Обогащение руд

Из руд цветных и редких металлов, обычно содержащих очень небольшой процент полезного минерала, получать металл без предварительного обогащения экономически не выгодно, а часто практически невозможно. Поэтому более 95 % добываемых руд подвергают обогащению.

Обогащением называется совокупность процессов первичной обработки минерального сырья (руд) с целью отделения всех полезных минералов от пустой породы и вредных примесей. Химический состав рудных минералов при обогащении не изменяется. В результате обогащения получают концентраты (один или несколько), отвальныехвостыи промежуточные продукты.

Концентрат - продукт обогащения, содержащий больше ценного компонента по сравнению с рудой и предназначенный для дальнейшей металлургической переработки. По своему минеральному и химическому составу он должен удовлетворять определенным стандартным требованиям (кондициям). Обычно в концентрате содержание полезного минерала в десятки, а иногда и в сотни раз больше, чем в руде. Концентраты называют по основному металлу, входящему в их состав (например, свинцовый, медный и т.д.) или по основному минералу (например, ильменитовый, рутиловый, нефелиновый и т.д.). Концентрат, содержащий примерно равные количества нескольких металлов и используемый для извлечения каждого из этих металлов, называют коллективным.

Хвостами называют отходыобогащения, содержащие главным образом минералы пустой породы и незначительные количества полезного компонента. Хвосты - понятие условное, с развитием техники и технологии, повышением комплексности использования руд и особенно в связи с исчерпанием богатых месторождений хвостыстановятся не отвальным продуктом, а важными полезными ископаемыми.

Промежуточными продуктами (промпродуктами) называют такие продукты обогащения, в которых содержание полезных компонентов меньше, чем в концентрате, и больше, чем в хвостах и руде. Промпродукты должны подвергаться дальнейшему обогащению или специальным химико-металлургическим методам переработки.

Результаты обогащения оцениваются несколькими показателями: извлечением, выходом, степенью обогащения. Извлечением называется отношение количества полезного компонента, переведенного в концентрат, к его количеству в руде, выраженное в процентах. Извлечение характеризует полноту перевода полезного компонента из руды в концентрат и является одним из важнейших технологических показателей работы обогатительной фабрики.

Выходом называется отношение массы какого-либо продукта обогащения к массе перерабатываемой руды, выраженное в процентах.

Содержание полезного компонента в концентрате характеризует его качество. Отношение содержания полезного компонента в концентрате к содержанию его в руде называется степенью обогащения.

Руда при переработке на обогатительной фабрике проходит различные процессы, которые по своему назначению можно разделить на подготовительные, собственно обогатительные и вспомогательные.

Подготовительные процессы имеют целью подготовить руду к обогащению. Эта подготовка включает прежде всего операции уменьшения размеров кусков руды - дроблениеи измельчение и связанную с ними классификацию руды на грохотах, в классификаторах и гидроциклонах. Конечная крупность измельчения определяется крупностью вкрапленных в пустую породу ценных минералов.

К собственно обогатительным процессам относятся процессы разделения руды по физическим и физико-хими­ческим свойствам минералов, входящих в ее состав. К этим процессам относятся гравитационноеобогащение, флотация, магнитная и электрическая сепарацияи др.

Поскольку многие процессы обогащения проводятся в воде, возникает необходимость обезвоживания продуктов обогащения путем сгущения, фильтрования и сушки. Сущность этих вспомогательных процессов рассмотрена ранее (раздел 2.3).

Дробление, грохочение и измельчение. Обычно процесс дробления осуществляют в несколько стадий и перед каждой стадией мелкие куски руды во избежание их переизмельчения отделяют от крупных методом классификации. Каждая стадия характеризуется степенью дробления i, то есть отношением диаметра максимальных кусков руды, поступающих на дробление D_max, к диаметру максимальных кусков руды в продукте дробления d_max:

i = D_max / d_max

Для дробления материала, имеющего разные физические свойства и размеры, применяются разнообразные типы дробильных машин. Дробление в дробилках и измельчение в мельницах производят различными способами, из которых наиболее широкое распространение получили раздавливание, раскалывание, удар и истирание.

