Відсаджування, відсадка (рос.отсадка, англ. jigging, нім. Setzen n) — операція і технологічний процес гравітаційного збагачення корисних копалин, який базується на розділенні зернистого матеріалу за густиною у вертикальному пульсуючому потоці води або стисненого повітря знакоперемінної швидкості.
Загальний опис
Відсадкою називають процес розділення суміші мінеральних частинок за густиною в турбулентному вертикальному пульсуючому потоці води або повітря знакоперемінної швидкості. Пульсації мають задану амплітуду і частоту.
Збагачення відсадкою займає одне з провідних місць у технології збагачення корисних копалин. Відсадка з успіхом може застосовуватися для крупно- і середньовкраплених рудних і нерудних корисних копалин, у яких корисні мінерали відрізняються від супутніх їм породних за густиною і представлені зернами крупністю не менше 0,2 — 0,5 мм. Відсадкою збагачують розсипні золотоносні, платинові, алмазні, титано-цирконієві руди, деякі корінні руди кольорових і рідкісних металів, залізні і марганцеві руди, але особливо широко відсадка використовується при збагаченні кам'яного вугілля і антрациту.
Процес відсадження здійснюється в відсаджувальних машинах, де вихідний матеріал у результаті багаторазової періодичної дії висхідних і спадних струменів середовища розділяється на продукти різної густини. У нижньому шарі концентруються частинки більшої густини, у верхньому — меншої.
Шар матеріалу, який концентрується на решеті називають постіллю. Вона може бути природною (натуральною), тобто складається з зерен сировини, яка збагачується, або штучною, тобто такою, яка створюється за допомогою іншого більш важкого продукту, що не міститься у вихідній сировині (польовий шпат, магнетит, металевий дріб тощо). Постіль є своєрідним фільтрувальним шаром — вона пропускає важкі зерна і затримує легкі. Штучна постіль застосовується при відсадженні тонкозернистих продуктів і забезпечує розвантаження важких продуктів. Режим пульсацій води вибирається залежно від складу матеріалу і його крупності. Ефективність відсадки тим вища, чим більша крупність збагачуваного матеріалу і чим більше розходження в густині мінералів, які розділяють.
Крупність руд, збагачуваних відсадкою, складає від 0,2 до 60 мм, вугілля — від 0,5 до 150 мм, антрацитів — від 0,5 до 250 мм.
Механізм відсадки За типом середовища розділення розрізнюють: гідравлічну, пневматичну, суспензійну відсадку і відсадку з водоповітряною сумішшю.
Висхідний потік викликає розпушення відсаджувальної постелі, низхідний — її ущільнення з поступовим формуванням на решеті шару зерен важкого продукту. При цьому постіль переміщується в поздовжньому напрямку, і в кінці шляху відбувається роздільне вивантаження важкого (нижнього) та легкого (верхнього) продуктів відсадки. При збагаченні руд корисний продукт зосереджується в нижньому шарі постелі, а пуста порода — у верхньому. При збагаченні вугілля, навпаки, концентрат зосереджується у верхньому шарі, а порода відкладається на решеті.
Цикл відсадки є важливим технологічним параметром, що впливає на ефективність процесу. Найсприятливіша діаграма відсаджувального циклу при висхідному потоці за відносно невеликий час повинна забезпечити максимальне розпушення по всій висоті постелі, а потім по можливості плавне опускання частинок.
Організація циклу відсадки має метою створення оптимального режиму руху води, що сприяє розшаруванню матеріалу за густиною. Режим руху води вибирається залежно від складу матеріалу і його крупності. При цьому оптимізація режиму полягає насамперед в установленні потрібних амплітуди і частоти пульсацій. Організація циклу коливань води здійснюється подачею повітря в повітряні камери відсаджувальної машини. Для одержання оптимальної діаграми відсаджувального циклу залежно від характеристики вихідного матеріалу і питомої продуктивності підбираються відповідні параметри повітряного циклу: тривалість впуску і випуску повітря і пауз між ними, тиск повітря і частота пульсацій. Параметри повітряного циклу в своїй сукупності обумовлюють динамічний режим розпушення постелі, який характеризується такими параметрами: амплітудою пульсацій, максимальним підйомом постелі, максимальними швидкостями висхідного і низхідного потоків та коефіцієнтом розпушення. Додаткова подача підрешітної води збільшує швидкість і тривалість дії висхідного потоку і знижує швидкість низхідного потоку. Звичайно, чим більше витрати підрешітної води, тим чистіше нижній шар матеріалу.
Необхідною умовою розділення матеріалу за густиною в процесі відсаджування є повторювані у кожному циклі підйом і розпушування постелі, що здійснюються вертикальними коливаннями середовища (або решета) і висхідним потоком підрешітної води. Від розпушення постелі залежить її густина, яка є основним параметром контролю і автоматизації процесу відсаджування.
Гіпотези відсадки
В теоретичних дослідженнях В. визначилися два принципових напрямки: детерміністське та масово-статистичне. В основі першого — вивчення закономірностей руху окремого зерна в стиснутих умовах, другого — сукупності зерен. Перший напрям розроблений на рівні т. зв. детерміністської моделі, другий — суспензійної, енергетичної та масово-статистичної моделі (гіпотези)
Детерміністська модель В. розглядає швидкості і прискорення окремих частинок як функції їх фізичних властивостей — густини, крупності, форми і т. д. Вона включає гіпотезу початкових швидкостей та початкових прискорень і дозволяє якісно оцінити параметри процесу В., виділити фактори, що впливають на розшарування матеріалу, встановити тенденції переміщення частинок у відсаджувальній постелі.
