Гравитационное обогащение полезных ископаемых¶

Гравитационное обогащение полезных ископаемых — совокупность методов разделения минеральных зёрен по плотности (а также по крупности и форме) под действием силы тяжести и центробежных сил в водной или воздушной среде. Относится к древнейшим и наиболее распространённым способам первичной переработки минерального сырья; применяется как самостоятельная операция или в составе комбинированных схем обогащения.

¶Физические основы

Разделение основано на различии скоростей движения зёрен разной плотности в поле силы тяжести или в центробежном поле. Ключевой показатель — разница плотностей разделяемых минералов: чем она больше, тем эффективнее процесс. Движущие силы — гравитация, гидродинамическое сопротивление среды, центробежное ускорение; на результат влияют крупность и форма зёрен, вязкость и плотность среды, режим движения потока.

¶Основные методы

• Отсадка — разделение в вертикальном пульсирующем потоке воды; материал расслаивается: тяжёлые зёрна концентрируются внизу, лёгкие выносятся вверх.
• Концентрация на столах — разделение на наклонной качающейся плоскости в тонком потоке воды.
• Обогащение в тяжёлых суспензиях — погружение материала в среду промежуточной плотности (суспензия из тонкоизмельчённого магнетита или ферросилиция), где лёгкие зёрна всплывают, тяжёлые тонут.
• Винтовые и струйные сепараторы — использование центробежных и винтовых потоков.
• Шлюзы и промывочные устройства — улавливание тяжёлых минералов (золото, касситерит) в струе воды.
• Центробежные концентраторы — интенсификация разделения за счёт многократного превышения центробежного ускорения над гравитационным.
• Воздушное (пневматическое) обогащение — разделение в восходящем потоке воздуха, применяется в засушливых регионах.

¶Применение

Метод эффективен для руд и россыпей с существенной разницей плотностей минералов: золото, платина, касситерит, вольфрамит, танталит, каменный уголь, железные и марганцевые руды, барит, хромит. Гравитационные операции часто предшествуют флотации или магнитной сепарации, снижая объём перерабатываемого материала и издержки.

¶Достоинства и ограничения

Преимущества — низкая стоимость реагентов, экологичность (не используются токсичные флотореагенты), простота аппаратуры, высокая производительность. Ограничения — низкая эффективность при малой разнице плотностей и тонком вкраплении, потери мелких и тонких классов, чувствительность к колебаниям крупности материала.

¶История и значение

Промывка золотоносных песков известна с античности; в Средние века применялись шлюзы и вашгерды. Промышленное развитие метод получил в XIX–XX веках с созданием отсадочных машин и концентрационных столов. Сегодня гравитационное обогащение остаётся базовым звеном в схемах переработки россыпей и многих руд, а его аппараты (винтовые сепараторы, центробежные концентраторы) постоянно совершенствуются в направлении повышения извлечения тонких классов.