Дробильные машины по своему назначению можно разделить на дробилкикрупного, среднего и мелкого дробления и на аппараты тонкого измельчения. На обогатительных фабриках для дробления руд цветных, редких и благородных металлов применяется следующая дробильная аппаратура: для крупного дробления - щековыеи конусные дробилки; для среднего дробления- конусныедробилки; для мелкогодробления - короткоконусныеи валковыедробилки; для тонкого измельчения - шаровые, стержневые и рудногалечные мельницыи мельницы самоизмельчения.

Щековые дробилки применяются для крупного, иногда - для среднего дробления. В щековых дробилках дроблениеруды производится в момент приближения подвижной щеки к неподвижной. Подвижная щека в разных конструкциях дробилок совершает простые и сложные движения.

Конусные дробилки подразделяются на дробилки для крупного, среднего (стандартные) и мелкого (коротко­ко­нус­ные) дробления. Дробление руды в них осуществляется непре­рыв­ным раздавливанием с изгибом и истиранием в момент приближения подвижного конуса к неподвижному.

Валковые дробилки используют для среднего и мелкого дробления твердых горных пород. Их устанавливают после щековых и конусных дробилок, они дают наиболее равномерный по крупности продукт. Валковые дробилки применяются преимущественно на обогатительных фабриках, перерабатывающих оловянные, вольфрамовые и другие руды, содержащие хрупкие полезные минералы. В валковых дробилках куски руды измельчаются раздавливанием между двумя валками (гладкими, зубчатыми, реже - рифлеными), вращающимся навстречу друг другу.

К дробилкам ударного действия относятся молотковые и роторные дробилки, применяемые для дробления таких хрупких материалов как известняк, уголь, асбестовые руды и др. В этих дробилках ударные инструменты (молотки - в молотковых, била - в роторных) установлены на валу вращающегося ротора.

После дробления руда поступает на операцию грохочения - процесса разделения (классификации) руды на классы по крупности. При грохочении руда, представляющая собой смесь кусков различной крупности, пропускается через одно или несколько сит или решет с отверстиями определенного размера. Продукт, прошедший через сито, называется подрешетным и обозначается знаком “минус”, например -10 мм; продукт, оставшийся на сите (надрешетный), обозначается знаком “плюс”, например +10 мм. Грохоты различной конструкции, от самых простых до очень сложных, можно классифицировать на следующие типы: неподвижные колосниковые; плоскокачающиеся; полувибрационные или гирационные; вибрационные или инерционные с простым и двойным дебалансом, самоцентрирующиеся и резонансные; барабанные; валковые; дуговые. Грохочением разделяют дробленый материал по крупности, но не по содержанию компонентов руды.

Каждая стадия дробления включает в себя операцию грохочения (предварительного или поверочного). Схема дробления включает в себя от одной до четырех стадий.

Измельчение руды является последней стадией процесса уменьшения крупности руды перед ее обогащением. В зависимости от формы барабана мельницы бывают цилиндрические и конические, а в зависимости от рода дробящих тел они подразделяются на шаровые, стержневые, галечные и самоизмельчения. Руда в мельницах измельчается не только под действием удара падающих при вращении мельницы дробящих тел, но и истирается между дробящими телами и внутренней поверхностью мельницы. Измельчение бывает мокрым и сухим.

В отличие от грохочения, разделяющего материал по крупности, гидравлическаяклассификация делит материал на классы по равнопадаемости, то есть каждый класс, полученный при гидравлической классификации, содержит крупные зерна легких минералов и мелкие зерна тяжелых минералов, имеющие одинаковые скорости падения в воде.

Гидравлическая классификация может быть самостоятельной, подготовительной или вспомогательной операцией. Как самостоятельная операция гидравлическая классификация применяется при дезинтеграции и отмывке крупного материала от глинистых и илистых частиц перед обогащением железных, марганцевых, золотосодержащих, вольфрамовых, оловянных и других руд и россыпей. В качестве подготовительной операции гидравлическая классификация применяется при подготовке материала перед его обогащением гравитационными методами, а в качестве вспомогательной операции - при тонком измельчении руд.