Суть суспензійної моделі полягає в тому, що відсаджувальна постіль розглядається як важка суспензія, в якій розділення матеріалу за густиною протікає за законами, чинними для важкого середовища.
Енергетична гіпотеза (Ф. Майєра) — це тлумачення, згідно з яким відсаджувальна постіль є механічно нестійкою системою, що має запас потенційної енергії. При підведенні зовнішньої енергії для розпушення відсаджуваного матеріалу постіль займає більш енергетично вигідне положення, що супроводжується розшаруванням матеріалу за густиною.
Основна задача масово-статистичної моделі — є визначення фізичних факторів та закономірностей формування відсаджувальної постелі. Основне припущення цієї гіпотези: число частинок, які виділилися у свій шар рівноваги, пропорційне числу цих же частинок в зоні розділення.
Основні параметри відсадки
Основні параметри, що чинять вплив на процес відсадки, розділяють на три групи: — технологічні, що залежать, зокрема, від характеристики вихідного матеріалу (гранулометричний і фракційний склад вихідного матеріалу, його крупність, форма зерен і їх міцність, питома продуктивність машини); — гідродинамічні, що визначаються параметрами підрешітної води і стисненого повітря (цикл відсадки, частота і амплітуда пульсацій, витрати і тиск води і повітря, розрідженість живлення); — конструктивні, що залежать від типу використаної машини (спосіб розвантаження важких і легких продуктів, спосіб створення пульсацій у відсаджувальній камері, число камер, площа відсаджувального решета).
Технологічні параметри відсадки Технологічні параметри відсадки визначаються якістю і кількістю збагачуваного матеріалу, тобто їх гранулометричним, фракційним складом і фактичною питомою продуктивністю відсаджувальної машини. Технологічні результати відсадки характеризуються взаємозасміченням кінцевих продуктів збагачення, а також показниками технологічної ефективності — середнім ймовірним відхиленням Epm і погрішністю розділення I .
Гранулометричний склад вихідного матеріалу визначає структуру постелі відсаджувальної машини. Зі зменшенням крупності збагачуваного матеріалу підвищується гідродинамічний опір постелі, внаслідок чого знижуються ефективність і точність розділення матеріалу. Зниження точності розділення зі зменшенням розміру збагачуваних частинок можна пояснити тим, що вплив різних перешкод, несприятливих факторів (напр., в'язкості, турбулентності потоку, зіткнення частинок різної крупності і т. д.) значно більшою мірою позначується на дрібних частинках, ніж на крупних. Механічна взаємодія між частинками різної крупності і густини, їх зустрічі і зіткнення в процесі розшарування постелі також більшою мірою негативно позначаються саме на дрібних частинках. Дрібна частинка при зіткненні з крупною суттєво змінює свою траєкторію, в той час як для крупної частинки значної маси така зустріч може пройти практично без помітної зміни траєкторії. Чим більші частинки, тим менше вони піддаються впливу перешкод, що виникають при русі до своїх шарів (за густиною), і тим менше ймовірність вилучення їх до «чужих» шарів до моменту видалення з відсаджувальної машини. Технологічна ефективність відсадки особливо залежить від вмісту в живленні шламів, які не збагачуються, а практично повністю переходять в легкий продукт. Так, при збагаченні вугілля для нормальної роботи відсаджувальної машини вміст шламів крупністю 0 — 0,5 мм не повинен перевищувати 15 %. Мінімальним для відсадки необхідно вважати такий розмір частинок, менше якого ефективність збагачення іншими методами буде вище, ніж відсадкою. Розмір максимальної грудки збагачуваного матеріалу обмежений не технологічними можливостями процесу, а конструктивними особливостями відсаджувальних машин (головним чином конструкцією розвантажувальних пристроїв). Для більшості відсаджувальних машин різних типів за умовами розвантаження важких продуктів максимальний розмір зерен не перевищує 100—150 мм і тільки в відсаджувальних машинах типу ОМА можна збагачувати матеріал крупністю до 250 мм. Діапазон крупності матеріалу при відсадці, як правило, залежить від прийнятої на фабриці технологічної схеми. Стабілізувати якість вихідного матеріалу за гранулометричним складом можна усередненням, однак і після цього коливання якісних показників залишаються значними. Наявність в збагачуваному матеріалі зерен плоскої форми приводить до зниження пропускної здатності постелі і погіршення ефективності розділення. При збагаченні вугілля плоскі частинки породи виносяться висхідним потоком в концентрат і знижують його якість. Низька міцність зерен збагачуваного матеріалу сприяє його ошламлюванню, що ускладнює процес відсадження (шлами в незбагачуваному стані переходять в легкий продукт). Товщина постелі на решеті відсаджувальної машини залежить від крупності збагачуваного матеріалу. При збагаченні крупних класів руд вона дорівнює 5 — 10 діаметрам найбільших частинок у живленні, при збагаченні дрібних класів вона становить 80 — 90 мм. При збагаченні крупних класів вугілля товщина постелі дорівнює 350—400 мм, при збагаченні дрібних класів — 250—350 мм. При відсадженні зі штучною постіллю її товщину приймають з урахуванням виходу підрешітних (важких) продуктів — чим більше її товщина, тим нижча пропускна здатність, і навпаки. Тому при відсадці багатих руд товщина постелі повинна бути менше, ніж при відсадці бідних. Крупність частинок штучної постелі приймається в 2,5 — 6 разів більшою максимальної крупності частинок збагачуваного матеріалу. Для приготування штучної постелі використовують рудні концентрати (гематитовий, магнетитовий, піролюзитовий та ін.), стальний дріб, скрап, відпрацьовані кулі млинів і т. ін.
Регулювання товщини постелі здійснюється автоматичними регуляторами.