 13—Kifuniko cha nje

Muundo wa kichujio cha diski ya centrifugali unaonyeshwa kwenye Mchoro 2-43, na kimsingi ni sawa na ule wa kizidishaji dhahabu cha centrifugali. Diski ya kutenganisha ni diski ya nusu mviringo yenye mifereji ya pete kwenye ukuta wake wa ndani. Mchakato wa kutenganisha na mbinu ya uendeshaji ni sawa na zile za kizidishi cha dhahabu cha centrifugali. Inatumika kutenganisha madini ya dhahabu ya placer na ya vena yenye ukubwa wa 0–10 mm. Ina uwiano mkubwa wa utajiri na kiwango cha juu cha urejeshaji. Hata hivyo, umbo la nusu mviringo la diski ya kutenganisha hufanya utengenezaji wake kuwa mgumu zaidi.

Mchoro 2-43 Kichujio cha Diski cha Kivutio Kikuu

1—Kifuniko kisichopitisha mchanga; 2—Tangi la mabaki; 3—Diski ya mkusanyaji nusu mviringo; 4—Motari; 5—Shafu mlalo; 6—Fremu ya motari; 7—Fremu

Mchoro 2-44 φ300 Hydrocyclone ya Koni Mfupi

1—Mfereji wa kulisha; 2—Mfereji wa kupita maji; 3—Portu ya mtiririko wa chini

2.7.2.3 Hidrosikoni ya Koni Mfupi

Muundo wake unaonyeshwa katika Mchoro 2-44. Tofauti na hydrocyclone ya kawaida ni pembe kubwa zaidi ya koni. Pembe ya koni ya hydrocyclone ya koni fupi ni 90°~120°, na koni ni fupi sana. Wakati wa uendeshaji, slurry huingia kwenye silinda kwa pembe ya mguso kutoka kwenye pampu ya mchanga au tanki la shinikizo la juu. Slurry husogea chini kwa mzunguko wa spiral, na chembe za madini huwekwa kwa mpangilio wa mionzi kulingana na kasi zao za kutua. Chembechembe nyepesi au nyembamba zenye kasi ndogo za kutulia hutolewa kupitia bomba la kati la kupitiliza, wakati chembechembe nene au nzito zaidi husogea kuelekea ukutani mwa chombo na kushuka chini. Kutokana na pembe iliyoongezwa ya koni, mchanganyiko unaotiririka chini kando ya ukuta wa chombo huzuiawa, hivyo basi kuunda kitanda kinazunguka chini ya koni. Ndani ya kitanda cha hydrocyclone, chembechembe za madini hulegezwa na kupangwa kwa tabaka kupitia mwendo wa kukata-kata unaotokana na mzunguko. Madini mepesi huwa juu na hubebwa na kioevu kinachopanda juu hadi kwenye bomba la kupitisha kwa ajili ya kuyatoa. Madini mazito huwa chini na hutolewa kutoka kwenye tundu la kutolea maji ya chini.

Hydrocyclone mseto wa mtiririko wa maji uliotengenezwa kwa marekebisho madogo pia ni aina ya hydrocyclone ya koni fupi. Sifa yake ya kipekee ni kwamba ina sehemu tatu za koni zenye upungufu tofauti, ambapo upungufu huongezeka polepole kutoka juu hadi chini.

Chini ya hydrocyclone ya koni fupi pia inaweza kuwa na umbo la mviringo, ikiwa na mifereji ya pete kwenye uso wa ndani, ambayo inaweza kuboresha uwiano wa utajiri wakati wa uchimbaji wa dhahabu na kuongeza ufanisi wa utenganishaji wa hydrocyclone ya koni fupi.

Hydrocyclones za koni fupi hutumika hasa kwa kusafisha awali dhahabu ya placer na pia kwa maandalizi ya makaa ya mawe. Kwa kutenganisha dhahabu ya placer chini ya 1 mm, kiwango cha urejeshaji wa dhahabu kinaweza kufikia 95% kwa uwiano wa utajiri wa mara kumi.