Гидравлическая классификация осуществляется в аппаратах, называемых классификаторами. При обогащении руд цветных и редких металлов применяются следующие классификаторы:

1. гидравлические - обычно состоят из четырех-шести и более камер. Каждая из них имеет различную скорость восходящей струи воды и стесненное падение зерен. Они применяются для разделения измельченного материала на ряд классов по равнопадаемости перед обогащением руды гравитационными методами;

2. конусные - применяются для обезвоживания мелкого материала и для разделения его на пески и шламы;

3. механические - применяются для разделения измельченного материала на пески, возвращаемые в мельницы на доизмельчение, и более мелкий продукт (слив), готовый для обогащения (обычно для флотации);

4. центробежные (гидроциклоны) разделяют материал на пески и шламы.

К подготовительным операциях относятся также промывка и дезинтеграция, применяемые при обогащении руд и особенно россыпей, содержащих глину, которая цементирует минералы и затрудняет гравитационное обогащение. Наиболее часто промывка и дезинтеграция применяются при обогащении россыпных месторождений алмазсодержащих, золотосодержащих, оловянных, вольфрамовых и титановых руд, в которых полезные минералы плотно сцементированы глиной и песком. Для эффективного обогащения россыпей необходимо освободить ценные минералы от глины и песка путем разрыхления всей массы руды и последующей промывки и удаления глинистого материала. После промывки, дезинтеграции и удаления глины руда подвергается гравитационному обогащению. В схемах обогащения россыпей обычно применяется мокрая дезинтеграция, которая производится в корытныхмойках, мойках-дезинтеграторах, бутарах, скрубберах и скруббер-бутарах.

Исходя из различий физических и физико-химических свойств минералов применяют различные методы обогащения.

Гравитационные методы обогащения основаны на различии плотностей, размеров и форм минералов и различной скорости и характере движения их в среде под действием силы тяжести и сил сопротивления. Разделение минералов по плотности можно производить в воде, воздухе и тяжелых средах. К гравитационным процессам относятся:

1. обогащение в тяжелых средах (суспензиях), в которых легкие минералы всплывают на поверхность, а тяжелые - тонут. Этот процесс применяется главным образом к рудам с крупной вкрапленностью полезных минералов;

2. отсадка - разделение минералов под действием вертикальной струи воды или воздуха;

3. обогащениена концентрационных столах, связанное с разделением минералов под действием движения стола и потока воды, текущей по наклонной плоскости стола;

4. обогащениена шлюзах, где разделение минералов происходит под действием потока воды и улавливания тяжелых минералов покрытием дна шлюзов;

5. обогащение на винтовых, струйных и конусныхсепараторах, где разделение происходит под действием потока воды, движущейся по наклонной поверхности.

Гравитационные методы широко применяются при обогащении руд и россыпей редких и благородных металлов.

Флотация основана на различии физико-химических свойств (смачиваемости) поверхности минералов и на избирательном прилипании частиц минералов к поверхности раздела двух фаз (обычно к поверхности пузырьков воздуха). Применяя различные флотационные реагенты(собиратели, депрессоры и активаторы), можно искусственно изменять смачиваемостьминеральной поверхности. Плохо смачиваемые водой (гидрофобные) частицы прилипают к пузырькам воздуха, всплывают на поверхность пульпы и образуют минерализованную пену. Хорошо смачиваемые водой (гидрофиль­ные) частицы к пузырькам воздуха не прилипают и остаются в объеме пульпы.

Флотируемость различных минералов зависит от способности поверхности минералов смачиваться водой. Эту способность можно изменять искусственно, применяя флотационные реагенты. В принципе все минералы могут быть сфлотированы, если их поверхность будет для этого подготовлена. Если поверхность минералов смачивается водой, то к ней не сможет прилипнуть пузырек воздуха, и минералне будет флотироваться. Если же поверхность минерала не смачивается водой, то к ней легко прилипает пузырек воздуха и комплекс минерал-пузырек легко всплывает на поверхность пульпы, то есть минерал флотируется.

