Gravitatsiooniga rikastamise seadmed on mäetööstuses kasutatav võtmeseade mineraalosakeste eraldamiseks nende tiheduse erinevuse põhjal. Põhilise tööpõhimõtte võib kokku võtta järgmiselt: liikuvas keskkonnas (nagu vesi, õhk või raske suspensioon) kasutatakse gravitatsiooni, tsentrifugaaljõu, vedeliku dünaamika ja mehaanilise jõu kõikehõlmavat mõju erinevate tihedusega mineraalosakeste erinevate kiiruste ja trajektooride genereerimiseks, saavutades seeläbi kihi eraldamise protsessi.
Järgnevalt on üksikasjalik analüüs ümbervalimisseadme tööpõhimõttest:
1. Põhialused
Uue{0}}valimisprotsess on sisuliselt pidev protsess, mis koosneb kolmest etapist: "kihtide eraldamise lõdvendamine":
Lahtine: Mineraaliosakeste rühm muutub vedeliku (tavaliselt vee) tekitatud ujuvuse, löögijõu või mehaanilise vibratsiooni mõjul tihedalt pakitud olekust lahtiseks hõljuvaks olekuks. See on kihistumise eeltingimus.
Kihistumine: lahtises olekus on erinevate mineraalosakeste tiheduse tõttu kogetav gravitatsioon (või tsentrifugaaljõud) ja vedeliku takistus erinev.
Suure tihedusega mineraalosakesed (nagu kuld ja kassiteriit) settivad kiiresti ja kalduvad seadme alumise või sisemise serva poole.
Madala tihedusega mineraalosakesed (nagu kvarts ja kiht) settivad aeglaselt ja kalduvad seadme ülemise või välisserva poole.
Eraldamine: kihilised maagiosakesed väljutatakse eraldi seadmete spetsiifiliste struktuuride (nt tühjenduspordid, maagi vastuvõtupaagid) või veevoolu loputamise kaudu, mille tulemuseks on kontsentraat, vahepealne maak ja aheraine.
2. Jõu analüüs
Taasvalimisprotsessi ajal{0}}aljuvad mineraalosakesed peamiselt järgmiste jõudude koosmõjule:
Gravitatsioon (G): see põhjustab mineraalosakeste settimist allapoole ja mida suurem on tihedus, seda olulisem on gravitatsiooni mõju.
Vedeliku ujuvus ja takistus: keskkonna (vee või õhu) poolt mineraalosakestele avaldatav ülespoole suunatud jõud ja jõud, mis takistab nende liikumist.
Tsentrifugaaljõud: pöörlevates seadmetes, nagu tsentrifugaalsed rikastusmasinad ja spiraalrennid, võib tsentrifugaaljõud olla kümneid või isegi sadu kordi suurem kui gravitatsioon, mis suurendab oluliselt peeneteraliste{0}}mineraalide eraldusvõimet.
Mehaaniline jõud: seadmete poolt rakendatav vibratsioon, raputamine või tõukejõud (nt rakise impulss või loksuti edasi-tagasi liikumine), mida kasutatakse voodi lõtvuse säilitamiseks ja mineraalosakeste külgsuunalise liikumise soodustamiseks.
3. Levinud ümbervalikuseadmed ja nende spetsiifilised töömeetodid
Erinevat tüüpi ümbervalimisseadmed saavutavad ülaltoodud põhimõtte erinevate mehhanismide kaudu:
laud
Seadme nimetus, tööpõhimõte, omadused, rakendatavad stsenaariumid
Jig-masin kasutab perioodilist impulssveevoolu, et vabastada voodikiht. Kui veevool tõuseb, siis mineraalosakesed hõljuvad, langedes aga kihistuvad vastavalt tihedusele. Rasked mineraalid läbivad sõelaplaadi ja langevad alumisse kontsentraadikambrisse, kerged mineraalid aga väljuvad koos veevooluga. Sobib suure töötlemisvõimsusega jämeda- ja keskmiseteraliste maakide (nt volfram, tina, kuld ja kivisüsi) töötlemiseks.
Raputamislauad põhinevad loputamiseks voodipinna asümmeetrilisel edasi-tagasi liikumisel ja külgmisel veevoolul. Mineraaliosakesed liiguvad raskusjõu, veevoolu ja inertsi mõjul voodipinna triibulistes soontes erinevat trajektoori mööda, moodustades lehvikukujulisi tsoone. Sorteerimistäpsus on ülikõrge, eriti sobiv peeneteraliste-mineraalide, nagu peeneteraline-kuld ja volfram-tinamaagi valimiseks.
Spiraalrenni läga liigub mööda spiraalset soont pöörleva liikumisega allapoole, tekitades tsentrifugaaljõu. Rasked mineraalid kalduvad küna siseserva poole, kerged aga välisserva poole, mis eraldatakse süvendiga. Lihtne struktuur, ei tarbi energiat, sobib peeneteraliste-mineraalide (nagu rauamaak ja rannikuliiva maak) töötlemiseks.
Spiraalne renn
Tsentrifugaalkontsentraator kasutab võimsat tsentrifugaaljõuvälja, mis tekib suurel-kiirusel pöörlemisel (kuni kümneid kordi gravitatsioon), et parandada peeneteraliste-raskete mineraalide settimist ja taastumist. Kasutatakse spetsiaalselt peeneteralise-ja raskesti valitavate mineraalide (nagu peeneteraline-kuld ja kassiteriit) taaskasutamiseks.
Tsentrifugaalkontsentraator
Raske keskmine tsüklon kasutab keskmisena rasket suspensiooni, mille tihedus on kergete ja raskete mineraalide vahel. Tsentrifugaalväljal kerged mineraalid ujuvad ja voolavad üle, rasked aga vajuvad ja väljuvad. Kõrge sorteerimise täpsus, tavaliselt kasutatav söe ettevalmistamisel ja raskesti valitav maagi sorteerimine.
4. Taasvalimismeetodi eelised ja piirangud{1}
Eelis:
Madal hind: tavaliselt on vaja ainult vett ja väikest kogust elektrit, ilma et oleks vaja kasutada kalleid keemilisi aineid.
Keskkonnakaitse: mittesaastav, kergesti käsitletav aheraine.
Lihtne kasutada: seadme struktuur on suhteliselt lihtne ja hõlpsasti hooldatav.
Piirangud:
Tiheduse erinevuse nõue: ainult siis, kui tiheduse erinevus kasulike mineraalide ja väetise vahel on märkimisväärne (tavaliselt nõutav)
Δρ>0,5 g/cm3), sorteerimisefekt on parim.
Osakeste suuruse piirang: traditsioonilisel uuesti valikul on madalam taaskasutamise määr väga peene (<0.04mm) minerals (requiring centrifugal equipment).
Monomeeride dissotsiatsioon: maak tuleb purustada ja jahvatada, et saavutada kasulike mineraalide monomeeride dissotsiatsioon tõhusaks sorteerimiseks.
Kokkuvõtteks{0}}kasutavad ümbervalimisseadmed nutikalt „tiheduse erinevuse” füüsilist omadust, kombineerides veevoolu ja mehaanilist jõudu, et panna „rasked vajuma ja kerged hõljuma”, saavutades seeläbi maavarade rikastamise.