Путем подбора флотационных реагентов можно создать такие условия, при которых одни минералы будут флотироваться, а другие нет, то есть создать условия для селективного разделения этих минералов.

Например, если в полиметаллической руде содержатся одновременно галенит, халькопирит, сфалерити пирит, обладающие одинаковой природной флотируемостью, то во флотационной пульпе применением различных флотационных реагентов создаются такие условия, при которых эти минералы выделяются в самостоятельные концентраты.

Флотация в настоящее время является основным и наиболее совершенным методом обогащения полезных ископаемых. Она применяется при обогащении более 90 % добываемых руд цветных металлов, большого количества руд редких, черных, благородных металлов и неметаллических полезных ископаемых.

Широкое применение флотационного процесса объясняется большими преимуществами его перед другими методами: возможностью перерабатывать бедные руды с низким содержанием металлов, например меди ниже 1 %, олова и вольфрама до 0,1 %, молибдена до 0,01 % и т.п.; возможностью комплексно перерабатывать сложные, например полиметаллические руды, содержащие свинцовые, цинковые, медные и другие минералы; возможностью эффективно перерабатывать тонковкрапленные руды, содержащие зерна ценных минералов размерами до 0,1 и даже до 0,01 мм, тогда как гравитационное обогащение на столах и отсадочных машинах эффективно лишь для руд с крупной вкрапленностью ценных минералов (более 0,5 мм) и лишь при значительной разнице плотностей минералов.

После измельчения до необходимой крупности и обработки флотационными реагентами руда подвергается флотации в аппаратах, называемых флотационнымимашинами.

Во флотационных машинах частицы минералов сталкиваются с пузырьками воздуха. Гидрофобные частицы прилипают к ним и выносятся на поверхность пульпы в виде минерализованной пены, которая самотеком или пеносъемниками удаляется в желоб для пенного продукта (концентрата). Гидрофильные минералы пустой породы остаются в камере и удаляются через хвостовое отверстие машины.

Применяемые в практике флотационные машины классифицируют в зависимости от способа аэрации пульпы, то есть способа насыщения пульпы воздухом и способа перемешивания пульпы. По этим признакам все машины делят на три большие группы - механические, пневмомеханические и пневматические.

Электромагнитный метод обогащения основан на различии магнитных свойств минералов. Он широко применяется при обогащении железных и марганцевых руд, так как полезные минералы, входящие в составы этих руд, являются магнитными. Кроме того, этот метод применяется при доводке коллективных редкометальных концентратов, содержащих магнитные минералы, например ильменит, франклинит(Zn, Mn)O ž Fe₂O₃, монацит(Ce,La)[PO₄], а также при разделении вольфрамо-оловянных концентратов, в которых магнитным минералом является вольфрамит, а немагнитным - касситерит.

Магнитная восприимчивость является одним из основных магнитных свойств тел. Все минералы в зависимости от величины удельной магнитной восприимчивости c можно разделить на три группы:

- сильномагнитные минералы, удельная магнитная восприимчивостькоторых более 2,8ž10^-5 м³/кг. К этим минералам относятся магнетит, франклинити пирротин;

- слабомагнитные минералы с удельной магнитной восприимчивостью от 7,5ž10^-6 до 1,26ž10^-7 м³/кг. В эту большую группу минералов входят оксиды, гидроксиды и карбонаты железа, марганца, а также ильменит, вольфрамит, биотитK(Mg,Fe)₃(OH,F)₂[AlSi₃O₁₀] и др.;

- немагнитные минералы обладают удельной магнитной восприимчивостью менее 1,26ž10^-7 м³/кг. К ним относятся кварц, полевые шпаты (алюмосиликаты K,Na,Ca,Ba), цирконZrSiO₄, рутили др.

Отделение магнитных минералов от немагнитных происходит в магнитном поле под воздействием магнитной силы притяжения. Частицы с различными магнитными свойствами перемещаются в магнитном поле по различным траекториям, что позволяет отделять магнитные частицы в магнитный продукт, а немагнитные - в немагнитный.

Постоянные естественные магниты создают магнитные поля небольшой напряженности и могут применяться только для обогащения руд, содержащих сильномагнитные минералы. Поэтому в магнитных сепараторах обычно применяются электромагниты, создающие поле высокой напряженности и большой силы.

12*

Применяемые в настоящее время магнитные сепараторы классифицируются в зависимости от напряженности создаваемого магнитного поля, способа сепарации (сухой или мокрый), способа подачи исходного питания, направления движения руды и продуктов обогащения, конструктивных особенностей.

В зависимости от напряженности магнитного поля сепараторы подразделяются на две большие группы:

- для обогащения сильномагнитных руд с напряженностью магнитного поля 1000-1500 Э (80-120 кА/м);

- для обогащения слабомагнитных руд с напряженностью магнитного поля 10000-20000 Э (800-1600 кА/м).

Сепараторы с сильным магнитным полем применяются как для сухого, так и для мокрого обогащения тонкоизмельченных руд, а сепараторы со слабым полем используются обычно для сухого обогащения крупной руды и для мокрого обогащения мелкой руды.

Электрические методы обогащения основаны на различии величин и знака заряда минералов. Минералы, как и все твердые тела, обладают определенными электрическими свойствами, которые характеризуют их поведение в электрическом поле. К этим свойствам относятся электропроводность и диэлектрическая проницаемость.

По величине электропроводности принято все кристаллические тела подразделять на три группы:

- проводники - с электропроводностью 10⁴-10⁵ Ом^-1 см^-1;

- полупроводники - с электропроводностью 10²-10^-10 Ом^-1 см^-1;

- непроводники (диэлектрики) - с электропроводностью 10^-14 Ом^-1 см^-1 и ниже.

Минералы, как и все кристаллические тела, по электрическим свойствам относятся к одной из этих групп. Так, почти все сульфидные минералы являются хорошими полупроводниками, вольфрамити касситерит- умеренными проводниками, а силикатные и карбонатные минералы очень плохо проводят электричество.

Физическая сущность процесса электрической сепарации заключается во взаимодействии электрического поля и минеральной частицы, обладающей определенным зарядом. Действие заряженного тела проявляется в виде сил притяжения или отталкивания, стремящихся поворачивать и перемещать эти тела по отношению к заряженному телу.

В электрическом поле заряженные частицы под действием электрических и магнитных сил движутся по различным траекториям. Это свойство используется для разделения минеральных зерен в аппаратах, которые называются электрическимисепараторами. Электрические силы, действующие на минеральные частицы, пропорциональны величине заряда их и напряженности электрического поля, а механические силы пропорциональны массе частиц. У мелких частиц электрические силы больше механических, а у крупных частиц механические силы преобладают над электрическими, что ограничивает крупность материала, обогащаемого в электрических сепараторах.

В зависимости от вида электрического поля, действующих электрических сил и способа сообщения заряда частицам различают следующие электрические методы обогащения: сепарацияв электростатическомполе, сепарация в поле коронногоразряда, сепарация в коронно-электростатическом поле.

12-Колобов Г.А.

В результате обогащения руд и россыпей редких металлов обычно получают коллективные и гравитационные концентраты, которые необходимо разделить на отдельные мономинеральные концентраты. Разделение коллективных гравитационных концентратов и их доводка до кондиций достигаются применением сочетания различных методов обогащения, включающих магнитную и электростатическую сепарацию, иногда флотацию и обогащение на гравитационных аппаратах.

Электростатическая сепарацияобычно применяется при доводке коллективных титано-циркониевых концентратов, которые получаются при гравитационном обогащении. Такие концентраты содержат более десятка различных минералов и представляют собой сложный комплекс. Минералы-проводники, входящие в состав концентратов: ильменит, рутил, хромитFeO ž Cr₂O₃, магнетит, лейкоксен(сфен CaTiO ž [SiO₄]); минералы-непроводники - циркон, дистенAl₂SiO₅, кварц, турмалинNaMg₆[B₃Al₃Si₆O₂₅(OH)₅], монацити став­ролит2Al₂O[SiO₄] ž Fe(OH)₂. Разделение такого сложного комп­лекса достигается применением большого количества операций электрической сепарации в сочетании с магнитной сепарацией и гравитацией.

Электрическая сепарацияприменяется также в схемах доводки коллективных оловянных, вольфрамовых и тантало-ниобиевых концентратов, при обогащении руд редкоземельных металлов и тория, кварцевого, полевошпатового сырья, фосфатных и калийных солей. Из общего числа доводочных операций электрическая сепарация обычно составляет 40-70 %.

К специальным методам обогащения относятся:

1. рудоразборка, основанная на различии цвета и блеска отдельных минералов, входящих в состав руды;

2. оптическая сортировка, основанная на прозрачности или свечении минералов, с применением фотоэлемента, рентгеновских лучей, поляризованного света;

3. радиометрическаясортировка, основанная на различии радиоактивных свойств минералов или силе их излучения;

4. обогащение по трению, основанное на различии коэффициентов трения минералов при движении их по плоскости;

5. обогащение по твердости применяется в процессе избирательного измельчения, основано на различной твердости минералов, входящих в состав, например, бериллиевых руд;

6. обогащение по крупности, основанное на различной крупности полезных минералов и пустой породы, составляющих руду. Процесс обогащения по крупности осуществляется на различных грохотах и применяется как вспомогательный при разработке россыпных месторождений золота, платины, вольфрама, титана, олова и др.;

7. обогащение по способности минералов растрескиваться при нагревании (декрипитация);

8. химическое и бактериальное обогащение, основанное на способности минералов, например сульфидов, окисляться и растворяться в сильно кислых растворах. При этом металлы переходят в раствор, из которого извлекаются различными химико-металлургическими методами. Присутствие в растворах некоторых типов бактерий, например тионовых, значительно интенсифицирует процесс растворения минералов.

В технологических схемах обогащения сложных комплексных руд часто используют одновременно два или три различных метода обогащения, например гравитационный и флотационный, гравитационный и магнитный и т.п. Применяются также комбинированные методы обогащения в сочетании с гидрометаллургическими.

Для успешного применения того или иного метода обогащения необходимо наличие у минералов достаточного различия тех свойств, которые используются в данном методе.

Во вторичной металлургии цветных металлов для обогащения (сепарации) лома и отходов применяют сухие методы (сепарация в воздушной среде) и мокрые (сепарация в жидкостях). Обогащение лома и отходов цветных металлов осуществляют как для отделения засора (неметаллических материалов, черных металлов), так и для разделения смешанного металлического сырья на отдельные цветные металлы.

К сухим методам сепарации относятся: магнитные, электродинамические, электрические и пневматические.

Магнитный метод обогащения отходов цветных металлов основан на использовании различия в магнитных свойствах компонентов вторичного сырья. Магнитные сепараторы различных видов применяют для обезжелезивания стружки медных и алюминиевых сплавов, удаления магнитных материалов из продуктов дробления лома и отходов цветных металлов (бронированного кабеля, сталеалюминиевого провода, поршней, автомобильного лома), разделения смешанной стружки сплавов на медной основе (например, бронзолатунной) на группы марок сплавов.

Метод электродинамической (ЭД) сепарации основывается на силовом взаимодействии переменного электромагнитного поля с твердыми электропроводными телами с различными значениями электропроводности. В зависимости от условий взаимодействия и характера электромагнитного поля выделяют четыре класса ЭД сепараторов: с вращающимся магнитным полем; с бегущим магнитным полем линейного асинхронного двигателя; с неоднородным переменным магнитным полем, а также устройства, в которых сила взаимодействия возникает при перемещении электропроводных частиц относительно неоднородного магнитного поля постоянных магнитов. ЭД сепарация позволяет с высокой эффективностью извлекать цветные металлы при небольшом содержании их в мало- или неэлектропроводных отходах. Она применяется для извлечения цветных металлов (алюминия, меди, цинка) из автомобильного лома и бытовых отходов, обогащения алюминиевого дробленого лома, алюминиевой стружки и кабельного лома. Разделение сырья, содержащего цветные металлы, методом электродинамической сепарации тем эффективнее, чем больше различие в электропроводности разделяемых материалов. Высокая эффективность разделения может быть достигнута для систем алюминий-свинец, медь-свинец, металл-неметалл.

При электрической сепарации сыпучих (дробленых) отходов цветных металлов (крупность 0,05-5 мм) используются различия в эффектах взаимодействия заряженных частиц разделяемых компонентов с электрическим полем. Электрические сепараторы классифицируются на электростатические, коронные, коронно-электростатические и трибоэлектрические. Они применяются в схемах переработки кабельной продукции для выделения меди из остатков изоляции после вибропневматической сепарации, для отделения алюминия от неметаллических материалов, для извлечения цветных металлов из бытовых отходов. Влажность разделяемых материалов при использовании электрической сепарации должна составлять менее 1 %.

Пневматический метод сепарации основан на различии в скоростях падения частиц различного размера и плотности в воздушной среде. Пневматические сепараторы различных типов: зигзагообразные (противоточно-поворотные), поперечно-поточные, пневмовибрационные (сочетание отсадочной машины и концентрационного стола) применяются для удаления засора (краски, текстиля, дерева и других неметаллических компонентов отходов) из дробленого продукта, обогащения дробленых отходов кабельных изделий. В последнем случае получают металлический концентрат с засором неметаллами 0,4-1,5 % и полимерную фракцию с содержанием металла до 3,5 %.

К мокрым методам сепарации относятся: тяжелосредные, магнитогидростатические и гидравлические.

Тяжелосредная, или сепарация в тяжелых суспензиях, основана на разделении механической смеси материалов по их плотности в жидком гравитационном поле. Жидкая фаза - суспензия - имеет промежуточную плотность между плотностями легкой и тяжелой фракций и представляет собой механическую взвесь тонкодисперсных частиц (утяжелителей) в воде. В качестве утяжелителей обычно используют магнетит, ферросилиций (в искусственных суспензиях) или оксидно-сульфатный свинец (при переработке аккумуляторного лома в самообразующихся суспензиях). Для создания во всей системе одинаковой плотности жидкость постоянно перемешивают мешалками или создают циркуляционные потоки с помощью шламовых насосов. Тяжелосредный сепаратор с искусственной суспензией, например СБС-5, предназначен для разделения смешанных отходов алюминиевых сплавов на группы марок с высоким содержанием магния (плотность < 2650 кг/м³), с высоким содержанием цинка (плотность > 2850 кг/м³) и медно-кремнистые алюминиевые сплавы промежуточной плотности.

Магнитогидростатическая (МГС) сепарация - это процесс разделения немагнитных материалов (цветных металлов) по плотности в псевдоутяжеленной магнитной жидкости, помещенной в магнитное поле. МГС сепарация осуществляется в устройствах, представляющих собой магнитную систему, в межполюсный зазор которой помещается разделительная ферромагнитная жидкость (ФМЖ). Этот метод сепарации называют также феррогидростатической или магнитогравиметрической. Сущность магнитогидростатической сепарации заключается в том, что на твердые частицы различной плотности действуют различные выталкивающие силы, возникающие в ферромагнитной жидкости при взаимодействии ее с внешним неоднородным магнитным полем. С изменением напряженности магнитного поля меняется квазиплотность (кажущаяся плотность) разделяющей среды. МГС сепарацией можно разделить материалы плотностью от 1,5×10³ до 20×10³ кг/м³, тогда как в тяжелых суспензиях - от 1,5×10³ до 5×10³ кг/м³. В качестве ФМЖ применяют, например, эмульсию керосина в воде с содержанием до 12 % магнетита и 10-15 % стабилизатора (олеиновой кислоты).

МГС сепаратор, например ФГС-70, предназначен для разделения продуктов дробления лома автомобилей, самолетов, бытовой техники, освинцованного кабеля, радио-электронной аппаратуры и т.п. на отдельные цветные металлы (медь, свинец, цинк, алюминий и т.п.) или группы близких по плотности металлов и сплавов, из которых возможна выплавка марочных сплавов без дальнейшей их переработки.

При разделении механических смесей, содержащих медь и свинец, алюминий и свинец, алюминий и цинк и других, сепаратор обеспечивает получение концентратов со взаимным содержанием металлов не более 2 %. При разделении смеси алюминиевых сплавов на группы марок взаимозасорение продуктов сепарации в сепараторе ФГС-70 не превышает 0,6-1 %, тогда как в других устройствах взаимозасорение составляет 3,5-5 %.

Гидравлический метод сепарации основан на различии в скоростях падения частиц различного размера и плотности не в воздушной, как пневматический, а в жидкой среде.

Магнитный, тяжелосредный, пневматический, электростатический, электродинамический и другие виды сепарации относятся к силовым. Использование этих методов для решения задач качественной подготовки лома и отходов к металлургическому переделу выявило их существенные недостатки: низкую эффективность процессов, большой расход энергоносителей и высокие капитальные затраты. В последнее время разрабатываются и внедряются более эффективные, так называемые информационные методы сепарации, позволяющие получить на конечной стадии сертификационную шихту. Одним из перспективных информационных методов сепарации является радиометрический.

Радиометрическая сепарация лома и отходов цветных металлов основана на эффектах взаимодействия излучений с частицами исходного сырья. Сущность процесса состоит в том, что если на кусок или порцию исходного сортируемого материала направить поток излучения, то вещество, из которого состоит анализируемый кусок или порция материала, взаимодействуя с излучением, будет менять интенсивность или состав излучения. Регистрируя параметры этого излучения с помощью приемника, получают информацию о свойствах (элементном составе) анализируемого сырья.

Для обогащения и сортировки лома и отходов цветных металлов наиболее перспективными являются следующие методы радиометрического обогащения: рентгенорадиометрический, радиорезонансный, фотометрический и нейтронно-активационный.

Метод радиометрического обогащения лома и отходов цветных металлов, основанный на использовании различий для разделяемых материалов в интенсивности и спектральном составе вторичного характеристического флюоресцентного излучения, возбуждаемого рентгеновскими лучами, называется рентгенофлюоресцентным или рентгенорадиометрическим.

Радиорезонансный метод обогащения лома и отходов цветных металлов основан на использовании различий электрических и магнитных свойств разделяемых компонентов исходного сырья, проявляющихся при их взаимодействии с высокочастотным электромагнитным полем. Характер взаимодействия электромагнитного поля с кусками лома и отходов цветных металлов определяется их электрическими и магнитным свойствами. Радиорезонансный метод измерения свойств цветных металлов заключается в том, что количественная оценка этих свойств дается на основании измерения величины реакции, испытываемой источником электромагнитного поля при внесении в него контролируемого (анализируемого) материала.

Метод радиометрического обогащения, основанный на использовании различий разделяемых компонентов отходов цветных металлов в отражательной способности, называется фотометрическим. Обогащение кусковых отходов цветных металлов с помощью фотометрического метода может быть применено для таких смесей цветных металлов, которые существенно различаются по цвету, например: алюминий-медь, алюминий-латунь, медь-свинец и т.п.

При нейтронно-активационной сортировке и анализе используют различия в наведенной (искусственной) радиоактивности, возникающей при облучении отходов вторичных цветных металлов потоком нейтронов. Достоинством данного метода является его глубинность, которая определяется высокой проникающей способностью потока нейтронов, и то, что при этом методе обеспечивается возможность многоэлементного анализа.

Лом и отходы, подаваемые на радиометрическую сепарацию, должны быть соответствующим образом подготовлены. Технология подготовки крупногабаритного сложного лома (самолетного, бытового, электротехнического, автомобильного) включает следующие основные операции: фрагментирование и дробление, магнитную, пневматическую, электродинамическую сепарации, а также классификацию сырья по крупности (грохочение).